浅析温度、压强传感器在金属电化学腐蚀实验中的运用论文

DISlab(DigitalInformationSystemlaboratory数字化信息系统实验室)是一种将传感器、数据采集器和计算机组合起来，共同完成对物理量测量的装置.在实验过程中，该装置可直接在电脑上得到实验数据，并通过图表、图线等具体分析出实验结果，十分直观与简便.在苏教版《化学反应原理》中有关金属在稀醋酸溶液中电化学腐蚀的实验，是通过2个对比实验解释金属在弱酸性条件下的腐蚀，该实验是利用压强差的原理解释反应过程中气体的物质的量的变化，从而分析正极电极反应的物质.

一、实验目的

通过实验，认识到金属在弱酸性条件下的电化学腐蚀是放热的，并学会知识的迁移，如何将该反应的热效应扩大，从而被生活生产所应用;学会分析金属腐蚀的原理，学会书写正负极的电极反应式;使学生认识到金属腐蚀的种类，且更深的认识到金属发生吸氧腐蚀的普遍性.

二、实验原理

在弱酸性起始条件下的金属电化学腐蚀，由于金属铁在初始状态时其表面水膜的酸性较强，所以发生的主要为析氢腐蚀，此时反应温度升高，体系物质的量增加，可通过计算温度和压强的数据是否成正比，从而证明过程中有H2生成，即正极:2H++2e-=H2当测定的数据为温度继续升高，压强减小，可证明该过程发生了吸氧腐蚀，即正极:O2+4e-+2H2O=4OH-.

三、实验器材及仪器

1.仪器:计算机、数据采集器、温度传感器、压强传感器、几支试管、橡皮塞、滴管、电子天平、药匙、棉花、玻璃棒、烧杯、铁架台、滴定管夹、乳胶管.2.试剂:2.5g铁粉和2g碳粉的混合粉末、0.2mol/L醋酸溶液.

四、实验过程1.按图所示组装实验装置，并将温度和压强传感器通过数据线连接计算机和数据采集器.2.打开计算机，进入实验软件系统，系统自动识别温度和压强传感器，并显示温度和压强;设计计算表格，添加公式T=273+t，自动记录温度和压强.3.将混合粉末置于棉花上，折叠棉花使其能恰好的用玻璃棒塞入具支试管中部，塞上橡胶塞，记录橡皮塞塞入试管的位置.4.打开塞子，用滴管吸取约2mL左右的0.2mol/L醋酸溶液迅速将具支试管中的棉花浸润，塞紧橡皮塞并使其下端进入试管的位置与步骤3一致，反应一段时间，过程中可观察并记录温度和压强.5.根据自动记录的表格，建立曲线图，设置横坐标为温度，纵坐标为压强，分析图象，得出实验结论.

五、实验结论

1.金属在弱酸性起始条件下发生了析氢和吸氧腐蚀，当酸性逐渐减弱后，主要发生了吸氧腐蚀，以吸氧腐蚀为主.负极:Fe-2e-=Fe2+，正极:2H++2e-=H2(钢铁表面水膜酸性较强时)，O2+4e-+2H2O=4OH-(钢铁表面水膜酸性很弱时).

2.金属不管是析氢腐蚀还是吸氧腐蚀都是放热，因此可以将这个反应的热效应无限扩大，调整合适的比例，使热量能被人们的生活、生产所使用.

3.金属在大多数情况下都是以电化学腐蚀为主，其中以吸氧腐蚀为主，吸氧腐蚀是金属腐蚀的普遍现象，并且在酸性环境下金属发生吸氧腐蚀的速率更大.

六、实验说明

1.在使用铁粉和炭粉的混合物时，并没有安照钢铁中碳的含量来混合，而是按照2.5g铁粉和2g碳粉混合，主要是为了使实验现在短时间内就发观察到明显的现象.

2.用棉花包裹混合粉末置于试管中部的原因:①棉花的吸水效果好，可将混合粉末包裹住，锁住水分，使金属粉末在弱酸性环境下发生腐蚀;②混合粉末置于试管中部，是为了防止加入少量醋酸而导致混合粉末一部分浸在醋酸溶液中，而另一部分露置在空气中，影响实验结果.

3.数字实验可以进行定量分析，因此对实验的精确度要求较高，在实验中产生误差的可能性就增大，所以必须保证实验条件的一致性，因此测定压强时必须要让橡胶塞在滴加溶液前后塞入试管的位置是一样的.

4.该实验还可通过氧气传感器检测金属在中性和弱酸性条件下的金属腐蚀，对比得知吸氧腐蚀的普遍性.

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