淺析溫度、壓強感測器在金屬電化學腐蝕實驗中的運用論文

才智咖 人氣:1.02W

DISlab( Digital Information System laboratory 數字化資訊系統實驗室) 是一種將感測器、資料採集器和計算機組合起來,共同完成對物理量測量的裝置. 在實驗過程中,該裝置可直接在電腦上得到實驗資料,並通過圖表、圖線等具體分析出實驗結果,十分直觀與簡便. 在蘇教版《化學反應原理》中有關金屬在稀醋酸溶液中電化學腐蝕的實驗,是通過2 個對比實驗解釋金屬在弱酸性條件下的腐蝕,該實驗是利用壓強差的原理解釋反應過程中氣體的物質的量的變化,從而分析正極電極反應的物質.

淺析溫度、壓強感測器在金屬電化學腐蝕實驗中的運用論文

一、實驗目的

通過實驗,認識到金屬在弱酸性條件下的電化學腐蝕是放熱的,並學會知識的遷移,如何將該反應的熱效應擴大,從而被生活生產所應用; 學會分析金屬腐蝕的原理,學會書寫正負極的電極反應式; 使學生認識到金屬腐蝕的種類,且更深的認識到金屬發生吸氧腐蝕的普遍性.

二、實驗原理

在弱酸性起始條件下的金屬電化學腐蝕,由於金屬鐵在初始狀態時其表面水膜的酸性較強,所以發生的`主要為析氫腐蝕,此時反應溫度升高,體系物質的量增加,可通過計算溫度和壓強的資料是否成正比,從而證明過程中有 H2生成,即正極:2H++ 2e-= H2 當測定的資料為溫度繼續升高,壓強減小,可證明該過程發生了吸氧腐蝕,即正極: O2+ 4e-+ 2H2O = 4OH-.

三、實驗器材及儀器

1. 儀器: 計算機、資料採集器、溫度感測器、壓強感測器、幾支試管、橡皮塞、滴管、電子天平、藥匙、棉花、玻璃棒、燒杯、鐵架臺、滴定管夾、乳膠管.2. 試劑: 2. 5g 鐵粉和 2g 碳粉的混合粉末、0. 2mol /L 醋酸溶液.

四、實驗過程1. 按圖所示組裝實驗裝置,並將溫度和壓強感測器通過資料線連線計算機和資料採集器.2. 開啟計算機,進入實驗軟體系統,系統自動識別溫度和壓強感測器,並顯示溫度和壓強; 設計計算表格,新增公式 T =273 +t,自動記錄溫度和壓強.3. 將混合粉末置於棉花上,摺疊棉花使其能恰好的用玻璃棒塞入具支試管中部,塞上橡膠塞,記錄橡皮塞塞入試管的位置.4. 開啟塞子,用滴管吸取約 2mL 左右的 0. 2mol/L 醋酸溶液迅速將具支試管中的棉花浸潤,塞緊橡皮塞並使其下端進入試管的位置與步驟3 一致,反應一段時間,過程中可觀察並記錄溫度和壓強.5. 根據自動記錄的表格,建立曲線圖,設定橫座標為溫度,縱座標為壓強,分析圖象,得出實驗結論.

五、實驗結論

1. 金屬在弱酸性起始條件下發生了析氫和吸氧腐蝕,當酸性逐漸減弱後,主要發生了吸氧腐蝕,以吸氧腐蝕為主. 負極: Fe -2e-= Fe2 +,正極:2H++ 2e-= H2( 鋼鐵表面水膜酸性較強時) ,O2+ 4e-+ 2H2O = 4OH-( 鋼鐵表面水膜酸性很弱時) .

2. 金屬不管是析氫腐蝕還是吸氧腐蝕都是放熱,因此可以將這個反應的熱效應無限擴大,調整合適的比例,使熱量能被人們的生活、生產所使用.

3. 金屬在大多數情況下都是以電化學腐蝕為主,其中以吸氧腐蝕為主,吸氧腐蝕是金屬腐蝕的普遍現象,並且在酸性環境下金屬發生吸氧腐蝕的速率更大.

六、實驗說明

1. 在使用鐵粉和炭粉的混合物時,並沒有安照鋼鐵中碳的含量來混合,而是按照 2.5g 鐵粉和 2g 碳粉混合,主要是為了使實驗現在短時間內就發觀察到明顯的現象.

2. 用棉花包裹混合粉末置於試管中部的原因: ①棉花的吸水效果好,可將混合粉末包裹住,鎖住水分,使金屬粉末在弱酸性環境下發生腐蝕; ②混合粉末置於試管中部,是為了防止加入少量醋酸而導致混合粉末一部分浸在醋酸溶液中,而另一部分露置在空氣中,影響實驗結果.

3. 數字實驗可以進行定量分析,因此對實驗的精確度要求較高,在實驗中產生誤差的可能性就增大,所以必須保證實驗條件的一致性,因此測定壓強時必須要讓橡膠塞在滴加溶液前後塞入試管的位置是一樣的.

4. 該實驗還可通過氧氣感測器檢測金屬在中性和弱酸性條件下的金屬腐蝕,對比得知吸氧腐蝕的普遍性.