如何给小朋友解释「铁会生锈」呢？

家里一把菜刀放了很久生锈了，小朋友来问，不知道怎么解释，求助~
本题已加入社区圆桌非常想问 | 童年想知道，欢迎关注圆桌，揭开更多童年未解之谜：
非常想问 | 童年想知道

zhihu用户 · 2019-5-18 01:52:07

重点在于“向小朋友解释”，所以预先说一下，关于原理的部分，一定会有不严谨的地方。
生锈的问题，其实小孩子很容易便会注意到，就我而言，小时候至少注意到铁、铝和铜会生锈，而且锈的颜色还不同，相信大多数人也都有类似的经历。
所以，对于跟小孩子解释这个事，我的态度是——做实验。
不需要投入特别大的精力，但是对孩子世界观的建立，绝对是大有好处。

以我们现在多数家庭的条件，分别找到铝、铁、铜、银、金这五种金属，应该不是特别困难。（发现我还是低估了很多人对于现实的认知，一串银项链一百多块，一颗金戒指一千多块，这都是我去年买了送礼的行情，这个价位真的算很困难吗？而且直到最后一个实验会让银器变黑以外，其他实验都毫无影响。）

1、当把它们暴露在空气中时，只有铁比较容易产生变化，一般来说，只要不是太干燥的条件，几天后，铁的表面就会产生锈迹，通常是棕红色或者棕褐色。
如果相对潮湿，那么时间久了以后，铜的表面也会出现蓝绿色锈迹，不过这个不强求，看到铁锈了我们就可以进入下一步了。
2、每天在各金属表面滴一点水，然后再观察，这么处理的话，铜生锈的可能性就已经很高了。
3、铝制器皿现在相对少了，过去所谓的“钢精锅”，还有分币，材质都是以铝为主。铝制器皿生锈的问题怎么看呢？拿钢丝球擦拭表面，然后观察。可以比较明显地看到，新出现的擦痕是很亮的，但是过不多久之后，就暗淡了。
4、用醋直接浸泡不同的金属，然后取出之后再观察。
5、如果舍得的话，用鸡蛋清和银与金接触。

好了，实验到此为止。
通过这些实验，我们得到些什么结果呢？
1、铁的确是非常容易生锈，不同的金属摆出来，就属它最容易生锈。也就是说，证明孩子观察到的现象没有错。
2、其他金属也会有生锈的情况，比如铜，在潮湿的条件下便会产生蓝绿色的锈迹。并且，铝也是会生锈的，只不过，铝锈的色泽偏白，不容易看出来罢了。
结论：生锈是很多金属都会出现的特征，铁只是最容易被看出来。
由此，我们可以和小朋友一同追问下一个问题，金属为什么会生锈？
是因为和氧气接触。这一点对于普通家庭来说，不太容易用实验验证，但是可以启发式地和小朋友探讨一下空气，让孩子明白空气不是“空”的，是有物质存在的，可以辅助用气球等道具演示。不过已经上小学的小朋友，应该已经知道空气了。
总之，空气中有一种物质（氧气），它和金属表面“结合”了，于是就有了锈。
但是，必须要跟孩子说，这个过程很复杂，因为你看铜锈的生长过程，需要有水的存在（原理：铜锈实际是碱式碳酸铜，生成时需要同时有二氧化碳与水的存在，而水蒸气的分压太小，所以生锈过程十分缓慢，滴一点水可以促进这一过程）；或者你再看铝的生锈过程，虽然暴露出来之后会容易生锈，但是平时看不出什么变化（原理：铝的氧化膜具有保护作用，可以防止进一步生锈）。
到了这一步，其实就已经回答问题了，金属生锈就是和空气中的物质（氧气、水蒸气、二氧化碳）发生反应，其中最核心的过程是氧化。

考虑到孩子的求知欲，我们还应该接着循循善诱。
所以，我们需要再追问一句，金属为什么会和这些物质结合呢？
我们用醋（最好是白醋）来试试。
铝的氧化膜会和醋发生反应，然后可以观察到气泡，取出之后还会继续腐蚀（所以过去用分币的时候，经常有一些分币锈得什么都看不清，只能根据大小确定面值，主要原因就是接触酸了）；
铁放到醋里，其实看不太出来什么变化，但是长时间泡在醋里，铁锈会变淡，然后也能看到铁的表面有很轻微的腐蚀；
铜放在醋里，也是长时间浸泡，铜锈会消失，但是铜的表面不会出现变化，实际上，用醋是可以清洗铜器的，不太严格的时候，可以使用这一方法。
为什么不同金属会出现差别呢？
经历过九年义务教育的人，对此不会很陌生，所以我相信原理其实不用多说，但是，通过这个过程，可以跟孩子聊聊金属表面的原子，它们生锈了是什么状态，以及生锈了之后和酸又发生了什么反应。

（超进阶部分）
讲到这儿，不难发现，银和金一直都被冷落了。
结合前面已经了解的信息，我们可以和孩子分享一个知识，有些金属天生就是不容易生锈的，因为空气中的物质基本上不会和金、银这样的金属“结合”。
但是，这不代表换一个环境，它们还不会生锈，比如银和鸡蛋接触，因为鸡蛋里含硫，所以很容易就变黑了，趁此，还可以继续谈一谈银针试毒的道理（如果自己心里很清楚的话）。
不管怎么折腾，黄金都不会变，所以才有了真金不怕火炼的谚语。

如此，通过“铁生锈”这么一个简单的现象，其实可以拓展出很多相关的小知识，也可以培养小朋友的动手与思考能力。其实，告诉孩子“铁和氧气反应所以生锈”，这个道理本身并不复杂，起码对上小学的孩子来说并不是很难接受，但是如何思辨，自己去发现这个过程，以及生锈的影响因素，这才是最重要的。

zhihu用户 · 2019-5-18 01:52:08

真给小娃解释过类似问题（带娃培养细菌，娃问为什么菌落会长得各种各样），表示没娃的诸位想着怎么解释能让娃理解绝对是想歪了…
不要想那么复杂，那么正式，科学原理是什么样，就怎么讲。比如铁生锈就是空气中的氧气和铁反应，生成多孔氧化层吸水进一步促进反应。娃追问你就继续解释。这些东西都是有严格定义和逻辑连贯的解释的，只要你自己学的够扎实，让娃问到底一点问题都没有。
因为小娃绝对不会只问你一遍这个问题，而是会像复读机一样不停的问你，隔三差五问一遍，睡前问一遍，看到问一遍，烦都烦死你。而且有的娃对你的解释记性特别好，两次解释不一样又会追着你问为什么，或者会觉得迷惑。所以最稳妥的方案是就给娃最严格最朴素简单的科学解释。不懂的部分娃感兴趣会追问，你追着解释就行了。这样能确保每次娃问起来，你给的解释是一致的，逻辑的，可拓展的。画蛇添足想个自以为小朋友容易理解的版本编了个故事的话，人家当故事听的开心了，你就等着被追着要你再讲一遍或者被为什么n连锤到编不下去吧…
至于娃理解不理解，真的重要吗？
另：我已经给我家娃解释过起码5遍为什么真菌有菌丝和孢子而细菌没有了…她才两岁啊就天天问这些有的没的岂可修
今天的新爱好是问为什么有晚霞，还老说成霞晚…
最后感受一下小朋友用自己的小爪子还有爸爸妈妈的手指头以及一滴韩国泡菜汁养出来的玩意…

zhihu用户 · 2019-5-18 01:52:09

关于这类问题，在我国的小学科学教育方面，曾有过不少值得借鉴的操作经验。这里介绍一种方案，简单分为五个环节：
1、充分了解孩子的前概念。
2、解构前概念的认知谬误。
3、思维路径的启发和引导。
4、严谨而系统的实验探究。
5、生活案例的迁移和应用。
分步详解：
1、充分了解孩子的前概念。
先来解释一下什么是前概念：学习者在进行学习研究之前，头脑中并非一片空白，他们对自然事物或现象，有着自己的朴素见解，甚至是一些相当确定的看法。前概念又称“迷思概念”，它产生的主要原因是当个人去了解、解释、试图合理化一些事物和现象的时候，会发展出未经整理或不一致的概念结构，而这些通常是片段化的、不完整的和错误的。
家长可以拿出纸笔记录，通过各种有效提问，充分挖掘孩子对某一现象的“前概念”。以本题为例，假设我们挖掘到孩子对“铁生锈原因”的前概念如下图：

2、解构前概念的认知谬误。
通过上面对前概念的搜集，我们已经了解到孩子们对于这个问题的一些看法，并且能够从中洞悉他们特有的思维和表述方式。尽管这些表现性特征看上去那样的稚嫩、模糊、碎片化、甚至漏洞百出，还颇有些新奇。但不可否认，这些内容一定程度上有助于我们了解孩子的思维路径，进而，帮助儿童解构其中的谬误。
我们可以逐条问答：
家长：第1条，你说铁老了？你觉得“老”这个词用得恰当吗？
孩子：不恰当，我是想说这块铁的时间比较长了。
家长：所以呢？
孩子：所以它就没那么硬了，可能一些表层的铁就会变得越来越“脆弱”。
家长：那么第2条，你说铁被腐蚀了，被什么腐蚀了？
孩子：我说错了，我的意思是它自己腐蚀掉了，不该加一个“被”字。
家长：所以你假设的第1、2、3、5，其实是同一个意思，对么？
孩子：嗯！
家长：好，我们分析第4条，你假设一些附着在铁表面的杂质被铁同化了，那么“同化”是什么意思，你能解释清楚吗？
孩子：我的意思是那些灰尘和杂质可能被铁感染了。
家长：感染？这个用词可能也不恰当，我猜一下，你的意思大概是一些落在铁表面的杂质（灰尘），随着时间推移，慢慢地具有了一些接近铁的特征，就变成了锈，对吗？
孩子：嗯，是这样的。
家长：好，我们谈一下第6条，你说铁被空气侵蚀了，所以有了铁锈，能解释更详细一点吗？
孩子：我的意思是空气可能会慢慢渗入到铁块内，那么铁块表面的铁就会变得越来越疏松，这就是我说的“侵蚀”。
家长：你怎么会想到空气这个因素的？
孩子：很自然就想到了，因为它就暴露在空气中啊！
家长：很好，需要称赞你一下，你懂得运用“空间联系”的思维去思考问题，不错。不过对于你的猜想，我先不作评价。说下第7条吧，为什么想到水了？
孩子：因为我前几天见到它上面有水，而且我觉得空气和水应该都可以渗进铁块中的。
家长：你只是在根据生活经验和现象进行推测，是吗？
孩子：是！
根据以上对谈，发现这个孩子对于“铁生锈”有四种推测：A、可能是铁块因为时间久远，结构的致密度下降，导致表层一些疏松的铁质变成了铁锈；B、可能是一些灰尘/杂质堆积在铁块表面，慢慢地具有了类似铁的性质；C、可能是空气渗进铁块内，引起“铁质疏松”，慢慢演化为铁锈；D、可能是水分渗进铁块内，引起铁质发生变化，进而形成铁锈。
3、思维路径的启发和引导。
接下来要做的事情，极为重要，就是要通过思维引导，让孩子对自己的猜想进行深度剖析，进而，不断否定和修正自己的假设：
否定“推测A”其实比较简单，我们可以为孩子提供五个铁制品：其中一个距今年代最近铁制品生锈了；而另外四个铁制成品年代均较为久远，却因为保存方式的关系，没有生锈。我们把这四个物品提供给孩子，造成他的“认知冲突”，便于帮助他否定“推测A”。（注意：类比的物体，必须多于三个，才能增强说服力。）
同样的道理，否定“推测B”也不难，一个很简单的对比实验：两个一模一样的铁制品甲和乙，放在温度和空气条件一样的环境中，甲上面完全用50g干土覆盖，乙上面不附着任何物体。若干天后（估计时间很久），检查实验效果，如果乙生锈而甲没有生锈，那么孩子就会直接排除“推测B”；如果甲和乙都生锈了（因为土壤中也有水分和空气），就引导孩子称量一下甲上面的土壤，发现仍为50g，孩子就会自然而然怀疑自己的“推测B”，进而将其否定。
接下来，就要着重研究“推测C”和“推测D”了。
4、严谨而系统的实验探究。
关于“推测C”和“推测D”，孩子的想法仅仅是停留在猜想“水或空气可能会侵蚀铁块”这个低级而带有偏误的推测上，那么怎么样进一步启发呢？
首先，纠正用词，把“侵蚀”一词换掉，直接告诉孩子“侵蚀”多用作地理术语，更换为“腐蚀”更为合适一些。
然后，我们还要帮助孩子解决在之前对谈时，他暴露出的一个思维误区。
家长：你之前认为空气和水都可能渗进铁块中，也正是这样才引起铁生锈的，对吗？
孩子：是！
家长：那既然如此的话，它们也应该能渗进铁块的最深层，让铁的内部全都生锈，对吗？
孩子：应该是！
家长接下来提供给孩子至少三块生锈的铁，打磨掉外面的铁锈，同时提醒孩子注意观察：铁锈最外层和最内层的颜色。
家长：你看，如果根据你的推测，水和空气都可以渗进铁块的深层，让内部生锈的话，那么为什么这些铁块都是只有外表生锈，而内部完好呢？再看颜色，这些铁锈最外面的颜色和内层的颜色深浅度一样吗？你现在再思考一下，自己之前的猜想正确吗？
孩子通过现象观察和分析推理已经推翻了“水和空气渗入铁块的假设”，然后顺理成章地认为：铁块生锈是从外到内的。至于究竟是水的作用？空气的作用？还是两者都参与了呢？需要进行分类实验：
（1）假设只有水与“铁生锈”有关系，那么在试管中添加一定量的蒸馏水，完全淹没铁钉，然后在蒸馏水上面添加植物油，达到隔绝空气的效果。
（2）假设只有空气与“铁生锈”有关系，那么先用干燥剂为试管内的空气除湿，然后将铁钉置于试管内，封口。
（3）假设空气和水都有可能影响“铁生锈”，那么把铁钉置于试管内，露出水面一部分。
三组实验同时进行，如下图：

图片来源网络，侵删！十五天后，观察现象：

图片来源网络，侵删！显而易见，单一的水或空气，都无法使铁发生明显的生锈现象，而空气和水共同交融作用的地方，铁生锈现象最明显。
引导孩子得出初步结论：铁生锈需要同时接触两个条件：水和空气。（至于氧气的说法，建议先不要给孩子指出。学习还是应该遵循“循序渐进”的过程。）
5、生活案例的迁移和应用。
最后可以以问题启发的方式问孩子：“铁因为同时接触到了水和空气，所以生锈了，那么我们要想防止一个铁制品不生锈，有什么好方法呢？”孩子如果反应快，自然会想到“隔绝水分和空气”。
紧接着问孩子：“为什么很多地方的栏杆都要涂漆？为什么很多的金属包装品都要镀一层其他金属膜？”
再接着问孩子：“找两个一模一样的铁钉，都放在潮湿的空气中，如果一个外表用保鲜膜严密包裹，另一个完全暴露在空气中，一段时间后，哪个会生锈？”
（必要的话，可以让孩子亲自试验一下）
最后，再拓展一下，问孩子：“仅仅是铁钉遇到水和空气会生锈，还是其他金属也会发生类似的现象呢？”（其实最后这个问题，就没有必要再试验了，让孩子通过查询资料，自己解决即可！）
………………
以上方案较为繁琐，其实不建议家长采用，而且家长也没那个时间和精力。只是想表达两个观点：
1、教育孩子，一定不要忽略细微之处。
2、培养孩子的科学思维以及解决问题的能力尤为重要。
因为这是：儿童的科学！

zhihu用户 · 2019-5-18 01:52:10

一开始有位漂亮小姐姐邀请我回答这个问题的时候其实我是拒绝的，因为我会习惯性地介绍一下铁的金属活泼性，然后告诉他说铁会和空气中的氧气和水发生好多个反应最后产生我们熟悉的铁锈，并且列出一堆我自己早就忘了的反应方程式，心情好了再说说因为碳等杂质的存在菜刀表面会形成原电池，加速生锈反应的发生。要是说得兴起没准儿就又开始科普原电池基本原理。
那要是这么跟小孩子讲孩子肯定会笑着说：根本听不懂你在讲什么。
所以我决定换个方式：
在一个叫春田花花小学的地方，有一个叫铁的小朋友，脾气不是很好，他尤其不喜欢两个人，一个叫水，另一个叫氧气，和他们在一起总会发生点小摩擦。当然，只跟其中一个人在一起的时候也就是拌拌嘴，问题不大，要是铁跟这三个人同时在一个屋子，那铁可受不了，一定会和他俩打起来，打着打着，铁就变铁锈了。。。。。。后来啊

我实在编不下去了~

zhihu用户 · 2019-5-18 01:52:11

这是因为空气中存在氧气啊，氧气是一种特别“热情”的气体，总是喜欢向其他物质表示出它内心火热的情感，和它们结合到一起。这种现象叫做氧化，在我们身边随处可见。
比如我们吃的苹果，刚切开的时候能看到白色的果肉，时间放长了就发黄甚至发红，这就是因为，苹果里的酚类物质被氧化成了黄色的醌类物质。

苹果被氧化之前（before oxidation）和被氧化之后（after oxidation）的对比

还有我们阅读的报纸，放久了也会发黄，这是因为报纸里的纤维素被空气里的氧气氧化啦。

报纸为什么会发黄呢？这个道理你懂了吗？回到问题，铁为什么会生锈呢？
原来，铁也逃脱不了氧气的“魔爪”。氧气会将铁氧化，生成氧化铁，这是一种红色的物质，在自然界就存在着，叫做赤铁矿。很久以前远古人类就把这种矿物开采出来，在战斗之前用这种矿石在自己面部、身体上擦拭，装作很凶猛的样子，恐吓敌人。后来它又被作为颜料，即“铁红”。

红色的氧化铁，铁锈也是这样的颜色，对不对？其他金属也会生锈，比如铜会被氧化成铜绿，也就是绿色的铜锈。

克里特岛上发现的铜锭，来源于米诺斯时代，已经被腐蚀的锈迹斑斑也有很多金属不会生锈，比如我们家里曾经用过铝锅、铝勺，就总是银白色，光亮如新。其实，铝的活性比铁还要强，更容易被氧气氧化，生成氧化铝。但这种氧化铝会在铝制品的表面形成一层致密的氧化膜，保护了内部的铝不被氧气攻击。所以，我们基本上不会看到铝生锈。

铝制的勺子问题来了，为什么铁没有铝活性强，反而生锈呢？
其实，如果把铁放在干燥的空气里，铁也会和铝一样，不生锈。问题是，我们的空气里总会有一些水蒸气，俗称潮气，此外还有一些二氧化碳。
在氧气、水蒸气和二氧化碳三位一体的攻击下，铁终于抵挡不住，被变成了一种氧化铁水合物，这不是一种致密的氧化膜，而是一种很蓬松的物质，当然也就无法对内部的铁起到保护作用。于是，氧气、水蒸气和二氧化碳组成的联军就可以乘虚而入，继续氧化内部的铁，铁锈就越来越多，直至整个铁器被完全氧化，最终丧失了使用价值。

蓬松而多孔的红色铁锈钢铁已经完全深入到我们生活的方方面面，建筑、餐具、舰艇、铁轨……几乎随处可见，可以说我们真正进入了钢铁的时代，人们可不能眼睁睁的看着这些红色锈斑一步步侵蚀着我们的钢铁帝国。
办法总比问题多，科学家们已经发明了各种手段。
比如他们发明了不锈钢，也就是不会生锈的钢铁。

坚硬耐用的不锈钢鲁超：【元素家族——连载126】铬——闪亮！坚硬！耐用！不锈钢毕竟比较贵，我们也可以在钢铁的表面喷涂一层防腐涂料，把钢铁包裹起来，不受侵蚀。

工人正在给钢铁材料喷涂防腐涂料前面讲到，在潮湿的环境下，铁尤其容易锈蚀。什么地方最潮湿呢？那当然是经常深入水的地方，比如桥梁、舰艇。
在这些地方，光刷了防腐涂料还不保险，还要安装一些锌片。由于锌比铁更活泼，所以李树代桃僵，让锌先被腐蚀掉，从而达到保护钢铁的效果。

船舶底部，虽然刷了红色的防腐涂料，为了确保防腐，还得安装一块又一块银白色的锌片。

如何给小朋友解释「铁会生锈」呢？

5 个回复