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文档简介
金属的电化学腐蚀和防护
----教案(第一课时)
【教学目标】
1.能描述金属腐蚀的化学原理,知道金属防护的常用方法,认识防止金属
腐蚀的重要意义。
2.进一步学会对比、比较认识事物的科学方法和假设验证探究的思维方式,
辩证的认识外因条件对化学变化的影响;
3.参与试验探究观察铁生锈的过程,体会动手试验自己获得铁的性质的知
识的成功愉悦,保持学习的兴趣;
【教学重点】金属的电化腐蚀
【教学难点】析氢腐蚀和吸氧腐蚀的电化学原理
【教学方法】实验探究、师生共议、归纳总结。
【教学过程】
【引入】金属腐蚀的现象非常普遍,像金属制成的日用品、生产工具、机器部件、
海轮的船壳等,如保养不好,都会腐蚀,从而造成大量金属的损耗。至于因设备
腐蚀损坏而引起停工减产、产品质量下降、污染环境、危害人体健康,甚至造成
严重事故的损失,那就更无法估计了。因此,了解金属腐蚀的原因,掌握防护的
方法,是具有十分重要的意义的。我们今天就来学习金属腐蚀的相关知识。
【板书】第四节金属的腐蚀
【板书】一、金属腐蚀:
【提问】什么是金属腐蚀?
【板书】金属腐蚀:指金属(或合金)跟周围接触到的气体(或液体)发生化学
反应而引起损耗的过程。
【讲述】请同学结合平时所学关于金属反应的例子,总结金属腐蚀的本质?
金属在化学反应中,失去电子,表现还原性,被氧化;因此我们可以总结出金属
腐蚀得本质就是:金属原子失去电子被氧化
【板书】金属腐蚀得本质就是:金属原子失去电子被氧化
【讲述】金属的腐蚀在自然界中普遍存在,下面我准备了一些数据,希望同学们
会觉得很惊人。据不完全统计,全世界金属的生产其中90%为钢铁,目前世界钢
铁的年产量约为10亿吨,但与此同时大约每年有10%的钢铁被腐蚀,折合美元
约7000亿美元,折合人民币约4万亿元,由于腐蚀造成的经济损失约占国民生
产总是的2%~4%,这些数据是一个相当庞大的数字。另外,据统计,金属的腐
蚀造成的损失,远远超过水灾、火灾、风灾、地震等自然灾害造成损失的总和。
由此可见,金属腐蚀问题十分严重且普遍,因此,我们更有义务和责任区了解金
属腐蚀的原因,从根本去防止金属的腐蚀。
【板书】二、金属腐蚀的危害
(下面我们就来具体分析金属腐蚀的条件和原因,我们先完成昨天的课外作业)
【问题1】寻找生活中金属最易腐蚀的场所!
(学生回答)(总结分析)
【分析】从以上同学找的例子中我们很容易发现什么地方的金属更容易腐蚀?
(学生总结:潮湿的地方、经常接触到腐蚀性物质的场所)
【板书】结论:在潮湿的地方金属更易腐蚀;经常接触到腐蚀性物质的金属更易
腐蚀。
【问题2】比较装空调的房间和普通房间中金属制品的腐蚀程度!
(学生总结:普通房间金属的腐蚀程度更大)
【板书】结论:在潮湿的地方金属更易腐蚀;
【讲述】从以上两道题目中很容易看出,金属在潮湿的环境下更易腐蚀,那么,
金属是与水反应还是和空气反应呢?
下面同学就这个问题,设计实验来研究一下钢铁腐蚀的条件,提示大家我们
可以利用对比、比较的方法设计实验,我这里提供的实验用品有:铁钉、煮沸过
的水(除O)、干燥剂(CaCl)、植物油、试管、橡胶塞,也可选用其它试验用
22
品。
注意在设计实验的时候已图示的形式表示在学案相应的位置(时间5分钟)
【实验设计】(学生自主设计)(由学生讲述设计的实验)
【现象】单独与水或空气接触的铁钉不易腐蚀,但是与水和空气同时接触的铁
钉,出现明显的锈蚀。
【板书】三、铁钉生锈的条件:潮湿的空气
【讲述】下面我们就实验现象来分析一下钢铁锈蚀的原因,在第一个问题中,我
们看到金属如果接触腐蚀性物质,会发生化学反应而使金属腐蚀,例如:铁在高
温下与氧气直接化合而被腐蚀,在工业生产中氯气跟铁或与其他金属化合使金属
锈蚀等,我们把这种腐蚀的类型称为化学腐蚀。
【板书】四、金属腐蚀的原因
1、化学腐蚀:金属直接与接触到的物质直接发生化学反应,这样
引起的腐蚀为~
【讲述】在对比实验中,我们发现,铁钉发生化学腐蚀的速率很慢,在试管3中,
腐蚀速率则明显加快,下面我们从微观角度来看看这个试管中金属腐蚀的原因。
我们取铁钉的剖面图,铁钉是铁碳合金,在潮湿的环境下,铁钉的表面形成一层
水膜,而空气中的和可以溶于水形成电解质溶液。
CO2O2
+-
H2O+CO2≒H2CO3≒H+HCO3
形成原电池,发生原电池反应,铁作为负极被氧化,正极发生析氢腐蚀和吸氧腐
蚀,把这种类型的金属腐蚀称为电化学腐蚀。
【板书】2、电化学腐蚀:不纯的金属(或合金)与电解质溶液接触时,会发
生原电池反应,比较活泼的金属失去电子而被氧化,这种腐蚀成为电化学腐蚀。
负极(Fe):Fe-2e-=Fe2+
正极:++-=↑(析氢腐蚀)
(C)2H2eH2
--(吸氧腐蚀)
2H2O+O2+4e=4OH
铁锈的生成:2+↓
Fe+2OH-=Fe(OH)2
4Fe(OH)2+2H2O+O2=4Fe(OH)3
生成的,失水生成就是铁锈。
Fe(OH)3Fe2O3·xH2O
【讲述】吸氢我们可以通过试验来验证一下铁钉是否发生吸氧腐蚀,我们来看这
个试验装置:p85
【试验现象和结论】水柱上升,说明发生了吸氧腐蚀。
【讲述】另外,我们还注意到,电化学腐蚀现象在生活中更为普遍而且腐蚀速率
更快,所以金属的腐蚀以电化学腐蚀为主。
【板书】注:金属的腐蚀以电化学腐蚀同时发生,但以电化学腐蚀为主
【问题】钢铁被腐蚀后生成的铁锈可以起到保护金属的作用吗?
【引入】在我们生活中金属发生不同程度的腐蚀,其中以电化学腐蚀为主,但是
我们也发现,在电化学腐蚀的过程中,条件不同腐蚀速率也是不同的,下面我们
就这一问题来进行研究。
下面请同学们利用现有的试验用品来设计实验,探究影响电化学腐蚀速率的
影响因素:
(铁钉、煮沸过的水(除O)、NaCl溶液、CHCOOH溶液、试管,也可选用其它
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试验用品)
注意在设计实验的时候已图示的形式表示在学案相应的位置(时间5分钟)
【学生设计试验】1、空气+水+铁钉
2、铁钉+NaCl溶液+空气
3、铁钉+CHCOOH溶液+空气
3
【试验现象】CHCOOH溶液中的铁钉腐蚀程度最快,依次是在NaCl溶液中、在水
3
中。
【结论】1、在较强电解质溶液中腐蚀速率更快
【板书】五、影响金属电化学腐蚀速率的影响因素
1、在较强电解质溶液中腐蚀速率更快
【引入】把钢铁换成其他更活泼的金属合金,腐蚀速率会加快。
【板书】2、金属性质越活泼,腐蚀速率越快
【课堂小结】
这节课我们通过试验探究了金属腐蚀的本质、条件、原因和影响腐蚀速率的因素,
其中需要注意的是,金属的腐蚀有化学腐蚀和电化学腐蚀两种,但是以电化学腐
蚀为主,电化学腐蚀又包括吸氢腐蚀和吸氧腐蚀两种。
【随堂练习】
1、自20世纪以来,金属遭受腐蚀的现象较过去百年更加严重,其主要原因?
答:酸雨形成的地域范围更广了、空气中CO含量增多、降雨量增多。
2
2.1910年遗留在南极的食品罐头盒,其表面至今很少有铁锈出现。
答:是由于南极的温度常年在0℃以下,说明在较高温度下,腐蚀更易进行。
3.用于连接铜板的铁螺丝容易生锈。
答:是由于铁与铜及空气中的水蒸汽构成了原电池,铁作原电池的负极,因此铁
易被腐蚀而生锈。
4.相对于在内河行驶的轮船来说,海轮更容易被腐蚀。
答:因为海水中含有较多的氯化钠等盐类,导电能力比内河的水更强,而在电解
质溶液中,电化学腐蚀更容易进行。
5.当化工厂排出的废气为酸性气体时,工厂附近的铁制品容易生锈。
答:说明铁制品在酸性条件下比在中性条件下更容易被腐蚀。
6、如图,水槽中试管内有一枚铁钉,放置数天观察:
(1)若液面上升,则溶液呈中性或碱性性,发生吸氧腐蚀,电极
反应式为:负极:Fe–2e-=Fe2+,
正极:O+2HO+4e-=4OH-
22
(2)若液面下降,则溶液呈酸性性,发生析氢腐蚀,电极反应式
为:负极:Fe–2e-=Fe2+正极:2H++2e-=H↑
2
【板书设计】第二节金属的腐蚀
一、金属腐蚀:金属(或合金)跟周围接触到的气体(或液体)反应而腐蚀损耗
的过程。
金属腐蚀的本质:金属原子失电子而被氧化
M–ne==Mn+
二、金属腐蚀的危害
三、金属腐蚀的条件:
1、潮湿的空气
2、接触腐蚀性物质
3、温度
四、金属腐蚀的原因:
1、化学腐蚀:金属直接与接触到的物质直接发生化学反应,这样引起的腐
蚀为~
2、电化学腐蚀:不纯的金属(或合金)与电解质溶液接触时,会发生原电
池反应,比较活泼的金属失去电子而被氧化,这种腐蚀成为电化学腐蚀。
负极(Fe):Fe-2e-=Fe2+
正极:++-=↑(析氢腐蚀)
(C)2H2eH2
--(吸氧腐蚀)
2H2O+O2+4e=4OH
总方程式:(析氢腐蚀)++=↑+2+
Fe2HH2Fe
(吸氧腐蚀)+=
Fe2H2O+O2Fe(OH)2
2+↓
Fe+2OH-=Fe(OH)2
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