教案《金属的电化学腐蚀和防护》.doc

第二节 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；4. 感受多媒体课件做演示实验的直观性，真实性，熟悉电脑网络操作，让学生运用网络资源进行自主学习，培养学生高级思维能力，信息处理能力以及团体协作能力。【教学重点】金属的电化学腐蚀【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、多媒体辅助教学、师生共议、归纳总结。【教学过程】【引入】（观看相关金属腐蚀的图片）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】 第二节 金属的腐蚀和防护【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O2）、干燥剂（CaCl2）、植物油、试管、橡胶塞，也可选用其它试验用品。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）【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。我们观看屏幕上铁钉的剖面图，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CO2和O2可以溶于水形成电解质溶液。H2OCO2H2CO3HHCO3-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 (C)：2H2e-H2（析氢腐蚀）2H2O + O2 + 4e- = 4OH-（吸氧腐蚀）铁锈的生成：Fe2+ + 2OH- = Fe(OH)24Fe(OH)2 + 2H2O + O2 = 4Fe(OH)3生成的Fe(OH)3，失水生成Fe2O3xH2O就是铁锈 。【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：【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O2）、NaCl溶液、CH3COOH溶液、试管，也可选用其它试验用品）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+CH3COOH溶液+空气【试验现象】CH3COOH溶液中的铁钉腐蚀程度最快，依次是在NaCl溶液中、在水中。【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CO2含量增多、降雨量增多。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： Fe2e-Fe2+ ,正极：O2+2H2O+4e-4OH（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：Fe2e-Fe2+正极：2H+2e-H2 利用多媒体演示实验【板书设计】第二节 金属的电化学腐蚀和防护一、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：、潮湿的空气、接触腐蚀性物质、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 (C)：2H2e-H2（析氢腐蚀）2H2O + O2 + 4e- = 4OH-（吸氧腐蚀）总方程式：（析氢腐蚀）Fe2HH2Fe2+（吸氧腐