金属的腐蚀与防护

1 金属的腐蚀与防护 教学设计 教学目的 知识 使学生了解金属腐蚀 特别是电化腐蚀的原因和金属防护的 常用方法 能力 培养学生的自学能力 理论联系实际的能力和归纳总结知识 的能力 德育 使学生树立环境保护意识和珍惜资源 可持续发展的意识 教学重点 电化腐蚀的原因 教学难点 析氢腐蚀和吸氧腐蚀的电极反应方程式 教学方法 自学讨论 师生共议 民主教学 亦教亦学 教学用品 投影仪 教学过程 探索实验 1 向一充满氧气的大试管 A 中放入几枚用 饱和溶液浸 泡过的无锈铁钉后 用带导管的单孔胶塞塞紧 再把导管的另一端 伸入烧杯水中 左右 观察现象 2 向另一大试管 B 中放入几枚用稀盐酸溶液浸泡过的无锈铁钉后 用带导管的单孔胶塞塞紧 再把导管的另一端伸入烧杯水中 左右 观察现象 师述 我们刚做了两个探索实验 大家都很关心 两支试管里 明显地看到 铁钉生锈了 除了铁钉生锈 还有什么现象呢 投影 示 两组导管内液面的变化 为利于观察 可在 的长导 管内各滴加一滴红墨水 见表一 现象 中 长导管内液面上升 中 长导管内液面下降 师述 大家一定在想 铁钉为什么会生锈 两支试管中长导管内的液面 为 什么一个上升 一个下降 这也就是我们这一节课要研究的主要内容 板书 金属的电化学腐蚀与防护 师述 通过上一节课的学习 我们已经掌握了原电池的化学原理 本节课就 是要应用原电池的化学原理 研究金属腐蚀的原因和金属的防护问题 2 为了培养同学们的自学能力 理论联系实际的能力和对知识归纳总结的 能力 本节课采用 自学讨论 师生共议 民主教学 亦教亦学 的教 学方法 请大家用 分钟时间 结合自学提纲阅读教材 并完成上 述探索实验的报告 准备好发言 发自学提纲讲义 上附探索实验报告 板书 一 金属的电化学腐蚀 1 金属的电化腐蚀的本质 M ne M n 2 钢铁的析氢腐蚀和吸氧腐蚀的分析和比较 3 金属电化学腐蚀与化学腐蚀的比较 4 金属防护的常用方法 自学提纲 自学提纲 金属的电化腐蚀的本质是什么 请分析 钢铁的析氢腐蚀和吸氧腐蚀中 原电池的形成条件 正 负极 电解质溶液 电子如何流动形成电通路 电极反应 最终腐蚀产物 哪种腐蚀更普遍 析氢腐蚀 吸氧腐蚀中 析 和 吸 字的含意 什么情况下 金属会发生化学腐蚀 试从形成条件 主要现象 腐蚀 本质 相互关系去比较电化腐蚀与化学腐蚀的异同点 试举例说明金属腐蚀的危害和金属防护的重要意义 如何根据原电池 反应的原理去选择金属防护的方法 探索实验报告 探索实验报告 表表 一一 试 管 现 象解 释反 应 式 铁钉生锈 长导管液面 上升 发生析氢腐蚀 产生 2 增大 试管 内 气 体 增 多 压强增大 导 致 导 管 内 液 面上升 3 铁钉生锈 长导管液面 下降 发生吸氧腐蚀 消耗 2 试管 内 气 体 减 少 压 强 减小 导 致 导 管 内 液 面下降 表表 二二 析 氢 腐 蚀吸 氧 腐 蚀 形成条件水膜酸性较强水膜酸性很弱或呈中性 电解质溶 液 溶有 的水溶液溶有 的水溶液 负极 负极反应 正极 正极反应 电子如何 流动形成 电通路 失 成为 进入溶液 失去的 流入 极 趋向于 极与 极上的 结 合成 2析出溶液 失 成为 进入溶 液 失去的 流入 极 O 在 C 极获得 成为 进入溶液 最终腐蚀 产物 铁锈 Fe2O3的复杂水合物 普遍性吸氧腐蚀比析氢腐蚀更普遍 讨论 请同学们参照自学提纲思考题进行讨论 讨论可采用 自由交谈 或 小组讨论 结合 中心发言 上讲台 发言 的办法 讨论中有精彩或独特见解的 教师当即给予肯定 赞 赏 有错误的 引导学生自己纠正达到共识 最后 和学生一起归纳 总结 讨论 讨论思考题 过程略 学生代表发言时 投影教材 91 图 4 4 16 4 17 供学生分析用 投影 钢铁析氢腐蚀和吸氧腐蚀比较 见表二 讨论 讨论自学提纲思考题 结论 析氢腐蚀中 是产物 从溶液中析出 所以为 析氢 吸氧腐蚀 中 是反应物 被消耗而吸收 所以为 吸氧 了解了析氢腐蚀和 吸氧腐蚀的原理 就不难解释 试管的不同实验现象了 投影 已完成的探索实验报告 见前面自学提纲后 讨论 讨论思考题 过程略 投影 化学腐蚀和电化腐蚀的比较 表 三 化 学 腐 蚀电 化 腐 蚀 条 件金属 与 非 电 解 质 直 接 接 触 不与电解质溶液接触 不纯金属或合金跟电解质溶液 接触 现 象无电流产生 不发生原电池反应 有电流产生 发生原电池反应 本 质发生氧化 还原反应 金属被腐蚀 氧化反应和还原反应分两极进 行 较活泼的金属被腐蚀 相互关 系 两种腐蚀往往同时发生 但电化腐蚀更普遍 讨论 讨论思考题 过程略 引导学生从珍惜 节约资源 树立环境 保护和可持续发展意识的高度去认识金属腐蚀的危害和金属防护的 重要意义 师述 指出 金属的腐蚀对国民经济带来的损失是惊人的 据 年代美国 的一份统计报告 全世界每年由于腐蚀而报废的金属设备和材料 约相 当于金属年产量的 造成的直接经济损失约达 7000 亿美元 至 于因设备腐蚀损坏而引起的停工减产 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 就更无法估计了 因此 对金属采 取适当的防护措施具有重要意义 那么如何根据原电池反应的原理去选 5 择金属防护的方法 投影 学生代表发言时 投影教材 91 图 4 18 4 20 供学生分析用 1 电化学保护法 1 牺牲阳极的阴极保护法 形成原电池反应时 让被保护金属做正极 不反应 起到保护作用 而 活泼金属反应受到腐蚀 2 外加电流的阴极保护法 将被保护金属与另一附加电极作为电解池的两个极 使被保护的金属作 为阴极 在外加直流电的作用下使阴极得到保护 此法主要用于防止土 壤 海水及水中金属设备的腐蚀 2 其他方法 1 在金属表面覆盖保护层 电镀 油漆 钝化等 2 制成合金 不锈钢 改善金属的内部组织结构 内因 师述 当前 世界各国都有许多优秀的科学家 从事金属腐蚀理论及防护方 法的研究工作 有志者可选择这方面的课题研究 一定会大有作为 一 旦有新的突破 产生的经济效益和社会影响 必将是巨大的 课堂练习 课堂练习 投影 解释下列现象并写出有关原电池的电极反应 马口铁 镀 铁皮 做的罐头 打开后为什么极易生锈 自来水管 镀 铁管 和白铁皮做的提桶 为什么不易生锈 轮船船壳的水线以下部分 为什么要装上一定数量 块 桥梁上钢结构接头处须用铆钉连结 以下三种铆钉 选用何种为好 铝铆钉 铜铆钉 钢铆钉 下列各烧杯中盛有海水依次插入 片 导线 相连 导线相连 导线相连 导线相连 分别接原电池负 正极 分别接 原电池正 负极 铁在其中被腐蚀时由快到慢的顺序是 作业 94 习题 6 第二课堂活动 以课外活动小组为单位 到本地区的厂矿或者其他单位进 行关于金属腐蚀情况和防护方法的调查研究 写出调查报告或小论文 附 自学提纲 附 自学提纲 金属的电化腐蚀的本质是什么 请分析 钢铁的析氢腐蚀和吸氧腐蚀中 原电池的形成条件 正 负极 电解质溶液 电子如何流动形成电通路 电极反应 最终腐蚀产物 哪种腐蚀更普遍 析氢腐蚀 吸氧腐蚀中 析 和 吸 字的含意 什么情况下 金属会发生化学腐蚀 试从形成条件 主要现象 腐蚀 本质 相互关系去比较电化腐蚀与化学腐蚀的异同点 试举例说明金属腐蚀的危害和金属防护的重要意义 如何根据原电池 反应