探究金属的电化学腐蚀.doc

探究金属的电化学腐蚀一、设计理念“金属的腐蚀与防护”始终是一个世界性异常棘手的科技难题。本节课着重讨论金属的电化学腐蚀机理，阐述吸氧腐蚀和析氢腐蚀的反应原理，指出金属电化学腐蚀的本质是金属表面形成了微型原电池，使金属失去电子而被氧化。通过模型建构促进学生对金属电化学腐蚀原理的理解；通过实验探究，帮助学生主动建构，促进认知发展。设计过程体现“从具体性知识传授到核心观念建构、从知识为本到基于学生认识发展”的理念，让学生体验科学探究的过程，转变学习方式。同时借助手持技术，控制变量、数据采集、绘制成图，师生通过“观察-讨论-解释”曲线变化趋势来分析判断金属腐蚀类型，更准确的得出不同环境条件下金属的电化学腐蚀类型不同。全课从“宏观-微观-符号-曲线”四重表征引导学生学习金属电化学腐蚀的工作原理，实现教学既定目标。二、教学背景（一）教材分析金属的电化学腐蚀是人教版选修4化学反应原理第4章第四节内容。人教版教材必修1已经重点介绍了氧化还原反应原理，必修2学习了简单原电池的工作原理和形成条件。选修4第四章前3节重点学习原电池、化学电源、电解池知识。本节知识是对前面所学知识的重组、加工、细化的过程，也是将前面学习过的理论知识，在具体社会生活环境中进行实践应用的过程。 学生对金属腐蚀的现象和危害，对金属防腐措施，有着较为丰富的生活经验，但存在的主要问题是对知识的学习只注重表面现象，缺乏一定的综合思维能力。通过本节内容的学习，有助于学生将所学知识整合、应用，指导生产、生活和社会实践，达到学以致用的目的，体会化学学习的价值，更有利于培养学生发现问题、分析问题、联系实际解决问题的能力。（二）学情分析本节内容紧密联系实际，学生学习兴趣浓厚，具备了主动探究的原动力。高二学生具备了一定的实验设计能力、实验操作能力，具备了一定的分析问题、解决问题能力和比较归纳能力。根据教材所呈现的内容和学生学习的思维规律及特点，学生虽然有一定的生活经验，但要将感性认识与相关理论联系起来，清晰区分钢铁发生吸氧腐蚀和析氢腐蚀的原理及发生条件，并用化学用语准确表达出来，仍存有一定困难。针对学生实际，制定了以下教学目标。三、教学目标1认识钢铁吸氧腐蚀和析氢腐蚀发生的条件，掌握其原理，学会书写电极反应式和总反应式。2设计实验定性探究钢铁在不同条件下发生电化学腐蚀的类型，提升对实验现象的观察能力和分析解决问题能力。3. 利用手持技术探究不同条件下钢铁电化学腐蚀的类型，将定性比较实验转化为定量分析，让结论更直观、准确、科学。提升学生思维的缜密性。4. 通过参与科学探究，学会与人合作、交流的精神。通过所学知识化害为利，学会辩证看待问题。四、教法分析根据新课程的精神，再结合本节课的实际特点，考虑到高二年级学生的现状，确定本节课教法的指导思想是：采用问题探究式教学，体现“学教并重”的教学理念，以问题和活动为两条主线，引导学生积极思考，热情参与，自主建构。课程实施以学生为主体，教师适当引导，将模型建构、实验探究、观察分析与多媒体教学相融合，促进学生积极主动学习。五、教学重难点教学重点：钢铁在不同条件下的电化学腐蚀类型：吸氧腐蚀和析氢腐蚀。教学难点：钢铁的吸氧腐蚀六、教学流程图利用所学知识解决实际问题如何证明正极反应物是O2还是H+？设计意图学生活动线索教学环节核心内容问题线索金属的电化学腐蚀吸氧腐蚀析氢腐蚀实验设计思考，观察现象提出问题思考交流，汇报激发学生探究欲望通过视觉和温度感觉把吸氧腐蚀的存在模拟证实出来，对学生的认识、记忆、理解均起到积极作用，冲击力更强。当H+浓度较大时，会不会氧化能力强于O2而优先在正极上反应？实验探究动手实验，发现问题分析问题分析数据，解决问题得出结论利用手持技术，通过对数据分析解决实际问题，使结果更具说服力，培养学生分析问题的能力知识应用思考，聆听引导学生用辩证的方法看问题，利用所学知识，解决新问题猜测暖宝宝快速放热的原理是什么？如何证明正极反应物是还是H+？如何证明正极反应物是还是H+？七、教学过程教学环节教师活动学生活动设计意图提出问题【问题1】：根据暖宝宝成分请同学们思考，可能是发生了什么类型的反应，使暖宝宝快速放热？思考交流得出结论创设教学情境，激发学习兴趣实验设计【模型构建】这类因形成原电池反应而造成金属的腐蚀我们叫做金属的电化学腐蚀。【问题2】：在该原电池反应中正、负极反应物分别是什么？分析，猜测【思考交流】：使用封闭体系进行实验，若反应后体系内压强减小，则证明氧气参加反应。观察现象【学生实验】用稀H2SO4溶液模拟酸雨进行实验，观察现象发现问题，交流讨论，分析图像，得出结论通过视觉和温度感觉把吸氧腐蚀的存在模拟证实出来，对学生的认识、记忆、理解均起到积极作用，冲击力更强。利用学生在实验过程中发现的问题，培养学生利用不同变量间的关系来解决实际问题的思想。利用手持技术，将现象数字化，更具说服力；通过数字化技术，可以让本来只能定性比较的问题转化为定量比较，使比较结果更具体、更准确。【问题3】：如何设计实验证明是O2还是H+参与了正极反应？对学生设计的实验方案进行评价，归纳，补充，得出演示实验方案。【演示实验】将暖宝宝中成分用纱布包住，放入锥形瓶中，观察U形管中水柱变化情况因吸收氧气发生的电化学腐蚀，我们叫做吸氧腐蚀。某些地方由于环境污染，空气中含有大量的SO2等酸性气体，使得雨水酸性较强，氢离子浓度较大，此时，氢离子氧化能力会不会强于氧气而优先在正极反应呢？析出氢气的电化学腐蚀叫做析氢腐蚀。实验探究由气体状态方程知道：pV=nRT当容积恒定时， n值增大，则p/T比值增大,反之，比值减小。【演示实验】1、组装仪器，启动仪器,设置图像横纵坐标； 2、取定量暖宝宝内容物，用纱布包好，放入锥形瓶，向锥形瓶中滴加稀硫酸溶液，润湿并浸透混合物； 3、启动仪器，采集压强和温度数据，分析图像。【小结】：吸氧腐蚀和析氢腐蚀是竞争关系，当酸性较强时，电化学腐蚀以析氢腐蚀为主；随着反应的进行，氢离子浓度减小，发生吸氧腐蚀。 在自然界中，由于空气中含有二氧化碳等气体溶于水，正常雨水的pH在5.6左右，呈弱酸性；那么处在弱酸性环境中的钢铁发生的电化学腐蚀究竟是吸氧腐蚀还是析氢腐蚀呢？聆听，思考通过对实验数据和图像的分析，比较在不同条件下钢铁的电化学腐蚀类型发生的变化演示实验：使用pH=6溶液模拟正常雨水中电化学腐蚀过程。知识应用如何利用所学知识化害为利，降低损失，将是我们研究的重要课题。聆听，思考培养学生辩证的看待问题八、板书设计九、教学反思在设计本节课的过程中，遇到了很多的实际问题，做了如下改进：1、起初准备用金属腐蚀的图片和视频引入金属的电化学腐蚀，同时安排吸氧腐蚀的实验探究，但在配制铁粉和碳粉的混合物模拟钢铁的吸氧腐蚀时，发现该实验对铁粉和碳粉的比例及铁粉的性能要求很高，否则反应时间较长，用于课堂教学不现实。在这种情况下，我考虑到了市面上销售的暖宝宝，它利用了电化学腐蚀原理，并且由于成批投入生产，工艺较成熟，因此它的配料比和铁粉性能都能达到最佳效果，反应时间短，现象明显，且价格低廉，非常适合用于教学中的实验探究。因此，我将教学的导课改为了从金属的电化学腐蚀原理的应用入手，整个教学过程中以暖宝宝为教学情境，学生有浓厚的兴趣，并且反应现象明显，有较好的教学效果。2、本节课使用了手持技术探究不同条件下钢铁电化学腐蚀的类型，之前的上课过程中主要通过压强传感器测定封闭体系内压强变化情况来确定电化学腐蚀的类型，在实验过程中发现，析氢腐蚀发生的同时，封闭体系内的温度在升高，因此，造成压强变化的因素有两个：气体物质的量和反应