高中化学《金属的腐蚀和防护》教案5 新人教版选修1

1 金属的腐蚀与防护教案 两课时 金属的腐蚀与防护教案 两课时 教学目标 教学目标 1 能通过多种方式了解金属腐蚀带来的危害 认识防止金属腐蚀的重要意义 能通过多种方式了解金属腐蚀带来的危害 认识防止金属腐蚀的重要意义 2 了解化学腐蚀及电化学腐蚀的含义 理解电化学腐蚀发生的条件 了解化学腐蚀及电化学腐蚀的含义 理解电化学腐蚀发生的条件 3 通过实验探究铁的吸氧腐蚀与析氢腐蚀的区别 并认识不同腐蚀发生的条件 通过实验探究铁的吸氧腐蚀与析氢腐蚀的区别 并认识不同腐蚀发生的条件 4 了解常见的防止金属腐蚀的方法 并能解释其中的原因 了解常见的防止金属腐蚀的方法 并能解释其中的原因 教学重点 铁的吸氧腐蚀与析氢腐蚀的区别 并认识不同腐蚀发生的条件教学重点 铁的吸氧腐蚀与析氢腐蚀的区别 并认识不同腐蚀发生的条件 教学难点 常见的防止金属腐蚀的方法及原理教学难点 常见的防止金属腐蚀的方法及原理 教学方法 讲练结合 实验探究 归纳总结 教学方法 讲练结合 实验探究 归纳总结 教学过程 教学过程 情景创设情景创设 金属腐蚀现象在日常生活生产中非常普遍 请举例说明金属 腐蚀会带来哪些不良的后果 学生答学生答 1 经济损失经济损失 根据各国调查结果 一般说来 金属腐蚀所造成的经济损失大 致为该国国民生产总值 GDP 的 2 4 左右 另据国外统计 金属腐蚀的年损失远远超过水 灾 火灾 风灾和地震 平均值 损失的总和 在这里还不包括由于腐蚀导致的停工 减 产和爆炸等造成的间接损失 金属腐蚀的主要害处 不仅在于金属本身的损失 更严重的是 金属制品结构损坏所造成的损失比金属本身要大到无法估量 2 安全威胁安全威胁 国内外都曾发生过许多灾难性腐蚀事故 如飞机因某一零部件破裂而坠毁 桥梁因钢梁产生裂缝而塌陷 油管因穿孔或裂缝而漏油 引起着火爆炸 化工厂中储酸槽 穿孔泄漏 造成重大环境污染 管道和设备跑 冒 滴 漏 破坏生产环境 有毒气体如 Cl2 H2S HCN 等的泄漏 更会危及工作人员和附近居民的生命安全 过度过度 因此我们有必要弄清楚引起金属腐蚀的原因 并采取相应的措施加以防护 这 因此我们有必要弄清楚引起金属腐蚀的原因 并采取相应的措施加以防护 这 就是我们这一单元学习的主题就是我们这一单元学习的主题 自主探究自主探究 阅读教材阅读教材 P22 回答 回答 1 什么是金属的腐蚀 什么是金属的腐蚀 2 金属的 金属的 腐蚀可分为哪几类 腐蚀可分为哪几类 3 金属的电化学腐蚀和化学腐蚀的本质是什么 金属的电化学腐蚀和化学腐蚀的本质是什么 学生归纳总结学生归纳总结 一 金属腐蚀的概念 一 金属腐蚀的概念 1 定义 定义 2 金属腐蚀后的特征金属腐蚀后的特征 3 金属腐蚀的本质 金属腐蚀的本质 二 金属腐蚀的分类和原理探究二 金属腐蚀的分类和原理探究 1 分类分类 1 化学腐蚀 金属跟接触到的物质直接发生化学反应而引起的腐蚀化学腐蚀 金属跟接触到的物质直接发生化学反应而引起的腐蚀 如铁与氯气直如铁与氯气直 接反应 钢管被原油中的含硫化合物腐蚀接反应 钢管被原油中的含硫化合物腐蚀 特点 反应简单 金属与氧化剂之间的氧化还原特点 反应简单 金属与氧化剂之间的氧化还原 反应 反应 2 电化学腐蚀 不纯的金属电化学腐蚀 不纯的金属 或合金或合金 跟电解质溶液接触时 会发生原电池反应 比较活泼跟电解质溶液接触时 会发生原电池反应 比较活泼 的金属失去电子而被氧化的反应的金属失去电子而被氧化的反应 如钢铁在潮湿的空气中被腐蚀如钢铁在潮湿的空气中被腐蚀 科学探究科学探究 为什么钢铁在干燥的空气中不易生锈 而在潮湿的空气中却易生锈呢 为什么钢铁在干燥的空气中不易生锈 而在潮湿的空气中却易生锈呢 联系旧知联系旧知 按下图进行实验 请比较下列 按下图进行实验 请比较下列 现象的差异 现象的差异 2 归纳小结归纳小结 金属的化学腐蚀与电化学腐蚀比较 金属的化学腐蚀与电化学腐蚀比较 金属腐蚀金属腐蚀 的实质的实质 种类种类 原理原理 区别区别 腐蚀速腐蚀速 度度 联系联系 继续探究实验继续探究实验 进行 进行 P22 活动与探究活动与探究 观察实验现象 回答有关问题 观察实验现象 回答有关问题 1 铁粉中加入炭粉有何作用 两装置中均能形成原电池吗 铁粉中加入炭粉有何作用 两装置中均能形成原电池吗 2 两装置中的实验现象有何不同 产生的现象说明什么问题 两装置中的实验现象有何不同 产生的现象说明什么问题 归纳小结归纳小结 2 实验编号实验编号ab 所用电解质所用电解质NaClCH3COOH 主要实验现象主要实验现象 原因分析原因分析 腐蚀类型腐蚀类型 形成条件形成条件 正极正极 电极反应式电极反应式 负极负极 电池总反应电池总反应 溶液中反应溶液中反应 铁锈的生成铁锈的生成 出现的频率出现的频率 一一 钢铁的腐蚀 钢铁的腐蚀 1 析氢腐蚀 酸性水溶液 析氢腐蚀 酸性水溶液 金属的腐蚀 3 负极 负极 正极 正极 总反应 总反应 2 吸氧腐蚀 中性水溶液 吸氧腐蚀 中性水溶液 负极 负极 正极 正极 总反应 总反应 后续反应 后续反应 练习练习 如图 如图 水槽中试管内有一枚铁钉 放置数天观察 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 若液面上升 则溶液呈 性 发生性 发生 腐蚀 电极反应式为 负极 腐蚀 电极反应式为 负极 正极 正极 2 若液面下降 则溶液呈 若液面下降 则溶液呈 性 发生性 发生 腐蚀 电极反应式为 负极 腐蚀 电极反应式为 负极 正极 正极 总结 化学腐蚀与电化腐蚀的比较化学腐蚀与电化腐蚀的比较 化学腐蚀化学腐蚀电化腐蚀电化腐蚀 条件条件 现象现象 本质本质 联系联系 交流与讨论交流与讨论 铁生锈除了必须有空气及水的参与外 还受其他一些因素的影响 铁生锈除了必须有空气及水的参与外 还受其他一些因素的影响 请解释请解释 下列有关铁生锈现象的原因下列有关铁生锈现象的原因 1 相对于在内河行驶的轮船来说 海轮更容易被腐蚀相对于在内河行驶的轮船来说 海轮更容易被腐蚀 4 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年遗留在南极的食品罐头盒 其表面至今很少有铁锈出现 3 用于连接铜板的铁螺丝容易生锈用于连接铜板的铁螺丝容易生锈 4 当化工厂派出的废气为酸性气体时当化工厂派出的废气为酸性气体时 工厂附近的铁制品容易生锈工厂附近的铁制品容易生锈 三 金属腐蚀快慢的判断三 金属腐蚀快慢的判断 一一 对于不同的金属而言 与金属的活泼性有关 一般地 活泼性越强的金属 越对于不同的金属而言 与金属的活泼性有关 一般地 活泼性越强的金属 越 被腐蚀 被腐蚀 二二 对于同种金属而言 对于同种金属而言 1 与引起腐蚀的原因有关 一般说来 电解原理引起的腐蚀与引起腐蚀的原因有关 一般说来 电解原理引起的腐蚀 原电池原电池 原理引起的腐蚀原理引起的腐蚀 化学腐蚀化学腐蚀 有防腐措施的腐蚀有防腐措施的腐蚀 2 与介质条件有关 一般说来与介质条件有关 一般说来 同种金属的腐蚀在强电解质中同种金属的腐蚀在强电解质中 弱电解质中弱电解质中 非电解质中非电解质中 3 与构成微电池两极的材料有关 与构成微电池两极的材料有关 两极材料的活动性差别越大 较活泼金属被腐蚀的速度越两极材料的活动性差别越大 较活泼金属被腐蚀的速度越 4 与环境温度有关 温度越高 金属腐蚀速度越与环境温度有关 温度越高 金属腐蚀速度越 注意注意 在钢铁的腐蚀过程中 其电化学腐蚀更严重 在电化学腐蚀中 吸氧腐蚀更普 在钢铁的腐蚀过程中 其电化学腐蚀更严重 在电化学腐蚀中 吸氧腐蚀更普 遍 遍 练习练习 1 铜器上的铁铆钉为什么特别容易生锈 铜器上的铁铆钉为什么特别容易生锈 2 银质奖章较长时间后变黑 银质奖章较长时间后变黑 形成黑锈 可以采用抛光的方法恢复光泽 抛光的简单方法形成黑锈 可以采用抛光的方法恢复光泽 抛光的简单方法 是 将变质的奖章放入盛有食盐的铝锅中 放置一段时间后 黑锈就被除去是 将变质的奖章放入盛有食盐的铝锅中 放置一段时间后 黑锈就被除去 而银不会损失 而银不会损失 1 形成黑锈的原因 形成黑锈的原因 2 除锈的原理 除锈的原理 板书设计 5 金属的电化学防护教学案金属的电化学防护教学案 阅读并思考阅读并思考 金属被腐蚀与什么物质有关 发生的主要原理是什么 怎样才能防止金属金属被腐蚀与什么物质有关 发生的主要原理是什么 怎样才能防止金属 生锈 生锈 防止金属腐蚀的措施防止金属腐蚀的措施能防止金属腐蚀的原理能防止金属腐蚀的原理 阅读思考阅读思考 1 铁被腐蚀与什么物质有关 本质是什么 铁被腐蚀与什么物质有关 本质是什么 2 怎样才能防止铁生锈 最简单的方法是什么 怎样才能防止铁生锈 最简单的方法是什么 3 根据你的生活经验 你知道生活中有哪些措施采用了覆盖保护层的方法防止铁生锈 根据你的生活经验 你知道生活中有哪些措施采用了覆盖保护层的方法防止铁生锈 的 的 4 除了覆盖保护层外 还有哪些保护金属的方法 分别利用的什么原理 除了覆盖保护层外 还有哪些保护金属的方法 分别利用的什么原理 学生小结学生小结 生活中常见的通过覆盖保护层防止铁生锈的方法 生活中常见的通过覆盖保护层防止铁生锈的方法 1 在铁的表面喷涂上防腐油漆 如桥梁 汽车 船舶 在铁的表面喷涂上防腐油漆 如桥梁 汽车 船舶 2 油和油脂可以用来保护机器中由金属制成的转动部分 如齿轮 油和油脂可以用来保护机器中由金属制成的转动部分 如齿轮 3 用塑料 如聚乙烯 聚氯乙烯等 喷涂或包裹在金属表面 用塑料 如聚乙烯 聚氯乙烯等 喷涂或包裹在金属表面 4 在铁的表面覆盖一层搪瓷 如脸盘等金属器皿 在铁的表面覆盖一层搪瓷 如脸盘等金属器皿 5 在铁的表面覆盖一层其他金属 如镀锡 镀锌 在铁的表面覆盖一层其他金属 如镀锡 镀锌 小结小结 1 影响金属腐蚀的两个因素影响金属腐蚀的两个因素 2 金属腐蚀的本质 金属腐蚀的本质 防止金属失电子 最简单的办法就是隔绝空气和水 覆盖保护层防止金属失电子 最简单的办法就是隔绝空气和水 覆盖保护层 3 金属的常见防护方法金属的常见防护方法 1 在金属表面覆盖保护层在金属表面覆盖保护层 a 涂矿物质油脂 油漆或覆盖搪瓷塑料涂矿物质油脂 油漆或覆盖搪瓷塑料 b 镀抗蚀金属 电镀 热镀 喷镀法镀抗蚀金属 电镀 热镀 喷镀法 c 用化学方法使其表面形成一层致密氧化膜 如烤蓝用化学方法使其表面形成一层致密氧化膜 如烤蓝 2 改变金属内部组成结构而增强抗腐蚀能力 如制成不锈钢改变金属内部组成结构而增强抗腐蚀能力 如制成不锈钢 3 电化学保护法电化学保护法 6 a 牺牲阳极的阴极保护法牺牲阳极的阴极保护法 b 外加电流的阴极保护法外加电流的阴极保护法 注明注明 防腐措施由好到坏的顺序如下 外接电源的阴极保护法 牺牲阳极的阴极保护 防腐措施由好到坏的顺序如下 外接电源的阴极保护法 牺牲阳极的阴极保护 法 有一般防腐条件保护 无防腐条件法 有一般防腐条件保护 无防腐条件 牺牲阳极的阴极保护法示意图牺牲阳极的阴极保护法示意图 原理 形成原电池反应时 让被保护金属原理 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 而活泼做正极 不反应 起到保护作用 而活泼 金属反应受到腐蚀金属反应受到腐蚀 例例 1 下列制氢气的反应速率最快的是 下列制氢气的反应速率最快的是 A 纯锌和纯锌和 1mol L 硫酸 硫酸 B 纯锌和纯锌和 18 mol L 硫酸 硫酸 C 粗锌和粗锌和 1mol L 硫酸 硫酸 D 粗锌和粗锌和 1mol L 硫酸的反应中加入几滴硫酸的反应中加入几滴 CuSO4溶液 溶液 例例 2 下列叙述中 可以说明金属甲比乙活泼性强的是 下列叙述中 可以说明金属甲比乙活泼性强的是 A 甲和乙用导线连接插入稀盐酸溶液中 乙溶解 甲上有甲和乙用导线连接插入稀盐酸溶液中 乙溶解 甲上有 H2 气放出 气放出 B 在氧化在氧化 还原反应中 甲比乙失去的电子多 还原反应中 甲比乙失去的电子多 C 将甲乙作电极组成原电池时甲是负极 将甲乙作电极组成原电池时甲是负极 D 同价态的阳离子 甲比乙的氧化性强 同价态的阳离子 甲比乙的氧化性强 例例 3 分析右图 按要求写出有关反应方程式 分析右图 按要求写出有关反应方程式 1 铁棒上的电极反应式为 铁棒上的电极反应式为 2 碳棒上的电极反应式为 碳棒上的电极反应式为 3 溶液中发生反应的化学方程式 溶液中发生反应的化学方程式 例例 4 镍 镍 镉可充电电池可发生如下反应 镉可充电电池可发生如下反应 Cd OH 2 2Ni OH 2 Cd 2NiO OH 2H2O 由此可知 该电池的负极材料是 由此可知 该电池的负极材料是 A Cd B NiO OH C Cd OH 2 D Ni OH 2 例例 5 盐酸与锌片反应时 若加入可溶性醋酸铜 盐酸与锌片反应时 若加入可溶性醋酸铜 CH3COO 2Cu 将产生两种影响生成 将产生两种影响生成 外加电流的阴极保护法示意图外加电流的阴极保护法示意图 原理 将被保护金属与另一附加电极作原理 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为阴极 在外加直流电的作用下使阴极 得到保护得到保护 此法主要用于防止土壤 海水此法主要用于防止土壤 海水 及水中金属设备的腐蚀及水中金属设备的腐蚀 放电放电 充电充电 辅辅助助阳阳极极 不不溶溶性性 辅辅助助阳阳极极 不不溶溶性性 7 速率的因素 其一是 一速率的因素 其一是 一 其二是 其二是 例例 6 有 有 M N 两种金属 分别与盐酸反应 产生两种金属 分别与盐酸反应 产生 H2速率相近 试设计一个实验比较速率相近 试设计一个实验比较 M N 两种金属的活泼性 两种金属的活泼性 及时反馈及时反馈 1 下列各情况 在其中下列各情况 在其中 Fe 片腐蚀由快到慢的顺序是片腐蚀由快到慢的顺序是 2 下列装置中四块相同的 下列装置中四块相同的 Zn 片 放置一段时间后腐蚀速率由慢到快的顺序是片 放置一段时间后腐蚀速率由慢到快的顺序是 2 下列装置中四块相同的 下列装置中四块相同的 Zn 片 放置一段时间后腐蚀速率由慢到快的顺序是片 放置一段时间后腐蚀速率由慢到快的顺序是 3 2000 年年 5 月 保利集团在香港拍卖会上花费月 保利集团在香港拍卖会上花费 3000 多万港币购回在火烧圆明园时流失的国多万港币购回在火烧圆明园时流失的国 宝 铜铸的牛首 猴首和虎首 普通铜器时间稍久容易出现铜绿 其主要成分是宝 铜铸的牛首 猴首和虎首 普通铜器时间稍久容易出现铜绿 其主要成分是 Cu2 OH 2CO3 这三件 这三件 1760 年铜铸的国宝在年铜铸的国宝在 240 年后看上去仍然熠熠生辉不生锈 下列对起原因的年后看上去仍然熠熠生辉不生锈 下列对起原因的 分析 最可能的是 分析 最可能的是 A 它们的表面都电镀上了一层耐腐蚀的黄金它们的表面都电镀上了一层耐腐蚀的黄金 B 环境污染日趋严重 它们表面的铜绿被酸雨溶解洗去环境污染日趋严重 它们表面的铜绿被酸雨溶解洗去 C 铜的金属活动性比氢小 因此不宜被氧化铜的金属活动性比氢小 因此不宜被氧化 D 它们是含一定比例金 银 锡 锌的合金它们是含一定比例金 银 锡 锌的合金 改变金属的内部组织结构改变金属的内部组织结构 防腐防腐 交流研讨交流研讨 你知道自行车的金属部件采用了什么样的防护措施吗 你知道自行车的金属部件采用了什么样的防护措施吗 烤蓝 烤漆 镀铬 涂凡士林油 8 课后探究活动课后探究活动 溶液如何影响有凹陷的食品罐 溶液如何影响有凹陷的食品罐 取一罐蔬菜罐头和一罐水果罐头取一罐蔬菜罐头和一罐水果罐头 前者含盐溶液前者含盐溶液 后者含糖溶液后者含糖溶液 a 设计一个实验设计一个实验 以研究凹陷食品罐在这些溶液中会否生锈以研究凹陷食品罐在这些溶液中会否生锈 如果有腐蚀发生如果有腐蚀发生 比较食品罐在比较食品罐在 两种溶液中的腐蚀速度 两种溶液中的腐蚀速度 b 记录你的结果记录你的结果 并向班上同学介绍你的实验 并向班上同学介绍你的实验 c 根据实验结果根据实验结果 你认为吃凹陷罐头的食品安你认为吃凹陷罐头的食品安 全吗全吗 金属腐蚀全部有害吗 阅读课本 拓展视野 金属腐蚀全部有害吗 阅读课本 拓展视野 4 金属腐蚀的应用金属腐蚀的应用 1 电路板的印制 电路板的印制 2 利用腐蚀防腐 利用腐蚀防腐 板书设计板书设计 一 一 生活中常见的通过覆盖保护层防止铁生锈的方法 生活中常见的通过覆盖保护层防止铁生锈的方法 1 在铁的表面喷涂上防腐油漆 如桥梁 汽车 船舶 在铁的表面喷涂上防腐油漆 如桥梁 汽车 船舶 2 油和油脂可以用来保护机器中由金属制成的转动部分 如齿轮 油和油脂可以用来保护机器中由金属制成的转动部分 如齿轮 3 用塑料 如聚乙烯 聚氯乙烯等 喷涂或包裹在金属