《金属的电化学腐蚀与防护》教学设计

1、金属的电化学腐蚀与防护教学设计一、 教学设计的理论依据 本教学设计首先依据普通高中化学课程标准对金属的的腐蚀与防护的要求：能解释金属发生电化学腐蚀的原因，认识金属腐蚀的危害，探究防止金属腐蚀的措施。在此基础之上，本设计广泛应用生产生活中金属的腐蚀现象和防腐措施，拉近了知识与生活的联系，使学生充分体会原理在生产、生活中的广泛应用，同时又对化学腐蚀及防护的功能与价值，以及学生认识发展的障碍点进行了分析，从而确定了教学设计的思路。二、 教材分析 “金属的腐蚀与防护”是一个世界性的科技难题。本节提供的统计资料全球每年由于金属腐蚀造成的直接损失约达7000亿美元，远远超过各种自然灾害造成损失的总和，这无

2、疑会给人们一个重要的警示：金属腐蚀，不可等闲视之！对于常见金属常用的腐蚀现象及其防护方法，学生在生活和学习中已有一定的了解，教材的编排充分体现了化学与生活的紧密联系。本节知识既将有关金属的零散的知识进行了整合，又是原电池知识的扩展、延续和应用：教材依托初中“活动与探究”-探究铁钉锈蚀的条件和高中必修2“电化学知识”-原电池基本原理的知识，让学生了解金属腐蚀的原理和危害。通过探究学习金属腐蚀的本质及电化学腐蚀的原理，认识化学是材料科学发展的基础，激发学习化学的兴趣，体会化学学习的价值。本节内容是本章理论知识的实际应用，有利于培养学生发现问题、分析问题、解决问题的能力。三、学情分析学生在学习完原电

3、池工作原理及常见的化学电源后对化学能转化为电能有了初步的认识，在此基础上利用这些知识研究生产生活中面临的重要的问题：金属的腐蚀。然后利用金属腐蚀的本质研究金属的防腐。通过这些使学生的思维得到一步步的提升。学生认识障碍点主要在于“电化学腐蚀”核心概念的理解上。学生对于钢铁的锈蚀可能只停留在铁和氧气的反应，而钢铁在潮湿的环境中发生电化学腐蚀，形成无数微小的原电池，很难通过实验去直观的演示，只能靠学生去分析、推理、想象。因此需要我们合理的设计情景，合理的设计知识台阶。四、教学目标1知识与技能目标（1）知道金属腐蚀的两种类型（化学腐蚀和电化学腐蚀）。（2）能解释金属发生电化学腐蚀的原因,认识金属腐蚀的

4、危害。（3）认识钢铁吸氧腐蚀和析氢腐蚀发生的条件及原理，会书写电极反应式和总反应式（4）了解常见的防止金属腐蚀方法及其原理。2.方法与过程目标（1）体会实验是学习和研究物质化学性质的重要方法。（2）从实验探究过程中提高对实验现象的观察能力和分析能力。3情感态度与价值观目标（1）通过金属腐蚀与生产、生活实际相联系的内容,增强学生学习兴趣.（2）通过课堂探究活动,发展学生的探究能力,学会交流与合作。（3）通过化学实验培养学生实事求是的科学精神，帮助学生树立正确的科学态度。教学重点：金属的电化学腐蚀，防止金属腐蚀的方法教学难点：金属的电化学腐蚀 五、教学内容与过程教 师 活 动 学生活动设计意图【讲

5、述】这节课我们学习本书最后一部分内容：金属的电化学腐蚀与防护。【板书】4.4金属的电化学腐蚀与防护【讲述】请同学们看大屏幕【讲述】通过图片的观察大家对金属的腐蚀有了一个初步的认识，现在请一名同学阅读教材P84 第一自然段的内容，了解一下金属腐蚀给我们带来怎样的危害。【过渡】既然金属的危害如此之大，下面让我们一起来探究一下如何避免这种腐蚀的发生。【探究铁钉腐蚀的条件】编号实验方案煮沸后迅速冷却的蒸馏水且加植物油+铁钉棉花+干燥剂氯化钙+铁钉且盖上塞子蒸馏水+铁钉NaCl溶液+铁钉醋酸溶液+铁钉记录无锈蚀无锈蚀与空气接触部分有铁锈铁钉表面有较多铁锈铁钉表面有较多铁锈结论铁钉与空气、水同时接触才会锈

6、蚀，且有电解质溶液时锈蚀加快，相同时间产生更多的铁锈。【提问】请大家分析为什么会有这样的区别？【讲述】我们通过对实验的观察不难得出如下的结论：铁钉与空气、水同时接触才会锈蚀，且有电解质溶液时锈蚀加快，相同时间产生更多的铁锈。【讲述】铁钉是铁碳熔合而成的合金，像这样，不纯的金属在和电解质溶液接触时会发生原电池反应从而使金属发生腐蚀，我们称为金属的电化学腐蚀。【板书】一、金属的腐蚀1.金属的电化学腐蚀【讲述】金属的腐蚀还有另一类，（把定义打出来边看边解释）比如说铁与干燥的气体（O2、Cl2、SO2）或非金属电解质液体（石油）接触时，在一定条件下就会发生化学反应，我们把这类腐蚀称作化学腐蚀。石油腐蚀

7、金属接触主要是含硫化合物的影响。【板书】2.金属的化学腐蚀【问题】金属的化学腐蚀与哪些因素有关？【结论】温度是影响化学腐蚀影响因素之一。【讲述】在生产生活中比较普遍而且危害较大的是金属的电化学腐蚀。在这里我们来重点讨论一下金属发生电化学腐蚀的原理。请同学们阅读教材P84P85 ，然后分析比较金属的两类电化学腐蚀。析氢腐蚀吸氧腐蚀条件水膜呈强酸性水膜呈中性或弱酸性电极反应负极Fe(-)Fe-2e-=Fe2+2Fe-4e-=2Fe2+正极C(+)2H+2e-=H2O2+2H2O+4e-=4OH-总反应2H+Fe2+=Fe2+H22Fe+2H2O+O2=2Fe(OH)24Fe(OH)2+2H2O+O

8、2=4Fe(OH)32Fe(OH)3=Fe2O3 xH2O+（3-x）H2O联系金属的腐蚀以电化腐蚀为主，电化腐蚀又以吸氧腐蚀为主。【板书】（1）析氢腐蚀 （2）吸氧腐蚀【讲述】现在我们学完了金属的电化学腐蚀，下面我们把金属腐蚀的两种方式对比一下。类型化学腐蚀电化学腐蚀发生的条件金属与接触物直接反应不纯金属或合金与电解质溶液形成原电池电流无电流产生有电流产生本质金属被腐蚀较活泼金属被腐蚀相互关系电化学腐蚀比化学腐蚀要普遍得多，腐蚀速率也快很多【讲述】金属发生金属腐蚀的本质：M - ne- = Mn+（发生氧化反应）。实验探究：教材P85问题：解释图片中出现的现象。【解释】由于铁钉发生吸氧腐蚀，

9、氧气被消耗掉，导致具支试管内的压强降低，外界大气压把水压入导管内。【过渡】刚刚我们了解了金属腐蚀的基本形式，并且知道金属腐蚀的形式中以金属的电化学腐蚀为主，现在我们从电化学的角度研究金属的腐蚀的防护问题。以钢铁腐蚀为例，无论是析氢腐蚀还是吸氧腐蚀，铁都做负极，碳做正极，负极流出电子而被消耗，作为正极的碳接受负极流入的电子而保护起来。现在假如要把铁保护起来，如何操作做呢？【板书】二、金属的电化学防护【问题】如何保护铁？【讲述】用铁做正极，用一种比铁更活泼的金属和它相连。这样在形成原电池时，活泼的金属做负极，冲锋陷阵，被牺牲掉了，从而铁做正极流入电子，多余的电子抑制了铁失去电子而保护起来。这样的例

10、子还有很多（点击课件），比方说轮船上镶嵌的锌铆与海水构成的原电池，在轮船吃水线以下，镶嵌着一的排排的锌块，作为原电池的负极流出电子到铁的表面而把铁保护起来。这一排排的锌块起到了保护船体钢板的作用。【问题讨论】如果轮船上不嵌入锌块，而嵌入铜块效果如何？【嵌入锌块是让锌冲锋陷阵牺牲锌呢，而嵌入铜块后，起到了相当于引蛇出洞的作用了，铁做负极，加快了铁的腐蚀。】【小结】 这种防护方法实际上是消耗负极的正极保护法，但习惯上称作牺牲阳极的阴极保护法。电化学上规定：电子流出的一极叫阳极（负极），电子流入的一极叫阴极（正极）即：牺牲阳极的阴极保护法。【实验演示】接下来我们通过一个实验来验证一下（点击课件的超链

11、接）。为什么看不到沉淀？原因是无亚铁离子生成。通过实验进一步验证了牺牲阳极的阴极保护法可以很好的保护金属，避免金属的腐蚀。【问题】金属表面能够富集大量的电子金属就可以避免腐蚀，除了金属做原电池的正极外还有没有其他方法也能在其表面富集电子呢？【讲述】接着来学习另一种保护方法外加电流的阴极保护法。我们前面学习过化学电源，如干电池，只要与电源的负极相连，电池的负极流出电子，如果把被保护的金属连上，电池的另一极正极连上辅助电极，也同样会起到保护金属不会腐蚀的作用。【原理说明】我们都知道，钢铁在发生电化学腐蚀时，铁是作负极，有电子流出，如果要抑制它表面电子的流出的趋势，就需要把它接在外加电源的负极，当通

12、电后，电子就被强制的往回流，这样有了电子的流入，有电子的流入我们就把这极称作阴极，即外加电流的阴极保护法。其实，金属防护的方法还有很多，下面我们一起来看书P86，以及视频。现在我们对本节内容进行总结如下。危害：损失金属材料，损失设备本质：M-ne-=Mn+ 氧化反应金属的腐蚀特征：伴有电流电化学腐蚀析氢腐蚀吸氧腐蚀（主）化学腐蚀地位：次要特征：无电流产生地位：主要类型及危害金属的防护方法应用电化学保护其他牺牲阳极的阴极保护法外加电流的阴极保护法改变金属的内部结构在金属表面附盖保护层本质：阻止M-ne-=Mn+ 的发生三、（扩展）判断金属腐蚀快慢的规律不纯的金属或合金，在潮湿的空气中形成原电池发生电化学腐蚀，活泼金属因被腐蚀而耗损。金属的腐蚀的快慢与下列两种因素有关：（1）与构成原电池的材料有关。两级材料的活动性差别越大，氧化还原反应的速率越快，活泼金属被腐蚀的速率越快。（2）与金属所接触的电解质强弱有关。活泼金属在电解质溶液中的腐蚀快于在非电解质溶液中的腐蚀，在强电解质溶液中的腐蚀快于在弱电解质中的腐蚀。观看大屏幕阅读教材观察并思考学生观看图片得出影响铁钉锈蚀的条件阅读教材完成表格填充表格学生观看实验视频思考把锌换成铜怎么解释原理学生