铁的腐蚀实验设计

1、钢铁的电化学腐蚀实验探究-教学设计一、教材分析：钢铁的电化学腐蚀是我们现实生活中常见的腐蚀形式。“金属的腐蚀和防护”是电化学基础知识在实际中的重要应用，这部分知识在日常生产和生活中的应用非常广泛，所涉及的化学知识主要是原电池和电解池的基本原理，这部分内容对学生的知识应用能力要求较高。而新教材又提出要将过去的单纯落实化学基础知识与基本技能目标转变为多角度落实三维目标，尤其强调学生获取知识的过程与方法，这就要求我们教师在知识的呈现方式上面下功夫，注重教学设计，尽量让学生参与到知识的获取过程中来，从知识的获取过程中体验科学研究的方法。二、学生分析在学习这部分知识之前，学生已有了原电池和电解池的工作原

2、理的相关知识以及很多元素化合物的知识。学生所欠缺的就是如何将所学到的理论知识和日常实际生产和生活中的应用联系起来，真正做到学以致用，拓宽知识面，并且能够在学习的过程中不断体会科学的研究方法和提高分析解决问题的能力。本着这样的思路，我们分别进行了二次教学的探索。三、教学目标1知识与技能目标（1）能解释金属发生电化学腐蚀的原因,认识金属腐蚀的危害。（2）掌握化学腐蚀与电化学腐蚀的比较2过程与方法目标（1）学会设计控制单一变量进行对比实验以及对实验设计进行评价。（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

3、兴趣.（2）通过课堂探究活动,发展学生的探究能力,学会与人合作与交流,共同研究，探讨科学问题。四、教学重难点钢铁电化学腐蚀的原理探究不同条件下钢铁腐蚀的程度五、教学方法：分组实验探究法六、教学用具铁粉、炭粉、0.5mol/LNaCl溶液、0.5mol/LNa2SO4溶液、稀醋酸、启普发生器（用于产生CO2）、红墨水,具支试管、玻璃导管、橡胶管、小试管、橡胶塞。、具支试管、玻璃导管、橡胶管、小试管、塞子。七、教学流程：课下学生分组调查金属的腐蚀和防护情况。例如：调查生活中的金属的腐蚀和防护情况，可以调查自行车、汽车等器具或学校、社区等场所的金属的腐蚀和防护情况。做一些钢铁制品的防护小实验，提供一

4、些有用的实验用品：水，浓硝酸，机油或凡士林或油漆，铁钉；小刀，酒精灯，火柴，烧杯等。师：下面让我们看一段实验录像（新教材实验，“铁的吸氧腐蚀实验”），注意观察导管中的液面和试管中的液面的位置。向铁粉中加入少量的炭粉，混合均匀后，撒入内壁分别用氯化钠和稀醋酸润湿过的两支试管分别标记为a、b中，按图1-28装置好仪器。几分钟后，打开止水夹，观察、比较导管中水柱（在水中滴加几滴红墨水）的变化和试管中的现象。几分钟后,装 置中的导管中水柱上升 学生观察并回答 略师：产生这一现象的原因是什么？生：大试管中有气体被消耗，大气压将试管中液体压入导管中。师：对，但这个实验有一个缺点，就是反应速率较慢，不利于很

5、快观察到现象，那么，我们想一想，如何改进这个实验，加快反应速率呢？生1:铁钉和NaCl溶液接触面积太小，用铁片吧。生2：用铁粉不更好吗?接触面积更大。生3：铁粉和NaCl溶液不反应啊，怎么消耗气体呢？生4：我知道，铁钉是合金，含有碳，这是原电池反应，在铁粉中加少量炭粉就可以了。师：非常好！那我们就用实验来探究一下吧，实验出真知嘛。实验探究一:提供的实验用品：铁粉、炭粉、0.5mol/LNaCl溶液、0.5mol/LNa2SO4溶液、红墨水、具支试管、玻璃导管、橡胶管、小试管、橡胶塞。实验操作：用0.5mol/LNaCl溶液或0.5mol/LNa2SO4溶液润洗具支试管，装入铁粉和炭粉的混合物，

6、立即塞上塞子，装置如右图。实验现象：伸入小试管中的导管液面很快上升，产生的高度差明显。如右图照片所示。学生解释： 产生该现象的原因（略） 总结学生经过亲手实践，印象深刻，理解透彻，容易按教师的要求归纳以下知识要点：(1)钢铁吸氧腐蚀的电极反应式；(2)生成铁锈的化学方程式；(3) 总结吸氧腐蚀的发生条件（4）进一步思考：若把碳棒换成锌片再进行实验，现象及结论又怎样? 师：刚才我们探究的是在中性环境下，金属铁的吸氧腐蚀作用，那么如果换成弱酸性溶液还会出现上述现象吗？我们又应如何设计实验进行探究呢？生1：将NaCl溶液改为弱酸性的醋酸溶液不就可以了吗？生2：好像还是不行，具支试管中有空气，铁粉还会

7、同时发生吸氧腐蚀，会对实验造成干扰，需把空气赶走，对！可用CO2赶空气，既能赶走空气，又不影响弱酸性环境。师：同学们的思维很严密嘛，那我们何不试试看？实验探究二：提供的实验用品：铁粉、炭粉、稀醋酸、启普发生器（用于产生CO2）、红墨水,、具支试管、玻璃导管、橡胶管、小试管、塞子。实验操作：稀醋酸润洗具支试管后，向其中装入炭粉和铁粉的混合物，用启普发生器向试管中通入CO2,并用燃着木条检验空气是否排尽，燃着木条熄灭后立即塞上塞子，装置如右图。实验现象：伸入小试管中的导管液面下降（如右图照片），一段时间后又有气泡逸出。学生解释原因：略。实验探究三纯金属的电化学腐蚀学生通过实验探究认识到钢铁等金属的

8、合金在大气中的腐蚀是因为金属表面的水膜中氧气分布不均匀而引起，金属中较不活泼的能导电的杂质并不参加电极反应，于是很自然地联想到纯金属能否发生电化学腐蚀的问题。探究延伸请思考纯金属能否发生吸氧腐蚀?怎样通过实验证实?经教师启发、引导，学生仍采用盐水滴实验进行探究。学生实验在擦去氧化膜的Al、Zn、Fe、Cu4种金属片上各滴1滴含酚酞的NaCl溶液，在空气中放置。观察到的现象如下：(1)放置数分钟后，Al、Zn、Fe片上盐水滴边缘的溶液显红色，呈现红色的速率是Zn>Fe>Al，Cu片上盐水滴边缘的溶液没有明显现象；而各金属片上盐水滴中心逐渐出现不溶物。(2)继续放置至盐水滴蒸发干，各金

9、属片上盐水滴中心处均出现圆形锈斑(或锈环)：Al、Zn片上为白色粉末，Fe片上为红褐色粉末，Cu片上为蓝绿色粉末。总结纯金属也能发生吸氧腐蚀，其腐蚀速率的大小与金属活动性有关。实验中Al的腐蚀速率比Zn、Fe都小，应是其表面形成较稳定的氧化膜延缓了腐蚀的进程。Al、Zn、Fe片上的锈斑主要成分为金属的氢氧化物或其脱水产物；Cu片上的锈斑即铜绿，其成分为Cu2(OH)2CO3，溶液中的总反应为：2Cu + O2 + H2O + CO2 = Cu2(OH)2CO3。八、教学效果和反思本节课非常注重从社会生活背景中学习化学知识，学生学习的积极性很高，较大程度地实现了多元化教学目标。另外本节课的内容与

10、生产、生活实际紧密相关，学生有一定的实际生活经验，而前期如氧化-还原反应理论，原电池、电解池等内容的学习也为这部分内容的学习作了一定铺垫，学生对此部分知识的掌握没有困难，再加上这节课中有实验作依托，课堂气氛较为活跃。1、充分将课上探究和课下探究相结合以探究为核心的多样化教学需要足够的教学时间，教学中学生在实验探究活动中发现的新问题课上45分钟不能得到解决，我们让学生进行课下探究活动，使学生自我释疑，自我获得新知，学生发现问题、解决问题的能力得以提高。课上进行汇报，拓展了同学们的知识面，提高了课堂效益。2、让学生注重知识获得的过程、学会获得知识的方法曾经有位学者表示，学生在上学期间，包括大学教育

11、，所学到的知识本身将来在工作中用到的不超过10%，这就要求我们在教学中注重教给学生获得知识的方法，注重知识取得的过程。本节课就是本着这样的思路设计的：从社会生活中发现问题（金属的腐蚀是普遍存在的现象）合理解释问题产生的原因（金属腐蚀的原理）怎样解决问题（金属的防护问题）。这样的设计，不但能激发和促进学生的认知活动和实践活动，而且能够让学生的学习不再是被动地接受知识的过程，而是主动地感知信息，加工信息，建构知识的过程。教师的角色更像一个引导者，引导学生去探究、去发现，在探究发现的过程中学习知识。3、 注重引导学生在探究过程中发现有价值的、值得探究的新问题，并加以鼓励，指导学生作较为深入的探究。学生在自主学习探究的过程中难免会发现这样或那样的问题，老师应当善于发现学生提出的有价值的问题，并鼓励引导学生进行更深入的探究，激发他们学习化学的积极性，培养学生的创新能力，在教学实践中让学生逐渐形成“实践出真知”的科学态度。比如本文中提到的学生意外的发现了Cl-较SO4