金属腐蚀与防护案例研究性学习案例一则

1、金属的电化腐蚀与防护-研究性学习案例一则一、 问题的提出“金属的腐蚀与防护”始终是一个世界性的一场棘手的科技难题，据统计，发达国家每年由于金属腐蚀造成的直接损失约占全年国民生产总值的2%-4%，远远超过自然灾害的造成损失的总和。这给我们一个重要的警示：金属腐蚀不可等闲视之，防止金属腐蚀任重道远！那么，金属腐蚀的原理是什么？我们怎样防护？同学们能为防护金属，保护国家资源做些什么呢？带着这样的问题，我们展开了这一课题的研究。二、 研究方案的设计确定了研究课题后，开始进行研究方案的确定，通过对想要研究的问题的罗列、分类、取舍，逐步明确研究目的，确定研究方法，结合现有的研究条件，制定研究过程，确定预期

2、的成果及表达形式。1、 研究目的（1） 揭示金属腐蚀的严重性和危害性；（2） 分析金属腐蚀的种类、分析金属发生腐蚀的原因、本质及腐蚀速度的比较；（3） 根据金属发生腐蚀的原因，研究如何防护金属；（4） 通过查阅资料、实验等手段，培养学生搜集资料的能力、分析总结的能力、实验能力，锻炼思维品质，培养创新能力。2、 研究方法文献法、实验法3、 研究过程（1） 准备阶段确定子课题： 金属腐蚀的总类 各类金属腐蚀的原理 各类腐蚀速率的简单比较 金属腐蚀的防护方法及原理（2） 查阅与实验阶段：通过查阅资料、实验完成各个子课题（3） 集中交流与讨论阶段4、 总结研究成果以小论文、实验报告形式完成三、 研究方

3、案的具体实施过程1、 实验过程负责子课题的同学（组）通过上网查阅书籍,了解金属的腐蚀分为化学腐蚀和电化腐蚀，并且资料显示，电化腐蚀的速度比化学腐蚀速度快。负责子课题的同学（组）通过查资料了解到化学腐蚀的原理为金属（Fe）与化学物质的直接接触而发生的反应，而电化腐蚀的原理比较复杂，在不同环境下，腐蚀的原理有所不同，所以同学做了以下两个实验。实验一:【操作】将经过酸洗除锈的铁钉（最好多几根），先用清水清洗一下，再用饱和食盐水浸泡一下，放入如图1的具支试管中，几分钟后，观察导管中水柱的变化。【现象】一段时间后水柱上升【讨论】铁在腐蚀的时候吸收了氧气图1为了进一步了解铁在中性环境中的腐蚀情况，该组同学

4、又做了第二个实验。实验二：图2【操作1】向100 mL烧杯中加入约50 mL饱和食盐水后，插入两个玻璃筒（无底）；将一颗无锈铁钉和一个碳棒分别用导线与电流计连接后，再分别插入两个玻璃筒中（装置如图2）；【现象】可观察到有电子自铁钉流向碳棒；【讨论】表明铁钉与碳棒已构成原电池的两个电极；【操作2】1 min后，向插入铁钉的玻璃筒内滴入K3Fe(CN)6溶液;【现象】可观察到铁钉附近的溶液变蓝色，【讨论】表明铁被氧化，生成了Fe2+；【操作3】向插入碳棒的玻璃筒内滴入酚酞溶液，【现象】可观察到碳棒附近的溶液变红色，【讨论】表明溶液pH增大，呈碱性。通过上述实验小组讨论，得出小组结论：金属在中性环境

5、中发生的吸氧腐蚀，负极：2Fe-4e- = 2Fe2+ 正极：2H2O+O2+4e- = 4OH- 总反应：2Fe+2H2O+O2 = 2Fe(OH) 2负责子课题的同学（组）通过以下实验来探究电化腐蚀与化学腐蚀的速度。【操作】取两个烧杯，分别装入1 mol/L的盐酸50ml，烧杯1中放入一根铁钉没入液面，烧杯2中放入一根铁钉和一根较粗铜丝，并用导线连接，观察铁钉上产生气泡的速度。【现象】烧杯2中的铁钉表面产生气泡速度快。【讨论】同等条件下，电化腐蚀速度比化学腐蚀速度快。2、 第一次小组讨论 组同学各自汇报研究成果,并进行初步整理, 组同学通过查阅资料、分组讨论等形式，研究金属的防护

6、措施。3、 归纳总结过程四、 研究成果与收获1、 通过查阅资料，学生掌握了金属的腐蚀包括化学腐蚀和电化腐蚀。2、 通过实验、资料的查阅，了解金属的电化学腐蚀有析氢腐蚀和吸氧腐蚀，它们都是由于金属与其他物质共同构成了原电池，而引起的腐蚀，并且了解到电化腐蚀速度要比化学腐蚀速度快。3、 通过研究了解到金属防护的研究方向有： 直接隔离即可选用适当的材料使金属与空气或者其他腐蚀性试剂隔离开，以阻止金属的腐蚀。 因势利导采用还原性更强的物质或其他替代方式来满足氧化剂对电子的需求，从而保护主体金属物件免受腐蚀。 改变本质即改变金属的内部组成结构，使其具有较强的抗腐蚀性能。还有常见的防腐方法有： 涂漆、热镀、电镀、喷涂有机或无机涂层 牺牲阳极的阴极保护法和外加电流的阴极保护法 在钢铁中加入一定的铬镍，形成“不锈钢”4、拓宽知识面，锻炼了学生收集资料、整理资料并从中学习的能力，锻炼了学生的实验能力，锻炼了学生的归纳总结的能力。五、体会本课题的研究，通过实验等各种途径,使学生对教材的知识内容进行延伸和拓展。学生学的生动活泼，有新鲜感，有获得试验成功的喜悦，并从中得到极大的鼓励。从情感上更好的融入到学习情境中。这样的研究式课题大体模式为：问题质疑问题展现分析释疑实验探索理论认识，这样的模式是教师