高中化学-金属的腐蚀与防护教学设计学情分析教材分析课后反思

《金属的腐蚀与防护》课标分析——本节课选自鲁科版普通高中课程标准实验教科书化学选修第一章《化学反应与能量》第二节《化学能转化为电能——电池》。原电池是继电解池后电化学基础不可或缺的组成部分，是原电池知识的延续，更是研究其应用的基础。与氧化还原反应、化学反应中的物质和能量变化等知识密切相关，在中学化学基本理论中占有重要的地位，也是指导工农业生产实践的重要理论依据。新课程标准则要求：能解释金属发生电化学腐蚀的原因，认识金属腐蚀的危害，通过实验探究防止金属腐蚀的措施。所以学习该块知识要了解金属腐蚀的原理及危害，知道防止金属发生腐蚀关键在于阻止金属成为原电池的负极，避免它发生阳极的氧化反应。《金属的腐蚀与防护》学情分析——学生在初中化学中曾进行过“活动与探究”《铁钉锈蚀的条件》实验；在必修2“电化学知识”中初步学习了原电池的概念及构成条件等知识；在本章前几节分别较详尽的介绍了原电池的工作原理、几种常见的电池和电解池的工作原理及应用。在有了以上知识储备之后，学习电化学的应用——金属腐蚀及防护应该比较顺利。受条件限制学生动手实验的机会较少，操作能力较差，但对原电池的构成条件以及常见离子的检验非常熟悉，设计实验应比较容易。《金属的腐蚀与防护》评测练习东营市——1、下列叙述的方法不正确的是（）A、金属的电化学腐蚀比化学腐蚀更普遍B、用铝质铆钉连接铁板，铁板易被腐蚀

C、钢铁在干燥空气中不易被腐蚀D、用牺牲锌块的方法来保护船身2、钢铁在中性环境下腐蚀时，正极上发生的电极反应是（）A、2H+＋2e-＝H2↑B、Fe2+＋2e-＝FeC、2H2O＋O2＋4e-＝4OH-D.Fe3+＋e-＝Fe2+3、下列各种方法中：①金属表面涂抹油漆，②改变金属的内部结构，③保持金属表面清洁干燥，④在金属表面进行电镀，⑤使金属表面形成致密的氧化物薄膜。能对金属起到防止或减缓腐蚀作用的措施是()A、①②③④B、①③④⑤C、①②④⑤D、全部4、白铁皮（镀锌）在较强酸性环境下腐蚀时，若有0.2mol电子发生转移，下列说法正确的是（）

A、有6.5g锌被腐蚀B、在标准状况下有22.4L氢气放出C、有2.8g铁被腐蚀D、在标准状况下有2.24L气体放出5、关于金属腐蚀的叙述中，正确的是()A、金属被腐蚀的本质是：M+nH2O==M(OH)n+n/2H2↑B、马口铁（镀锡）镀层破损后被腐蚀时，首先是镀层被氧化C、金属在一般情况下发生的电化学腐蚀主要是吸氧腐蚀D、常温下，置于空气中的金属主要发生化学腐蚀6、用铝饭盒盛放醋酸，一段时间后饭盒被腐蚀，这种腐蚀属于_______，反应方程式为____________。若用铝饭盒盛放食盐（含水），一段时间后，饭盒被腐蚀，这种腐蚀属于_______，反应原理（用电极反应式表示）：______________。6、实验室分析白铁（镀锌）样品成分，称取1.00g样品放在烧杯中加入过量的盐酸，然后用玻片盖住烧杯，首先观察到有大量的气泡冒出，后来放出气体速率变慢，最后完全反应。接着加入过量的氢氧化钠溶液，过滤，分离出灰绿色沉淀；该沉淀在空气中加热至质量不变；最后得1.20g红色粉末。已知锌及其化合物与铝及其化合物的性质相似，回答：（1）白铁镀锌的作用是______________________________________；（2）盖玻片的作用是______________________________________；（3）放出气体的速度由快到慢的原因是______________________________________；（4）为什么要加入过量的NaOH溶液______________________________________；（5）在空气中加热灰绿色沉淀的化学方程式是___________________；（6）锌在样品中的质量分数是___________________。7、炒过菜的铁锅未及时洗净(残液中含NaCl)，第二天便会因腐蚀出现红褐色锈斑。回答：(1)铁锅的锈蚀应属于________，腐蚀的原因是________；(2)铁锅锈蚀的电极反应式为：负极________，正极________。正负电极反应产物会继续发生反应，反应的离子方程式或化学方程式为________。《金属的腐蚀与防护》观评纪录东营市——1．教学设计的理念真正遵从“从学生的已有认识出发”，以学生的已有知识和能力为基础，让学生自发地理解知识、学习知识，让课本知识真正变为学生自己的认识；教学设计只有契合学生的认知水平，调动起学生的参与热情，贯穿着思路方法的引导，才能对教学产生积极而有意义的影响。2．整节课“从重点着眼，从难点着手”，合理的利用化学实验手段突破了本节课的重点、难点，是晦涩难懂的知识变得生动有趣。3．整堂课的教学设计思路为：初步建立原电池模型→完善原电池模型→应用原电池模型解决实际问题。教学环节完整，设计思维缜密，突出了化学学科的特点。4．主要闪光点：⑴通过情景还原实验及现象分析，得出正极反应物。⑵建立了电化学腐蚀的实验模型，并充分利用模型思想解决课堂中的相关问题。⑶充分利用化学实验探究了电极反应的产物。⑷知识只是载体，情境的设置思路的引导和模型的建立应用才是课堂的主旨；⑸合理设计任务驱动，体会问题探究的科学方法5．课堂引入素材的选取区别具匠心，充分利用了与本节内容密切相关的“深圳海砂楼事件”，让学生真切感受到金属腐蚀的存在与危害，在此基础上进行学习探究，大大提高了学生的学习兴趣，提高了课堂效率。6．本节课由于实验条件所限，不是每一位同学都能够动手实验，所分组的学生中有些只起到观众的作用。另外学生的实验操作规范性有待进一步加强。《金属的腐蚀与防护》教材分析——1．本节教材的内容、地位与作用《金属的电化学腐蚀与防护》是鲁科版普通高中化学课程选修4《化学反应原理》第一章《化学反应中的能量转化》第3节《化学能转化成电能——电池》的第三课时。教材重点介绍了金属电化学腐蚀（析氢腐蚀和吸氧腐蚀）的本质——金属表面形成了微型原电池，讲述了防护金属腐蚀的主要原因，并具体地介绍了牺牲阳极的阴极保护法和外加电流的阴极保护法。不但运用原电池原理(牺牲阳极的阴极保护法)，也再次运用了电解原理(外加电流的阴极保护法),加深了学生对化学能与电能相互转化的认识。2．教材的特点（1）从知识角度看，是氧化还原反应知识的延伸电化学知识包括原电池、电解和电镀，其原理均是利用氧化还原反应完成电能和化学能之间的转化。因此，在学习电化学知识时，要注重氧化还原反应知识的应用。理论上，每一个可自发进行的氧化还原反应都可以做成一个原电池。其中发生氧化反应的一极为阳极，即外电路的负极；发生还原反应的一极为阴极，即外电路的正极。在金属做两极时，活泼性较强的金属一般做负极，发生氧化反应；活泼性较弱的金属一般做正极，发生还原反应。在物理学中，通常从电子的流向角度把原电池的两极分别称作负极和正极。显然，为了突出化学学科的特点，教材中将利用原电池原理防护金属的方法称为“牺牲阳极的阴极保护法”，而并非“牺牲负极的正极保护法”。（2）从教材的呈现方式看，采用螺旋式组织结构编写教材内容在不同阶段逐步扩大范围，加深程度，按照螺旋式结构编写，并非一步到位。初中化学中曾进行过“活动与探究”《铁钉锈蚀的条件》实验；在必修2“电化学知识”中初步学习了原电池的概念及构成条件等知识；在本章前几节分别较详尽的介绍了原电池的工作原理、几种常见的电池和电解池的工作原理及应用。在学习以上知识之后，及时学习电化学的应用顺理成章。这样的安排，让学生对电化学知识的学习得到巩固和补充，并逐步深化，既体现了教材循序渐进、由易到难的编排意图，又符合学生的知识水平和认知水平；既分散了难点，让学生分期“消化”，又减轻了负担，有利于学生更好的掌握知识。（3）从育人价值功能看，是电化学理论知识在生产生活中的应用本节教材是在氧化还原反应和电化学原理知识的学习后出现的。不难看出，这样的安排是对前面学习的知识进行重组、加工、细化的过程，也是将前面学习过的理论知识，在具体环境中进行实践应用的过程。我们学习化学知识，很重要的就是通过对其理论的探究，来指导我们的生产、生活和社会实践，最终达到学以致用的目的。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，有助于学生将感性认识转化为理性认识，从而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。3．教学目标⑴知识与技能①掌握金属的电化学腐蚀化学原理，认识金属腐蚀的本质。②结合原电池的构成要素，从阻止吸氧腐蚀的角度提出金属的防护措施。⑵过程与方法①通过对钢铁吸氧腐蚀中电极反应物和产物的探究，体验科学探究的过程，了解科学探究的方法。②通过对钢铁吸氧腐蚀的分析，结合原电池的构成条件，建构了原电池的模型，并利用模型解决金属防护的问题这个过程，体会建模在化学学习中的应用。⑶情感态度与价值观①通过金属腐蚀与生产、生活实际相联系的内容，激发学生学习兴趣。②通过课堂探究活动,发展学生的探究能力,学会与人合作与交流,共同研究、探讨科学问题。③通过化学实验（设计、验证）这一科学研究方法，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。金属的腐蚀与防护——一：教学目标1：知识与技能①掌握金属的电化学腐蚀化学原理，认识金属腐蚀的本质。②结合原电池的构成要素，从阻止吸氧腐蚀的角度提出金属的防护措施。2：过程与方法①通过对钢铁吸氧腐蚀中电极反应物和产物的探究，体验科学探究的过程，了解科学探究的方法。②通过对钢铁吸氧腐蚀的分析，结合原电池的构成条件，建构了原电池的模型，并利用模型解决金属防护的问题这个过程，体会建模在化学学习中的应用。3：情感态度与价值观①通过金属腐蚀与生产、生活实际相联系的内容，激发学生学习兴趣。②通过课堂探究活动,发展学生的探究能力,学会与人合作与交流,共同研究、探讨科学问题。③通过化学实验（设计、验证）这一科学研究方法，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。二：教学过程【第一环节】课题引入[播放]深圳海砂楼事件的视频，使学生真切感受到金属的腐蚀及可能造成的危害。[设问]建楼的钢筋是怎么了？为什么国家对建筑用沙中氯离子的含量作出严格规定？氯化钠在钢筋的变化中起到什么作用？[情景还原实验]按如图装置组装仪器，模拟钢筋的腐蚀。[实验要求]1:按如图装置组装实验仪器。2:将蘸有氯化钠溶液的铁钉放入试管中3:将导气管插入红墨水中[概念剖析]1.引出金属腐蚀的概念并完成表格2．金属腐蚀的种类分类种类

条件

电流

本质

【环节二】实验探究[任务一]钢筋腐蚀的归类[设问]在海砂楼视频中，钢筋发生的是什么腐蚀？[讨论回答][情景分析]钢材中含有铁极少量的碳，海砂中含有氯化钠，空气和水[实验设计]根据所提供的试剂设计实验：铁片、碳棒、氯化钠溶液、空气[回顾]原电池的形成条件：[展示]设计装置[动手实验]按设计的装置组装仪器实验验证有无电流[实验探究]实验步骤：（为电极产物的检验做准备）1:按如图装置组装实验仪器。2:向U型管中加入氯化钠溶液，液面超过纸团约2厘米3:把碳棒和铁钉用导线连接，并插入溶液中[任务二]金属腐蚀的产物分析[问题1]刚才的实验明确告诉我们，钢筋发生了原电池反应即电化腐蚀。那么负极是什么，负极的电极反应是什么？怎样验证负极产物？[讨论分析]负极材料及负极反应，并设计实验证明负极产物[实验]取负极区溶液检验产物（是二价还是三价）[问题２]正极反应物是什么？[讨论]（按照原电池原理，阳离子到正极发生反应，学生自然想到了：Na+,Fe2+或H+）[观察]情景还原实验的结果[追问]谁参加了正极反应？[讨论]分析现象得出结论：空气中的O2得电子；设计实验证明[问题3]正极产物是什么？如何验证？[实验验证]设计实验验证正极生成了OH-[归纳总结]钢筋腐蚀过程中发生的变化负极反应：Fe-2e-=Fe2+正极反应：O2+2H2O+4e-=4OH－总反应：2Fe+O2+2H2O=2Fe(OH)24Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3Fe(OH)3→Fe2O3·nH2O(铁锈)[完善原电池]溶液中的阳离子不一定在正极得电子,可能是溶解在溶液中的氧气得电子。[引导]吸氧腐蚀定义[思考]在硫酸厂、盐酸厂附近的金属也会发生腐蚀，它们的腐蚀过程跟吸氧腐蚀一样吗？有什么区别？[构建模型]根据刚才的思路构建模型[分析]电极反应[引导]析氢腐蚀定义[总结]金属在空气中主要发生电化学腐蚀，它所处的环境不同，腐蚀类型不同。[小试牛刀]如图,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____________________性，发生____腐蚀，电极反应式为：负极：________________,正极：______________________。（2）若液面下降，则溶液呈___________性，发生________腐蚀，电极反应式为：负极：______________________正极：______________________。[归纳]化学腐蚀与电化学腐蚀同时发生，主要发生电化学腐蚀，它所处的环境不同，腐蚀类型不同，但吸氧腐蚀更为普遍。[展示1]铁腐蚀和铜腐蚀的图片[展示2]1、全球每一分钟就有1吨钢腐蚀成铁锈。2、全球每年钢铁腐蚀的经济损失约10000亿美元，占各国国民生产总值GDP的2%～4%。3、在我国，钢铁腐蚀经济损失高达2800亿人民币，约占国民生产总值的4%，每年约有30%的钢铁因腐蚀而报废。[追问]看到这些有何感想？【第三环节】应用模型——金属的防护[任务三]从金属腐蚀的原理出发寻找金属的防护的方法[问题]钢铁的腐蚀主要是吸氧腐蚀是电化学腐蚀，怎么从原电池的构成要素角度出发，阻止原电池的形成，从而破坏吸氧腐蚀的发生，达到保护金属的目的？[回答]①从隔绝氧气和电解质溶液角度（列举实例）；[归纳]方法一：覆盖保护层[展示]各种“覆盖保护层”的实例图片[思考]在铁的表面镀上一层金属是常见的防止铁生锈的方法。常见的有镀锡（马口铁）和镀锌（白铁皮）当镀层破坏以后，镀层金属与铁均会形成原电池请思考在上述两种原电池中，哪一种情况下铁不易被腐蚀？[构建模型][引导]从这里可以得到什么启发？[回答]②从改变负极反应物的角度（列举实例）。[归纳]方法二：电化学保护法1.牺牲阳极保护法[展示][引导]从第二幅图片又可以得到什么启发？[归纳]2.外加电流的阴极保护法（阴极电保护法）[展示][引导]不锈钢[归纳]（三）：其他保护法：改变金属结构[课堂小结]学生归纳本届收获[随堂练习]1．缠有金属丝的铁钉插在含有酚酞的NaCl溶液中，可以看到在贴近金属丝一边的溶液中出现粉红色。则该金属丝可能是()A．镁 B．铝C．锌 D．铜2．下列说法不正确的是()A．电化学腐蚀比化学腐蚀普遍B．钢铁发生吸氧腐蚀时负极反应为：Fe-3e－=Fe3＋C．钢铁在干燥的环境中不易被腐蚀D．镀锌铁比镀锡铁耐用3．铜板上铁铆钉处的吸氧腐蚀原理如下图所示，下列有关说法不正确的是()A．正极的电极反应为：2H＋＋2e－=H2↑B．此过程中还涉及反应：4Fe(OH)2＋2H2O＋O2=4Fe(OH)3C．此过程中铜并不被腐蚀D．此过程中电子从Fe移向Cu4．为研究金属腐蚀的条件和速率，某课外兴趣活动小组学生用金属丝将三根大小相同的铁钉分别固定在如图所示的三个装置中，再放置于玻璃钟罩里保存相同的一段时间，下列对实验结束时现象的描述中不正确的是()A．实验结束时，装置Ⅰ左侧的液面一定会下降B．实验结束时，左侧液面装置Ⅰ比装置Ⅱ的低C．实验结束时，装置Ⅱ中的铁钉腐蚀最严重D．实验结束时，装置Ⅲ中的铁钉几乎没有被腐蚀《金属的腐蚀与防护》效果分析——本节课总体上顺利完成了既定的教学目标，在以下几处设计达到了较好效果：1．本节利用了与教学内容密切相关的“深圳海砂楼事件”引入，让学生真切感受到金属腐蚀的存在与危害，在此基础上进行学习探究，大大提高了学生的学习兴趣，提高了课堂效率。同时让学生体会到学习