高中化学鲁科版选修一《化学能转化为电能-电池》（第四课时教学设计）金属的腐蚀与防护

第一章第2节化学能转化为电能一一电池（第四课时）

----金属的腐蚀与防护

安徽省亳州市第三十二中学教师姓名：段中雨指导老师：王士忠

一、课标呈现

1.内容标准

了解金属发生电化学腐蚀的本质，知道金属腐蚀的危害，了解防止金属腐蚀的措施。

2.学业要求

能利用电化学原理解释金属腐蚀现象，选择并设计防腐措施。

能举例说明化学在解决能源危机中的重要作用，能分析能源的利用对自然环境和社会发

展的影响。

二、教学分析

1.内容分析

本节课是在学生已经认识了原电池的构成特点、理解了原电池工作原理，建立了电化学

认知模型的基础上，通过分析一些实例介绍金属电化学腐蚀的原理和防腐措施，并以一次性

保暖贴为例介绍了金属的电化学腐蚀原理在实际生活中应用。

2.素养呈现

学生通过实验探究，在原电池认知模型的基础上分析解释金属电化学腐蚀的原理，设计

防腐方案，理解保暧贴的设计原理，体会金属的电化学腐蚀原理在真实问题解决中的创造性

应用，发展了学生“宏观辨识与微观探析”“证据推理与模型认知''和“科学态度与社会责任''的

化学学科素养。

3.策略分析

大单元学习的教学策略，不仅能促进学生在形成知识体系过程中深度学习，在实验探究、

分析、设计等活动中解决真实问题，同时也体现了化学学科中科学探究、证据推理、模型建

构等科学素养。

化学教学与现代信息技术相结合，体现现代化学学科教学方法的多样性，让学生了解到

更多描述、表征实验现象的方法和手段，激发了科学探究的思维习惯，促进学生对电化学的

深度学习。

三、学情分析

I.知识层面

(1)氧化还原反应和原电池内容相关学习有助于学生理解金属腐蚀的原理。

(2)高二学生已初步具备了一定的分析问题能力与合作实验探究的精神，具备了一定的

实验设计、实验操作和比较归纳能力。

2.认知瓶颈

(1)对金属腐蚀的认知较片面，还不能较好理解金属腐蚀的本质。

(2)对于金属腐蚀的应用和相关的科学知识、信息了解较少。

3.能力提升

(1)通过金属腐蚀的实验探究深化原电池二维模型的认知，获得分析问题、解决问题的

思维方法。

(2)对金属腐蚀的认知更加全面，学会辩证的思维去认识事物。

四、教学目标

1.了解金属电化学腐蚀的原理以及金属电化学防腐的方法，能够利用电化学腐蚀的模型

解释生产、生活中的某些现象及应用，提高利用相关知识解决实际问题的能力。

2.学会利用实验验证假设的学习方法，培养尊重事实的科学态度，提高学;J化学的兴趣,

培养分析和解决问题的能力。

3.体会化学知识与生活的密切关系，学会用可持续发展的眼光看待资源的开发和使用。

五、教学方法

实验法、讨论法、探究法、文献查阅法

六、实验用品

实验仪器：氧气传感器、具支试管、试管、烧杯

实验药品：铁钉、NaCl溶液、暖宝宝、蒸储水、硫氟化钾溶液、铁氟化钾溶液

七、教学重点、难点

重点：运用二维模型认知金属电化学腐蚀的原理以及金属电化学防腐的方法

难点：能够利用电化学腐蚀的模型解释生产、生活中的某些现象及应用，提高利用相关

知识解决实际问题的能力

八、教学流程

/,、

/\(----------------------------\［知识］1素养］

教学环节问题/任务活动

X________________/\________________/

，、

’问题1铁钉生锈还需、（活动1探究海水环境中、1证据推理）

环节一深化理解

要什么物质的参与？是否参与钢铁的腐蚀

探究金属02了吸氧腐

问题2如何验证铁钉活动钢铁电化学腐蚀

腐蚀的原2

腐蚀的产物？过程中的物质变化蚀的原电Z、

理一一港

问题3利用二维模型活动3利用二维图分析池模型及模型认知

分析你的猜想。铁钉吸氧腐蚀的原理

珠澳大桥半极反应

问题设计实验验证

防腐问题4活动4探究铁钉腐蚀的

铁钉腐蚀过程形成了过程能否形成原电池式的书写f科学探究'

原电池创新意识

\_________y、------------、-----------'

/、

环节二问题1海水中的钢闸|\结合原电池的知识，学］证据推理

金属防护CJ生通过分析比较、归纳牺牲阳极

的方法一总结，最终设计出保护的阴极保

一钢闸门钢闸门的方案护法科学态度

的防腐社会责任

\）\___________/

/、

（\/问题1你们针对暖宝动1学生讨论并总:/---------------X

科学探究

环节三宝的发热原理的猜结，认为暖宝宝里的铁便携发热创新意识

金属腐蚀想？粉、活性炭构成了原电装置的原

的应用一问题2能否设计实验池理及表征

多重:衣征

一暖宝宝来模仿“暖宝宝发热活动2结合铁钉腐蚀

的发热原原理”，并证明是氧的实验探究，学生利用

理

气参加了反应呢？氧气传感器，对暖宝宝'科学态度

的发热原理进行实验

\探究j社会责任

\）\><_______________Z

九、教学过程

【情境】展示地球上金属腐蚀问题的相关视频

金属在我们日常生活中，使用广泛；但是腐蚀带来的危害和损失是触目惊心的。

环节一：探究金属腐蚀的原理

图片展示：央视纪录片中关于“探秘港珠澳大桥防腐防锈”

【过渡】2018年，我国建成的港珠澳大桥也要克服腐蚀的问题，它是如何防腐防锈的

呢？解决问题之前，我们先要探明金属腐蚀的本质原因是什么？

【问题1-1］在初中化学的学习中我们做过铁钉腐蚀的实验，铁钉的什么位置腐蚀的最

严重？

【活动1-1】学生回答铁钉腐蚀最严重的位置是与空气、水接触的地方。

【问题1-2］我们知道铁锈的主要成分是FezCh,请你从氧化还原的角度考虑铁钉生锈还

需要什么物质的参与？如何来证明？

【活动1-2】小组讨论，给出方案一：测定压强的变化。方案二：测定氧气的含量。

【问题1-3］请大家根据刚才讨论的方案和所提供的实验器材进行实验。

【活动1-3］进行实验并汇报实验原理和现象。

【归纳展示】

【问题2】铁钉在腐蚀过程中发生的化学反应是什么？如何进行验证？

【活动2】根据资料卡片利用铁氨化钾对铁钉腐蚀的生成物进行检验。

【过渡】实验使用的铁钉是用NaCl溶液浸泡过一段时间的。为什么浸泡在海水中的钢

铁制品更容易腐蚀呢？我们发现电解质溶液不同，腐蚀程度不同。腐蚀过程中发生了氧化还

原反应，NaCl溶液又是电解质溶液，这里是否符合原电池的构成条件，形成电流了呢？

【问题3］请大家利用原电池的二维模型来分析判断你的猜想。

【活动3】学生分组讨论，利用原电池的二维认知模型分析铁钉腐蚀过程中的四个要素

以及半极反应。

【归纳展示】

5一

八|

得

电

1子

・

02碳

I

负极电子导体离子导体正极装置维度

学生在学案上完成了装置维度和原理维度下，吸氧腐蚀的相关内容，在理论上分析了吸

氧腐蚀是符合原电池的构成要素的。利用已有的模型进行分析问题，建立了分析问题、解决

问题的一般思路。

【过渡】铁钉中的杂质碳可以作为正极材料，这样的金属与电解质溶液接触，会在杂质

附近形成许多微小的原电池。

【问题4】理论上，我们在二维模型上构建了铁钉腐蚀的原电池模型；那么实际上，大

家能否将“铁钉腐蚀过程中形成了原电池”这一猜想进行实验验证呢？

【活动4】学生在学案上设计铁钉腐蚀的原电池图形，并书写半极反应和总反应方程式。

设计意图：学生通过利用原电池的二维模型对铁钉腐蚀的原理进行分析，对生成物的进

行检测等活动，促进学生深化理解了吸氧腐蚀的原电池模型及半极反应式的书写。同时进一

步强调负极反应式中铁的价态是+2价，这一易错点。培养了学生实验探究、分析归纳的能

力。

【拓展】我们知道酸雨会加速金属的腐蚀，那pH值的变化对金属的腐蚀有什么影响呢？

通过查阅文献，我们看出通过压强传感器可以测出随着pH的降低，压强增大。在这个过程

中H+代替氧气得到电子，生成H2。

SystempressurechangeswithtimrwhenpH=20~4L。

pll=ZB-4.0时体系压强随时间变化

基于传感器探究酸性条件下铁的吸氧腐蚀

【问题5】请大家根据以上探究，对析氢腐蚀和吸氧腐蚀进行总结。

【活动5】

析氢腐蚀吸氧腐蚀

条件水膜呈酸性（PH<4.3）水膜呈中性或酸性很弱

电

极

反

应

总反应4Fe(OH)2+2H2O+O2=4Fe(OH)3

(铁锈)FezChnHzO-----1

金属的腐蚀以电化学腐蚀为主

联系

电化学腐蚀又以吸氧腐蚀为主。

【归纳总结】金属与其表面接触到的物质直接反应叫化学腐蚀。像这种，不纯的金属或

合金与电解质溶液接触，较活泼的金属发生氧化还原反应形成电流，叫电化学腐蚀。

设计意图：通过一段金属腐蚀的视频，正视金属腐蚀的危害和损失，提出解决问题的前

提，要先探明金属腐蚀的本质。通过4个活动，利用问题推进的方式，促进学生进行合理、

严谨的探究过程。学生理解金属腐蚀本质的同时，提高了实验探究、分析、归纳、设计等能

力，培养了学生的探究能力和科学精神。根据学生的表现判断课时目标1的达成水平。

环节二：金属防护的方法

【问题6】那么海水中的钢闸门，我们该如何防止腐蚀呢？

【活动6】学生讨论并回答。

【过渡】但是对于海水中的钢闸门的防腐，覆盖保护层治标不治本，使用不锈钢成本又

太高。

【问题7］展示铜片和锌片分别与铁钉在氯化钠溶液中的腐蚀情况图片对比。

【活动7】结合原电池的知识，学生通过分析比较、归纳总结，最终设计出保护钢闸门

的方案。

设计意图：探明金属腐蚀原理后，再提出金属腐蚀的方法时，同学们的回答已不再止

步于刷油漆，使用不锈钢等。有的同学可以讲出使用原电池，并且有同学已经能很好的运用

原电池的知识解释相关原理了。通过合作讨论，归纳总结，不断完善学生的知识体系。根据

学生的表现判断课时目标2的达成水平。

环节三：金属腐蚀的应用

【过渡】任何事情都具有两面性，了解了金属腐蚀的原理，我们能否做到趋利避害，探

究金属腐蚀中产生的能量及物质，能否科学地进行应用？大家看到实验盒里的暖宝宝，你知

道它的发热原理吗？

【问题8］你们针对暖宝宝的发热原理的猜想？

【活动8】学生讨论并总结，认为暖宝宝里的铁粉、活性炭构成了原电池。化学能转化

为热能。跟铁钉的吸氧腐蚀原理是类似的。

【问题9】能否设计实验来模仿“暖宝宝发热原理”，并证明是氧气参加了反应呢？

【活动9】结合铁钉腐蚀的实验探究，学生利用氧气传感器，对暖宝宝的发热原理进行

实验探究。

【归纳总结】图片展示，在实验室利用氧气传感器和温度传感器测定一定时间内暖宝宝

主要成分放热过程的曲线变化图，并从宏观-微观—符号表征进行总结。

【课堂小结】日常生活中类似的便携发热装置还有蒸汽眼罩、自热饭、自嗨锅等，金属

的腐蚀不仅限于铁、铜；金属腐蚀的应用也不止于此。

【视频】播放金属腐蚀的广泛应用的视频。

【总结】通过视频，我们了解到金属腐蚀的应用，在生产、生活、医疗、航天等各个领

域发挥着巨大的作用。同时，我们也看到了在港珠澳大桥的防腐问题上，我国科学家做出不

懈努力。

设计意图：在原电池理论的基础上，引导学生从“任何事情都具有两面性”的辩证唯物主

义思想，趋利避害去认识金属的腐蚀。引导学生探究思考腐蚀中产生的能量及物质是否科学。

利用生活常见的暖宝宝，同学们进行暖宝宝发热原理的实验探究和科学频道的视频；深入的

了解了金属腐蚀的应用。体会化学知识与生活的密切关系，学会用可持续发展的眼光看待资

源的开发和使用。根据学生的表现判断课时目标3的达成水平。

板书设计

r1.定义

一、金属的腐蚀2.本质

「化学腐蚀

3.类型-析氢腐蚀

L电化学腐蚀-

析氧腐蚀

r-1.覆盖保护屋

—'金属的防护方法」2.改变组成结构

3.电化学保护法一牺牲阳极的

三、金属腐蚀的应用阴极保护法

十、教学反思

本节课以情境教学的方式，将知识建构、深化模型与实验探究相结合。教学过程中沿着

问题解决和素养达成的设计思路全