金属的腐蚀与防护教案.docx

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金属的腐蚀与防护教案

课题：

第三单元金属的腐蚀与防护

教学目标

1、知识与技能：

（1）能描述金属腐蚀的定义、分类；

（2）能描述电化学腐蚀的原理和金属腐蚀的本质；

（3）对钢铁的析氢腐蚀和吸氧腐蚀进行比较。

2、过程与方法：

通过探究观察铁钉生锈的过程，学会对比、比较认识事物的科学方法和假设验证探究的思维方式，辩证的认识外因条件对化学变化的影响，再次体会实验是学习和研究物质化学性质的重要方法。

3、情感态度与价值观：

体会实验探究铁钉生锈的条件及锈蚀速率的影响条件，获得电化学腐蚀的知识的成功愉悦，保持学习的兴趣。

教学的重点和难点

教学重点：

金属的电化学腐蚀原理、电化腐蚀的原因。

教学难点：

金属的电化学腐蚀原理、析氢腐蚀和吸氧腐蚀的电极反应方程式。

教学方法：

通过情境导学法，讨论法，教师讲授法，多媒体辅助教学等方式

教学手段：

多媒体，黑板

教学时数：

第一课时

教学过程：

教师活动

学生活动

设计意图

[实物展示]展示生锈的铁钉,请同学们讨论，在我们的身边你看到了那些金属被腐蚀，情况如何？

[图片展示]展示生活中被腐蚀的金属图片

[板书]第二单元金属的腐蚀和防护

[介绍]（投影）金属的腐蚀现象是普遍存在的，它所造成的危害也非常巨大。

全球每一分半钟就有1吨钢腐蚀成铁锈.

根据各国调查结果，一般说来，金属腐蚀所造成的经济损失大致为该国国民生产总值的4%左右。

腐蚀在世界各国、各行各业造成过重大损失，飞机坠毁，钢铁桥梁突然断塌、混凝土工程出现渗漏溶蚀、裂缝、钢筋断裂，输电塔杆倒塌，水轮机叶轮出现空泡腐蚀、腐蚀损伤、停电维修以至有的电厂突然停电，引起用电工厂成片停产。

按美国官方指定的部门调查，美国腐蚀损失1975年为＄700亿，1986年为＄1260亿，1995年达＄3000亿。

目前我国由于金属材料所带来的腐蚀损失每年大约5000亿元人民币，约占我国国民生产总值的6%左右。

腐蚀不仅造成经济损失，也经常对安全构成威胁。

[板书]一、金属的腐蚀

[提问]生活中的各种金属是怎样被腐蚀的呢？

[小结]金属的腐蚀是指金属或合金与周围接触到的气体或液体进行化学反应而腐蚀损耗的过程.

[引导]通过同学们积极发表观点，请你对以上这些金属的腐蚀现象进行分类：

金属腐蚀：

化学腐蚀和电化学腐蚀

[板书]1、化学腐蚀

金属与接触到的化学物质直接发生化学反应而引起的腐蚀叫做化学腐蚀。

[讨论]在生活中的哪些环境容易发生化学腐蚀呢？

那些环境容易发生电化学腐蚀

[讲解]我们知道，化学腐蚀一般在特定的环境中发生，而大多数腐蚀是通过形成原电池而腐蚀的。

电化学腐蚀：

不纯金属或合金跟电解质溶液接触时，会发生原电池反应,比较活泼的金属失去电子而被氧化，这种腐蚀叫电化学腐蚀。

金属的腐蚀是由于金属发生化学或电化学反应的结果。

以钢铁的腐蚀为例分析电化学腐蚀的一般过程

[板书、讲解]钢铁（Fe-C合金）在电解质溶液中形成无数微小原电池，活泼金属铁作负极。

（一）、钢铁的腐蚀

1、析氢腐蚀（酸性水溶液）

负极：

Fe－2e－=Fe2+

正极：

2H++2e－=H2↑

总反应：

Fe+2H+=Fe2++H2↑

2、吸氧腐蚀（中性水溶液）

负极：

2Fe-4e=2Fe2+

正极：

O2+2H2O+4e=4OH－

总反应：

2Fe+2H2O+O2=2Fe（OH）2

后续反应：

4Fe（OH）2+2H2O+O2=4Fe（OH）3

Fe2O3

[活动与探究]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，按右图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。

【互助答疑】汇总可能的问题：

金属腐蚀本质是什么?

钢铁的析氢腐蚀和吸氧腐蚀的区别？

评价学生行为，鼓励促进。

【巩固提高】

1.纯铁片放入稀H2SO4中发生的是析氢腐蚀吗？

2、钢铁的腐蚀

现实生活中化学腐蚀与电化学腐蚀哪种更普遍？

析氢腐蚀与吸氧腐蚀哪个更普遍？

3、（2003全国春季理综）家用炒菜铁锅用水清洗放置后，出现红棕色的锈斑，在此变化过程中不发生的化学反应是（）

Ａ、4Fe（OH）2+2H2O+O2=4Fe（OH）3↓

Ｂ、2Fe+2H2O+O2=2Fe（OH）2↓

Ｃ、2H2O+O2+4e-=4OH－

Ｄ、Fe-3e-=Fe3+

4、如图,水槽中试管内有一枚铁钉，放置数天观察：

（1）若试管液面上升，则溶液

呈性，发生腐蚀,电极反应式为：

负极正极

（2）若试管液面下降，则溶液呈性，发生腐蚀，电极反应式为：

负极正极

【归纳总结】

同学们，通过本节课的学习，在知识上你有哪些收获？

我们运用了哪些解决问题的方法？

通过本节学习你受到什么启发

学生讨论身边金属被腐蚀的现象,交流

观看并思考

阅读并讨论

观看图片，聆听讲解。

惊诧之余，体会感悟：

金属腐蚀不可等闲视之！

学生思考、交流、进行小组协作学习、学生发表小组结论

学生交流、发言

归纳金属腐蚀的原因

学生阅读教材23页、讨论并交流，得出金属腐蚀的概念

学生回答

1．金属腐蚀

（1）定义

金属或合金与周围环境中的物质发生而腐蚀损耗的现象。

（2）实质

金属电子被。

（3）类型

①化学腐蚀：

指金属与其他物质发生氧化还原反应而引起的腐蚀。

腐蚀过程中电流产生。

②电化学腐蚀：

指不纯的金属或合金发生反应，使较活泼的金属电子被而引起的腐蚀。

以钢铁的腐蚀为例分析电化学腐蚀的一般过程

思考、交流

完成电极判断、两电极反应式和总反应式的书写

思考1：

导管中的水柱变化说明什么问题？

思考2：

向铁粉中加入炭粉的作用是什么？

学生踊跃回答，也可能存在生成性问题，由教师集中解决。

[学生交流]

2.【提示】由于金属不纯或是合金，故在潮湿的空气中电化学腐蚀更普遍。

吸氧腐蚀更普遍。

按照金属活动性顺序，“H”前金属既可以发生析氢腐蚀也可以发生吸氧腐蚀，“H”后金属只能发生吸氧腐蚀

5．如下图所示，在大试管里放一段光亮无锈的弯成螺旋状的铁丝，把试管倒插入水中，将这个装置这样放置约一周后，观察到铁丝发生的变化是________________

原因是__________________。

试管内水面会上升，最终上升高度大约为______________，原因是_____________________

结合板书总结学习收获

这一节课我们主要学习了金属腐蚀的两个基本类型——化学腐蚀和电化学腐蚀，了解了析氢腐蚀与吸氧腐蚀，重点认识了生活中最为普遍的吸氧腐蚀原理。

最后，我们还结合生产生活实际，进一步了解了金属的电化学防护2种方法。

引起学生对”化学与生活”的关注;训练表达能力.

按金属进行分类,训练分类思想

通过触目惊心的数据，让学生知道：

防止金属腐蚀，任重道远。

关注金属的腐蚀的危害,激发学生的社会责任感,进一步激发探究金属腐蚀的根源

培养学生综合分析问题的能力、学生的交流、沟通能力，学生归纳、语言表达能力

贯彻分类思想

激发学生联系生产、生活实际

让学生先从概念上认识金属腐蚀的实质，下面再进行实验探究、具体认知。

提供舞台、让学生展示成果、分享成果、体验成功

培养对比分析问题、归纳问题的能力，拓展学生思维

将抽象的微观变化转化为直观的，便于学生思考，分析

培养阅读和分析能力

复习巩固原电池基础知识,学习新知识

定向的基础上，学习目标已经十分明确了，同学们可以驾驭自己思维的汽车向目标行驶了

逐层深入，

利于探究，

分类对比，

易于辨析；

培养积极性和主动性，体现主体地位

巩固知识点，

联系实际，

联系高考

训练审题能力。

训练规范答题

引导学生自主总结，既调动了学生的积极性体现了学生的主体地位，又锻炼了学生的总结把握知识的能力和表达能力

板书设计：

第三单元金属的腐蚀和防护

一金属的腐蚀

1、化学腐蚀

（投影）金属与接触到的化学物质直接发生化学反应而引起的腐蚀叫做化学腐蚀.

2、电化学腐蚀：

不纯金属或合金跟电解质溶液接触时，会发生原电池反应，比较活泼的金属失去电子而被氧化，这种腐蚀叫电化学腐蚀。

（投影）

化学腐蚀

1、析氢腐蚀

3、金属腐蚀的类型

电化腐蚀

2、吸氧腐蚀

教学反思：

本节课内容与生活实际联系密切，很容易调动学生的学习兴趣，并且结合刚刚学习的原电池的工作原理，通过自学可以理解其实质。

所以本节导学案除知识回顾部分，还有课前预习提纲，而课堂教学则以理论分析总结为主。

本节课符合新课标理念，课堂过程体现了高效课堂的三维要求，充分调动学生积极性，让学生先自学解决金属腐蚀的相关问题，独立思考与讨论相结合，培养学生的思维能力和合作意识。

以多媒体演示法为主线，渗透探究理念，更能体现以学生为主体的新课标思想。

让学生对金属的电化学腐蚀与防护有了直观的认识。

不足之处，还有待完善。

课题：

金属的防护

教学目标

1、知识与技能：

（1）能描述金属腐蚀的化学原理，通过探索，培养学生发现问题分析问题，解决问题的能力，通过学生的看、思、说培养学生的整体思维能力。

（2）知道金属腐蚀的危害，认识金属腐蚀造成的经济影响；

（3）知道一些选择防铁生锈方法时应考虑的因素

2、过程与方法：

通过金属腐蚀的实验探究,总结出影响金属腐蚀的因素,提出金属防护的几种常见方法.

3、情感态度与价值观：

通过资料、图片，激发社会责任感；根据理论知识指导学生将生活中的具体案例的设计，学生通过探究性学习和展示，让学生获取成功。

教学重点和难点：

重点：

常用的几种金属防护方法

难点：

牺牲活泼金属的阴极保护法

教学方法

讨论、实物展示、阅读、讲授法

教学手段

多媒体、黑板

教学时数

一课时

教学过程

教师活动

学生活动

设计意图

[实物展示]展示锅底有水的家用铁锅图片,在水面与铁锅接触处有红棕色物质,它是什么？

为什么?

[提问]我们常用什么方法来保护我们的生活用品----炒菜铁锅？

[教师过渡]

（1）影响金属腐蚀的因素：

（2）金属在什么条件下容易被腐蚀？

[小结]影响金属腐蚀的因素：

1）金属的本性：

金属越活泼，越易被腐蚀；

2）介质：

在潮湿的空气中或与电解质接触，都容易被腐蚀。

3）合金耐腐蚀

【提问】请同学们举出生活中用到的金属的防护的措施？

【板书】一、金属的防护方法

1.改变金属的内部组织结构；

如：

将Cr、Ni等金属加进钢里制成不锈钢

2.在金属表面覆盖保护层，使它与________、__________等物质_________。

如：

喷油漆、涂油脂、电镀、喷镀、表面钝化（氧化成致密的氧化膜）、搪瓷、包塑料等方法。

【精讲点拨】分析镀锌铁板、镀锡铁板，当镀层部分破损后，是否还有保护作用？

【导出】

电化学保护法，即将金属作为原电池的正极或电解池的阴极而受到保护。

【板书】3、电化学保护法

1、牺牲阳极的阴极保护法

消除引起金属发生电化学腐蚀的原电池反应

原理：

在被保护的金属上连接比该金属___________，

此金属作___极反应受到腐蚀，被保护的金属作___极，不反应，起到保护作用。

做负极材料常用的有_____________

【提问1】船身如何防腐蚀的？

【提问2】如何防止地下钢铁管道的腐蚀？

【板书】

（2）外加电流的阴极保护法

原理：

将被保护金属与另一附加电极作为电解池的两个极，使被保护的金属作为阴极，在外加直流电的作用下使阴极得到保护.此法主要用于防止土壤、海水及水中金属设备的腐蚀.

【交流与讨论】：

铁生锈除了必须有空气及水的参与外，还受其他一些因素的影响.请解释下列有关铁生锈现象的原因.

1.相对于在内河行驶的轮船来说，海轮更容易被腐蚀.

2.1910年遗留在南极的食品罐头盒，其表面至今很少有铁锈出现.

3.用于连接铜板的铁螺丝容易生锈

4.当化工厂派出的废气为酸性气体时,工厂附近的铁制品容易生锈.

4、金属腐蚀快慢的判断

（一）对于不同的金属而言：

与金属的活泼性有关，一般地，活泼性越强的金属，越__被腐蚀

（二）对于同种金属而言：

1、与引起腐蚀的原因有关：

一般说来，电解原理引起的腐蚀____原电池原理引起的腐蚀_____化学腐蚀____有防腐措施的腐蚀

2、与介质条件有关：

一般说来同种金属的腐蚀在强电解质中_____弱电解质中____非电解质中

3、与构成微电池两极的材料有关：

两极材料的活动性差别越大，较活泼金属被腐蚀的速度越。

4、与环境温度有关，温度越高，金属腐蚀速度越。

注意：

在钢铁的腐蚀过程中，其电化学腐蚀更严重，在电化学腐蚀中，吸氧腐蚀更普遍。

【及时反馈】

【例题1】如图所示，装置中都盛有0.1mol/L的NaCl溶液，放置一定时间后，装置中的四块相同的锌片腐蚀速率由快到慢的正确顺序（）

A．①②③④B．①②④③

C．③①④②D．②①④③

【例题2】相同材质的铁在下图中的四种情况下最不易被腐蚀的是

【例题3】下图中a为生铁，A、B两个烧杯中为海水，C烧杯中为1mol·L－1的稀硫酸。

（1）C中Cu极的电极反应式_________。

（2）B中Zn极的电极反应式为________，Fe极附近溶液的pH________。

（填“增大”“减小”或“不变”）

（3）比较A、B、C中铁被腐蚀的速率，由快到慢的顺序是_______。

接下来完成P26练习与实践1、2、3、4。

【课后作业】全优课堂里对应的练习明天上交

学生讨论、交流：

氢氧化铁：

水中溶有CO2、NaCl构成电解质溶液

负极（Fe）:

Fe-2e-=Fe2+

正极（C）：

2H2O+O2+4e-=4OH-

Fe2++2OH-=Fe（OH）2

学生讨论、交流

洗干净、干燥、生成氧化膜

引导学生并举出例子：

钠比铁易腐蚀，而铁又比银比金易腐蚀。

如此可以知道金属腐蚀的主要因素是金属的本质

在潮湿的空气中、接触腐蚀性气体或电解质，都容易被腐蚀

学生、思考、记录：

不锈钢、铝合金、油漆、包塑料、镀金属、等等

引导学生对这些方法进行分类：

1.改变金属的内部组织结构

如：

将Cr、Ni等金属加进钢里制成不锈钢、青铜器、铝合金；

2.在金属表面覆盖保护层

如：

喷油漆、涂油、电镀、包塑料等方法。

通过分析可以知道镀锌铁板和镀锡铁板划破在潮湿的空气中其实会组成原电池，原电池负极较活泼的金属会被腐蚀。

铁<锌。

所以锌被腐蚀而铁被保护；铁>锡，铁被腐蚀了

学生小结得出结论：

做原电池的正极可以防护金属。

通过思考、回答问题，把牺牲阳极的阴极保护法的原理掌握。

知道常用来做负极的材料有镁、铝、锌

学生思考回答

形成原电池反应时，让被保护金属“船”铁做正极，不反应，起到保护作用；而活泼金属锌反应受到腐蚀.

用牺牲镁块的方法来防止地下钢铁管道的腐蚀，但镁块要定期更换

掌握什么叫外加电流的阴极保护法，原理是什么

学生思考回答

1、海轮更容易被腐蚀，是因为海水中含有较多的氯化钠等盐类，导电能力比内河的水更强，而在电解质溶液中，电化学腐蚀更易进行.

2、由于南极的温度常年在0℃以下，说明在较高温度下，腐蚀更易进行.

3、由于铁与铜及空气中的水蒸气构成了原电池，铁作电池的负极，因此更容易腐蚀而生锈.

4、因为铁制品在酸性条件下比在中性条件下更易被腐蚀.

金属活泼性越强越容易被腐蚀

作电解池阳极引起的腐蚀＞作原电池负极引起的腐蚀＞化学腐蚀＞原电池原理的防护＞电解原理的防护；

在强电解质中的腐蚀比在弱电解质快比非电解质更快

活泼性差别越大腐蚀速度越快

温度高金属腐蚀速度加快

思考分析

1、①原电池原理引起的腐蚀

②电解池原理引起的腐蚀

③外加电流的阴极保护法

④化学腐蚀

根据电解池阳极引起的腐蚀＞作原电池负极引起的腐蚀＞化学腐蚀＞原电池原理的防护＞电解原理的防护；

得出选D

2、A.电化学腐蚀

B.化学腐蚀

C.有防护措施的腐蚀

D.电化学腐蚀

综合各种因素选出C

3、

（1）装置C中Cu—Fe—稀硫酸构成原电池，其中Fe作负极，发生的电极反应式为：

Fe－2e－===Fe2＋；Cu作正极，发生的电极反应式为：

2H＋＋2e－===H2↑。

（2）装置B中，Zn—Fe—海水构成原电池，其中负极为Zn，电极反应式为：

2Zn－4e－===2Zn2＋，正极为Fe，电极反应式为：

2H2O＋O2＋4e－===4OH－故Fe极附近c（OH－）增大，pH增大。

（3）经比较铁被腐蚀的快慢顺序为C＞A＞B。

该题主要考查原电池的形成条件以及有关金属腐蚀速率的问题，解题时应抓住原电池的形成条件作答，并联想电化学腐蚀要比普通的化学腐蚀速率大，更普遍以及电化学防护等知识。

引起学生关注生活、用化学知识解决生活中的问题；复习巩固上节课的知识；复习巩固必修2中Fe的基础知识；训练表达能力和协作学习能力

训练观察能力和激发解决问题的能力

通过对比，有利于归纳影响金属腐蚀的因素

对比两种镀层的铁破损后铁的现象从而得到金属电化学防护的思路

从该系统上学习这个知识点。

激发学生联系生产、生活实际解决生活中的应用的原理更好的理解知识点。

让学生掌握生活生产中常见的比较有效的金属的防护方法。

联系生活实际,培养分析问题、拓展学生思维,激发学生的求知欲

掌握金属腐蚀的主因

掌握几种状态下金属腐蚀快慢的比较

金属腐蚀的影响因素：

介质、材料、温度

培养综合运用能力

培养学生解决实际问题的能力

将电化学相关知识综合运用，训练学生整体综合思维能力

板书设计：

一、金属的防护方法

1、改变金属的内部组织结构；

如：

将Cr、Ni等金属加进钢里制成不锈钢

2、在金属表面覆盖保护层，使它与氧气、水等物质隔离。

3、电化学保护法

（1）、牺牲阳极的阴极保护法

（2）、外加电流的阴极保护法

教学反思：

通过本节教学，构建了生动、活泼的学习环境，促进了师生共同发展。

  兴趣是最好的老师：

教师的首要任务就是对教学内容的重新设计，有利于学生的认知水平和新课程的教育理念。

好学生是乐于动手、勤于思考、积极参与的互动的生命个体。

化学与生活的紧密联系，有利于创设情景激发学生思维。

例如“生活中用于金属保护的措施”的互动：

 学生交流，气氛热烈 。

要引导学生拓展思路，可以提出问题，为什么在不同的地方，使用的防止腐蚀的方法不同？

基于什么考虑？

我应该以更宽广的幽默的心态去包容学生的想法。

让学生可以无负担的畅所欲言的。