第二节 金属的腐蚀和防护.docx

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第二节金属的腐蚀和防护

教案

课题：

第二节　金属的腐蚀和防护

（一）

授课班级

课时

教

学

目

的

知识

与

技能

1、掌握金属腐蚀的概念、分类

2、掌握化学腐蚀和电化学腐蚀的区别与联系

过程

与

方法

1、通过列举金属腐蚀的事实，说明金属腐蚀的普遍性。

2、通过分析金属腐蚀的成因，分析金属腐蚀的分类及特点

情感

态度

价值观

　　通过学习金属的腐蚀，让学生了解资源的损耗过程，培养学生节约资源、爱护环境的意识

重点

电化腐蚀的原因

难点

析氢腐蚀和吸氧腐蚀的电极反应方程式

知

识

结

构

与

板

书

设

计

第二节金属的腐蚀与防护

一、金属腐蚀

金属腐蚀：

金属（或合金）跟周围接触到的气体（或液体）反应而腐蚀损耗的过程。

1、化学腐蚀（chemicalcorrosion）：

金属跟接触到的物质直接发生化学反应而引起的腐蚀。

特点：

反应简单、金属与氧化剂之间的氧化还原反应。

2、电化学腐蚀（electrochemicalcorrosion）

电化学腐蚀：

不纯的金属或合金与电解质溶液接触，会发生原电池反应，比较活泼的金属失电子被氧化的腐蚀。

分类

析氢腐蚀

吸氧腐蚀

条件

水膜酸性较强（弱酸）

水膜酸性较弱或呈中性

负极反应

Fe–2e===Fe2+

2Fe–4e===2Fe2+

正极反应

2H++2e===H2

2H2O+O2+4e－==4OH-

总反应

Fe+2H+==Fe2++H2

2Fe+2H2O+O2==2Fe（OH）2

4Fe（OH）2+2H2O+O2=4Fe（OH）3

Fe2O3.xH2O

次要

主要

3、化学腐蚀与电化腐蚀的对比

（1）本质：

金属原子失电子而被氧化M–ne==Mn+

（2）

（3）相互关系：

往往同时发生，电化腐蚀要比化学腐蚀普遍得多。

教学过程

教学步骤、内容

教学方法、手段、师生活动

[投影]常见的金属腐蚀现象：

[引入]金属腐蚀的现象非常普遍，像金属制成的日用品、生产工具、机器部件、海轮的船壳等，如保养不好，都会腐蚀，从而造成大量金属的损耗。

至于因设备腐蚀损坏而引起停工减产、产品质量下降、污染环境、危害人体健康，甚至造成严重事故的损失，那就更无法估计了。

因此，了解金属腐蚀的原因，掌握防护的方法，是具有十分重要的意义的。

[板书]第二节金属的腐蚀与防护

一、金属腐蚀

[问]什么是金属腐蚀？

[板书]金属腐蚀：

金属（或合金）跟周围接触到的气体（或液体）反应而腐蚀损耗的过程。

[讲]金属的化学腐蚀：

金属跟接触到的物质直接发生化学反应而引起的腐蚀。

例如：

铁在高温下与氧气直接化合而被腐蚀，在工业生产中氯气跟铁或与其他金属化合使金属锈蚀。

特点：

反应简单、金属与氧化剂之间的氧化还原反应。

[板书]1、化学腐蚀（chemicalcorrosion）：

金属跟接触到的物质直接发生化学反应而引起的腐蚀。

特点：

反应简单、金属与氧化剂之间的氧化还原反应。

[投影]温度对化学腐蚀的影响：

[科学探究]不同条件下铁钉的锈蚀

注意：

①光亮铁钉浸没在菜油之中；②光亮铁钉半浸半露在菜油中；③光亮铁钉完全浸没在食盐水中；④光亮铁钉完全浸没在酸性溶液中或碱性溶液中。

学生分别观察并写出报告以培养学生的观察与描述能力。

教师不但要给学生出题目，还要发挥点拨作用，提出注意点：

①观察的一周中不要振荡试管，否则会破坏生锈的界面；②把各人设置的具体条件和的状况详尽记录在案，以利分析和归纳，写出高质量的家庭探究报告。

[小结]铁钉生锈的条件：

铁钉含杂质、与电解质溶液接触。

[问]绝大多数钢铁生锈是否是化学腐蚀？

为什么？

[板书]2、电化学腐蚀（electrochemicalcorrosion）

[讲]由于金属和液态介质（常为水溶液）构成微小的原电池而发生金属腐蚀的过程.电化学腐蚀是金属腐蚀的主要形式.例如:

钢铁在潮湿的空气中生锈就是电化学腐蚀造成的.

[板书]电化学腐蚀：

不纯的金属或合金与电解质溶液接触，会发生原电池反应，比较活泼的金属失电子被氧化的腐蚀。

[分析]形成原电池的原因。

[板书]

[投影]钢铁的吸氧腐蚀与析氢腐蚀：

[讲]吸氧腐蚀与析氢腐蚀：

发生条件、正负极反应、总反应。

[板书]

分类

析氢腐蚀

吸氧腐蚀

条件

水膜酸性较强（弱酸）

水膜酸性较弱或呈中性

负极反应

Fe–2e===Fe2+

2Fe–4e===2Fe2+

正极反应

2H++2e===H2

2H2O+O2+4e－==4OH-

总反应

Fe+2H+==Fe2++H2

2Fe+2H2O+O2==2Fe（OH）2

4Fe（OH）2+2H2O+O2=4Fe（OH）3

Fe2O3.xH2O

次要

主要

[归纳与交流]化学腐蚀与电化腐蚀的对比。

［投影］

化学腐蚀

电化学腐蚀

条件

金属跟氧化性物质直接接触　

不纯金属或合金跟电解质溶液及氧化剂接触

现象

无电流产生

有微弱的电流产生

本质

金属被氧化的过程

较活泼的金属被氧化的过程

相互关系

化学腐蚀与电化学腐蚀往往同时发生

[板书]3、化学腐蚀与电化腐蚀的对比

（1）本质：

金属原子失电子而被氧化M–ne==Mn+

（2）

（3）相互关系：

往往同时发生，电化腐蚀要比化学腐蚀普遍得多。

[小结]本节课讲授了金属腐蚀的概念、类型，而且讲授了化学反应的概念，原理及影响因素。

同时引入了另一种金属腐蚀的类型，电化学腐蚀。

教学回顾：

教案

课题：

第二节　金属的腐蚀和防护

（二）

授课班级

课时

教

学

目

的

知识

与

技能

1、掌握金属腐蚀的原理

2、了解金属防护的方法

过程

与

方法

通过分析金属腐蚀的原因，说明进行金属防护的方法及必要性

情感

态度

价值观

通过学习金属的防护，让学生了解资源的损耗过程，培养学生节约资源、爱护环境的意识

重点

金属防护的常用方法和防止金属腐蚀的重要意义

难点

金属防护的常用方法和意义

知

识

结

构

与

板

书

设

计

二、金属的防护

金属防护常用的方法

1、在金属表面加防护层：

如：

在金属表面涂油漆，在金属表面包塑料层，在金属表面加油脂；在金属表面镀上一层Zn或Cr或Sn；制成不锈钢

2、改变金属的结构：

隔绝空气、水蒸气及腐蚀性气体；镀Zn，发生原电池反应时，Zn会被氧化，保护了原有的金属；制成不锈钢，是改变了金属的内部组成结构，抗腐蚀能力大大提高。

3、电化学保护法：

在要保护的金属上连接一种比该金属更易失去电子的金属或合金，可以防止金属腐蚀

教学过程

教学步骤、内容

教学方法、手段、师生活动

[引入]金属被腐蚀后，在外形、色泽以及机械性能等方面都将发生变化，会使机器设备、仪器、仪表的精密度和灵敏度降低，影响使用以至报废，甚至发生严重事故。

每年由于钢铁生锈会使我国损失大约100～150亿元。

在英国，每90秒钟就有1吨钢被锈蚀掉。

因此防止金属腐蚀有很重要的意义。

[板书]二、金属的防护

[思考与交流]讨论自行车不同构件的防锈措施：

为了防止自行车的金属构件生锈，主要采取在金属构件的表面上加防护层的方法。

例如，在链条和齿轮上涂机油；在车架和挡泥板上烤上一层漆；将车座弹簧用一层“烤蓝”（四氧化三铁保护层）保护；将车把、钢圈和车辐条进行电镀（车把、钢圈一般采用三层电镀：

底层镀铜、中间镀镍、夹层镀铬，车辐条表面一般镀锌）。

此外，用不锈钢制作车辐条，用铝合金代替钢铁制作一些构件等也是防止自行车的金属构件生锈的常用方法。

[思考]海水中的金属为何容易被腐蚀？

（提示：

电解质溶液）

[讨论]要想减少或避免电化学腐蚀，我们应该采取什么措施？

　①对金属做必要的精炼，以减少其中能导电的不活泼杂质。

　②对机器、仪表及时保养，减少金属与腐蚀性气体、电解质溶液、潮湿气体的接触。

　③根据用途不同采取不同的方法使金属与造成发生的介质隔离，如涂油脂、喷漆、镀层、表面钝化等。

　④选用适宜的金属或非金属制成耐腐蚀的合金，如炼制不锈钢、耐酸钢等。

⑤采用电化学防护方法，如在钢铁的船体上焊接上较活泼的金属锌。

[投影]常见金属防腐蚀方法：

[讲]以上投影中方法都是物理方法。

刚才同学们回答时已提到电化学防护方法。

[投影]两种电化学防护方法

[讲]金属腐蚀本质就是金属失电子而被氧化的过程。

金属越活泼，金属越易被腐蚀。

因此在金属铁上连接一块比它更活泼的金属，发生原电池反应时，失电子的为活泼的金属，而铁被保护。

[探究活动]决策——采用哪种防锈方法

1镀铝后涂漆2镀锌后涂漆3镀镉后涂漆4镀铬5镀锡6喷砂清理后涂漆7一般清理后涂漆8在锈上涂漆。

上图对不同防锈方法的效果进行了比较，同时也粗略给出了这些方法的成本。

[问题]采用哪种方法来保护铁不生锈，仔细考虑成本与效果。

（1）房子上的铸铁檐槽

（2）海边码头上的钢轨（3）铁的徽章（4）放电熨斗的支架（5）钢刀片（6）铁钥匙（7）儿童游戏场中秋千的钢架

1至7中，要求针对所给出的不同情况，去决定应分别采用哪种防锈方法。

这项工作最好在小组中进行。

有一些做决定时应考虑的因素：

●物品需要保存多长时间?

很明显，如果物品只需保存很短的时间，就没有必要去考虑给它一个长久的保护。

●物品将用在哪里?

如果物品主要用于室外，它就需要较好地进行保护。

●物品是干什么用的?

物品用途不同，保护方法也不同。

例如，物品要接受高温，就不能用油漆进行保护。

●物品外观重要吗?

某些保护方法也是为了装饰外观用的。

例如，镀铬。

[探究活动]决策——怎样保护通向学校的小桥

假设你为地方政府的架桥部门工作，你要在一条河上修一座供人行走的小桥，有了这座桥，孩子们就可以从住宅区通过小河到学校上学了。

这座桥要用铁建造，你要决定采用什么样的保护方法来防止它生锈．这座桥需要保存16年，因为16年后学校就要搬到另一个新的地方。

有四种防锈措施供选择：

选择1不防锈，不采取防锈措施的桥，10年后必须进行更换，否则会由于锈蚀而发生危险。

选择2在对桥进行一般性清理后，涂上油漆．这种保护措施需要每3年重新进行一次。

选择3用喷砂清理法对桥清理后，涂上油漆。

这种保护措施需要每6年重新进行一次。

选择4将桥喷砂清理后，镀上锌再涂上漆。

这种保护措施能使桥保存18年。

下面给出了以上四种选择的成本。

表：

四种选择的成本

[问题]

（1）计算每个选择从桥建造开始，16年所花的费用（包括建造费和维修保护费）

（2）采用哪个选择？

[讨论]1．只有钢铁才能生锈，很多其他的金属，如铝和铜，几乎完全不发生锈蚀．可是为什么我们用钢铁比用其他金属多呢?

2．假如有人发明了一种又便宜、又简单的方法，使锈永远不可能发生．显然这一发明会带来很大的益处，你认为它也可能带来坏处吗?

3．汽车排气系统受锈的影响很严重。

一辆车，由普通钢制造的排气系统价值960元，由于生锈的原因，它使用大约2年就需要更换。

对同一辆车，如果买一个由不锈钢制造的排气系统，受锈的影响就会减少，并且可以使用6年，不锈钢排气系统价值1900元。

从长远考虑，是普通钢排气系统便宜，还是不锈钢排气系统便宜?

解释你的回答。

4．在英国才有不到10％的汽车拥有者购买不锈钢排气系统。

请你评论一下这个事实。

［板书］金属防护常用的方法

1、在金属表面加防护层：

如：

在金属表面涂油漆，在金属表面包塑料层，在金属表面加油脂；在金属表面镀上一层Zn或Cr或Sn；制成不锈钢

2、改变金属的结构：

隔绝空气、水蒸气及腐蚀性气体；镀Zn，发生原电池反应时，Zn会被氧化，保护了原有的金属；制成不锈钢，是改变了金属的内部组成结构，抗腐蚀能力大大提高。

3、电化学保护法：

在要保护的金属上连接一种比该金属更易失去电子的金属或合金，可以防止金属腐蚀

［总结］本节课在总结了两种腐蚀类型的基础上讲授了金属的防护知识。

［书后习题］P53

1、回答下列问题

（1）铁制品锈蚀需要哪些条件？

铁制品与氧气（或空气）和水（或水蒸气）同时接触才会发生锈蚀。

与电解质溶液、温度升高等都会加速铁制品锈蚀

（2）请你预测一下，铁在月球上会不会生锈？

为什么？

由于月球没有空气（目前人类尚不能确定月球上是否有水存在），所以铁在月球上不会生锈的

（3）在新疆吐鲁番和海南省两地，哪个地区铁生锈相对慢一些？

为什么？

因为新疆吐鲁番空气干燥，所以与海南省相比，在吐鲁番铁生锈相对慢一些

2、金属腐蚀本质是什么？

本质是金属原子失去电子变成阳离子的过程，即金属在腐蚀过程中发生了氯化还原反应

3、解释下列事实：

铝不需要特别处理就具有抗腐蚀能力

铝与空气中的氧气反应生成致密的氧化铝薄膜，能覆盖在铝表面，从而保护里层的铝不再与氧气反应。

因此，铝不需要特别处理就具有抗腐蚀能力。

教学回顾：