课堂新坐标教师用书学年高中化学 专题1 第三单元 金属的腐蚀与防护教学设计 苏教版选修4.docx

1、课堂新坐标教师用书学年高中化学 专题1 第三单元 金属的腐蚀与防护教学设计 苏教版选修4第三单元金属的腐蚀与防护(教师用书独具)课标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。课标解读 1.认识金属腐蚀的危害，并能解释金属发生电化学腐蚀的原因。2能正确书写析氢腐蚀和吸氧腐蚀的电极反应式和总反应式。3熟知金属腐蚀的防护方法。教学地位本课时内容是本章理论知识的实际应用，重点是掌握金属电化学腐蚀的本质，通过对金属腐蚀本质的认识，发现了金属防护的方法，也加深了化学能和电能相互转化的认识。由于金属腐蚀的普遍性和金属防护的重要性，所以这一内容也是高考常考的内容。

2、(教师用书独具)新课导入建议生病的自由女神耸立于美国纽约港外一个海岛上15层楼高的自由女神，历来被认为是美利坚合众国的象征。然而，经过近百年的风风雨雨，她和人一样，已经生病了。她究竟患了何种“疾病”呢？最近，美、法两国组织了一个调查小组，对她进行全面体检，结果大吃一惊，因为他们发现自由女神近百年来一直受着一种“疾病”的折磨，那就是：电化学腐蚀。自由女神的外壳材料是铜，而支撑整个雕像的内支架却是铁的，在它们之间仅用一层浸透油的毛毡隔开。年岁久了，设计者预先没想到的事发生了：首先是那一层毛毡失去了隔离作用，而大西洋潮湿的夹带着盐分的空气有意向自由女神不断地进行攻击，无数的原电池便在自由女神的身上形

3、成，这种原电池以铁为负极，铜为正极，夹带盐分的湿空气正好在两极之间起着电解质溶液的作用，结果加速了铁的腐蚀。这样，自由女神的铁架表面一层又一层地锈蚀，蓬松的氧化铁使铁架的体积膨胀，铆固的支脚被撑断，发展下去，将会自身难保。通过本单元的学习，相信你能成为保护自由女神的勇士。教学流程设计课前预习安排：1看教材P2325填写课前自主导学中的“一，金属的电化学腐蚀”并完成思考交流1，看教材P2526，填写课前自主导学中的“二，金属的防护”并完成思考交流22建议方式：同学之间可以进行讨论交流步骤1：导入新导入新课，本课时教学地位分析步骤2：建议对思考交流1、2多提问几个学生，使80%以上的学生都能掌握该

4、内容，以利于下一步对该重点知识的探究步骤5：在老师指导下由学生自主完成变式训练1和当堂双基达标中的1、2、5题，验证学生对探究点的理解掌握情况。步骤4：教师通过例1和教材P24的讲解对探究1中的“钢铁的析氢腐蚀和吸氧腐蚀”进行总结。步骤3：师生互动完成探究1“不同类型金属腐蚀的比较”。互动方式：可利用问题导思所设置的问题，由浅入深进行师生互动。建议除例1外，再变换一下命题角度，设置一些备选例题以拓展学生的思路。步骤6：师生互动完成探究2“金属腐蚀的快慢规律”。互动方式：可利用问题导思所设置的问题，由浅入深进行师生互动。步骤7：教师通过例2和教材P26的讲解对探究2中的“金属腐蚀的快慢规律”进行

5、总结。步骤8：在老师指导下由学生自主完成变式训练2和当堂双基达标中的4题，验证学生对探究点的理解掌握情况。步骤9：师生互动完成探究3“电化学防护法”。互动方式：可利用问题导思所设置的问题，师生互动。可使用“教师备课资源”拓展学生的思路。步骤12：先由学生自主总结本课时学习的主要知识，然后对照课堂小结以明确掌握已学内容。安排学生课下完成课后知能检测步骤11：在老师指导下由学生自主完成变式训练3和当堂双基达标中的3题，验证学生对探究点的理解掌握情况。步骤10：教师通过例3和教材P26的讲解对探究3中的“金属的两种电化学防护法”进行总结。课标解读重点难点1.能解释金属发生电化学腐蚀的原因，认识金属腐

6、蚀的危害，通过实验探究防止金属腐蚀的措施。2.查阅资料并交流：防止钢铁腐蚀的方法。1.知道金属腐蚀的两种类型(化学腐蚀和电化学腐蚀)。(重点)2.能解释金属发生电化学腐蚀的原因，认识金属腐蚀的危害，了解防止钢铁腐蚀的方法。(重点)3.掌握化学腐蚀与电化学腐蚀的比较。(重难点)(对应学生用书第1页)金属的电化学腐蚀1.金属的腐蚀(1)金属的腐蚀是指金属及其合金与周围环境中的物质发生化学反应而腐蚀损耗的现象。(2)金属腐蚀的实质：金属原子失去电子被氧化的过程，用反应方程式表示(M代表金属元素)为：Mne=Mn。(3)金属腐蚀的类型化学腐蚀：指金属与其他物质直接接触发生氧化还原反应而引起的腐蚀。腐蚀

7、过程中无电流产生。电化学腐蚀：指不纯的金属或合金发生原电池反应，使较活泼的金属失去电子被氧化而引起的腐蚀。2金属的电化学腐蚀(1)吸氧腐蚀：钢铁表面吸附的水膜酸性很弱或呈中性时，氧气参加电极反应，发生吸氧腐蚀。(2)析氢腐蚀：金属表面的电解质溶液酸性较强，腐蚀过程中不断有H2放出。1结合金属的腐蚀类型分析钢铁以哪种腐蚀为主？【答案】由于钢铁通常所处的外部环境干燥度较低，氧气的存在又比较广泛，且原电池反应比一般的氧化还原反应速率高，所以钢铁主要是电化学腐蚀，其次为化学腐蚀，又因为钢铁表面一般不会遇到酸性较强的溶液，故吸氧腐蚀是钢铁腐蚀的主要形式。金属的防护1.本质：阻止金属发生氧化反应。2方法(

8、1)改变金属内部结构，如制成合金等。(2)加防护层，如在金属表面涂油或油漆、覆盖塑料镀不活泼金属等。(3)电化学防护牺牲阳极的阴极保护法将被保护金属与比其更活泼的金属连接在一起，更活泼的金属作负极(阳极)被腐蚀，作为正极(阴极)的金属被保护。外加电流的阴极保护法(原理如图)负极 正极2结合金属腐蚀的本质，分析金属防护的本质是什么？在电化学防护中是如何做的？【答案】金属腐蚀的本质是金属被氧化剂氧化变成金属阳离子，因此金属防护的本质是避免金属接触氧化剂，或采取措施使金属不被氧化。在电化学防护中使被保护的金属作原电池的正极或电解池的阴极，不参与电极反应，从而不被氧化。(对应学生用书第2页)不同类型金

9、属腐蚀的比较【问题导思】钢和纯铁，哪一种在空气中更易腐蚀？为什么？【答案】钢，因为钢不纯易发生电化学腐蚀。化学腐蚀与电化学腐蚀有什么区别？【答案】化学腐蚀无电流产生，电化学腐蚀有电流产生。吸氧腐蚀与析氢腐蚀的电极反应有何异同？【答案】负极反应式相同，正极反应式不同。1化学腐蚀与电化学腐蚀的比较种类化学腐蚀电化学腐蚀条件金属与非电解质等直接发生化学反应不纯金属或合金跟电解质溶液接触发生原电池反应实例2Fe3Cl2=2FeCl3钢铁腐蚀电流无微弱电流结果金属被氧化较活泼金属被氧化相互关系化学腐蚀、电化学腐蚀常同时发生，电化学腐蚀更普遍2.钢铁析氢腐蚀与吸氧腐蚀的比较区别与联系析氢腐蚀吸氧腐蚀相同点

10、腐蚀的本质被腐蚀金属为原电池的负极，其原子失去电子变成金属阳离子，发生氧化反应电极反应式负极：Fe2e=Fe2不同点条件水膜酸性较强水膜呈很弱的酸性、中性或碱性电解质溶液溶有CO2、SO2等的水溶液溶有O2的水溶液氧化剂HO2电极反应式正极：2H2e=H2正极：O24e2H2O=4OH产物H2Fe(OH)2化学腐蚀和电化学腐蚀的本质区别在于是否发生原电池反应。在电化学腐蚀中，只有在金属活动性顺序中位于氢前面的金属才可能发生析氢腐蚀，而位于氢之后的金属只能发生吸氧腐蚀。如图所示，水槽中试管内有一枚铁钉，放置数天后观察：(1)铁钉在逐渐生锈，则铁钉的腐蚀属于_腐蚀。(填“化学”或“电化学”)(2)

11、若试管内液面上升，则原溶液呈_性，发生_腐蚀，电极反应式：负极：_，正极：_。(3)若试管内液面下降，则原溶液呈_性，发生_腐蚀，电极反应为：负极：_；正极：_。【解析】(1)由于铁钉不纯含有碳，则铁为负极，碳为正极，又存在电解质溶液，所以可形成原电池，因此铁钉的腐蚀为电化学腐蚀。(2)试管内液面上升，说明此时试管内的压强减小，应为试管内的气体被消耗所致，结合电化学腐蚀的原理，铁钉发生了吸氧腐蚀。(3)试管内液面下降，说明此时试管内的压强增大，试管内应该有气体产生，结合电化学腐蚀的原理，铁钉发生了析氢腐蚀。【答案】(1)电化学(2)弱酸性、中性或碱吸氧Fe2e=Fe2O24e2H2O=4OH

12、(3)较强酸析氢Fe2e=Fe22H2e=H2判断金属的腐蚀类型要从本质入手，化学腐蚀和电化学腐蚀的本质区别在于是否发生原电池反应。有电流产生的是电化学腐蚀。在电化学腐蚀中，根据电解质溶液的酸碱性来判断是吸氧腐蚀还是析氢腐蚀。1下列叙述不正确的是()A金属的电化学腐蚀比化学腐蚀普遍B钢铁在干燥的空气里不易被腐蚀C用铝质铆钉铆接铁板，铁板易被腐蚀D原电池外电路电子由负极流入正极【解析】铝铁形成原电池发生腐蚀时，Fe为正极、被保护起来，不易腐蚀，C不正确。【答案】C金属腐蚀的快慢规律【问题导思】海水中轮船往往需要在船体的底部镶嵌锌板，为什么？【答案】与船体形成原电池，做负极，使船体受到保护。在电解

13、质溶液相同的条件下，铁作为电解池的阴极材料和作为原电池的正极材料，哪一种对铁的保护更好？【答案】Fe做电解池的阴极时受到保护。镀锌铁和镀锡铁，哪一种对于铁的防腐蚀更加有利？【答案】镀锌铁更有利于防腐蚀。1在同一电解质溶液中，金属腐蚀由快到慢的顺序为：电解原理引起的腐蚀原电池原理引起的腐蚀化学腐蚀应用原电池原理有防护措施的腐蚀应用电解原理有防护措施的腐蚀，或电解池阳极原电池负极化学腐蚀原电池正极电解池阴极。2同一种金属在不同介质中腐蚀由快到慢的顺序为：强电解质溶液中的腐蚀弱电解质溶液中的腐蚀非电解质溶液中的腐蚀。3对于活泼性不同的两种金属，活泼性差别越大，氧化还原反应速率越快，活泼金属腐蚀越快。

14、4对于同一电解质溶液，电解质溶液浓度越大，金属腐蚀越快(除钝化外)。5纯度越高的金属，腐蚀的速率越慢(纯金属几乎不被腐蚀)。6不纯的金属或合金，在潮湿的空气中腐蚀速率远大于在干燥、隔绝空气条件下的腐蚀速率。(2012东营高二质检)如图所示，各容器中盛有海水，铁在其中被腐蚀时，由快到慢的顺序是()A BC D【解析】中铁在海水中的腐蚀属于吸氧腐蚀；、构成原电池，中铁是负极(活动性FeSn，活动性较强的金属Fe先腐蚀)，属于原电池原理引起的腐蚀，中铁是正极(活动性ZnFe，金属Zn先腐蚀)，属于利用原电池原理有保护措施的腐蚀；构成电解池，中铁是阳极(与外接电源的正极直接相连)，属于利用电解原理引起

15、的腐蚀。所以铁腐蚀快慢顺序为：【答案】A判断电化学腐蚀速率的快慢时，一定要分清金属所属电极：原电池中负极金属被腐蚀，正极金属被保护；电解池中阳极金属被腐蚀，阴极金属被保护。2相同材料的铁制品在下图中的四种情况下最不易被腐蚀的是()【解析】A中，铁作负极，腐蚀加快；B中，铁内含杂质碳，形成原电池，加快腐蚀；C中，铁受铜的保护，不发生腐蚀；D中，铁作原电池的负极，腐蚀加快。故选C。【答案】C电化学防护法【问题导思】电化学防护法有几种，分别依据的原理是什么？【答案】有两种：牺牲阳极的阴极保护法和外加电流的阴极保护法，分别依据原电池原理和电解池原理。哪种电化学防护法防护效果更好？【答案】外加电流的阴极

16、保护法优于牺牲阳极的阴极保护法。电化学防护牺牲阳极的阴极保护法外加电流的阴极保护法依据原电池原理电解池原理原理形成原电池时，被保护金属作正极(阴极)，不反应受到保护；活泼金属作负极(阳极)，发生反应受到腐蚀。阳极要定期予以更换将被保护金属与另一附加电极作为电解池的两个极，使被保护金属作阴极，在外加直流电的作用下使阴极得到保护应用一些钢铁设备如锅炉内壁、船体外壳等装上镁合金或锌块土壤、海水及河水中的金属设备等实例示意图金属的防护效果一般来说，电化学防护法比一般防护法效果更好一些，而外加电流的阴极保护法更优于牺牲阳极的阴极保护法。下列关于金属的保护的说法中正确的是()A在特殊的电解质溶液中，以铝为

17、阳极，可以在铝表面生成一层致密的氧化膜，相应的电极反应式为：Al3e=Al3B在海轮外壳连接锌块保护外壳不受腐蚀是采用了牺牲阳极的阴极保护法C生铁(铁碳合金)具有很强的耐酸能力D可将地下输油钢管与外加直流电源的正极相连以保护它不受腐蚀【解析】A中对应的电极反应式产物应该是Al2O3：2Al3H2O6e=Al2O36H，A项错误；在海轮外壳(钢铁)连接锌块，Fe与Zn块形成原电池，Zn为负极，从而保护作为正极的Fe，该方法称为牺牲阳极的阴极保护法，B项正确；生铁虽然是合金，但更易与酸反应，C项错误；外加电流保护法应该与直流电源的负极相连，D项错误。【答案】B3(双选)如下图所示的四个装置中(杯中

18、均盛有海水)，能使铁受到保护不被腐蚀的是()ABCD【解析】从装置组成分析：B属外加电流的阴极保护法，D属牺牲阳极的阴极保护法。【答案】BD【教师备课资源】在金属表面覆盖保护层的类别在金属表面覆盖致密的保护层，从而使金属制品跟周围物质隔离开来，这是一种普遍采用的防护方法。以钢铁的防护为例，根据保护层成分的不同，可分为如下几种：1 在钢铁表面涂矿物性油脂、油漆或覆盖搪瓷、塑料等物质。例如：船身、车厢、水桶等常涂油漆；汽车外壳常喷漆；枪炮、机器常涂矿物性油脂等。用电镀、热镀、喷镀的方法，在钢铁表面镀上一层金属，如锌、锡、铬、镍等。例如，常用的白铁皮就是在薄钢板的表面热镀上一层锌；自行车钢圈就是用电

19、镀的方法镀上一层既耐腐蚀又耐磨的铬或镍。用化学方法使钢铁表面生成一层致密而稳定的氧化膜。例如：工业上常借一些溶液的氧化作用，在机器零件、精密仪器、枪炮等钢铁制件的表面上形成一层致密的黑色的四氧化三铁薄膜。金属的腐蚀与防护金属的腐蚀类型化学腐蚀电化学腐蚀吸氧腐蚀析氢腐蚀实质Mne=Mn影响因素和快慢比较金属的防护改变金属内部结构覆盖保护层电化学保护法牺牲阳极的阴极保护法外加电流的阴极保护法1下列有关金属腐蚀的说法正确的是()金属的腐蚀全部是氧化还原反应金属的腐蚀可分为化学腐蚀和电化学腐蚀，只有电化学腐蚀才是氧化还原反应因为二氧化碳普遍存在，所以钢铁的电化学腐蚀以析氢腐蚀为主无论是析氢腐蚀还是吸氧

20、腐蚀，总是金属被氧化A BC D【解析】金属腐蚀的实质是金属原子失去电子被氧化的过程，所以金属总是被氧化，均是氧化还原反应；钢铁在潮湿的空气中发生的电化学腐蚀以吸氧腐蚀为主，因为尽管有二氧化碳存在，电解质溶液呈酸性，但其酸性很弱，故难以发生析氢腐蚀。故C项正确。【答案】C2钢铁发生吸氧腐蚀时，正极上发生的电极反应是()A2H2e=H2B2H2OO24e=4OHCFe2e=Fe2DFe3e=Fe3【解析】钢铁发生吸氧腐蚀时，正极上应为氧气得电子，电极反应为：2H2OO24e=4OH。【答案】B3为保护地下铜管不受腐蚀，可使它与()直流电源负极相连铜板相连锌板相连直流电源正极相连A B C D【解

21、析】电化学保护法包括两种，一种是被保护金属与直流电源负极相连的阴极保护法，另一种是牺牲阳极的阴极保护法，被保护金属应与金属活泼性更强的金属相连，综上所述，选A。【答案】A4下列事实不能用电化学理论解释的是()A轮船水线以下的船壳上装一定数量的锌块B铝片不用特殊方法保护C纯锌与稀硫酸反应时，滴入少量硫酸铜溶液后速率加快D镀锌铁比镀锡铁耐用【解析】选项A是通过在船壳上加锌块构成ZnFe原电池，锌做原电池的负极，从而保护正极铁不受腐蚀。选项B铝在空气中形成氧化膜，可保护铝。选项C中由于发生反应ZnCu2=Zn2Cu，生成的铜附在锌表面构成了原电池，从而加快了反应的速率。选项D中一旦金属镀层受损后，分

22、别形成了ZnFe原电池和FeSn原电池，前者Zn被腐蚀从而保护了铁，而后者Fe首先被腐蚀，所以镀锌铁比镀锡铁耐用。【答案】B5如图所示，甲、乙两试管中各放一枚铁钉，甲试管中为稀盐酸溶液，乙试管为NaCl溶液。甲乙(1)数天后导管中观察到的现象是_。(2)甲中铁钉的腐蚀主要属于_(填“吸氧”或“析氢”，下同)腐蚀，正极反应为_。(3)乙中铁钉的腐蚀主要属于_腐蚀，正极反应式为_，负极反应式为_，铁锈中铁的化合价为_。【解析】解题时从两试管内的液体种类着手，先判断金属腐蚀类型，再分析相关反应。甲中溶液呈较强酸性，铁钉发生析氢腐蚀，放出H2导致甲试管内压强增大；乙中NaCl溶液呈中性，铁钉发生吸氧腐

23、蚀，O2被消耗，导致乙试管内压强减小，导管中液面左边低右边高；铁锈中铁的化合价为3价。【答案】(1)导管中液面左边低右边高 (2)析氢2H2e=H2 (3)吸氧2H2OO24e=4OHFe2e=Fe23价1下列事实与电化学腐蚀无关的是()A银制奖牌久置后表面变暗B黄铜(Cu、Zn合金)制的铜锣不易产生铜绿C铜、铝电线一般不连接起来作导线D生铁比熟铁(几乎是纯铁)容易生锈【解析】本题涉及原电池的构成，B、C、D三项中都能构成原电池，能用电化学知识来解释。【答案】A2铜板上铁铆钉处的吸氧腐蚀原理如图所示，下列有关说法不正确的是()A正极的电极反应为：2H2e=H2B此过程中还涉及反应：4Fe(OH

24、)22H2OO2=4Fe(OH)3C此过程中铜并不被腐蚀D此过程中电子从Fe移向Cu【解析】题图表示吸氧腐蚀，其中铁铆钉为负极，电极反应为2Fe4e=2Fe2，铜板做正极，电极反应为O22H2O4e=4OH，当形成Fe(OH)2后，还发生反应4Fe(OH)2O22H2O=4Fe(OH)3，故A项错误。【答案】A3某课外活动小组，为研究金属的腐蚀原理，做了如下实验：将剪下的一块镀锌铁片，放入锥形瓶中，并滴入少量食盐水将其浸湿，再加数滴酚酞试液，按如图的装置进行实验，过一段时间后观察。下列现象不可能出现的是()ABAB中导气管中产生气泡BB中导气管里形成一段水柱C金属片剪口处溶液变红D锌被腐蚀【解

25、析】由题意知，锌铁合金放入NaCl溶液中，形成了原电池，由于金属活动性：ZnFe，且电解质溶液为NaCl溶液，呈中性，故发生了Zn的吸氧腐蚀，导致A中压强减小，B中应形成一段水柱，由于O2得电子后结合H2O形成OH，显碱性，使酚酞变红，故A错误。B、C、D正确。【答案】A4为了避免青铜器生成铜绿，下列方法不正确的是()A将青铜器放在铁质托盘上B将青铜器保存在干燥的环境中C将青铜器保存在潮湿的空气中D在青铜器的表面覆盖一层防渗透的高分子膜【答案】C5下列装置中四块相同的锌片，放置一段时间后腐蚀速率由快到慢的顺序是()ABC D【解析】解题时要注意装置特点以及电解质溶液不同对反应的影响不同，装置形

26、成原电池，且Zn片为负极，故相比反应速率快。相比虽然形成原电池，但由于电解质溶液NaCl不与Zn片反应，发生吸氧腐蚀，故反应较慢；装置为电解池且锌片为阴极，故锌得到最好的防护，腐蚀最慢，故腐蚀速率快慢顺序为。【答案】B6(2010北京高考)下列有关钢铁腐蚀与防护的说法正确的是()A钢管与电源正极连接，钢管可被保护B铁遇冷浓硝酸表面被钝化，可保护内部不被腐蚀C钢管与铜管露天堆放在一起，钢管不易被腐蚀D钢铁发生析氢腐蚀时，负极反应是Fe3e=Fe3【解析】本题考查了金属防护的有关知识。钢管与电源正极连接，钢管作阳极，被腐蚀，A错；钢管与铜管露天堆放在一起，可形成原电池，钢管作负极被腐蚀，C错；铁被

27、腐蚀的负极反应是：Fe2e=Fe2，D错。【答案】B7下列说法中，正确的是()A钢铁因含杂质而容易发生电化学腐蚀，所以合金都不耐腐蚀B原电池反应是导致金属腐蚀的主要原因，故不能用于减缓金属的腐蚀C钢铁电化学腐蚀的两种主要类型其主要区别在于水膜的pH不同引起负极反应的不同D无论哪种类型的金属腐蚀，其实质都是金属被氧化【解析】合金大部分易发生电化学腐蚀，但通过改变金属内部组成结构而形成的合金不易被腐蚀，例如不锈钢，A不正确。当金属作原电池负极时被保护，故B不正确。钢铁电化学腐蚀，主要区别于水膜的pH不同引起正极反应不同，故C不正确。任何腐蚀的实质均是金属失e被氧化，故D正确。【答案】D8下列各种方

28、法中，能对金属起到防止或减缓腐蚀作用的是()金属表面涂抹油漆改变金属内部结构保持金属表面清洁干燥金属表面进行电镀使金属表面形成致密的氧化物薄膜A BC D全部【解析】金属的腐蚀主要是电化学腐蚀，题目中方法都可以起到避免金属和电解质溶液接触形成原电池的目的。中如在金属中加入某些其他元素改变金属内部结构也可以起到防腐蚀的效果。【答案】D9将NaCl溶液滴在一块光亮清洁的铁板表面上，一段时间后发现液滴覆盖的圆圈中心区(a)已被腐蚀而变暗，在液滴外沿形成棕色铁锈环(b)，如图所示。导致现象产生的主要原因是液滴之下氧气含量比边缘处少。下列说法正确的是()A液滴中的Cl由a区向b区迁移B铁腐蚀严重的区域，生锈