金属的腐蚀与防护--教学设计(共13页).doc

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1、精选优质文档-倾情为你奉上第3节 化学能转化为电能电池（第2课时） 教学设计金属的腐蚀与防护刘春丽单位：商河弘德中学 地址：山东省济南市商河县 邮编:一、学情分析（一）教材分析本课时内容是鲁科版选修教材化学反应原理第一章第3节第2课时，教材主要介绍了金属的电化学腐蚀的原理和防护方法。本节开篇提供的统计材料给学生一个重要的警示，激发学生揭示金属腐蚀原因的兴趣，并重点学习钢铁生锈的成因及本质。鉴于金属的电化学腐蚀比化学腐蚀更为普遍和严重，教科书中以最为常见的钢铁腐蚀为例，剖析了两种电化学腐蚀，并重点介绍了金属的电化学防护方法。为了强化学生对电化学腐蚀原理的认识，课堂设计了一组对比实验。另外又安排了

2、一个交流研讨，认识牺牲阳极的阴极保护法，通过原理说明较活泼的金属锌如何阻止铁的腐蚀。进一步认识外接电源的阴极保护法，与上一节课所学电解的知识相结合。本节课采用自学、探究与讨论相结合的方法。（二）学生分析知识储备上：通过必修2第二章第3节化学反应的利用以及选修4原电池的学习，学生已掌握了原电池的基本原理及金属的还原性与活泼性关系。能力水平上：具备一定的实验设计能力、比较归纳能力。心理特点上：他们有强烈的好奇心和求知欲，有利于新知识的学习。而且，本节内容紧密联系实际，学生学习兴趣浓厚，具备了主动探究的原动力。存在的问题是学生对知识的学习只注重表面现象，缺少生活经验，缺乏一定的深入理解和综合思维的能

3、力。二、教学目标知识与技能:（1）结合所学原电池原理，联系生活了解金属腐蚀的原理。（2）能够利用电化学知识进行金属防护。过程与方法：尝试从学习和生活中发现化学问题，提出探究方案,与他人合作探讨，提出解决问题的对策，并且组织规范的语言表达出来情感态度价值观：激发探究化学问题的兴趣和动机，关注化学在生活中的实际应用，做到学以致用，形成节约资源，循环利用资源的可持续发展观念。三、教学重、难点及其突破策略教学重点：金属的电化学腐蚀及金属的电化学防护教学难点：金属发生吸氧腐蚀的电化学原理突破策略：通过情境导学法，实验探究法，多媒体辅助教学等方式，让学生了解金属腐蚀的原理和危害以及防护方法。通过学习明确金

4、属腐蚀的本质及电化学腐蚀的原理，强化巩固吸氧腐蚀的具体过程。并从本质入手寻找金属防腐的方法，环环相扣。培养学生节约资源，爱护环境的意识；加深学生对化学与生活密切关系的认识，激发学生的学习兴趣，促进学生科学素养的全面提高。四、教学流程： 课前自学（根据预习提纲）课堂：（温故知新）目标定向（自学汇报 情景导入）实验探究互助答疑精讲点拨达标检测归纳总结五、教学设计教学环节教师活动学生活动设计意图【温故知新】 关联知识 提出问题质疑：1、原电池的构成条件？2、哪一极易被腐蚀？以铁碳原电池装置图为例，规范原电池的工作原理思考，回答：活泼性不同的两极；电解质溶液；闭合回路；（自发的氧化还原反应）。在原电池

5、反应中负极已被氧化而腐蚀。回顾旧知，铺垫新内容。【目标定向】 展示目标 突出重点展示学习目标，限定学习范围，突出学习重点，提出课堂希望。浏览标题，明确学习目标。宏观把握，联想质疑。让学生整体把握本节内容的同时，控制信息的接受范围，随时排除干扰性知识。【情境导入】投影展示沉重描述图片警示：当今社会有一个异常棘手的科技难题，那就是“金属的腐蚀与防护”，“发达国家每年由于金属腐蚀造成的直接损失约占全年国民生产总值的2%-4%”，远远超过各种自然灾害造成的损失的总和。以我国为例，金属的腐蚀在2009年至少造成6700亿人民币的损失。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！通过触目

6、惊心的数据，让学生知道：防止金属腐蚀，任重道远。让学生对金属的腐蚀产生浓厚的兴趣。【自学汇报】学生汇报教师板书一、金属的电化学腐蚀1、金属腐蚀：是指金属或合金跟接触的气体或液体发生氧化还原反应而腐蚀损耗的过程。2、本质：M ne- Mn+（氧化反应）3、类型：由于金属接触的介质不同，发生腐蚀的化学原理不同，一般可分为化学腐蚀和电化学腐蚀。化学腐蚀直接反应 电化学腐蚀原电池反应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。【展示探究结果】 （课前要求）明确任务分工协作细心观察认真记录分组实验探究：金属腐蚀发生的条件。引导学生分析实验现象，讨论金属腐蚀的条件。铁钉的组成（铁碳合

7、金）探究任务1、铁钉盐酸溶液2、铁钉NaCl固体3、加入蒸馏水至浸没1/2的铁钉4、加入NaCl溶液至浸没1/2的铁钉5、铁钉上层植物油下层是煮沸后迅速冷却的蒸馏水现象有气体产生，反应速率快无现象铁钉在水面处略有生锈铁钉在水面处渐渐生锈无现象结论铁钉在酸溶液中易被腐蚀没有H2O，铁钉极难被腐蚀铁钉在潮湿通风环境中会被腐蚀在有电解质溶液、氧气时铁钉易被腐蚀由于无O2（氧化剂），难被腐蚀对比试验，探究归纳培养学生推理能力通过分析得出结论的能力【继续探究】联想质疑 展示问题自主学习思考交流结合以上实验，探讨以下问题：1、为什么说金属的电化学腐蚀比化学腐蚀的危害程度更大？2、20世纪以来，金属遭受腐蚀

8、的现象比过去数百年更为严重，其主要原因是什么？3、我们可以发现金属不仅在酸性甚至在中性溶液中都可以发生腐蚀，但二者在反应原理上有没有区别板书：1.析氢腐蚀(酸性较强的溶液)负极: Fe 2e- = Fe2+正极: 2H+ + 2e- = H2 总式： Fe + 2H+ = Fe2+ + H2 2. 吸氧腐蚀(中性或弱酸性溶液)负极: 2Fe 4e- = 2Fe2+正极: O2+4e- +2H2O = 4OH-总式: 2Fe + O2+2H2O=2 Fe(OH)2离子方程式:Fe2+2OH- =Fe(OH)24Fe(OH)2 + O2 + 2H2O = 4Fe(OH)3【实验探究】实验操作：向铁

9、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。实验现象： 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？ 请大家根据原电池原理，写出电极反应式及电池反应方程式。a装置中：负极： 正极： 电池反应： a装置中进一步反应： b装置中:负极： 正极： 电池反应： 结论：中性或酸性很弱或碱性条件下，易发生 腐蚀。当钢铁处于酸性气氛中时，易发生 腐蚀；析氢腐蚀和吸氧腐蚀都属于 腐蚀。在定向的基础上，学习目标已经

10、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；【互助答疑】 汇总问题学生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。学生踊跃回答，也可能存在生成性问题，由教师集中解决。培养积极性和主动性，体现主体地位。【解决问题】解释铆有铁铆钉的铜板暴露在潮湿空气中的腐蚀情况运用以上知识信息，规范系统的解释该现象。实质为铁与铜在很弱的酸性水膜条件构成原电池，发生吸氧腐蚀。在学案上进一步完善电极反应式，及相关化学方程式总结问题答案对比增强记忆【自学讨论】联想质疑 展示问题自主学习思考交流1、鉴于金属发生腐蚀的原因

11、，我们可以从哪些方面设想解决问题的思路？2、在生活和学习的过程中，你了解哪些防止金属腐蚀的具体方法？结合课本图片和投影，思考交流。明确研究方向，学习解决问题的方法。【精讲点拨】教师矫正教师精讲分析镀锌铁板、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。1、 牺牲阳极的阴极保护法原理：形成原电池反应时，让被保护金属作正极，不反应，起到保护作用；而活泼金属作负极受到腐蚀。2、外加电流的阴极保护法此法主要用于防止土壤、海水及水中金属设备的腐蚀。学生、思考、记录：金属的防护 1、在金属表面覆盖保护层。如： 涂油漆 2、改变金属内部的组

12、织结构，制成不锈钢。3、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。牺牲阳极的阴极保护法原理：形成原电池反应时，让被保护金属作正极，不反应，起到保护作用；而活泼金属作负极受到腐蚀。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。4、经浓硝酸等强氧化剂处理或者运用电化学方法使金属表面钝化。教师解答普遍性的问题，起到画龙点睛的作用。【巩固提高】【例题1】钢铁很容易生锈而被腐蚀，每年因腐蚀而损失的钢材占世界钢铁年产量的四分之一。(1)钢铁腐蚀主要是吸氧腐蚀，该腐蚀过程中的电极反应式为_。(2)为了

13、降低某水库的铁闸门被腐蚀的速率，可以采用图甲所示的方案，其中焊接在铁闸门上的固体材料R可以采用_(填字母)。A铜 B钠 C锌 D石墨(3)图乙所示的方案也可以降低铁闸门的腐蚀速率，其中铁闸门应该连接在直流电源的_极。【例题2】（2010山东高考修改版）对金属制品进行抗腐蚀处理，可延长其使用寿命。（1）以下为铝材表面处理的一种方法：碱洗的目的是洗去铝材表面的自然氧化膜，碱洗时常有气泡冒出，原因是 （用离子方程式表示）。为将碱洗槽液中的铝以沉淀形式回收，最好向槽液中加入下列试剂中的 。a.NH3 b.CO2 c.NaOH d.HNO3 以铝材为阳极，在H2SO4溶液中电解，铝材表面形成氧化膜，阳极

14、电极反应式为 。（2）镀铜可防止铁制品腐蚀，电镀时用 做阳极（3）利用下图装置，可以模拟铁的电化学防护。若X为碳棒，为减缓铁的腐蚀，开关K应该置于 处。若X为锌，开光K置于M处，该电化学防护法称为 。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【拓展延伸】【归纳总结】金属腐蚀快慢规律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；根据学案上的提示填空，并通过练习巩固该认识。【例题3】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 B C D将电化学相关知识综合运用

15、，训练学生整体综合思维能力【达标检测】即时检测及时巩固教师及时发现问题，订正、规范表述。完成非常学案随堂达标检测1-5题限时5分钟学生汇报结果，并作出相应解释 学以致用巩固提高【归纳总结】教师引导 学生归纳同学们，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？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

16、了学生的总结把握知识的能力和表达能力。五、板书设计板书设计 金属的腐蚀与防护一、金属的电化学腐蚀1、金属腐蚀 本质：M ne- Mn+（氧化反应） 副板书类型：一般可分为化学腐蚀和电化学腐蚀。 原电池的工作原理2、 电化学腐蚀原电池反应 （画图解析）（1）析氢腐蚀(酸性较强的溶液)负极: Fe 2e- = Fe2+正极: 2H+ + 2e- = H2 总式： Fe + 2H+ = Fe2+ + H2（2） 吸氧腐蚀(中性或弱酸性溶液)负极: 2Fe 4e- = 2Fe2+正极: O2+4e- +2H2O = 4OH-总式: 2Fe + O2+2H2O=2 Fe(OH)2离子方程式:Fe2+2O

17、H- =Fe(OH)24Fe(OH)2 + O2 + 2H2O = 4Fe(OH)3二、金属防护（防止金属被氧化）电化学防护1、牺牲阳极的阴极保护法-原电池原理2、外加电流的阴极保护法-电解池原理六、总结反思：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，而课堂教学则以实验探究验证、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，让学生先自学后探究，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

18、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。参考文献： “以学生发展为本”思想引领下的课堂教学设计谈上海新教材“金属的腐蚀和防护”一课的设计J化学教育 2005 第9期 浅谈化学教学中“探究式学习”的教学设计 个人简介：刘春丽，1997年毕业于曲阜师范大学化学系化学教育专业，毕业后一中从事高中化学教学工作，先后被评为商河县教学能手、商河县学科带头人。获得济南市高中化学优质课评比一等奖。担任弘德中学高中化学组教研组长，商河县高中化学教研员，一直在一线教学，并在历年高考中取得优异成绩。电话： 邮箱： 地址：山东

19、省商河县弘德中学高中部化学组 刘春丽 邮编：附 导学案第4节 化学能转化为电能电池（第2课时） 导学案金属的腐蚀与防护【学习目标】知识与技能:（1）结合所学原电池原理，联系生活了解金属腐蚀的原理。（2）能够利用电化学知识进行金属防护。过程与方法：尝试从学习和生活中发现化学问题，提出探究方案,与他人合作探讨，提出解决问题的对策，并且组织规范的语言表达出来情感态度价值观：激发探究化学问题的兴趣和动机，关注化学在生活中的实际应用，做到学以致用，形成节约资源，循环利用资源的可持续发展观念。【学习重点】利用电化学的原理理解金属的腐蚀与防护【知识回顾】1、常见铅蓄电池是二次电池，其电极材料分别为Pb和Pb

20、O2，电解液为稀H2SO4溶液，工作时的总反应式为Pb PbO2 2H2SO4 2PbSO4 2H2O。请依据上述情况判断：铅蓄电池的负极材料是 。请依据两极材料和总反应，写出放电时负极反应式 。请依据总反应式和负极反应式，写出放电时正极反应是 。放电时，电解质溶液中阴离子移向 极；电流方向从 极流向 极。放电时，电解质溶液的酸性 ，（填“增强”、“减弱”或“不变”）。放电时呢？2、默写碱性氢氧燃料电池放电时的电极反应式。 3、用画图结合文字的形式解释原电池的工作原理。【自主学习过程】结合生活实际归纳，1、 钢铁通常在什么样的环境中容易生锈？2、 从钢铁生锈的条件分析，生产生活中通常采取哪些措

21、施防止钢铁锈蚀？阅读教材完成下列内容1、金属腐蚀的含义：2、金属腐蚀的实质：3、 金属腐蚀的分类，并写出电化学腐蚀的相关的电极反应式。4、防止金属金属发生电化学腐蚀的关键和几种防护措施：【自学效果检测】1、钢铁发生吸氧腐蚀时，正极上发生的电极反应是( )A、2H2eH2 B、Fe2+2eFeC、2H2OO24e4OH D、Fe3eFe2+2、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)22H2OO24Fe(OH)3 B、2FeH2OO22Fe(OH)2C、2H2OO24e4OH D、Fe3eFe33、下列举措不能防止或减缓钢铁腐蚀的是

22、 ( )A在钢铁制品表面镀一层金属锌 B将钢铁制品放置在潮湿处C在钢铁中加入锰、铬等金属，以改变钢铁结构D将钢铁制品与电源负极相连【课堂研习部分】一、金属电化学腐蚀的原理【问题讨论】钢铁及其制品通常为含碳的铁合金，它们在什么条件下易生锈？ 试设计实验来证明你的结论。（注意控制变量）【实验探究】实验操作：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。实验现象： 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

23、是什么？ 请大家根据原电池原理，写出电极反应式及电池反应方程式。a装置中：负极： 正极： 电池反应： a装置中进一步反应： b装置中:负极： 正极： 电池反应： 结论：中性或酸性很弱或碱性条件下，易发生 腐蚀。当钢铁处于酸性气氛中时，易发生 腐蚀；析氢腐蚀和吸氧腐蚀都属于 腐蚀。【解决问题】解释铆有铁铆钉的铜板暴露在潮湿空气中的腐蚀情况【交流与讨论】请大家根据铁生锈的原理，思考应采取什么措施防止铁生锈？二、金属的防护1、根据所学知识及预习情况，试阐述选择防护措施的关键及具体策略【思考】镀锌铁板与镀锡铁板在镀层破损后谁的防腐效果会变差？从中你获得了什么启示？2、金属的电化学防护措施（1）牺牲阳极

24、的阴极保护法原理：形成原电池反应时，让被保护金属做 极，不反应，起到保护作用；而相对活泼的金属发生反应被腐蚀。如航海船只的船底四周镶嵌锌块。（2）外加电流的阴极保护法（阴极电保护法）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 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。【小结】金属防护的几种重要方法：在金属表面覆盖保护层。 改变金属内部的组织结构，制成 。 电化学保护法，即将金属作为原电池的 极或电解池的 极而受到保护。经浓硝酸等强氧化剂处理或者运用电化学方法使金属表面钝化。【例题1】钢铁很容易生锈而被腐蚀，每年因腐蚀而损

25、失的钢材占世界钢铁年产量的四分之一。(1)钢铁腐蚀主要是吸氧腐蚀，该腐蚀过程中的电极反应式为_。(2)为了降低某水库的铁闸门被腐蚀的速率，可以采用图甲所示的方案，其中焊接在铁闸门上的固体材料R可以采用_(填字母)。A铜 B钠 C锌 D石墨(3)图乙所示的方案也可以降低铁闸门的腐蚀速率，其中铁闸门应该连接在直流电源的_极。【例题2】（2010山东高考题修改版）对金属制品进行抗腐蚀处理，可延长其使用寿命。（1）以下为铝材表面处理的一种方法：碱洗的目的是洗去铝材表面的自然氧化膜，碱洗时常有气泡冒出，原因是 （用离子方程式表示）。为将碱洗槽液中的铝以沉淀形式回收，最好向槽液中加入下列试剂中的 。a.N

26、H3 b.CO2 c. NaOH d.HNO3 以铝材为阳极，在H2SO4溶液中电解，铝材表面形成氧化膜，阳极电极反应式为 。（2）镀铜可防止铁制品腐蚀，电镀时用 做阳极（3）利用下图装置，可以模拟铁的电化学防护。若X为碳棒，为减缓铁的腐蚀，开关K应该置于 处。若X为锌，开光K置于M处，该电化学防护法称为 。【拓展延伸】金属腐蚀快慢规律探究？作电解池 极引起的腐蚀作原电池 极引起的腐蚀 腐蚀原电池原理的防护电解原理的防护；【例题3】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是（ ） A B C D【随堂达标检测】(

27、每小题2分，满分10分)1、钢铁在潮湿的空气中会被腐蚀，发生的原电池反应为：2Fe2H2OO2=2Fe24OH。以下说法正确的是 ( )A负极发生的反应为：Fe2e=Fe2B正极发生的反应为：2H2OO22e=4OHC原电池是将电能转变为化学能的装置D钢柱在水下部分比在空气与水交界处更容易腐蚀2、如图装置中，U型管内为红墨水，a、b试管内分别盛有食盐水和盐酸，各加入生铁块，放置一段时间。下列有关描述错误的是( )A生铁块中的碳是原电池的正极B红墨水柱两边的液面变为左低右高C两试管中相同的电极反应式是Fe2e=Fe2Da试管中发生了吸氧腐蚀，b试管中发生了析氢腐蚀3、关于铜板上铁铆钉处的吸氧腐蚀的下列说法中，不正确的是 ( )A正极电极反应式为：2H2e=H2B此过程中还涉及到反应：4Fe(OH)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Cu4、下列金属防护的方法不正确的是( )A对健身器材涂油漆以防止生锈B马口铁(镀锡铁)镀层破损后被腐蚀时，首先是镀层被氧化，继续保护铁C用牺牲锌块的方法来保护船身D自行车的钢圈上镀上一层Cr防锈5、铁块在下列情况下腐蚀最快的是 （ ）A铁块放在海水中B铁块和锌块连接放在海水中C铁块和锡块连接放在海水中D铁块和锡块连接放在淡水中专心-专注-专业