第二节　金属的腐蚀和防护课程导入及其完整教案

第二节 《金属的腐蚀和防护》教学设计

一、学情分析

在高中课程标准必修教科书化学2中，已经介绍了化学能与电能的转换，即原电池的相关知识。选修一本节是在此基础上，引导学生了解金属的腐蚀原理和防护方法等。

二、教材分析

本节包括两部分内容：金属的腐蚀和金属的防护。

金属的腐蚀包括化学腐蚀和电化学腐蚀两部分内容。在化学腐蚀中，以家用燃气灶的中心部位很容易生锈，而食品罐头放在南极已差不多90年了，却很少生锈为例（图3-14），强调温度（反应条件）对化学腐蚀的影响比较明显。在电化学腐蚀中，通过“科学探究”，让学生设计实验探究铁钉锈蚀需要哪些条件，以及在什么条件下锈蚀速率较快，引出电化学腐蚀。为了降低难度，教科书中没有出现“吸氧腐蚀”和“析氢腐蚀”这两个名词，只是介绍了钢铁发生电化学腐蚀时在正极上发生的这两类原电池反应。最后强调指出化学腐蚀和电化学腐蚀的本质是金属原子失去电子变成阳离子的过程。

由于对金属防护常用的方法，学生已经有许多生活经验。因此，教科书通过图示（图3-16和图3-18）和活动（2个“思考与交流”）的方式，由学生自己总结，并解释这些方法为什么可以达到防止金属腐蚀的目的。最后介绍了牺牲更活泼金属的防护方法。同样，为了降低难度，未出现“牺牲阳极的阴极保护法”这个名词，而是简单介绍这种保护方法的原理及其应用。

本节教学重点：金属的电化学腐蚀原理，金属防护的常用方法和意义。

本节教学难点：金属的电化学腐蚀原理。

三、教学建议

1

金属的腐蚀和防护属于化学学科的基础知识。对于选修《化学与生活》模块的学生来说，课程标准对这部分内容的要求是比较低的：能够“描述金属腐蚀的化学原理，知道金属防护的常用方法，认识防止金属腐蚀的重要意

义”。因此，教学过程中要准确把握教学要求，不宜加深和拓宽，以免加重学生的学习负担。

2

本节中图画较多，图画和图注中包含了丰富的信息，这些信息都和正文内容有密切的联系。教学过程中应当挖掘这些图画的教育内涵，充分发挥其直观教育效果。需要注意的是，有的图注提出了一些问题，这些问题有的是强化某些观念，如图3－14是强调温度对化学腐蚀的影响，图3-17则是说明介质对金属腐蚀的影响；有的则属于开放性问题，如图3-18中的问题等，教学过程中对这些问题要引导学生积极思考。

3

金属的腐蚀和防护与学生的生活实际联系较为密切，教学过程中要充分利用这一点，调动学生学习的积极性。教科书中已经给出了一些例子，教师还可四、教学目标

知识与技能:（1）认识金属腐蚀带来的危害，了解金属腐蚀的两种类型（化学腐蚀和电化学腐蚀）。

（2）理解钢铁吸氧腐蚀和析氢腐蚀发生的条件及原理，会书写电极反应式和总反应式。

（3）认识常见的防止金属腐蚀的方法，能解释两种电化学防护方法的原理。

过程与方法：（1）通过对钢铁发生吸氧腐蚀和析氢腐蚀对比实验的探究，学会设计控制单一变量进行对比实验以及对实验设计进行评价。

（2）通过实验探究的过程，进一步提高对实验现象的观察能力和分析能力。

情感态度价值观：通过金属腐蚀对生产、生活的影响，感受化学对人类进步的意义。

五、教学重、难点

教学重点：金属的电化学腐蚀及金属的电化学防护原理

教学难点：金属发生析氢和吸氧腐蚀的原理

六、教学方法 问题引导 自主学习 实验探究 合作交流

七、教学过程设计：

环节一：情景导入 目标展示

情景导入：多媒体展示（1）生活中常见金属腐蚀的图片；（2）金属腐蚀对人类生活和经济的影响。

教师：在生产和生活中，金属腐蚀所带来的损失非常严重。金属生产设备的腐蚀经常导致工厂停产，金属腐蚀还会使桥梁、建筑物等损坏甚至坍塌，许多场所的金属腐蚀还会导致火灾、爆炸等安全事故的发生。

学生：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！

【设计意图】创设情景，结合生活实际和触目惊心的数据，让学生对金属的腐蚀有直观的感受，产生浓厚的兴趣，进入新课的学习。

教师：这节课我们就一起来学习有关金属腐蚀和防护知识，本节课我们的学习目标如下，请大家快速浏览，了解我们本节课的任务。

环节二：知识复习 教师质疑：上节课我们学习了原电池的有关知识，请大家思考一下两个问题

1、原电池的构成条件？ 2、原电池哪一极金属易被腐蚀？

学生思考回答：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）。

在原电池反应中负极已被氧化而腐蚀。

【设计意图】回顾旧知，铺垫新内容。

教师多媒体展示教学目标：

（1）认识金属腐蚀带来的危害，了解金属腐蚀的两种类型（化学腐蚀和电化学腐蚀）。

（2）理解钢铁吸氧腐蚀和析氢腐蚀发生的条件及原理，会书写电极反应式和总反应式。

（3）认识常见的防止金属腐蚀的方法，能解释两种电化学防护方法的原理。

学生：浏览标题，明确学习目标。宏观把握，联想质疑。

【设计意图】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。

环节三：自主学习 过渡：据报道，全世界每年因金属腐蚀造成的直接经济损失约占国内生产总值的2%-4%,超过地震、水灾、台风等自然灾害造成损失的总和。以我国为例，金属的腐蚀在2013年至少造成6700亿人民币的损失。面对这样惊人的

数据和金属腐蚀危害事实，大家有没有想过，什么是金属的腐蚀？金属腐蚀的实质是什么？金属腐蚀现象的发生可能有哪些方式？

多媒体呈现问题1：什么是金属的腐蚀？金属腐蚀的实质是什么？金属腐蚀现象的发生可能有哪些方式？

教师：请大家结合氧化还原反应知识和教材P27第二段自主思考以上问题。

学生：阅读课本、思考回答

金属腐蚀是金属表面因发生氧化反应而遭到破坏。

化学腐蚀（表面与周围物质发生化学反应）

电化学腐蚀（因电化学作用而发生的腐蚀）

板书：三、金属的腐蚀与防护

1.金属腐蚀的方式：化学腐蚀 电化学腐蚀

学生：识记、会判别两种腐蚀方式。

【设计意图】引导学生认识金属腐蚀的实质是发生了氧化反应，通过讨论腐蚀的方式能与新学内容联系起来，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。

环节四：实验探究 过渡：我们已经知道，钢铁生锈是铁与空气中的氧气以及水蒸气反应的结果。那么，空气中的氧气和水式怎样使钢铁生锈的呢？下面我们通过实验进行探究有关金属电化学腐蚀的原理。

多媒体呈现问题2：钢铁及其制品通常为含碳的铁合金，钢铁在干燥的空气中不易生锈，而在潮湿的环境里或湿度较大的环境里长期放置，常易生锈变红，原因是什么？电化学腐蚀的原理是什么？

探究实验：

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。

教师：下面我来组装实验装置，请同学们阅读教材P27-28了解金属电化学腐蚀原理。稍后观察实现现象。（根据课前准备组装仪器）

学生：阅读教材自学有关金属电化学腐蚀的原理

教师：（学生阅读完教材后，打开止水夹）下面请大家观察该实验的现象。

学生：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。

教师：

请大家结合实验现象思考以下问题 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：（思考后回答）

水柱液面升高，说明试管内有气体消耗，压强减小

水柱液面降低，说明试管内有气体生成，压强增大

碳粉做正极与铁形成原电池，加速铁被腐蚀。

教师：请大家根据原电池原理和阅读自学结果，写出电极反应式及电池反应方程式。

学生：完成以下问题 （两名同学上板板演）

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。

板书：2.金属的电化学腐蚀

析氢腐蚀（酸性）

吸氧腐蚀（中性或弱酸性）

归纳总结：多媒体展示析氢腐蚀和吸氧腐蚀对比表格

发生条件

电极反应

析氢腐蚀

水膜呈酸性

负极: Fe – 2e- = Fe2+

正极: 2H+ + 2e- = H2 ↑

吸氧腐蚀

水膜呈中性或酸性很弱

负极: 2Fe – 4e- = 2Fe2+

正极: O2+4e- +2H2O = 4OH-

2Fe + O2+2H2O=2 Fe(OH)2 4Fe(OH)2 + O2 + 2H2O = 4Fe(OH)3

总反应

Fe + 2H+ = Fe2+ + H2 ↑

联系

两种腐蚀同时存在，但后者较普遍

【设计意图】通过探究实验培养学生观察分析问题能力，同时通过两个对比实验，使学生加深对析氢腐蚀和吸氧腐蚀的认识，从而解决本节课的重点和难点。

环节五：合作交流 过渡：我们了解了金属腐蚀的原理，那么如何防止金属被腐蚀呢？

多媒体呈现问题3：请根据生活常识以及金属被腐蚀的原理，联系原电池和电解的原理，讨论金属的防护措施主要有哪些？

提示：可以从以下几方面探讨（1）增强金属本身的抗蚀性；（2）阻止其发生原电池反应；（3）应用电化学原理（原电池原理、电解原理）。

教师：请大家根据以上提示，结合教材P29-P30，小组合作交流，归纳总结。

学生：阅读教材，小组交流，归纳总结

教师：找一小组展示合作交流结果，根据小组讨论交流结果，归纳总结。

板书：3.金属的防护方法

（1）覆盖保护层 （涂油漆、电镀、钝化） （ 2）电化学保护 ①牺牲阳极保护法——原电池原理

②外加电流阴极保护法——电解池原理

【设计意图】通过合作交流的提示使学生明确讨论交流的方向，使学生学会多角度分析问题的方法，培养分析问题、解决问题的能力。

环节六：练习 环节七：归纳总结

教师引导：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：结合板书总结学习收获 （找一名同学总结）

教师补充归纳：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。

【设计意图】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。

八．板书设计

第二节 金属的腐蚀和防护

一、金属的腐蚀

1.定义

2.实质

3.类别

：（1）

化学腐蚀 （2）电化学腐蚀

4.金属的电化学腐蚀

析氢腐蚀（酸性）

吸氧腐蚀（中性或弱酸性）

二、金属的防护方法

（1）.改变金属的内部结构

（2）.在金属表面覆盖保护层

（3）.电化学保护法

①牺牲阳极保护法——原电池原理

②外加电流阴极保护法——电解池原理