第三单元 金属的腐蚀与防护教学设计案例

专题一

化学反应与能量变化

第三单元

金属的腐蚀与防护

课型：新授课

教学模式：小组讨论、对比归纳、练习巩固

教学手段：多媒体、导学案

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。

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

内容及学情分析：

本节是在学习了电解和电池的知识之后，结合实际问题对所学化学知识的应用。金属腐蚀是一个普遍存在的现象，但在学习电化学知识之前，学生对金属腐蚀现象仅限于化学腐蚀，通过本节的学习能促进学生对金属腐蚀现象的进一步认识，金属发生腐蚀更多的是电化学腐蚀，利用原电池的原理分析钢铁的析氢腐蚀和吸氧腐蚀，提高知识的理解和运用。再利用电化学知识对金属进行防护，是对所学电知识的综合灵活的运用，学好本节将对前面所学的电解和原电池的知识起到巩固和提高的作用。

教学过程

教师活动

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。

设问:这种现象就是金属被腐蚀，什么是金属腐蚀？

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？

板书：三、金属的腐蚀与防护

金属腐蚀的方式：化学腐蚀

电化学腐蚀

学生活动

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！

回答：金属腐蚀是金属表面因发生氧化反应而遭到破坏。

讨论后回答方式：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）

识记、会判别两种腐蚀方式。

设计

意图

创设情景，结合生活实际对金属的腐蚀有直观的感受，进入新课的学习。

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。

1

图示展示：

回答：构成原电池装置

铁做原电池的负极，发生氧化反应

铜做正极：在铜上发生还原反应

讨论后总结正极反应：

2H++ 2e- = H2↑

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

钉在铜板上的铁铆钉，上覆一层水膜

设问：铁铆钉为什么容易生锈？

铜、铁、水膜构成什么装置？

正极会是哪种物质发生还原反应？

引导：水膜中会有什么物质？

若呈酸性，会有H+

若呈中性或碱性，水中有溶解的O2

总结：析氢腐蚀和吸氧腐蚀

展示表格

从原电池的原理引导学生认识钢铁的两种腐蚀方式，同时进一步增进对原电池原理的认识

发生

条件

电极反应

反应总式

析氢腐蚀

吸氧

腐蚀

通过对比，认识两种腐蚀方式的区别和联系

练习：自然界中铁器上的铁锈是怎样形成的?

回答后书写相应的化学方程式

先发生吸氧腐蚀：

2Fe+2H2O+O2= 2 Fe(OH)2 4Fe(OH)2+2H2O+O2=4Fe(OH)3 (Fe2O3 ·

nH2O)铁锈

结合课本图片和投影，思考交流。

学以致用，利用所学知识对问题分析，巩固新知

1、鉴于金属发生腐蚀的原因，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？

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？

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、

牺牲阳极保护法

2、阴极保护法

明确研究方向，学习解决问题的方法。

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。

①牺牲阳极的阴极保护法

教师解答普遍性的问原理：形成原电池反应时，让被保护金属作题，起到画龙点睛的作正极，不反应，起到保护作用；而活泼金属用。

作负极受到腐蚀。

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。

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。

2

板书：金属的电化学防护

（1）牺牲阳极保护法

（2）阴极电保护法

填写表格：比较电化学的两种防护

利用原理

设计方法

牺牲阳极保护法

阴极电保护法

利用列表的方式，进一步明确两种电化学防护的原理以及设计的方法

拓展延伸

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；

的腐蚀有了哪些新的认识？利用所学的电化学知识如何设计对金属的防护措施

1.下列各情况，在其中Fe片腐蚀由快到慢的顺序是：

将电化学相关知识综合运用，训练学生整体

综合思维能力

课堂小结：通过本节的学习你对金属学生回答：金属的两种电化学腐蚀，以及电通过对本节重要知识的化学的两种防护措施

简要回顾，使学生明确本节的学习内容

1.下列金属防腐的措施中，使用外加电流的阴极保护法的是

（

）

A.水中的钢闸门连接电源的负极

B.金属护栏表面涂漆

C.汽车底盘喷涂高分子膜

D.地下钢管连接镁块

2.钢铁在锈蚀过程中，下列5种变化可能发生的是

①Fe由+2价转化为+3价

②O2被还原

③产生H2

④Fe(OH)3失水形成Fe2O3·

H2O ⑤杂质碳被氧化除去

A.①②

B.③④

C.①②③④

D.①②③④⑤

3.（2017•全国卷Ⅰ）支撑海港码头基础的防腐技术,常用外加电流的阴极保护法进行防腐,工作原理如图所示,其中高硅铸铁为惰性辅助阳极。下列有关表述不正确的是

(

)

A.通入保护电流使钢管桩表面腐蚀电流接近于零

B.通电后外电路电子被强制从高硅铸铁流向钢管桩

C.高硅铸铁的作用是作为损耗阳极材料和传递电流

D.通入的保护电流应该根据环境条件变化进行调整

4.研究电化学腐蚀及防护的装置如图所示。下列有关说法错误的是

(

) A.d为石墨,铁片腐蚀加快

B.d为石墨,石墨上电极反应为

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

C.d为锌块,铁片不易被腐蚀

巩固练习

3

D.d为锌块,铁片上电极反应为2H++2e-====H2↑

板书设计

第三节

化学能转化为电能——电池（第三课时）

------------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）

类型：一般可分为化学腐蚀和电化学腐蚀。

电化学腐蚀——原电池反应

（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

4Fe(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

教学反思

本节先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。然后利用电化学知识对金属进行防护是电化学知识的综合应用，措施的选择和设计能促进学生对电化学知识的深入理解，同时也会使学生在情感态度和价值观方面体会化学的实用性，增加学习的兴趣。本节的重要知识点有两个:一是金属的析氢腐蚀和吸氧腐蚀，二是牺牲阳极保护法和阴极电保护法，教学中先引导学生讨论分析，然后利用列表形式进行比较总结，使相似知识的异同一目了然，收到较好的教学效果。不足之处，还有待完善。

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