第二节　金属的腐蚀和防护课时教学实录

人教版选修1 第三章第二节金属的腐蚀与防护

教学目标

1.知识与技能

(1)认识金属腐蚀的危害，了解金属腐蚀的原理和类型

(2)理解金属发生电化学腐蚀的原理和条件

(3)掌握常见的金属防护方法以及意义

2.过程与方法

通过实验探究金属腐蚀的条件，激发学生的学习兴趣，培养学生的科学探究意识。

3.情感态度与价值观

通过观察日常生活的一些金属被腐蚀的现象，激发学生的求知欲。

教学重难点

1.重点：金属的电化学腐蚀原理，金属防护的常用方法和意义

2.难点：金属的电化学腐蚀原理

教学方法：实验探究法、讨论法、讲授法

教学过程：

【导入】PPT展示铁、铜生锈的图片

【提问】同学们在日常生活中有没有见过这样的现象呢？在哪见过？

【讲述】不论是铁的表面生锈还是铜表面生成铜绿，我们都可以认为是金属被腐蚀。那么这些小小的锈迹会对我们的生活造成怎样的影响呢？

【新闻事件】播放金属锈蚀产生的危害事件

【讲述】从这几则报道中我们都可以找到一个相同的词汇“腐蚀”。据统计，每年金属腐蚀所造成的经济损失约占各国GDP的2%-4%。实际上，金属腐蚀带来的危害也越来越引起了人们的关注。2009年世界腐蚀组织(WCO)确立每年的4月24日为“世界腐蚀日”。那么本节课我们就来了解金属的腐蚀。

【想一想】在我们日常生活常见的金属有哪些？

那么，本节课我们就以铁为例来研究金属的腐蚀。

那么铁钉在什么条件下容易锈蚀呢？

【科学探究】

探究主题：不同条件下铁钉的锈蚀

药品：铁钉、NaCl溶液、CH3COOH溶液、蒸馏水、植物油

仪器：酒精灯、试管

请根据以上药品，设计实验探究铁钉锈蚀需要的条件，以及在什么条件下锈蚀速度最快？

实

验

方

案

1

蒸馏水

实

验

现

象

铁钉生锈

无现象

无现象

无现象

有气泡产生，反应速度较快

铁钉生锈

结论：铁在潮湿的空气中更容易腐蚀，铁钉在NaCl和CH3COOH这些电解质溶液中锈蚀速度更快。

那我们把这种现象称为金属的腐蚀。

【板书】一、金属的腐蚀

1.定义：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.金属腐蚀的本质：M – ne- → Mn+

【思考】通过原电池的知识，同学们能不能分析一下，将铁钉置于醋酸/NaCl溶液中，这个过程中有没有可能发生原电池反应？如果有，怎样设计实验来证实呢？

【演示】铁钉和碳棒构成的原电池

现象：电流表指针发生偏转

结论：铁钉置于醋酸/NaCl溶液中，

发生原电池反应。

那我们把这种由不纯的金属或是合金跟电解质溶液接触发生原电池反应，使较活泼的金属失去电子被氧化而引起的腐蚀称为电化学腐蚀。

【板书】3.电化学腐蚀

为了弄清楚铁钉在NaCl溶液中的腐蚀原理，设计如下的实验

现象：导管内液面上升

负极：

2Fe - 4e- = 2Fe2+

正极：O2 + 2H2O + 4e-= 4OH-

总反应：2Fe+ O2+2H2O =2Fe(OH)2 进一步反应：4Fe(OH)2 +O2 + 2H2O = 4 Fe(OH)3

Fe2O3·xH2O 那我们把这种有氧气参加的电化学腐蚀称为金属的吸氧腐蚀

(1)

吸氧腐蚀：

发生的条件：水膜呈中性或酸性很弱

如果把NaCl换成醋酸溶液：此时的金属就发生了析氢腐蚀

(2)

析氢腐蚀：

发生的条件：水膜的酸性较强时

负极：

Fe -2e- = Fe2+

正极：2H+

+ 2e- =H2

↑

总反应：Fe + 2H+ =Fe2+ + H2↑

★析氢腐蚀和吸氧腐蚀都属于电化学腐蚀，但吸氧腐蚀更普遍

【归纳总结】

如果金属跟接触到的物质(O2、Cl2、SO2等)直接发生化学反应而引起的腐蚀，我们就把这种腐蚀称为电化学腐蚀。

【板书】2、化学腐蚀：金属跟接触到的物质(O2、Cl2、SO2等)直接发生化学反应而引起的腐蚀。

而温度对化学腐蚀的影响效果更为显著。

【议一议】

1．化学腐蚀和电化学腐蚀有什么异同？

2．为什么说电化学腐蚀是造成钢铁腐蚀的主要原因？

3．为什么钢铁在潮湿的环境中比在干燥的环境中更容易生锈？

既然金属腐蚀的这么常见，而且危害这么大，那我们应该采取怎样的措施来防止金属的腐蚀呢？

【投影】PPT展示自行车的图片

【提问】自行车的金属部件采用了什么样的防护措施? 自行车的链条涂上了机油，支架上进行了烤漆处理，车座低端进行了烤蓝处理，我们把这样的一种处理方法称为隔离法。

【板书】二、金属的防护

1.

隔离法(在金属表面覆盖保护层) 例如：电镀、油漆、塑料层、油脂等

比如衣架和电线的外面包上一层塑料层，小区里的健身器材上涂上油漆等。

而在自行车的车铃上镀铬、钢圈镀锌来防止锈蚀，我们把这样的一种处理方法称为制成合金，这种做法就改变了金属的本质，从而达到防锈的目的。

2.

制成合金（不锈钢），改善金属的内部组织结构(内因)

在日常的生活中金属的电化学腐蚀较为普遍，依据电化学的腐蚀原理，我们也可以采用电化学手段进行金属的防护。

3.

电化学保护法

（1）牺牲阳极的阴极保护法

原理：形成原电池时，让被保护金属作正极(阴极)，不反应被保护；而活泼金属作负极(阳极)，反应受到腐蚀。

比如：通常在轮船船身上安装一定数量的Zn块，地下管道或是铁闸门连接镁块来防止钢铁的腐蚀。

（2）外加电流的阴极保护法

原理：在外加直流电作用下，电子被迫流向被保护的钢铁设备，使钢铁表面的

腐蚀电流降至零或接近等于零。

比如：把钢闸门作为阴极，用惰性电极作为辅助阳极，两者均存在于海水中，接上直流电源，通电后，电子就迫流向钢闸门，使得钢铁表面的腐蚀电流降至零或接近等于零。从而被保护。

当然，金属防护的方法还有很多，同学们若有兴趣，课后可以查阅相关知识。

【小结】

【课后练习】

1.某研究性学习小组探究金属锈蚀的条件，进行如下对照实验：

【实验现象】数天后铁钉锈蚀情况：A无锈蚀，B无锈蚀，C有锈蚀；

【实验结论】金属锈蚀的条件是___________________________

【结论分析】铁钉生锈主要属于________腐蚀（填“化学”或“电化学”）；其负极反应为_____________ 【拓展应用】写出金属防护的一种常用方法______________________

2、下列各情况下，其中Fe片腐蚀由快到慢的顺序是

【板书设计】

第三章第二节金属的腐蚀与防护

一、金属的腐蚀

吸氧腐蚀

电化学腐蚀

析氢腐蚀

金属的腐蚀

化学腐蚀

二、金属的防护

1.隔离法(在金属表面覆盖保护层) 2.制成合金（不锈钢），改善金属的内部组织结构(内因) 3.电化学保护法

(1)牺牲阳极的阴极保护法

(2)外加电流的阴极保护法

【课后作业】P53.

NO1-3题