课题2　金属材料优质课一等奖教案

课 题

金属的电化学腐蚀与防护

1知识与技能：知道金属腐蚀的两种类型，能解释金属发生电化学腐蚀的原因，认识金属腐蚀的危害，掌握化学腐蚀与电化学腐蚀的原理

教学目标

2.过程与方法：从实验探究过程中提高对实验现象的观察能力和分析能力

3.情感态度价值观：通过金属腐蚀与生产、生活实际相联系的内容，增强学生学习兴趣

教学重点

教学难点

教学方法

主要教具

金属的电化学腐蚀及金属的电化学防护

金属发生吸氧、析氢腐蚀的电化学原理

实验探究、自学、小组讨论

多媒体 教 学 过 程 设 计

[讲述] 金属曾是人类文明发展的历史标志，如铜器时代、铁器时代，在现代社会中，钢铁等金属材料的产量和质量仍是反映国民经济发展水平的重要指标，然而人们对谁处可见的金属腐蚀现象早已习以为常，不以见怪。我们来看一下我们日常生活中的金属腐蚀现象。

[图片]钢铁的腐蚀、铜器的腐蚀

备 注

认识金属腐蚀的严重性和危害性

[资料] 金属腐蚀给生产生活带来很多不便，造成了巨大的经济损失。

全世界每年因为金属腐蚀造成的直接经济损失约达7000亿美元，是地震、水灾、

台风等自然灾害造成损失总和的6倍。

我国因金属腐蚀造成的损失占国民生产总值(GNP)的4%，钢铁因腐蚀而报废的

数量约占钢铁当年产量的25%-30%。

金属腐蚀还可能造成环境污染。

[过渡]金属的腐蚀的危害如此巨大，那么金属发生腐蚀的原因是什么？我们应该

如何对金属进行防护呢？

[板书] 第四节

金属的电化学腐蚀与防护

[阅读] 引导学生阅读P84内容。

[问题] 1. 什么是金属腐蚀？其本质是什么?

2. 金属腐蚀有哪些种类？

[归纳整理]

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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。

①金属腐蚀的本质：金属原子

金属阳离子

M –

ne- →

Mn+（氧化反应）

②金属腐蚀的类型：

化学腐蚀——直接反应

电化学腐蚀——原电池反应

化学腐蚀和电化学腐蚀的比较

条件

现象

反应

相互关系

化学腐蚀

金属跟接触的物质反应

不产生电流

金属被氧化

电化学腐蚀

不纯金属或合金跟电解质溶液接触

有微弱的电流产生

较活泼的金属被氧化

化学腐蚀和电化学腐蚀同时发生，但电化学腐蚀更普遍

2. 电化学腐蚀

[实验探究] 将经过酸洗除锈的铁钉，用饱和食盐水浸泡一下，放入下图具支试管中，观察导管中水柱变化，并思考引起变化的原因？

⑴

吸氧腐蚀：中性或酸性很弱条件下

负极：2Fe - 4e- = 2Fe2+

正极：O2 + 2H2O + 4e-= 4OH-

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

2Fe(OH)3=Fe2O3·xH2O+(3-x) H2O ⑵

析氢腐蚀：当钢铁处于酸性环境中

负极：Fe - 2e- = Fe2+

正极：2H+

+ 2e- =H2↑

电池反应：Fe

+ 2H+ =Fe2+ + H2↑

析氢腐蚀和吸氧腐蚀都属于电化学腐蚀。

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对概念进行剖析，理清概念的内涵和外延。

析氢腐蚀和吸氧腐蚀比较

析氢腐蚀

吸氧腐蚀

条件

电极反应

总方程式

联系

[讨论与交流]

下列各情况下，其中Fe片腐蚀由快到慢的顺序是（5）（2）（1）（3）（4）

结论：原电池正极、电解池阴极受到保护。

外接电源的阴极保护法＞牺牲阳极的阴极保护法＞有一般防腐条件保护＞无防

腐条件

结论

在同一电解质溶液中，金属腐蚀的快慢规律如下：

电解原理引起的腐蚀＞原电池原理引起的腐蚀＞化学腐蚀＞有防腐措施的腐蚀

例1：下列装置中四块相同的Zn片，放置一段时间后腐蚀速率由慢到快的顺序

是（4）（2）（1）（3）

二、金属防护

1、直接隔离法----给金属穿上“保护膜”

即可选用适当的材料使金属与空气或其他腐蚀性试剂隔离开，以阻止金属的腐

蚀。

例如：①喷涂漆；②涂油脂；③表面钝化；④电镀(在钢铁表面形成铬等耐腐

蚀性较强的金属镀层)等。

2、改变本质-----加入其他金属改变其组成

即改变金属的内部组成结构，使其具有较强的抗腐蚀性能。

在钢铁中加入一定比例的铬和镍（如14%～8%Cr，7%～9%Ni），改变钢铁内

部的组成和结构，可极大程度地提高钢铁抗腐蚀性能，这就是常见的“不锈钢”(合学生分组金)。

讨论

3、因势利导----电化学防护法

电化学腐蚀还是用电化学方法来解决，不回避金属与氧化剂的直接接触，采

用还原性更强的物质或其他替代方式来满足氧化剂对电子的需求，从而保护主体

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金属构件免受腐蚀。

（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)，不反应受到保护；而活泼金属作负极(阳极)，反应受到腐蚀。

[科学探究] 小故事：富验证牺牲阳极的阴极保护法

翁造船的（2）.外加电流的阴极保护法

故事

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。此法主要用于防止土壤、海水

及水中金属设备的腐蚀。

辅助阳极（不溶性）

自行车的金属部件采用了什么样的防护措施?

[归纳与整理]

金属防护的几种重要方法:

①在金属表面覆盖保护层。

学生思考②改变金属内部的组成结构，制成合金。

交流

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。

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[课堂练习] 1、

如图, 水槽中试管内有一枚铁钉，放置数天观察：

⑴

若液面上升，则溶液呈_________性，

发生_____________腐蚀，电极反应式为：

负极：____________________________ 正极：_____________________________ ⑵

若液面下降，则溶液呈_______性，发生______腐蚀，电极反应式为：

负极：_____________________ 正极：_____________________

2、2000年5月，保利集团在香港拍卖会上花费3000多万港币购回在火烧圆明园时流失的国宝：铜铸的牛首、猴首和虎首，普通铜器时间稍久容易出现铜绿，其主要成分是[Cu2(OH)2CO3]这三件1760年铜铸的国宝在240年后看上去仍然熠熠生辉不生锈，下列对起原因的分析，最可能的是(

) A、它们的表面都电镀上了一层耐腐蚀的黄金；

B、环境污染日趋严重，它们表面的铜绿被酸雨溶解洗去；

C、铜的金属活动性比氢小，因此不宜被氧化；

D、它们是含一定比例金、银、锡、锌的合金；

[布置作业] 完成学案

【板书设计】 第四章

第四节 金属的电化学腐蚀与防护

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。

①金属腐蚀的本质：金属原子

金属阳离子

M –

ne- →

Mn+（氧化反应）

②金属腐蚀的类型：化学腐蚀——直接反应

电化学腐蚀——原电池反应

2. 电化学腐蚀(析氢腐蚀和吸氧腐蚀) ⑴

吸氧腐蚀：中性或酸性很弱条件下

负极：2Fe - 4e- = 2Fe2+

正极：O2 + 2H2O + 4e-= 4OH-

电池反应：2Fe+ O2 +2 H2O =2Fe(OH)2

⑵

析氢腐蚀：当钢铁处于酸性环境中

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负极：Fe - 2e- = Fe2+

正极：2H+

+ 2e- =H2↑

电池反应：Fe

+ 2H+ =Fe2+ + H2↑

二、金属的电化学防护

1. 牺牲阳极的阴极保护法

2. 外加电流的阴极保护法

3. 金属防护的几种重要方法

①在金属表面覆盖保护层。

②改变金属内部的组成结构，制成合金。

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。

【教学反思】

通过本节课的教学，学生能认识金属腐蚀的危害性和严重性，掌握金属腐蚀的原理和类型，同时在此基础上能知道金属防护的几种方法如直接隔离法----给金属穿上“保护膜”、

改变本质-----加入其他金属改变其组成、因势利导----电化学防护法（牺牲阳极的阴极保护法、外加电流的阴极保护法），同时在学习的过程中让学生感受化学对人类生产和生活的影响。

作业反馈：通过作业反馈出一部分学生不会比较吸氧腐蚀和析氢腐蚀的异同，看来在教学中我忽视了指导学生应用比较法，有时候仅仅是在列表比较时多问一句就解决了问题，今后一定要注意

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