第三单元 金属的腐蚀与防护教学实录与评析

金属的腐蚀与防护（第一学时）

高二

化学《化学反应原理》

江苏教育出版社

苏苑高级中学 陶桂燕

一、学情分析

（一）教材分析

该学时内容是苏教版选修教材《化学反应原理》专题1第三单元第一学时，教材主要介绍了金属的电化学腐蚀的原理与防护方法。本课开篇提供的海轮铁链生锈、建筑物生锈图片及学时阅读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，并重点学习钢铁发生电化学腐蚀的成因、条件及本质。由于日常生活中，金属的电化学腐蚀比化学腐蚀更为普遍和严重，教材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，课堂设计了一组教师演示的对比实验，通过教师实验演示，学生主动观察现象差别，并对比分析，使学生能够加深对电化学腐蚀原理的理解。另外又抛出问题进行交流研讨，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，与前节课所学电解的知识相呼应。

本节课采用自主阅读与探究、演示实验现象对比分析、探究与讨论相结合、归纳总结的方法。

（二）学生分析

知识储备上：通过必修2专题2第三单元《化学能与电能的转化》及选修4《原电池》的学习，学生已掌握了原电池的基本原理。

能力水平上：具备实验观察能力、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，通过教师演示实验的观察、对比、分析原因，积极参与与他人交流研讨中，组织规范的语言表达出来。

情感态度价值观：

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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，同时增强学生社会责任感。

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，实验观察法，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，增强学生社会责任感，从而促进学生化学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→）教师演示→互助答疑→自学讨论→

精讲点拨→及时反馈→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】

质疑：1、原电池的构成条件？

思考，回答：活泼性不同的两极；电解质溶回顾旧知，铺 关联知识

2、哪一极易被腐蚀？

液；闭合回路；（自发的氧化还原反应）。垫新内容。

↓

提出问题

以铁碳原电池装置图为例，规在原电池反应中负极已被氧化而腐蚀。

范原电池的工作原理

限定学习范围，浏览标题，明确学习目标。

【目标定向】

展示学习目标， 展示目标

突出学习重点，提出课堂希望。

宏观把握，联想质疑。

↓

突出重点

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】

图片警示：当今社会有一个异

常棘手的科技难题，那就是“金投影展示

↓

沉重描述

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。

通过触目惊心的数据，让学生知道：防止金属腐蚀，任重道远。让学

生对金属的腐观看图片，聆听讲解。惊诧之余，体会感悟：蚀产生浓厚的金属腐蚀不可等闲视之！

兴趣。

【自学汇报】

一、金属的腐蚀

学生汇报

1、概念：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第

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让学生先从概念上认识金属

↓

教师板书

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

教师演示实验：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（铁碳合金）

腐蚀的实质，下面再进行实验探究、具体认知。

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

【教师演

示实验】

仔细观察

↓

对比分析

↓

认真记录

↓

交流讨论

联想质疑

↓

展示问题

↓

自主学习

↓

思考交流

观察并记录

现象

结论

a、铁钉＋NaCl溶液

U型管左边高于右边

铁钉与氯化钠溶液发生了吸氧腐蚀

b、铁钉+醋酸溶液

U型管右边高于左边

铁钉与醋酸溶液发生了析氢腐蚀

【继续探究】

结合以上实验，探讨以下问

思考1：向铁粉中加入炭粉的作用是什么？

在定向的基

础上，学习目

题：

1、为什么说金属的电化学腐思考2：装置中液面变化说明什么问题？

标已经十分

明确了，同学

蚀比化学腐蚀的危害程度更大？

请大家根据原电池原理，写出电极反应式及们可以驾驭2、20世纪以来，金属遭受电池反应方程式。

自己思维的腐蚀的现象比过去数百年更a装置中：负极：

汽车向目标为严重，其主要原因是什正极：

行驶了

么？

电池反应：

a装置中进一步反应：

3、我们可以发现金属不仅在b装置中:负极：

逐层深入，

酸性甚至在中性溶液中都可正极：

利于探究，

以发生腐蚀，但二者在反应电池反应：

分类对比，

原理上有没有区别

结论：

易于辨析；

板书：

中性或酸性很弱或碱性条件下，易发生

1. 吸氧腐蚀

(中性或弱酸腐蚀。

性溶液) 当钢铁处于酸性气氛中时，易发生

-2+负极: 2Fe – 4e = 2Fe

腐蚀；

--

正极: O2+4e +2H2O = 4OH

析氢腐蚀和吸氧腐蚀都属于

腐蚀。

总式: 2Fe + O2+2H2O=2

Fe(OH)2离子方程式: 2+- Fe+2OH=Fe(OH)2

4Fe(OH)2 + O2

+ 2H2O = 4Fe(OH)3 2.析氢腐蚀

(酸性较强的溶液) -2+负极: Fe – 2e = Fe

+- 正极: 2H + 2e= H2 ↑

+2+ 总式： Fe + 2H = Fe+ H2 ↑

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【互助答疑】

汇总可能的问题：金属腐蚀学生踊跃回答，也可能存在生成性问题，由教

汇总问题

本质是什么? 钢铁的析氢腐师集中解决。

↓

学生答疑

蚀和吸氧腐蚀的区别？

评价学生行为，鼓励促进。

结合课本图片和投影，思考交流。

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？

培养积极性和主动性，体现主体地位。

明确研究方向，学习解决问题的方法。

【自学讨论】联想质疑

展示问题

↓

自主学习

↓

思考交流

【精讲点拨】

分析镀锌铁板、镀锡铁板，学生、思考、记录：

当镀层部分破损后，是否还金属的防护

教师矫正

↓

教师精讲

有保护作用？导出

1、在金属表面覆盖保护层。如：

涂油漆

电化学保护法，即将金属作2、改变金属内部的组织结构，制成不锈钢。

为原电池的正极或电解池的3、电化学保护法，即将金属作为原电池的正极

阴极而受到保护。

或电解池的阴极而受到保护。

1、

牺牲阳极的阴极保护法

①牺牲阳极的阴极保护法

教师解答普原理：形成原电池反应时，原理：形成原电池反应时，让被保护金属作正遍性的问题，让被保护金属作正极，不反极，不反应，起到保护作用；而活泼金属作负起到画龙点应，起到保护作用；而活泼极受到腐蚀。

睛的作用。

金属作负极受到腐蚀。

②外加电流的阴极保护法

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，在外此法主要用于防止土壤、海加直流电的作用下使阴极得到保护。

经浓硝酸等强氧化剂处理或者运用电化学方水及水中金属设备的腐蚀。

4、法使金属表面钝化。

【及时反馈】

【1】下列各情况，其中Fe【2】如图, 水槽中试管内有一枚铁钉，放置数

天观察：

片腐蚀由快到慢的顺序是

1）若液面上升，则溶液呈______性，发生______ 巩固知识点，

52134

腐蚀，电极反应式为：负极：________________, 联系实际，

正极：______________________；

联系高考

（2）若液面下降，则溶液呈____性，发生______ 训练审题能

腐蚀，电极反应式为：负极：_________________

力。

正极：______________________。

训练规范答规律：电解腐蚀

题

___原电池腐蚀

____化学腐蚀

有防腐

措施的

【3】下列事实中，与电化学腐蚀无关的是（ C ）

A.埋在潮湿土壤里的铁管比埋在干燥土壤里的 铁管更易被腐蚀

B.为保护海轮的船壳，长在【4】铜板上铁铆钉处的吸氧腐蚀原理如图所

示，下列有关说法正确的是( B )

A．正极的电极反应式为：2H++2e-=H2↑

将电化学B．此过程中还涉及反应：

相关知识综

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

合运用，训练C．此过程中Fe、Cu均被腐蚀

学生整体综D．此过程中电流从Fe流向Cu

合思维能力

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船壳上镶入锌块

C.在空气中，金属银的表面生成一层黑色物质

D.镀银的铁制品，镀层部分受损后，露出的铁表面易被腐蚀

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。

通过本节课的学习，结合板书总结学习收获

【归纳总结】

同学们，在知识上你有哪些收获？我这一节课我们主要学习了金属腐蚀的两个基本

教师引导

↓

学生归纳

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？

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。

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六、板书设计

金属的腐蚀与防护

一、金属的腐蚀

1、

本质：M – ne- → Mn+（氧化反应） 2、类型：一般可分为化学腐蚀和电化学腐蚀

（1）吸氧腐蚀

(中性或弱酸性溶液) -2+负极: 2Fe – 4e = 2Fe

--正极: O2+4e +2H2O = 4OH

总式: 2Fe + O2+2H2O=2 Fe(OH)2离子方程式: 2+- Fe+2OH=Fe(OH)2

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

（2）析氢腐蚀(酸性较强的溶液) -2+负极: Fe – 2e = Fe

+- 正极: 2H + 2e= H2 ↑

+2+ 总式： Fe + 2H = Fe+ H2↑

二、金属的防护（防止金属被氧化）

1、表面覆盖保护层

2、牺牲阳极的阴极保护法------原电池

3、外加电流的阴极保护法------电解池

七、总结反思：

该学时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：

1.陈寅 “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

上海市继光高级中学[J]化学教育 2005 第9期

2.陈锡刚 浅谈化学教学中“探究式学习”的教学设计

浙江宁波第三中学一级教师，《宁波大学学报：教育科学版》

2003 第6期

3.刘春丽 发现问题是一种兴趣，解决问题是一种乐趣 山东省济南市商河县高中化学教研员

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