第二节　金属的腐蚀和防护教学设计案例

第二节 金属的腐蚀与防护

教学目的：

能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。进一步学会对比、比较认识事物的科学方法和假设验证探究的思维方式，辩证的认识外因条件对化学变化的影响；

教学重点：电化腐蚀的原因；金属防护的常用方法

教学难点：析氢腐蚀和吸氧腐蚀的电极反应方程式．

一、金属腐蚀

[阅读]回答什么是金属腐蚀？

[板书]金属腐蚀：金属（或合金）跟周围接触到的气体（或液体）反应而腐蚀损耗的过程。

[讲述] 金属的化学腐蚀：金属跟接触到的物质直接发生化学反应而引起的腐蚀。

例如：铁在高温下与氧气直接化合而被腐蚀，在工业生产中氯气跟铁或与其他金属化合使金属锈蚀。特点：反应简单、金属与氧化剂之间的氧化还原反应。

[板书]1、

化学腐蚀：金属跟接触到的物质直接发生化学反应而引起的腐蚀。特点：反应简单、金属与氧化剂之间的氧化还原反应。

[讲述]温度对化学腐蚀的影响：

[提问]什么情况下铁钉会锈蚀

[总结]铁钉生锈的条件：铁钉含杂质、与电解质溶液接触。

[思考]绝大多数钢铁生锈是否是化学腐蚀？为什么？

[板书]2、电化学腐蚀

[讲解]由于金属和液态介质(常为水溶液)构成微小的原电池而发生金属腐蚀的过程.电化学腐蚀是金属腐蚀的主要形式.例如:钢铁在潮湿的空气中生锈就是电化学腐蚀造成的. [板书] 电化学腐蚀

：不纯的金属或合金与电解质溶液接触，会发生原电池反应，比较活泼的金属失电子被氧化的腐蚀。

[共同分析]形成原电池的原因。

[板书]

[投影]钢铁的吸氧腐蚀与析氢腐蚀：

[讲解] 吸氧腐蚀与析氢腐蚀：发生条件、正负极反应、总反应。

[板书] 分类

条件

分类

条件

负极反应

正极反应

总反应

析氢腐蚀

水膜酸性较强（弱酸）

析氢腐蚀

水膜酸性较强（弱酸）

Fe –2e === Fe2+

2H+ + 2e === H2

Fe + 2H+ == Fe2+ + H2

吸氧腐蚀

水膜酸性较弱或呈中性

吸氧腐蚀

水膜酸性较弱或呈中性

2Fe –4e === 2 Fe2+

2H2O + O2 + 4e－ == 4OH-

2Fe + 2H2O + O2

== 2Fe(OH)2

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

Fe2O3.xH2O

次要

主要

[归纳与交流]化学腐蚀与电化腐蚀的对比。

[板书]3、化学腐蚀与电化腐蚀的对比

(1)本质：金属原子失电子而被氧化 M-ne == Mn+

(2)

(3)相互关系：往往同时发生，电化腐蚀要比化学腐蚀普遍得多。

[过渡]金属被腐蚀后，在外形、色泽以及机械性能等方面都将发生变化，会使机器设备、仪器、仪表的精密度和灵敏度降低，影响使用以至报废，甚至发生严重事故。每年由于钢铁生锈会使我国损失大约100～150亿元。在英国，每90秒钟就有1吨钢被锈蚀掉。因此防止金属腐蚀有很重要的意义。

[板书]二、金属的防护

[思考与交流]讨论自行车不同构件的防锈措施：

[复习]电化学腐蚀的实质，写出两极反应方程式（析氢和吸氧）。

[思考]影响金属腐蚀的因素有那些？（阅读教材）

[练习] 1、影响金属腐蚀的因素有＿＿和＿＿两个，就金属本身来说金属越＿＿，金属越易被腐蚀，金属中含杂质越＿＿，金属越易被腐蚀；介质对金属腐蚀影响也很大，如果金属在＿＿＿＿、＿＿＿＿和＿＿＿＿，金属越易被腐蚀。

[思考]海水中的金属为何容易被腐蚀？（提示：电解质溶液）

[讨论]要想减少或避免电化学腐蚀，我们应该采取什么措施？

①对金属做必要的精炼，以减少其中能导电的不活泼杂质。

②对机器、仪表及时保养，减少金属与腐蚀性气体、电解质溶液、潮湿气体的接触。

③根据用途不同采取不同的方法使金属与造成发生的介质隔离，如涂油脂、喷漆、镀层、表面钝化等。

④选用适宜的金属或非金属制成耐腐蚀的合金，如炼制不锈钢、耐酸钢等。

⑤采用电化学防护方法，如在钢铁的船体上焊接上较活泼的金属锌。

[投影]常见金属防腐蚀方法：

[板书]1、物理方法

[讲述]以上投影中方法都是物理方法。刚才同学们回答时已提到电化学防护方法。

[投影]两种电化学防护方法

[讲述]金属腐蚀本质就是金属失电子而被氧化的过程。金属越活泼，金属越易被腐蚀。因此在金属铁上连接一块比它更活泼的金属，发生原电池反应时，失电子的为活泼的金属，而铁被保护。

[讨论] 决策——采用哪种防锈方法

1镀铝后涂漆 2镀锌后涂漆 3镀镉后涂漆 4镀铬 5镀锡 6喷砂清理后涂漆 7一般清理后涂漆 8在锈上涂漆

上图对不同防锈方法的效果进行了比较，同时也粗略给出了这些方法的成本。

[问题] 采用哪种方法来保护铁不生锈，仔细考虑成本与效果。

（1）钥匙

（2）海水中的钢闸门 （3）城市道路中的护栏

（4）铁的徽章

（5）宿舍中放鞋子的支架

（6）钢刀片 （7）运动场中秋千的钢架 (8)健身哑铃(9)农用锄头。

请你当设计师，假设用钢材在杭州西湖内建造能使用20年左右的一座大桥，有三

种防锈措施供选择，你优先选择哪种方法？各种方法有什么优、缺点？你还有没有其他的防锈措施？

（1）涂上油漆

（2使用镀铬的钢

（3）使用不锈钢

1.烧煤产生的SO2腐蚀厨房里的金属设备，这种腐蚀属于什么腐蚀？

2.用纯铜做的天线与用铜铝缠在一起做成的天线，哪个更耐用？为什么？

3、如图, 水槽中试管内有一枚铁钉，放置数天观察：

(1)、若液面上升，则溶液呈_______________性，发生________腐蚀,电极反应式为：负极：______________________,正极：___________________ (2)、若液面下降，则溶液呈__________性，发生_________腐蚀，电极反应式为：负极：_______________________正极：______________________

4、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_____________________________________ 5．烧过菜的铁锅未及时洗去含有NaCl的残液，过一段时间便出现红棕色的铁锈斑点，已知该锈斑为Fe(OH)3失水的产物。表示Fe(OH)3生成的电极反应式、离子方程式和化学方程式分别为；（1）负极 ，

正极 ；（2） ；（3） （Fe-2e=Fe2+ ,2H2O+O2+4e=4OH-,）(Fe2++2OH-=Fe(OH)2；4Fe(OH)2+2H2O+O2=4Fe(OH)3) 6．桥梁上钢结构接头处须用铆钉连结，以下三种铆钉，选用何种为好？

（1）铝铆钉 （2）铜铆钉 （3）钢铆钉