第三单元 金属的腐蚀与防护公开课教案

2019年度“一课一名师，一师一优课”

苏教2003课标版

专题1 化学反应与能量变化

第三单元

金属的电化学腐蚀与防护教学设计

赵双燕

海口市第一中学

18956197381 一、教材分析

本节是苏教2003课标版

专题1 化学反应与能量变化的完结篇。从知识角度看，是氧化还原反应知识的延伸；电化学知识原理均是利用氧化还原反应完成电能和化学能之间的转化。从教材的呈现方式看，采用螺旋式组织结构编写；初中化学中曾进行过“活动与探究”《铁钉锈蚀的条件》实验；在必修2“电化学知识”中初步学习了原电池的概念及构成条件等知识；在本章已学习原电池的工作原理、几种常见的电池和电解池的工作原理及应用。这样的安排，让学生对电化学知识的学习得到巩固和补充，并逐步深化，既体现了教材循序渐进、由易到难的编排意图，又符合学生的知识水平和认知水平；既分散了难点，让学生分期“消化”，又减轻了负担，有利于学生更好的掌握知识。从育人价值功能看，是电化学理论知识在生产生活中的应用；本节是在氧化还原反应和电化学原理知识的学习后出现的。不难看出，这样的安排是对前面学习的知识进行重组、加工、细化的过程，也是将前面学习过的理论知识，在具体环境中进行实践应用的过程。

二、学情分析

知识储备：学生在初中已经知道铁制品锈蚀原理及防锈措施；高中已经掌握氧化还原反应理论、原电池和电解原理及其简单应用。

能力层面：学生具备合作探究和实验动手能力，有分类和归纳的基础。

认知障碍：学生初学电化学，对原电池、电解池原理容易混淆，逻辑思维、综合分析能力仍有待提高。

三、教学任务分析

1.教学目标

（1）以暖宝宝放热为线索，引导提出有探究价值的问题，在探究中寻找证据进行推理，发现钢铁发生吸氧腐蚀的表观特征和本质原因，提升从宏观和微观相结合的视角分析与解决实际问题的能力。

（2）运用手持技术有效地培养学生的化学实验兴趣、提高化学实验的准确性和说服力、简化化学实验的操作步骤，培养学生对问题的分析、归纳、总结能力，发展科学探究与创新意识的核心素养。

（3）通过对比暖宝宝、铝空气海水电池与生活中常见金属的腐蚀，认识防止金属腐蚀的重要意义，感受化学对人类进步的意义，培养学生的社会责任意识和对与化学有关的社会问题做出正确价值判断的能力。

2.教学重、难点

教学重点：能利用电化学原理解释金属腐蚀现象。

教学难点：钢铁发生吸氧腐蚀的原理，并用化学用语表达出来。

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四、教学过程

环节一

创设情境

探究暖宝宝发热原理

教师活动

【引入】我们国家幅员辽阔，北方与海南在气候上差异很大。北方羡慕海南四季温暖，鸟语花香，海南羡慕北方冰天雪地，堆雪人，

打雪仗。北方冬天寒冷的时候，人们会使用各种方式御寒保暖，其中有一种很方便的贴片---暖宝宝，携带方便、发热持久稳定，下面我们一起来了解一下。

【交流研讨1】请结合暖宝宝成分和使用方法，预测其发热的原理？

依据原电池电极反应物和产物设计实验。

思考、交流

观看、聆听

学生活动

设计意图

创设情境，引出线索-暖宝宝，采用学生熟悉的物品引入，激发学生学习兴趣，并且可以展现学生对原电池已有的认知水平。

从暖宝宝放热原理探究，为后续吸氧腐蚀的学习做铺垫。

通过手持技术的使用，使学生体会到现代教育技术在

结合压强、氧气含量变化的实验现象分析得出：在NaCl溶液作电解质溶液时，氧气

化学学习、研究中的重要作用。

【交流研讨2】如何证明暖宝宝中：铁粉是被H2O（H+）还是O2氧化呢？请从压强变化的角度思考，设计并画出实验草图。

【演示实验】利用压强传感器，测定暖宝宝

放热时，装置中压强变化

【展示】利用数字传感器，测定暖宝宝放热时，装置中O2%变化曲线

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【交流研讨

3】请对比铁粉和暖宝宝装置中，压强曲线，为什么暖宝宝装置中压强迅速减小？

在正极的电子发生还原反应。

从暖宝宝的放热原理自然过渡到铁的电化学腐蚀。

【小结】暖宝宝放热原理：1.铁粉被氧气氧化，同时放出热量；2.由于形成原电池，加快氧化还原反应速率，所以短时间就能放出大量热。

【讲述】钢铁是铁和碳的合金，所以钢铁的腐蚀与暖宝宝放热原理完全相同。钢铁（Fe-C合金）在电解质溶液中形成无数微小原电池，活泼金属铁作负极，Fe-2e-=Fe2+，被腐蚀。金属腐蚀的实质：M-e-= Mn+，根据是否形成原电池又分为化学腐蚀与电化学腐蚀。

思考暖宝宝放热与出铁的电化学腐蚀二者的区别与联系。

环节二

实验探究

金属的电化学腐蚀原理

教师活动

【交流研讨

4】

学生活动

重新认识初中学习的金属设计意图

从探究暖贴发热原理和钢铁腐蚀原理2条情境线入手，从生活走向化学。

让学生体验通过合作讨论解决问题的过程，提出合理的假说。

铁粉被氧气氧化，失电子的产物是什么？如腐蚀，并根据实验现象，讨何检验铁粉氧化产物？

【讲述】Fe2+的检验方法----K3[Fe(CN)6]溶液遇亚铁盐生成沉淀离子方程式：

3Fe2+ +2[Fe(CN)6]3-=Fe3[Fe(CN)6]2↓

论、分析铁的吸氧腐蚀的产物。

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【实验探究

1】分别向铁片上各滴

1 滴NaCl溶液，约10秒钟后，再分别向这两处

让学生体会到理论研究是科学研究的一种重要活动。

通过实验探究，启发学生的

创新意识，并使其深入认识条件控制对于化学实验的重要意义。

通过对吸氧腐蚀与析氢腐蚀的对比分析、交流研讨，突出教学重点。

滴

1 滴KSCN溶液和K3[Fe(CN)6]溶液，观

察、对比实验现象。

【交流研讨

5】

O2在活性炭上得电子的还原产物是什么？如何检验O2的还原产物？

【实验探究

2】向铁片上滴

1 滴NaCl溶液，约10秒钟后，再向该位置滴

1 滴酚酞溶液，观察实验现象。

书写正、负极反应式，根据【交流研讨6】结合实验结果，分析铁在NaCl溶液---中性、酸性较弱的环境中，发反应特点对这样的电化学生吸氧腐蚀时，负极、正极、总反应式

腐蚀命名。

【展示】打开一周左右的暖宝宝，观察颜色。思考铁的电化学腐蚀形成负极只生成Fe2+，但是我们看到使用过的暖铁锈的后续反应。

宝宝中铁粉被氧化成红棕色铁锈，这一转化

是如何实现的？

【交流研讨7】若铁在电解质溶液酸性较强的环境中，负极、正极、总反应式？

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【整合】展示金属电化学腐蚀认知模型。当不纯的金属与电解质溶液接触时就会发生电化学腐蚀，他的特点是较活泼金属被氧化，同时产生腐蚀电流。电化学腐蚀的类型有析氢腐蚀和吸氧腐蚀，当金属的活动性排在氢前面且金属表面电解质溶液酸性较强时，氢离子得电子生成氢气发生析氢腐蚀；当金属表面电解质溶液酸性较弱或呈中性时，氧气得电子发生吸氧腐蚀。

体会金属电化学腐蚀认知模型。

通过模型，使学生从铁的电化学腐蚀上升到对金属的电化学腐蚀的认知；并能运用模型解释化学现象，揭示现象的本质和规律。

环节三

原理应用

体会化学学科的实用性

教师活动

学生活动

设计意图

深化对金属电化学腐蚀的认识，并体会电化学原理的广泛存在及对生产、生活等的影响和价值。

【迁移引用1】1991年我国首创“铝－空气交流、思考，应用电化学原－海水”电池，

被称为海洋电池。彻底改变理和本节课所学知识解决了以往海上航标灯供电方式，以海水为电解问题。

质，靠空气中的氧气使铝不断氧化而产生电流，只要把灯放入海水中数分钟，就会发出耀眼的白光。请根据总反应式

4Al+3O2十

H2O=4Al(OH)3，书写“铝-空气-海水”电池的

正极、负极反应式

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【迁移引用2】海南四面环海，环境优美，

很多人慕名而来。就像海子说的：我想有一

培养学生从多角度认识化学反应，更要在现实生活或生产中更好地应用所学习的知识来趋利避害，让知识更好地为生活服务，帮助学生形成未来发展需要的正确价值观念，发展学生的社

聆听、思考

会责任意识。

所房子，面朝大海，春暖花开。你觉得海景

房有什么缺点？

【展示】暖宝宝、铝-空气-海水电池、生锈的自行车、汽车。

体会认识化学反应，应该从物质变化和能量变化2个角度来看。

【思考】从“暖宝宝”发热原理的探究过程中，发现同样是铁粉被氧化的化学反应，一方面可以利用它放出的热量，制作出“暖宝宝”等，给人们的生活带来便利；另一方面这个反应却也是钢铁生锈的原理，给社会生产带来危害。同学们如何看待这一问题呢？

【讲述】认识化学反应，应该从物质变化和能量变化2个角度来看。有的化学反应可能从产物的角度看是有害的，但是从能量的角度看是有利的。所以要从多角度认识化学反应，更要在现实生活或生产中更好地应用所学习的知识来趋利避害。

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环节四

归纳整理

发展正确的价值判断能力

教师活动

【小结】通过今天的学习，我们知道了金属的电化学腐蚀的原理与电化学保护的方法，同时也看到了相同的电化学原理，产生了不一样的结果，更加认识到要从多个角度，辨证地看待化学问题，用我们所学的知识趋利避害，更好的为我们的生活服务。

学生活动

整理、交流、表达

设计意图

对本节课知识进行概括、整合、提升，形成金属电化学腐蚀的认知模型；发展学生对与化学有关的社会问题作出正确的价值判断的能力。

五、板书设计

第

4节

金属的电化学腐蚀与防护

金属的电化学腐蚀原理：

1.

中性或酸性较弱---吸氧腐蚀

2. 酸性较强---析氢腐蚀

负极：Fe→Fe2+，Fe-2e-=Fe2+

Fe-2e-=Fe2+

正极：O2→OH-，O2+4e-+2H2O=4OH-

2H++2e-=H2↑

总反应：2Fe+O2+2H2O=2Fe(OH)2

Fe+2H+=Fe2++H2↑

后续反应：Fe(OH)2→Fe(OH)3→Fe2O3∙xH2O 暖宝宝发热原理

1.

Fe+O2

△H<0 2.

Fe、C、NaCl溶

液形成原电池

六、教学反思

1. 教学目标：学生已经学习了氧化还原反应、原电池、电解池、离子反应的有关内容，但对于这几部分综合运用，举一反三还有待提高。本节针对学生认知发展线索，制定教学目标为以暖宝宝放热为线索，引导提出有探究价值的问题，在探究中寻找证据进行推理，发现钢铁发生吸氧腐蚀的表观特征和本质原因，提升从宏观和微观相结合的视角分析与解决实际问题的能力；运用手持技术有效地培养学生的化学实验兴趣、提高化学实验的准确性和说服力、简化化学实验的操作步骤，培养学生对问题的分析、归纳、总结能力，发展科学探究与创新意识的核心素养；通过对比暖宝宝、铝空气海水电池与生活中常见金属的腐蚀，帮助学生丰富对电化学的认识——能量转化视角，感受化学对人类进步的意义，培养学生的社会责任意识和对与化学有关的社会问题做出正确价值判断的能力。

2. 教学过程：暖宝宝→探究发热原理→金属的电化学腐蚀→实验探究→金属的电化学腐蚀原理→金属的电化学腐蚀模型→解决问题→正确的价值判断。

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2019年度“一课一名师，一师一优课”

本节课为避免金属的腐蚀给学生带来“金属的腐蚀都是化学导致的”错误价值判断，并未从生活生产中触目惊心的金属腐蚀情况切入课题，而是从身边的原理相同的暖宝宝放热引发思考，探讨暖宝宝发热的原理；自然过渡到金属的电化学腐蚀原理探究，在探究中寻找证据进行推理，发现钢铁发生吸氧腐蚀的表观特征和本质原因并建立金属电化学腐蚀模型，形成分析问题的思路和方法，建构“能量观”、“转化观”、“微粒观”等核心观念；最后应用模型分析铝空气海水电池，培养学生从多角度认识化学反应，在现实生活或生产中更好地应用所学习的知识来趋利避害，让知识更好地为生活服务，帮助学生形成未来发展需要的正确价值观念，发展学生的社会责任意识。

3.

有待改进之处：本节课由于数字化实验条件限制，无法有效开展学生的动手实验，学生的自主学习活动略显不足，如何最大限度地发挥学生实验的功能，有待进一步探讨。

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