第三单元 金属的腐蚀与防护教学设计及课堂实录

金属的腐蚀教学设计

知识

教

学

目

标

与

技能

过程

与

方法

情感

态度

价值观

重

点

难

点

1、了解金属腐蚀的危害及金属腐蚀的本质原因；

2、了解金属腐蚀的种类；

3、了解金属的防护方法。

1、培养学生依据事实得出结论的科学方法；

2、培养学生的观察能力。

在活动中增强团结、协作的合作意识，培养学生学习化学的兴趣，以及对立统一的辩证唯物主义观点，增强学生的环保意识

金属的电化学腐蚀

金属的电化学腐蚀

【引入】在日常生活中，我们经常可以看到一些美丽的金属器皿使用一段时间后会失去表面的光泽。如：铁器会生锈、铜器会长出铜绿。实际上金属的生锈，其主要原因与原电池的形成有关，下面我们就来分析一下金属腐蚀的原因。

【板书】第四节

金属的电化学腐蚀与防护

【阅读】请同学们阅读课本P84内容回答下列问题：

什么是金属腐蚀？金属的腐蚀有哪几种？

【学生阅读后回答】金属腐蚀是指金属或合金与周围接触到的气体或液体进行化学反应而腐蚀损耗的过程。一般可分为化学腐蚀和电化学腐蚀。

【板书】一、金属的电化学腐蚀

金属的腐蚀

（1）概念：金属或合金与周围接触到的气体或液体进行化学反应而腐蚀损耗的过程

【提问】生活中你所了解的金属腐蚀有哪些？

【回答】铁生锈、铜长出铜绿、铝锅出现白色的斑点等。

【提问】金属腐蚀的原因是什么？

【回答】金属由单质变成化合物，使电子被氧化。

【板书】（2）金属腐蚀的本质：M—ne—=Mn+ 【讲述】金属腐蚀为失电子，是内因。金属越活泼，越易失电子，越易被腐蚀。金属

腐蚀还与外因有关，即与金属接触的介质不同，发生的腐蚀情况也不同。

【板书】（3）金属腐蚀的类型：

①化学腐蚀：金属与接触到的物质直接发生化学反应而引起的腐蚀。例如铁丝在氧气中燃烧、铜在氯气中燃烧等。

【讲述】上面的腐蚀没有形成原电池，还有一类是在腐蚀过程中形成了原电池。

【板书】②电化学腐蚀：不纯金属与电解质溶液接触时比较活泼的金属失电子而被氧化的腐蚀。

【引导】请同学们讲述一下钢铁在潮湿的环境中生锈的过程。

【学生】在潮湿的空气中，，钢铁表面吸附了一层薄薄的水膜，这层水膜是含有少量H+和OH—还溶解了O2等气体，结果在钢铁表面形成了一层电解质溶液，它与钢铁里的铁和少量的碳恰好形成无数微小的原电池。

【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？

【投影】钢铁的电化学腐蚀示意图

【引导】根据以前所学内容，指出钢铁腐蚀时形成的原电池的正负极，写出电极反应方程式：

【指定学生板书】

负极（Fe）：2Fe—4e-=2Fe2+

正极（C）：O2+2H2O+4e—=4OH-

总反应：2Fe+ O2+2H2O=2Fe(OH)2

【讲解】Fe(OH)2继续被氧气氧化生成Fe(OH)3，Fe(OH)3失去部分水转化为铁锈(Fe2O3.xH2O）。这种腐蚀是由于电解质溶液中溶有O2造成的。所以把这种腐蚀叫做吸氧腐蚀。这种腐蚀普遍存在，在电化学腐蚀中为主。如果电解质溶液中有CO2气体或H+时，会有H2放出（析出），所以这种电化学腐蚀也叫做析氢腐蚀。

【板书】析氢腐蚀

负极（Fe）：Fe—2e—=Fe2+

正极（C）：2H++2e—=H2↑

总反应：Fe+2H+=Fe2+ +H2↑

【引导】请同学们根据以上学习比较化学腐蚀和电化学腐蚀的区别和联系，并填写下表：

【投影】（表中内容学生讨论后再显示）

条件

现象

本质

联系

化学腐蚀

金属与氧化剂直接接触

无电流产生

金属被氧化的过程

电化学腐蚀

不纯金属或合金与电解质溶液接触

有微弱电流产生

较活泼金属被氧化的过程

化学腐蚀和电化学腐蚀往往同时发生

【过渡】金属腐蚀的现象在日常普遍存在，其中电化学腐蚀是造成金属腐蚀的主要原因，为了尽量减少金属腐蚀带来的损失，我们必须研究金属的防护。

【板书】二、金属的防护

【讲述】金属发生电化学腐蚀时作负极的金属总是被腐蚀，而作正极的金属则受到保护。根据这一现象，从原电池角度考虑应如何保护金属。

【学生思考回答，教师板书】1、牺牲阳极的阴极保护发

正极：要保护的金属

负极：比要保护金属活泼的金属

【引导】以上是利用原电池原理保护金属，下面请同学们思考，如何利用电解池原理来保护金属？

【学生思考回答，教师板书】2、外加电流的阴极保护法

阴极：被保护的金属

阳极：惰性电极

两者均存在于电解质溶液中接上外接直流电源。

【讨论】请同学们列举一些日常生活中还有哪些保护金属的例子？

【学生回答】①改变金属的内部结构，制成不锈钢；

②在金属表面覆盖保护层，如喷漆、涂油、电镀等。

【思考题】①为什么镀锡铁在镀层破损后，生锈更厉害？

②用铜铆钉或铝铆钉把两张钢板铆在一起，各将发生什么现象？

【总结】以上是人们根据金属腐蚀原理设计的一些防腐方法，但是还未达到预期的目

的，因此，更为理想实用的防腐方法还有待于进一步的研究。

【课堂练习】

1、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；

2．下列事实不能用电化学原理解释的是（

）

A. 常温条件下，在空气中铝不容易被腐蚀

B. 镀锌铁片比镀锡铁片更耐腐蚀

C. 用锌与硫酸制氢气时，往硫酸中滴少量硫酸铜

D. 远洋海轮的尾部装上一定数量的锌板

3．埋在地下的铸铁输油管道，在下列各种情况下被腐蚀的速度最慢的是

（

）

A. 在含铁元素较多的酸性土壤中

B. 在潮湿疏松透气的土壤中

C. 在干燥致密不透气的土壤中

D. 含碳粒较多、潮湿透气的中性土壤中

4．钢铁在锈蚀过程中，下列5种变化可能发生的是

（

）

①Fe由+2价转化为+3价

②O2被还原

③产生H2

④Fe(OH)3失水形成Fe2O3·H2O ⑤杂质碳被氧化除去

A. ①②

B. ③④

C. ①②③④

D. ①②③④⑤

5．以下现象与电化学腐蚀无关的是（

）

A. 黄铜（铜锌合金）制作的铜锣不易产生铜绿

B. 生铁比软铁芯（几乎是纯铁）容易生锈

C. 铁制器件附有铜制配件，在接触处易生铁锈

D. 银制奖牌久置后表面变暗

6．为了防止钢铁锈蚀，下列防护方法中正确的是

（

）

A. 在精密机床的铁床上安装铜螺钉

B. 在排放海水的钢铁阀门上用导线连接一块石墨，一同浸入海水中

C. 在海轮舷上用铁丝系住锌板浸在海水里

D. 在地下输油的铸铁管上接直流电源的负极

【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

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。