第二节　金属的腐蚀和防护教学实录

第二节 金属的腐蚀和防护

第一课时

一、

教学目标

【知识与技能】①描述金属腐蚀的化学原理。

②知道金属防护的常用方法。

【过程与方法】

在电化学腐蚀中，通过“科学探究”，让学生设计试验探究铁钉锈蚀需要哪些条件，以及在什么条件下锈蚀速率较快，引出电化学腐蚀。

充分展现课本图画和图注中包含的丰富信息，挖掘这些图画的内涵，充分发挥其直观效果。

【情感态度与价值观】

在学习过程中注意密切联系实际，认识防止金属腐蚀的重要意义，既能学以致用，提高综合素质和能力，又能不断激发学习兴趣，使学习变为知识的获取，文化的欣赏。

二、教学重点和难点

【教学重点】：金属的电化学腐蚀原理，金属防护的常用方法和意义。

【教学难点】：金属的电化学腐蚀原理。

【教学内容的把握】

基本要求

1．描述金属腐蚀的化学原理。

2．知道金属防护的常用方法。

3．认识防止金属腐蚀的重要意义。

1．

电化学腐蚀中的吸氧腐蚀和析氢腐蚀的概念及其对比和强化。

2．

金属防护方法中的牺牲阳极的阴极保护法的概念。

1．金属防护方法中的牺牲阳极的阴极保护法和外加电流的阴极保护法。

2．不锈钢的发明。

1．吸氧腐蚀和析氢腐蚀的对比和强化。

弹性要求

发展要求

暂不宜拓展

三、

教学方式 1．创设问题情景。

以生活中钢铁生锈，铜器表面生成铜绿等等创设情境，引导学生思考金属为什么会被腐蚀？如何防止金属的腐蚀？引发学习兴趣，调动学生内在的学习动力，促使学生主动的学习。

2．重视实验。

通过科学探究不同条件下铁钉的锈蚀，让学生观察、比较铁钉和电解质溶液接触时和与没有和电解质溶液接触时锈蚀的快慢，从而引发电化学腐蚀的原理。

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四、教学过程

【引入】在现代社会中，金属材料的用量越来越大，品种也越来越多。可以毫不夸张地说，金属材料是现代物质文明的基础。

不过，需要注意的是，金属材料一直在悄悄地经受着破坏——腐蚀。全世界每年因腐蚀而损坏的金属材料的数量相当多。因此，金属的防腐蚀问题一直是世界科技领域研究的重要课题。

金属腐蚀的现象随处可见。例如，自行车长期使用，保护层会渐渐破损，如果暴露出来的金属部件处于潮湿的空气中或被雨水有淋湿，就容易发生腐蚀。还有铜器表面生成的一层薄薄的铜绿。

【交流与研讨】1、你知道金属为什么会被腐蚀吗？在这一过程中发生了什么化学变化？

2、你的自行车采取了哪些防腐措施？你知道这些防腐措施的道理吗？你认为还可以哪些方法减少自行车金属部件的腐蚀？金属腐蚀有哪些危害？

【学生】教师构建和谐、开放的课堂气氛，让学生畅谈、交流对金属腐蚀有哪些认识。

学生的认识可能有：

1、钢铁在干燥的空气中不易生锈，但在潮湿的空气中容易生锈，铁锈的主要成分是Fe2O3·xH2O。

2、铁制品锈蚀的过程，实际上是铁与空气中的氧气和水蒸气等发生的化学反应的过程。

3、自行车用了涂油漆、加机油等方法来防止部件锈蚀。尽量保持自行车不被雨水淋湿可以更好地保护金属部件。

4、金属被腐蚀使到金属资源造成极大的浪费。

【师】完善学生对金属腐蚀和防护的认识

1、铜器表面生成的薄薄的一层铜绿，其主要成分是碱式碳酸铜Cu2(OH)2CO3。

2、金属的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。金属腐蚀的种类因金属接触到的介质不同而不同。一般分为化学腐蚀和电化学腐蚀。

【板书】一、金属的腐蚀

金属的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。

1、化学腐蚀

2

【观察图片】

①做饭用的铁锅日久天长越用越薄； ②钢管被原油中的含硫化合物腐蚀。

【板书】金属跟接触到的物质（如O2、Cl2、SO2等）直接发生化学反应而引起的腐蚀叫做化学腐蚀。这是金属与氧化剂之间的氧化还原反应

【观察图片】

①家用燃气灶的中心部位很容易生锈；

②食品罐头放在南极差不多90多年却很少生锈。

【设问】从上述两副图片，你能得出铁生锈的什么规律吗？

【学生】强调温度（反应条件）对化学腐蚀的影响比较明显。

【引导】除了温度，还有什么条件影响铁的锈蚀呢？同学们还记得初中的一个探究活动吗？

【探究活动】不同条件下铁钉的锈蚀

现有洁净无锈的铁钉、试管、植物油、棉花、干燥剂CaCl2

、NaCl溶液、CH3COOH溶液和煮沸后迅速冷却的蒸馏水，你也可以选用其他物品，设计实验探究铁钉锈蚀需要哪些条件，以及在什么地方下锈蚀速率较快（该实验在一周前已经开始做）

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实验方案

实验记录

结论

【学生】经讨论后设计了以下可能的几种实验方案：

植物油

棉花

CaCl2

蒸馏水

蒸馏水

NaCl CH3COOH

①

②

③

④

⑤

在一周前布置观察任务的学生汇报一周以来每天观察的实验记录：

第一天：试管①②④没有明显现象，试管③的溶液呈现浅黄色，试管⑤中的铁钉出现铁锈。

第二天：试管①②没有明显现象，试管③溶液的浅黄色加深了，试管④⑤中的铁钉出现较多的铁锈。

第三天：试管①②没有明显现象，试管③溶液的浅黄色加深了，试管④⑤中的铁钉出现较多的铁锈。

第四天：试管①②没有明显现象，试管③溶液的黄色加深，试管④⑤中的铁钉出现较多的铁锈。

第五天：试管①②没有明显现象，试管③溶液的黄色加深，并有较多的铁锈出现，试管④⑤中的铁钉出现很多的铁锈。

【设问】观察、比较铁钉和电解质溶液接触与没有和电解质溶液接触时锈蚀的快慢。

【学生归纳结论】铁钉与空气、水同时接触才会发生锈蚀；与NaCl溶液、CH3COOH溶液等电解质溶液接触会加速铁钉的锈蚀。

【教师总结并板书】2、电化学腐蚀

不纯的金属（或合金）跟电解质溶液接触时，会发生原电池反应，比较活泼的金属失去电子而被氧化，这种腐蚀叫做电化学腐蚀。

【提问】钢铁在干燥的空气里长时间不易被腐蚀，但在潮湿的空气里却很快就被腐蚀，这是什么原因呢？

【多媒体演示】钢铁的电化学腐蚀动画

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水膜酸性很弱或者呈中性

2H2O+O2+4e-=4OH- 水膜酸性较强

2H+2e=H2↑

【师】在潮湿的空气里，钢铁表面吸附了一层薄薄的水膜。水能电离出少量的H+和OH－，同时由于空气中CO2的溶解，使水里的H+增多。

【板书】H2O+CO2

H2CO3

H++HCO3-

【师】这样钢铁的表面形成了一层电解质溶液的薄膜，它跟钢铁里的铁和少量的碳构成了无数微小的原电池。其中铁是负极，碳是正极。

在负极，铁失去电子而被氧化成Fe2+

【板书】负极：Fe－2e-=Fe2+

在正极上发生的反应有两种情况：

一是：钢铁表面的水膜酸性很弱或者呈中性，这时是溶解在水膜中的O2

得到电子而被还原。

二是：水膜酸性较强，这时是溶液中的H+得到电子而被还原。

【板书】正极：2H2O+O2+4e-=4OH- 2H++2e-=H2↑

【设疑】大家学习了化学腐蚀和电化学腐蚀的原理，请归纳出它们的实质？

【学生】金属在腐蚀过程中发生了氧化还原反应。

【师补充】化学腐蚀和电化学腐蚀的本质都是铁等金属原子失去电子变成阳离子的过程，此过程中金属被氧化。而且电化学腐蚀比化学腐蚀要普遍得多。

【板书】金属腐蚀的本质是金属原子失去电子变成阳离子。

【过渡】知道了金属腐蚀的本质，就有助于我们更好地进行防护。

【板书】二、金属的防护

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【师】刚才讲述的电化学腐蚀主要是从金属的本性来说的，金属越活泼，就越容易失去电子而被腐蚀。如果金属中能导电的杂质不如该金属活泼，则容易形成原电池而使金属发生电化学腐蚀。

【图片】

海边的铁制品比较容易生锈

【提问】这个图片说明什么问题？

【学生】介质对金属腐蚀的影响也很大，如果金属在潮湿的空气中、接触腐蚀性气体或电解质溶液，就更容易被腐蚀。

【引导】知道金属腐蚀的本质和影响因素，下来我们探究一下常用的金属防护方法。特别地，你知道自行车都使用了哪些防护措施？它们的原理是什么？

【图片1】

常用的金属防护方法

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【图片2】

自行车金属部件的防腐蚀措施

【学生活动】讨论和交流常用的金属防护方法。

学生想出的方法可能有：

1、涂油漆。

2、包裹塑料层。

3、涂机油。

4、电镀Cr。

【师】除了上述方法外，还有喷漆、喷塑、镀Cr、镀Zn、“烤蓝”等，另外在防止轮船和地下管道锈蚀，常用牺牲更活泼金属的保护法。

在被保护金属上连接一种比该金属更容易失去电子的金属或合金，如在钢铁设备上连接一块比铁更活泼的金属Zn、Mg、Al等。

【图片】用牺牲锌块的方法来保护船身，锌块必须定期更换；

用牺牲镁块的方法来保护地下钢铁管道，镁块必须定期更换。

【小结】本节课我们主要讲述了化学腐蚀和电化学腐蚀的原理，深入探讨了金属腐蚀的本质，从而懂得金属防护的常用方法，认识到防止金属腐蚀有着重要意义。

【课外活动】课本第57页的思考与交流《如何选用防锈的方法》。

【板书设计】

第二节 金属的腐蚀和防护

一、金属的腐蚀

金属的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。

1、化学腐蚀

金属跟接触到的物质（如O2、Cl2、SO2等）直接发生化学反应而引起的腐蚀叫做化学腐蚀。

2、电化学腐蚀

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不纯的金属（或合金）跟电解质溶液接触时，会发生原电池反应，比较活泼的金属失去电子而被氧化，这种腐蚀叫做电化学腐蚀。

负极：Fe－2e-=Fe2+

正极：2H2O+O2+4e-=4OH- 2H++2e-=H2↑

金属腐蚀的本质是金属原子失去电子变成阳离子。

二、金属的防护

喷漆、喷塑、镀Cr、镀Zn、“烤蓝”、

牺牲更活泼金属的保护法

五、作业设计

1．埋在地下的自来水铁管，在下列情况下被腐蚀的速率最慢的是（ ） A．在含有铁元素较多的酸性土壤中

B．在潮湿、疏松的土壤中 C．在自来水的铁管上用导线连接一块锌块后，再埋入不透气的土壤中 D．

在自来水铁管上用导线连接铜块，再买入潮湿、疏松的土壤中

2．钢铁的锈蚀过程中，下列五种变化可能发生的是（ ）

①Fe由＋2价转化为＋3价

②O2

被还原

③H＋被还原

④有Fe2O3 · xH2O生成

⑤杂质碳被氧化除去

A．①② B.③④ C．①②③④ D．①②③④⑤

3．为防止轮船船体的腐蚀，应在船壳下水线位置嵌入一定数量的( ) A．铜片 B.锌片 C．碳棒 D．银片

4．烧过菜的铁锅未及时洗净（残液中含NaCl），第二天便出现红棕色锈斑（主要成分为Fe2O3 · nH2O）。试用有关的电极反应式、离子方程式和化学方程式表示锈斑的生成。

（1）负极： 。

（2）正极： 。

（3）离子方程式： 。

（4）总的化学方程式： 。

答案：（1）2Fe-4e-=2Fe2+

（2）2H2O+O2+4e-=4OH-

（3）Fe2++2OH-=Fe(OH)2

（4）4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3

2Fe(OH)3=Fe2O3·nH2O ＋(3-n)H2O

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六、教学设计说明

在高中课程标准必修教科书化学2中，已经介绍了化学能与电能的转换，即原电池的相关知识。本节课在此基础上，引导学生了解金属的腐蚀原理和防护方法等。

本节包括两部分内容金属的腐蚀和金属的防护。金属的腐蚀包括化学腐蚀和电化学腐蚀两部分内容。在化学腐蚀中，以家用燃气灶的中心部位很容易生锈，而食品罐头放在南极已差不多90多年了，却很少生锈为例，强调温度（反应条件）对化学腐蚀的影响比较明显。在电化学腐蚀中，通过“科学探究”，让学生设计试验探究铁钉锈蚀需要哪些条件，以及在什么条件下锈蚀速率较快，引出电化学腐蚀。为了降低难度，教科书中没有出现“吸氧腐蚀”和“析氢腐蚀”这两个名词，只是介绍了钢铁发生电化学腐蚀时在正极上发生的这两类原电池反应。最后强调指出化学腐蚀和电化学腐蚀的本质是金属原子失去电子变成阳离子的过程。

由于对金属的防护常用的方法，学生已经有许多生活经验。教科书通过自行车的防绣措施和生活中常用的金属防护方法，由学生自己总结，并解析这些方法为什么可以到达防止金属腐蚀的目的。最后介绍了牺牲更活泼金属的防护方法。同样，为了降低难度，未出现“牺牲阳极的阴极保护法”这个名词，而是简单介绍这种保护方法的原理及其应用。

七、相关资料

【课外阅读】

有一位喜欢追赶时髦的富翁决定建造一艘海上游艇。为了使游艇奢侈豪华，他不惜重金让造船师用昂贵、漂亮、对海水有很强抗腐蚀能力的镍铜合金将船底包起来。由于这种镍铜合金的机械强度不够大，于是造船师不得不用特种的钢来制造游艇的许多部件。在一片赞美声中，游艇徐徐下水，畅游于碧波海涛之中。可是未过数日，这艘游艇底部由于百孔千疮，过早地结束了生命。

你知道这是为什么吗？

想一想，有哪些方法可以有效地防止钢铁船底不被海水腐蚀？

（参考答案：涂油、刷漆、焊接锌块等）

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