第二节　金属的腐蚀和防护教学设计实例

第二节

金属的电化学腐蚀和防护

----教学设计（第一课时）

【教学目标】

知识与技能: 1．能用规范语言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。

2．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；

3．每个学生参与试验探究观察铁生锈的过程，体会动手试验自己获得铁的性质的知识的成功愉悦，保持学习的兴趣； 过程与方法：

尝试从学习和生活中发现化学问题，提出探究方案,与他人合作探讨，提出解决问题的对策，并且组织规范的语言表达出来

情感态度价值观：

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。

【教学重点】金属的电化学腐蚀

【教学难点】析氢腐蚀和吸氧腐蚀的电化学原理

【教学方法】实验探究、师生共议、归纳总结。

【教学过程】

【引入】金属腐蚀的现象非常普遍，像金属制成的日用品、生产工具、机器部件、海轮的船壳等，如保养不好，都会腐蚀，从而造成大量金属的损耗。至于因设备腐蚀损坏而引起停工减产、产品质量下降、污染环境、危害人体健康，甚至造成严重事故的损失，那就更无法估计了。因此，了解金属腐蚀的原因，掌握防护的方法，是具有十分重要的意义的。我们今天就来学习金属腐蚀的相关知识。

【板书】

第四节

金属的腐蚀

【板书】一、金属腐蚀：

【提问】什么是金属腐蚀？

指导阅读]：

引导学生阅读P84—85金属的电化学腐蚀内容，回答下列问题。

1、什么是金属腐蚀？其本质是什么? 2、金属腐蚀有哪些种类？化学腐蚀和哪些因素有关？

3、什么是电化学腐蚀？

[归 纳]： 一、金属的电化学腐蚀

（一）、金属腐蚀：

1、定义：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。

2、本质：M – ne- → Mn+（氧化反应）

3、类型：化学腐蚀——直接反应 电化学腐蚀——原电池反应

【讲述】金属的腐蚀在自然界中普遍存在，下面我准备了一些数据，希望同学们会觉得很惊人。据不完全统计，全世界金属的生产其中90%为钢铁，目前世界钢铁的年产量约为10亿吨，但与此同时大约每年有10%的钢铁被腐蚀，折合美元约7000亿美元，折合人民币约4万亿元，由于腐蚀造成的经济损失约占国民生产总是的2%~4%，这些数据是一个相当庞大的数字。另外，据统计，金属的腐蚀造成的损失，远远超过水灾、火灾、风灾、地震等自然灾害造成损失的总和。由此可见，金属腐蚀问题十分严重且普遍，因此，我们更有义务和责任区了解金属腐蚀的原因，从根本去防止金属的腐蚀。

【板书】二、金属腐蚀的危害

（下面我们就来具体分析金属腐蚀的条件和原因，我们先完成昨天的课外作业）

【问题1】寻找生活中金属最易腐蚀的场所！

（学生回答）（总结分析）

【分析】从以上同学找的例子中我们很容易发现什么地方的金属更容易腐蚀？

（学生总结：潮湿的地方、经常接触到腐蚀性物质的场所）

【板书】结论：在潮湿的地方金属更易腐蚀；经常接触到腐蚀性物质的金属更易腐蚀。

【问题2】比较装空调的房间和普通房间中金属制品的腐蚀程度！

（学生总结：普通房间金属的腐蚀程度更大）

【板书】结论：在潮湿的地方金属更易腐蚀；

【讲述】从以上两道题目中很容易看出，金属在潮湿的环境下更易腐蚀，那么，金属是与水反应还是和空气反应呢？

下面同学就这个问题，设计实验来研究一下钢铁腐蚀的条件，提示大家我们

可以利用对比、比较的方法设计实验，我这里提供的实验用品有：铁钉、煮沸过的水（除O2）、干燥剂（CaCl2）、植物油、试管、橡胶塞，也可选用其它试验用品。

注意在设计实验的时候已图示的形式表示在学案相应的位置（时间5分钟）

【实验设计】（学生自主设计）（由学生讲述设计的实验）

【现象】

单独与水或空气接触的铁钉不易腐蚀，但是与水和空气同时接触的铁钉，出现明显的锈蚀。

【板书】三、铁钉生锈的条件：潮湿的空气

【讲述】下面我们就实验现象来分析一下钢铁锈蚀的原因，在第一个问题中，我们看到金属如果接触腐蚀性物质，会发生化学反应而使金属腐蚀，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等，我们把这种腐蚀的类型称为化学腐蚀。

【板书】四、金属腐蚀的原因

1、化学腐蚀：金属直接与接触到的物质直接发生化学反应，这样引起的腐蚀为~ 【讲述】在对比实验中，我们发现，铁钉发生化学腐蚀的速率很慢，在试管3中，腐蚀速率则明显加快，下面我们从微观角度来看看这个试管中金属腐蚀的原因。我们取铁钉的剖面图，铁钉是铁碳合金，在潮湿的环境下，铁钉的表面形成一层水膜，而空气中的CO2和O2可以溶于水形成电解质溶液。

H2O＋CO2≒H2CO3≒H＋＋HCO3-

形成原电池，发生原电池反应，铁作为负极被氧化，正极发生析氢腐蚀和吸氧腐蚀，把这种类型的金属腐蚀称为电化学腐蚀。

【板书】

2、电化学腐蚀：不纯的金属（或合金）与电解质溶液接触时，会发生原电池反应，比较活泼的金属失去电子而被氧化，这种腐蚀成为电化学腐蚀。

负极(Fe)：

Fe - 2e- = Fe2+

正极

(C)：

2H＋＋2e-＝H2↑（析氢腐蚀）

2H2O + O2 + 4e- = 4OH-（吸氧腐蚀）

铁锈的生成：Fe2+ + 2OH- = Fe(OH)2↓

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

生成的Fe(OH)3，失水生成Fe2O3·xH2O就是铁锈

。

[过 渡]： 钢铁及其制品通常为含碳的铁合金，若在潮湿的环境里或湿度较大的环境里长期放置，常易生锈变红，是什么原因？下面我们就来讨论钢铁在潮湿的空气中生锈的原因？

[实验探究]：P85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？吸氧腐蚀

【试验现象和结论】水柱上升，说明发生了吸氧腐蚀。

【讲述】另外，我们还注意到，电化学腐蚀现象在生活中更为普遍而且腐蚀速率更快，所以金属的腐蚀以电化学腐蚀为主。

【板书】注：金属的腐蚀以电化学腐蚀同时发生，但以电化学腐蚀为主

【问题】钢铁被腐蚀后生成的铁锈可以起到保护金属的作用吗？

【引入】在我们生活中金属发生不同程度的腐蚀，其中以电化学腐蚀为主，但是我们也发现，在电化学腐蚀的过程中，条件不同腐蚀速率也是不同的，下面我们就这一问题来进行研究。

下面请同学们利用现有的试验用品来设计实验，探究影响电化学腐蚀速率的影响因素：

（铁钉、煮沸过的水（除O2）、NaCl溶液、CH3COOH溶液、试管，也可选用其它试验用品）

注意在设计实验的时候已图示的形式表示在学案相应的位置（时间5分钟）

【学生设计试验】1、空气+水+铁钉

2、铁钉+NaCl溶液+空气

3、铁钉+CH3COOH溶液+空气

【试验现象】CH3COOH溶液中的铁钉腐蚀程度最快，依次是在NaCl溶液中、在水中。

【结论】1、在较强电解质溶液中腐蚀速率更快

【板书】五、影响金属电化学腐蚀速率的影响因素

1、在较强电解质溶液中腐蚀速率更快

【引入】把钢铁换成其他更活泼的金属合金，腐蚀速率会加快。

【板书】2、金属性质越活泼，腐蚀速率越快

【课堂小结】

这节课我们通过试验探究了金属腐蚀的本质、条件、原因和影响腐蚀速率的因素，其中需要注意的是，金属的腐蚀有化学腐蚀和电化学腐蚀两种，但是以电化学腐蚀为主，电化学腐蚀又包括吸氢腐蚀和吸氧腐蚀两种。

教学反思

本节先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。然后利用电化学知识对金属进行防护是电化学知识的综合应用，措施的选择和设计能促进学生对电化学知识的深入理解，同时也会使学生在情感态度和价值观方面体会化学的实用性，增加学习的兴趣。本节的重要知识点有两个:一是金属的析氢腐蚀和吸氧腐蚀，二是牺牲阳极保护法和阴极电保护法，教学中先引导学生讨论分析，然后利用列表形式进行比较总结，使相似知识的异同一目了然，收到较好的教学效果。不足之处，还有待完善。

【随堂练习】

1、自20世纪以来，金属遭受腐蚀的现象较过去百年更加严重，其主要原因？

答：酸雨形成的地域范围更广了、空气中CO2含量增多、降雨量增多。

2. 1910年遗留在南极的食品罐头盒，其表面至今很少有铁锈出现。

答：是由于南极的温度常年在0℃以下，说明在较高温度下，腐蚀更易进行。

3.用于连接铜板的铁螺丝容易生锈。

答：是由于铁与铜及空气中的水蒸汽构成了原电池，铁作原电池的负极，因此铁易被腐蚀而生锈。

4.相对于在内河行驶的轮船来说，海轮更容易被腐蚀。

答：因为海水中含有较多的氯化钠等盐类，导电能力比内河的水更强，而在电解质溶液中，电化学腐蚀更容易进行。

5.当化工厂排出的废气为酸性气体时,工厂附近的铁制品容易生锈。

答：说明铁制品在酸性条件下比在中性条件下更容易被腐蚀。

6、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，则溶液呈中性或碱性性，发生吸氧腐蚀,电极反应式为：负极： Fe–2e-＝Fe2+ , 正极：O2+2H2O+4e-＝4OH－

（2）若液面下降，则溶液呈酸性性，发生析氢腐蚀，电极反应式为：负极：Fe–2e-＝Fe2+正极：2H++2e-＝H2↑

【板书设计】第二节

金属的腐蚀

一、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。

金属腐蚀的本质：金属原子失电子而被氧化

M – ne == Mn+

二、金属腐蚀的危害

三、金属腐蚀的条件：

１、潮湿的空气

２、接触腐蚀性物质

３、温度

四、金属腐蚀的原因：

1、化学腐蚀：金属直接与接触到的物质直接发生化学反应，这样引起的腐蚀为~ 2、电化学腐蚀：不纯的金属（或合金）与电解质溶液接触时，会发生原电池反应，比较活泼的金属失去电子而被氧化，这种腐蚀成为电化学腐蚀。

负极(Fe)：

Fe - 2e- = Fe2+

正极

(C)：

2H＋＋2e-＝H2↑（析氢腐蚀）

2H2O + O2 + 4e- = 4OH-（吸氧腐蚀）

总方程式：（析氢腐蚀）Fe＋2H＋＝H2↑＋Fe2+

（吸氧腐蚀）Fe＋2H2O + O2＝Fe(OH)2

Fe2+ + 2OH- = Fe(OH)2↓

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

铁锈的生成

Fe2O3·xH2O就是铁锈

。

注：铁锈疏松，会加剧内部钢铁的腐蚀

3、相互关系：往往同时发生，但电化腐蚀要比化学腐蚀普遍得多。

五、电化学腐蚀速率的影响因素：

1、在较强电解质溶液中腐蚀速率更快

2、金属性质越活泼，腐蚀速率越快