第二节　金属的腐蚀和防护教学设计

化学

选修4 第四章 电化学基础

第四节

金属的电化学腐蚀与防护

【教材分析】

从教材的逻辑结构分析，教材内容的安排顺序是根据学生已有的金属性质和原电池的组成和原理创设学习情境，利用原电池原理解释常见的金属腐蚀问题。从学生认知发展的需要分析，学生由认识纯金属的性质到认识不纯金属的要求，而日常生活中接触的金属制品都是不纯金属和合金，如何解释常温下金属制品生锈的现象呢？通过本节学习学生实现书本知识（理论）与生活实践的结合，再由生活实践的感性认识向书本知识理性认识的飞跃，提高学生关注自然，社会和生活现象的热情。

【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；

3．认识金属腐蚀的重要意义。

过程与方法：

金属腐蚀和防护与让学生的生活实际较为密切，在教学中培养学生分析问题和解决问题的能力。

情感态度与价值观：

通过本节教学，让学生认识金属腐蚀的重要意义，培养学生学会爱护资源、保护资源的思想品德。

【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。

【课时安排】

1课时

【教学用具】

多媒体

【教学流程】

问题引入：列举生活实例→提出问题：金属腐蚀有哪些危害？金属为什么会被腐蚀？→金属腐蚀发生的条件→金属腐蚀的本质→金属腐蚀的分类→分析：化学腐蚀和电化学腐蚀→电化学腐蚀的原理：电极反应→金属腐蚀的防护思路和方法。

【教学过程】

引言：我们日常生活中有很多金属材料制成的物品，它们满足了人们生活的需要，极大的丰富了人们的生活。但是，与此同时，我们也看到金属材料也给人们带来一些麻烦，如金属制品使用一段时间就会锈迹斑斑，这给生活和生产带来许多不便，甚至危险（高压锅炉、飞机机身、机器的轴承、钢索的腐蚀）。因此，了解金属材料，了解它们在自然情况下是怎么被腐蚀的，从中得到一些启示，让我们更好的来防护金属。

展示图片：铜狮被腐蚀的图片和钢铁被腐蚀的图片。

阅读材料：钢铁年产量与被腐蚀的比例。

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讲解：我们可以从上面几个例子得出，金属腐蚀的范围非常的广，被腐蚀的金属量也很大，对社会经济以及环境的危害都很大，这就要求我们要重视金属防护这一方面。（通过这几个例子，让学生树立起爱护资源，保护资源的意识）

讲述：我们要了解怎么对金属实施防护措施，首先，必须先了解金属是怎么样被腐蚀的，金属腐蚀的条件和本质是什么，才能有的放矢的对金属进行防护。由于钢铁是世界上用量最大的金属，这节课我们以钢铁为例讲解金属的腐蚀与防护的问题。

投影板书：一、金属的腐蚀

学生活动、投影：阅读课文，回答下列问题：

1、什么是金属的腐蚀？

2、金属腐蚀后的特征是什么？

3、金属腐蚀的实质是什么？

4、金属腐蚀的类型有哪些？

学生回答：

设问、投影板书：

1、什么是金属的腐蚀？

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。

2、金属腐蚀后的特征是什么？

在外形、色泽以及机械性能等方面都发生一定的变化。

3、金属腐蚀的实质是什么？

本质是金属本身失去电子变成阳离子的过程（发生氧化反应）。

4、金属腐蚀的类型有哪些？

化学腐蚀和电化学腐蚀

讲解：从金属腐蚀的定义中我们可以看出金属腐蚀的条件，就是金属与反应物接触。像铁钉遇到酸或有O2、H2O存在的情况下，铁钉可被腐蚀，遇到电解质溶液时，一般腐蚀速率更快。

设问：什么是化学腐蚀呢？

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

讲解：像之前学过的铁与稀硫酸，与氧气的反应，金属铁变成了阳离子，铁被腐蚀了，像这样的腐蚀都是化学腐蚀。（先让学生举例，后加以解释）

讲述：家里的用的煤气炉，我们会发现煤气炉中间金属部分已经是锈迹斑斑，而旁边部分还是闪闪发光的。这些金属都同样接触到空气，怎么中间的生锈了而旁边的没有呢？

学生活动：

讲解：因为煤气炉中间温度高，金属直接被空气中的氧气氧化的速率加快，腐蚀程度就更大一些。

投影板书：一般情况下，温度升高会加快化学反应速率。因此，温度对化学腐蚀的影响较明显。

设问：什么是电化学腐蚀呢？

投影板书：电化学腐蚀：不纯的金属跟电解质溶液接触时，会发生氧化还原放应，比较活泼的金属失去电子被氧化。

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知识回顾：构成原电池的四个条件是什么呢？（学生回顾以往的知识，顺便复习）

学生回答：1、有两种活动性不同的金属（或其它）作电极；

2、电极材料均插入电解质溶液中；

3、两极相连形成闭合电路；

4、发生氧化还原反应

学生活动：为什么钢铁在干燥的空气中不易生锈，而在潮湿的空气中却易生锈呢？

讲解：原来，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：

H2O＝H＋＋OH－ H2O＋CO2＝H2CO3＝H＋＋HCO3－

这样在钢铁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＋：

投影板书：负极：Fe－2e－＝Fe2＋

讲解：在正极上发生的反应有两种情况：如果钢铁表面水膜的酸性较强，在正极，则是溶液中的H＋得到电子而被还原：

投影板书：正极：2H＋＋2e－＝H2↑

讲解：这种腐蚀称为析氢腐蚀

讲解：如果钢铁表面的水膜酸性很弱或者呈中性，在正极上是溶解在水膜中的O2得到电子而被还原（钢铁的腐蚀主要是这种情况）：

投影板书：正极：2H2O＋O2＋4e－＝4OH－

讲解：这种腐蚀称为吸氧腐蚀。

讲解：虽然我们把金属的腐蚀分为化学腐蚀和电化学腐蚀，但在一般情况下，这两种腐蚀往往同时发生，只是电化学腐蚀比化学腐蚀要普遍得多。

学生活动：练习巩固（通过练习，巩固本节课的重点电化学腐蚀原理）

1、下列事实不能用电化学原理解释的是（ ）

A.铝片不需要特殊的保护方法

B.炒过菜的铁锅未清洗易生锈

C.轮船水线以下的船壳上镶有一定数量的锌

D.钢铁在潮湿的环境中易被腐蚀

2、埋在地下的输油铸铁管道，在下列各种情况下，被腐蚀速度最慢的是（ ）

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．在含碳粒较多，潮湿透气的中性土壤中

3.我国首创以铝－空气－海水电池作为能源的新型海水标志灯，以海水为电解质，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，则电源负极材料为： ，正极材料为： 。正、负极反为： 、 。

投影、讲解：我们来分析一下化学腐蚀和电化学腐蚀是怎么发生的！都是金属与周围的气体或液体接触而发生了化学反应，从中我们可以得出金属防护的一点启示。什么启示呢？

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学生活动：

展示图片：自行车的图片。

学生活动：你知道自行车的支架、链条、钢圈分别采取了什么防锈措施？

学生回答：

讲解：可以看出它们防锈的相同点，就是让金属表面覆盖一层保护层，让它与反应物隔绝。

投影板书：二、金属的防护

金属的防护方法（常见）

1、在金属表面覆盖保护层

（1）涂矿物质油脂，油漆或覆盖一层塑料。

（2）镀抗蚀金属－－电镀、热镀、喷镀法。

（3）金属材料表面形成一层致密氧化膜。

学生活动：还有没有其它方法呢？

讲述：上节课讲过合金，像不锈钢、青铜器等金属很难被腐蚀，这是一种金属防护的方法。

投影板书：2、改变金属内部组成结构而增强抗腐蚀能力

学生活动：还有没有其它方法呢？

展示图片：轮船图片。

讲解：这种方法是利用电化学的原理对金属实行的防护。利用更活泼的金属锌与铁组成原电池，金属锌做负极，被腐蚀，铁做正极，就受到了保护。

投影板书：3、电化学保护法（牺牲阳极的阴极保护法）

讲述：除此之外，金属防护的方法还有很多，在生活中有很多这方面的例子，希望同学们自己去观察，去体验。

小结：这节课我们学习了金属的腐蚀与防护，认识了金属腐蚀的重要意义，知道了金属腐蚀的本质与化学原理，其中电化学腐蚀比较普遍，我们要知道它们是怎么样腐蚀金属的；我们根据金属被腐蚀的条件和原理中，得出了金属防护的一些常用方法，知道了这些方法防护金属的原理。

板书：

一、金属的腐蚀

1、什么是金属的腐蚀？

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。

2、金属腐蚀后的特征是什么？

在外形、色泽以及机械性能等方面都发生一定的变化。

3、金属腐蚀的实质是什么？

本质是金属本身失去电子变成阳离子的过程（发生氧化反应）。

4、金属腐蚀的类型有哪些？

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

（2）电化学腐蚀：不纯的金属跟电解质溶液接触时，会发生氧化还原放应，比较活泼的金属失去电子被氧化。

①析氢腐蚀

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负极：Fe－2e－＝Fe2＋

正极：2H＋＋2e－＝H2↑

②吸氧腐蚀

负极：Fe－2e－＝Fe2＋

正极：2H2O＋O2＋4e－＝4OH－

二、金属的防护

金属的防护方法（常见）

1、在金属表面覆盖保护层

（1）涂矿物质油脂，油漆或覆盖一层塑料。

（2）镀抗蚀金属－－电镀、热镀、喷镀法。

（3）金属材料表面形成一层致密氧化膜。

2、改变金属内部组成结构而增强抗腐蚀能力

3、电化学保护法（牺牲阳极的阴极保护法）

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