课题2　金属材料教学目标

《金属的腐蚀及防止》教学设计

——选修2第三章第二节金属材料（第2课时）

（重庆市彭水第一中学校

冉光民

409600）

【基本说明】

1.教学内容所属模块：化学选修2《化学与技术》

2.年级：高二

3.所用教材出版单位：人民教育出版社

4.所属的章节：第三章第二节第2课时

5.教学时间：40分钟

【教材分析】

金属的腐蚀和防止是金属材料使用中的一个不容忽视的问题，其中自发进行的原电池反应是金属腐蚀的主要原因，揭示金属腐蚀的本质，即金属与其接触的其他物质在一定条件下发生氧化还原反应而受到损害，由此帮助学生归纳和理解金属防腐的思路和方法。再通过一些具体实例，引导同学分析和讨论防止金属腐蚀的原理和方法。需要指出的是，金属防腐方法的选择不仅是一科学问题，也是一技术问题，例如，金属腐蚀的防止必须考虑其中的经济成本。同时，教科书中也指出金属腐蚀可以利用来进行金属材料的加工，从而对人们利用科学技术既可以产生正面影响也可以产生负面影响的认识有进一步的提高。

【三维目标】

1.知识与技能目标

（1）知道金属腐蚀的两种类型（化学腐蚀和电化学腐蚀）。

（2）能解释金属发生电化学腐蚀的原因,认识金属腐蚀的危害。

（3）知道防护金属腐蚀的方法。

2.过程与方法目标

从实验探究过程中提高对实验现象的观察能力和分析能力。

3.情感态度与价值观目标

（1）通过金属腐蚀与生产、生活实际相联系的内容,增强学生学习兴趣。

（2）通过课堂探究活动,发展学生的探究能力,学会与人合作与交流,共同研究，探讨科学问题。

（3）通过对人们利用科学技术既可以产生正面影响也可以产生负面影响的认识，培养学生辩证地看待问题，帮助学生树立正确的科学态度。

【教学重点】

金属腐蚀的原理和防腐方法。

【教学难点】

电镀的原理。

【教学准备】

多媒体电脑投影设备、电镀铜的实验装置。

【教学方法】

讲解、讨论、实验探究、总结。

【教学过程】

教学环节

新

课

引

入

教师活动

1.看教材P63页“金属的腐蚀”第一段。有何感想？

学生活动

学生看课文，感受因钢铁腐蚀而造成的损失。

设计意图

为新课作准备，激发学生兴趣。

- 1 -

新

课

引

入

2.幻灯片展示：

①我国作为世界上钢铁产量最多的国家（2005年全国生产钢材37117.02万吨）

，每年被腐蚀的铁占到我国钢铁年产量的十分之一，因为金属腐蚀而造成的损失占到国内生产总值的2%~4%；约合人民币：3000亿元。

②另据国外统计，金属腐蚀的年损失远远超过水灾、火灾、风灾和地震（平均值）损失的总和，在这里还不包括由于腐蚀导致的停工、减产和爆炸等造成的间接损失。

又有何感想？

【过渡】通过刚才同学们所看到的信息，表明由于金属腐蚀所带来的间接损失和可能的危害是无法估量的。本节课我们就来了解金属的腐蚀及防止。

【板书】二、金属的腐蚀及防止

金属的腐蚀现象普遍存在，常常是自发进行的，要防止金属的腐蚀，首先应弄清楚金属腐蚀的原因。

【板书】（一）金属的腐蚀

1.概念：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。

【提问】请问金属腐蚀的本质是什么？

【板书】2. 金属腐蚀的本质：

M – ne- →M

【过渡】虽然金属腐蚀的本质一样，但其类型主要包括两种。

【板书】3.金属腐蚀的类型：化学腐蚀和电化学腐蚀。

n+

观看幻灯片，进一步感受因钢铁腐蚀而造成的损失。

再次通过实例加深学生对钢铁腐蚀所造成的危害是无法估量的。

新

课

教

学

学生聆听，记录。

学生讨论，得出金属腐蚀的本质是因为金属在反应中失去电子，发生氧化反应而生成金属阳离子。

让学生了解什么是金属的腐蚀。

回顾氧化还原反应相关知识，并解决实际问题。

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新

课

教

学

【提问】请学生阅读教材，找出引起化学腐蚀及电化学腐蚀的原因？

【板书】（1）化学腐蚀

（2）电化学腐蚀

【过渡】事实上，电化学腐蚀是形成了许多微型原电池，下面我们以钢铁生锈为例分析一下。钢铁的腐蚀分为两种情况。

【板书】①吸氧腐蚀

【讲解】钢铁在大气中的腐蚀通常为吸氧腐蚀。钢铁在潮湿的空气中与其接触的电解质溶液（如表面形成的水膜溶液等）会构成许多微型原电池，铁通常作为负极失去电子而被氧化，而正极（如钢铁制品中的杂质等）上氧气得电子而被还原。

【提问】请同学分别写出正、负极的电极反应式。

【讲解】正极反应过程：

－2-2-O2+4e=2O（O在溶液在不能单独2-－存在），2O+2H2O=4OH，因此正极－－反应为2H2O+O2+4e=4OH。其电极总反应为2Fe+O2+2H2O=2Fe(OH)2，由于暴露在空气中，Fe(OH)2继续被氧气氧化为Fe(OH)3，最终转化为铁锈Fe2O3·nH2O。

【过渡】在酸性介质中，氧气含量较低，此时钢铁发生析氢腐蚀，正极氢离子得电子而被还原。

【板书】②析氢腐蚀

【提问】请同学们写出析氢腐蚀中正极的电极反应式。

- 3 - 学生看书，总结：

（1）化学腐蚀是指金属材料与其表面接触的一些物质直接发生化学反应而引起的腐蚀。并受温度的影响较大。

（2）电化学腐蚀是指不同金属或不纯金属与电解质溶液接触，形成原电池，比较活泼的金属失去电子而被氧化的过程。

学生练习：

2+负极：Fe－2e- =Fe

－－正极：2H2O+O2+4e=4OH

（部分同学正极反应不会书写）

学生聆听，并记录。

学生练习：

+ -2H+ 2e=H2↑

培养学生的自主学习及归纳能力。

通过练习复习原电池知识。

让学生了解钢铁在潮湿空气中生铁的过程。

通过练习回顾电极反应式的书写。

新

课

教

学

【讲解】金属腐蚀过程中化学腐蚀和电化学腐蚀往往同时发生，但绝大多数金属腐蚀属于电化学腐蚀过程。

【过渡】了解了钢铁腐蚀的原理后，我们应该用所学知识解决因钢铁腐蚀而带来的危害，达到学以致用的目的。

【板书】（二）金属腐蚀的防止

【提问】从金属腐蚀的本质来看，我们应从哪些方面来防止其被腐蚀？

【板书】1.覆盖保护层

【讲解】将金属制品与周围物质隔离开是一种普遍采用的防护方法，如刷油漆等。

【板书】2.电镀

【讲解】电镀是应用电解原理在金属表面镀上一层一些在空气或溶液里不易发生化学变化的金属（如铬、锌、镍等）或合金。

【实验】在大烧杯中加入CuSO4溶液，用铜片作为阳极，把待镀的铁制品（镀件）作为阴极，按下图所示装置连接，接通直流电源几分钟后，观察镀件表面发生的变化。并写出阳极和阴极发生的反应。

【提问】电镀时，待镀金属与镀层金属如何与电源相连？

【过渡】金属腐蚀的防止方法还很多，比如制不锈钢、电化学保护法等。

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学生讨论，得出结论：

金属腐蚀的本质是金属与其接触的其他物质在一定条件下发生氧化还原反应而受到损害，因此，金属的防护主要是从金属、与金属接触的物质及两者相互反应的条件等方面来考虑。

学生观察现象：阳极铜片逐渐溶解，阴极待镀铁制品表面覆盖一层光亮的红色金属——铜。

电极反应式：

-2+阳极：Cu-2e=Cu

2+-阴极：Cu+2e=Cu

思考，交流，得出结论：电镀时，把待镀金属制品作阴极，镀层金属作阳极。

培养学生用化学原理来解决实际问题的能力。

培养学生的实验观察能力。

通过练习电极反应式，回顾电解池的相关知识。

新

课

教

学

【板书】3.改变金属内部结构

【讲解】如将Cr、Ni等金属加进钢里制成不锈钢。

【板书】4.电化学保护法

【讲解】电化学保护法通常指采用牺牲阳极法和外加电流法等方法，如在轮船底部加锌块等。

实际上，金属防腐包括生产设计、选材、防腐措施、施工、监测、管理、维护等环节，常常需要进行综合评价和决策。判断金属材料保护措施是否合理，不单纯地以金属腐蚀速率最小来决策，而常以是否满足需要、所花代价是否最小来衡量。

【过渡】金属腐蚀会带来严重的危害和损失，但也可以被利用来进行材料加工。

【板书】（三）金属腐蚀的利用

【讲解】例如，化学蚀刻就是利用腐蚀原理进行金属定域“切削”的加工方法，不仅适用于难切削的不锈钢、钛合金、铜合金等，更广泛地用于印刷电路的铜布线腐蚀、半导体器件与集成电路制造中的精细加工等。

学生聆听，并记录。

通过对金属腐蚀的利用的讲解，让学生对利用科学技术既可以产生正面影响也可以产生负面影响的认识有进一步的提高。

通过练习及时巩固所学知识。

课

堂

练

习

1.下列现象与电化学腐蚀无关的

是：

学生练习：

Ａ.黄铜（铜锌合金）制作的铜锣

不容易生锈

Ｂ.生铁比软铁芯（几乎是纯铁）答案：D 容易生锈

Ｃ.铁质器件附有铜质配件，在接

触处容易生锈

Ｄ.银质奖牌久置表面变暗

2.下列方法可用于金属防护的是：

①原电池原理

②涂油漆

答案：D ③电镀 ④置于干燥环境

Ａ.②③④

Ｂ.①②

Ｃ.②③

Ｄ.全部

课

堂

小

结

本节课我们主要学习了金属的腐蚀原理及其防止方法，通过对本节课内容的学习，我们应该树立用化学原理来解决日常生活中实际问题的观念，达到学以致用的目的。

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作

业

布

置

列表从不同角度比较化学腐蚀与电化学腐蚀。

【板书设计】

二、金属的腐蚀及防止

（一）金属的腐蚀

1.概念：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. 金属腐蚀的本质： M – ne- →M

3.金属腐蚀的类型：化学腐蚀和电化学腐蚀。

（1）化学腐蚀

（2）电化学腐蚀

①吸氧腐蚀

②析氢腐蚀

（二）金属腐蚀的防止

1.覆盖保护层

2.电镀

3.改变金属内部结构

4.电化学保护法

（三）金属腐蚀的利用

n+

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