第二节　金属的腐蚀和防护主要内容及教案内容

第二节

金属的腐蚀和防护

一、教学内容

1．教材中的内容

本节简单介绍了生活中金属的腐蚀和防护知识。内容涉及金属腐蚀的化学原理（化学腐蚀、电化学腐蚀）：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年了，却很少生锈为例（图3-14），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”，让学生分析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。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。

金属的防护内容：教科书通过图示（图3-16和图3-18）和活动（2个“思考与交流”）的方式，由学生自己总结对金属防护常用的方法，并解释这些方法为什么可以达到防止金属腐蚀的目的；最后简单介绍了牺牲更活泼金属的防护方法的原理及其应用。

二、教学对象分析

1．知识技能方面

在高中课程标准必修模块化学2《化学能与电能》中，学生已经学习了化学能与电能的转换，即原电池的相关知识。本节是在此基础上，引导学生了解金属腐蚀的化学原理和防护方法等。内容包括：金属的腐蚀（第一课时）和金属的防护（第二课时）。

2．学习方法方面

在高中课程标准必修模块化学2《化学能与电能》中，学生掌握了正确判断原电池的正负极的方法，能够将原电池负极失电子被消耗的原电池原理应用到金属腐蚀的知识点上来；具有一定的学习方法基础。

三、设计思想

选修1模块第三章第二节《金属的腐蚀和防护》分为两个课时进行。本教学设计为第一课时，主要内容为“金属的腐蚀”。

本节课可采取问题解决和实验探究相结合的教学模式，其基本流程为：

①

问题引入：列举生活实例（展示：家庭、校园金属腐蚀图）

→

②

提出问题：金属腐蚀有哪些危害？金属为什么会被腐蚀？→

③

科学探究（分组实验：不同条件下铁钉的锈蚀）→

④

探究金属腐蚀发生的条件

→

⑤

金属腐蚀的分类

→

⑥

多媒体展示：化学腐蚀和电化学腐蚀

→

⑦

电化学腐蚀的原理：电极反应→金属腐蚀的本质。

问题解决和实验探究相结合的教学模式以解决问题为中心，设计问题引入教学内容，注重引导学生进行自主探究活动，着力于培养学生的创造思维和实践能力。

四、教学目标

知识与技能：能描述金属腐蚀的化学原理; 通过探索实验，培养学生发现问题，分析问题，解决问题的能力，通过学生的看、思、说培养学生的整体思维能力。

过程与方法目标：学会实验设计，进行对比实验以及对实验设计进行评价。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。

情感态度与价值观：通过学习金属的腐蚀，让学生了解资源的损耗过程和造成的危害，培养学生节约资源，爱护环境的意识；加深学生对化学与生活密切关系的认识，激发学生的学习兴趣，促进学生科学素养的全面提高

教学重点：描述金属腐蚀的化学原理。

教学难点：金属的电化学腐蚀原理

教学方法： 讨论、实物展示、阅读、讲解、金属腐蚀探究

教学仪器、用品：试管、胶塞、铁钉、酒精灯、植物油、棉花、干燥剂CaCl2、NaCl溶液、

CH3COOH溶液、煮沸后迅速冷却的蒸馏水

五、教学过程 第一课时 金属的腐蚀

【引

入】[展示] 金属腐蚀的图片

金属的腐蚀现象非常普遍，例如，钢铁生锈，铜器表面生成铜绿等等，腐蚀可使金属的机械性能、色泽和外形等方面发生变化，严重时可使机器设备、仪器和仪表等报废。有些重大事故的发生如桥梁塌陷、石油管道破裂等也往往与金属腐蚀有关。金属为什么会被腐蚀？如何防止金属的腐蚀？这就是本节要讨论的问题。

【提出问题】指导学生观察课本P49图3-13，提出问题：金属腐蚀有哪些危害？

学生回答

【小

结】金属被腐蚀后，在外形、色泽以及机械性能等方面都将发生变化，会使机器设备、仪器、仪表的精密度和灵敏度降低，影响使用以至报废，甚至发生严重事故。据统计，每年由于腐蚀而直接损耗的金属材料，约占金属年产量的10％。

【板

书】

一、金属腐蚀

1、定义：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；

【讲

解】由于金属接触的介质不同，发生腐蚀的化学原理不同，一般可分为化学腐蚀和电化学腐蚀。

【板

书】2分类

（1）、化学腐蚀

①、金属与合金跟接触到的物质(如O2，Cl2，SO2等)直接发生化学反应而引起的腐蚀。

【讲解】例如：铁与氯气直接反应而被腐蚀，钢管被原油中的含硫化合物腐蚀。这类反应比较简单，仅仅是金属与氧化剂之间的氧化还原反应。

【过渡】指导学生观看课本P50图3-14 。

【提出问题】为何煤气炉中心部位容易生锈，南极罐头很少生锈? 学生讨论

【小

结】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。

【副板书】

实验探究：金属腐蚀发生的条件

1、铁钉＋醋酸2、铁钉＋CaCl23、加入蒸馏水4、加入NaCl5、铁钉＋上层溶液

固体

至浸没1/2的铁溶液至浸没1/2植物油下层是钉

的铁钉

煮沸后迅速冷却的蒸馏水

实验方案

现象

结论

（教师在一周前设计好实验方案，到实验室做好实验并把实验成果保留至本节课）

【学生活动】引导学生分析实验现象，讨论金属腐蚀的条件。

【小

结】 1、铁钉＋醋酸2、铁钉＋CaCl23、加入蒸馏水4、加入NaCl5、铁钉＋上层溶液

固体

至浸没1/2的溶液至浸没植物油下层是铁钉

1/2的铁钉

煮沸后迅速冷却的蒸馏水

有气体产生，无现象

反应速率快

铁钉在水面处铁钉渐渐生锈

无现象

生锈

实验方案

现象

结论

铁钉最快被腐没有H2O，铁 蚀

钉极难被腐蚀

铁钉被腐蚀

铁钉被腐蚀

由于无O2，难被腐蚀

实验结论总结：

1、铁钉遇到酸最快被腐蚀。

2、铁钉与氧气、水同时接触才会发生锈蚀；

3、铁钉与NaCl溶液等电解质溶液接触锈蚀速率更快。

[讲解] 化学腐蚀反应比较简单，仅仅是金属与氧化剂之间的氧化还原反应。例如，铁与氯气直接反应而被腐蚀。

[板书] ②

原理：金属与氧化剂发生氧化还原反应。

[讲解] 一般情况下，温度升高会加快化学反应速率。

除此之外，金属本身和氧化剂的活泼性也影响化学腐蚀的速率。

[板书] ③

影响因素：

温度升高，化学腐蚀速率加快；

金属越活泼，越易被腐蚀；

氧化剂浓度越大，化学腐蚀速率越快

【过

渡】接下来我们共同来学习第二类腐蚀--------电化学腐蚀。

【板

书】（2）、电化学腐蚀

①

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

②

原理：发生原电池反应，较活泼金属被氧化

【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？

【学生活动】指导学生观察P51图3—15钢铁的电化学腐蚀示意图。

【分析归纳】不同条件下钢铁的锈蚀及原因：在潮湿空气里，钢铁表面吸附了一层薄薄的水膜，水能电离出少量H+和OH-。同时由于空气中CO2的溶解，使水里的H+

增多，

H2O + CO2

≒ H2CO3 ≒ H+ + HCO3- 这时，钢铁里的铁和碳构成无数微小原电池，碳为正极，铁为负极。

【板

书】钢铁的腐蚀

①

当水膜酸性较强时：(析氢腐蚀）

负极：Fe–2e- = Fe2+

正极：2H+ + 2e- = H2↑

总反应：Fe + 2H+ = H2↑+ Fe2+

②

当水膜酸性很弱或呈中性时：（吸氧腐蚀）

负极：2Fe–4e- = 2Fe2+

正极：

2H2O + O2 + 4e- = 4OH- 总反应：2Fe + O2 +2H2O=2Fe(OH)2 4FeOH)2+2H2O+O2=4Fe(OH)3失水得铁锈【过

渡】学习了化学腐蚀和电化学腐蚀后，

1、金属腐蚀的本质是什么？

2、化学腐蚀与电化学腐蚀有何不同点及联系？

[板书] 3．本质：金属原子失去电子变成阳离子的过程：

M —

ne-

→

M n+ 4．【小结】

金属腐蚀类型

化学腐蚀

相同点

不同现象

点

本质

相互关系

条件

金属与氧化剂直接反应

无电流

金属被氧化

电化学腐蚀

不纯金属（或合金）与电解质溶液接触

有电流

活泼金属被氧化

金属原子失去电子而被氧化的过程，即：M — ne- → M n+

化学腐蚀和电化学腐蚀，往往同时发生，电化学腐蚀比化学腐蚀要普遍得多

【总

结】

这一节课我们主要掌握金属腐蚀的两个基本类型——化学腐蚀和电化学腐蚀，比较两者的相同与不同点，认识它们的相互关系；利用已学的知识，解释生活中一些金属腐蚀的例子。下一节课，我们将结合生产生活实际，进一步了解金属的防护方法。

【作

业】课本P53，1、2、3 【板书设计】

第二节

金属的腐蚀和防护

一、金属腐蚀

1、化学腐蚀

2、电化学腐蚀