第二节　金属的腐蚀和防护公开课教案（教学设计）

第二节

金属的腐蚀与防护

一、学情分析

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。本节是在此基础上，引导学生了解金属的腐蚀原理和防护方法等。

二、教材分析

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”，让学生设计实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。

由于对金属防护常用的方法，学生已经有许多生活经验。因此，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，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。

本节教学重点：金属的电化学腐蚀原理，金属防护的常用方法和意义。

本节教学难点：金属的电化学腐蚀原理。

三、教学过程

[投影]常见的金属腐蚀现象：

[导课]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。

[板书] 第二节

金属的腐蚀与防护

（一）金属腐蚀

[阅读]回答什么是金属腐蚀？

[板书]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。

[讲述] 金属的化学腐蚀：金属跟接触到的物质直接发生化学反应而引起的腐蚀。

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。特点：反应简单、金属与氧化剂之间的氧化还原反应。

[板书]1、

化学腐蚀：金属跟接触到的物质直接发生化学反应而引起的腐蚀。特点：反应简单、金属与氧化剂之间的氧化还原反应。

[讲述]温度对化学腐蚀的影响：

[科学探究]不同条件下铁钉的锈蚀

注意：①光亮铁钉浸没在菜油之中；②光亮铁钉半浸半露在菜油中；③光亮铁钉完全浸没在食盐水中；④光亮铁钉完全浸没在酸性溶液中或碱性溶液中。学生分别观察并写出报告以培养学生的观察与描述能力。教师不但要给学生出题目，还要发挥点拨作用，提出注意点：①观察的一周中不要振荡试管，否则会破坏生锈的界面；②把各人设置的具体条件和的状况详尽记录在案，以利分析和归纳，写出高质量的家庭探究报告。

实验方案

记录

结论

[总结]铁钉生锈的条件：铁钉含杂质、与电解质溶液接触。

[思考]绝大多数钢铁生锈是否是化学腐蚀？为什么？

[板书]2、电化学腐蚀

[讲解]由于金属和液态介质(常为水溶液)构成微小的原电池而发生金属腐蚀的过程.电化学腐蚀是金属腐蚀的主要形式.例如:钢铁在潮湿的空气中生锈就是电化学腐蚀造成的. [板书] 电化学腐蚀

：不纯的金属或合金与电解质溶液接触，会发生原电池反应，比较活泼的金属失电子被氧化的腐蚀。

[共同分析]形成原电池的原因。

[板书]

[投影]钢铁的吸氧腐蚀与析氢腐蚀：

[讲解] 吸氧腐蚀与析氢腐蚀：发生条件、正负极反应、总反应。

[板书] 分类

条件

负极反应

正极反应

总反应

析氢腐蚀

水膜酸性较强（弱酸）

Fe –2e === Fe2+

2H+ + 2e === H2

Fe + 2H+ == Fe2+ + H2

吸氧腐蚀

水膜酸性较弱或呈中性

2Fe –4e === 2 Fe2+

2H2O + O2 + 4e－

== 4OH-

2Fe + 2H2O + O2

== 2Fe(OH)2

4Fe(OH)2

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

Fe2O3.xH2O 次要

主要

[归纳与交流]化学腐蚀与电化腐蚀的对比。

[板书]3、化学腐蚀与电化腐蚀的对比

（1）本质：金属原子失电子而被氧化

M – ne == Mn+

(2)

（3） 相互关系：往往同时发生，电化腐蚀要比化学腐蚀普遍得多。

（二）、金属腐蚀防护

[思考与交流] 为了防止自行车的金属构件生锈，主要采取在金属构件的表面上加防护层的方法。例如，在链条和齿轮上涂机油；在车架和挡泥板上烤一层漆；将车座弹簧用一层“烤蓝”(四氧化三铁保护层)保护；将车把、钢圈和车辐条进行电镀(车把、钢圈一般釆用三层电镀：底层镀铜、中间镀镍、表层镀铬，车辐条表面一般镀锌)，等等。此外，用不锈钢制作车辐条，用铝合金代替钢铁制作一些构件等也是防止自行车的金属构件生锈的常用方法。

[交流回答] 金属腐蚀防护方法

金属防护的方法很多，主要从金属的本性和介质两个方面考虑，如改变金属的内部组织结构、在金属表面覆盖保护层和电化学保护等。 1

例如，把铬、镍等合金元素加入普通钢中制成不锈钢，就大大增强了钢铁的抗腐蚀能力。

2

在金属表面覆盖致密的保护层，从而使金属制品跟周围介质隔离开来，这是一种普遍采用的防护方法。

以钢铁的防护为例，根据保护层成分的不同，可分为如下几种：

（1）

在钢铁表面涂油漆或油脂、喷漆或喷塑、覆盖搪瓷或塑料等物质，使钢铁制品不与空气或水接触，能有效地防止钢铁被腐蚀。

（2）在钢铁表面镀上一层其他金属，如Zn、Sn、Cr和Ni等。这些金属能氧化而形成一层致密的氧化物薄膜，从而阻止水和空气等对钢铁的腐蚀。

3

电化学保护法就是利用原电池的反应原理，把引起金属发生电化学腐蚀的原电池反应消除，从而达到防止金属腐蚀的目的。此处只要求学生了解教科书中介绍的牺牲更活泼金属的保护法。

此外，减少腐蚀介质的浓度，控制环境的温度和湿度，在腐蚀介质中添加能降低腐蚀速率的物质（称为缓蚀剂）等都能减少和防止金属腐蚀。

[课堂练习] 1．下列关于铁器的使用注意事项不正确的是

（

）

A.避免长期接触潮湿空气

B.避免与酸性物质接触

C.不能接触干燥的空气

D.不能盛放硫酸铜溶液

2．下列说法不正确的是

（

）

A.铁制品生锈以后可以隔绝里面的铁与空气的进一步接触

B.铁制品的生锈过程是缓慢氧化的过程

C.车、船表面涂上一层油漆可以防止铁生锈

D.生锈报废的铁制品可以回收重新炼铁

3．把a、b、c、d4块金属片浸入稀硫酸中，用导线两两相连可以组成几个原电池。若a、b相连时a为负极；c、d相连时电流由d到c；a、c相连时c极上产生大量气泡；b、d相连时b上有大量气泡产生；则四种金属的活动性顺序由强到弱为：

.(a>c>d>b) 4．烧过菜的铁锅未及时洗去含有NaCl的残液，过一段时间便出现红棕色的铁锈斑点，已知该锈斑为Fe(OH)3失水的产物。表示Fe(OH)3生成的电极反应式、离子方程式和化学方程式分别为；（1）负极

，

正极

；（2）

；（3）

。（Fe-2e=Fe2+ ,2H2O+O2+4e=4OH-,）

(Fe2++2OH-=Fe(OH)2；4Fe(OH)2+2H2O+O2=4Fe(OH)3)

5.有人设计以Pt和Zn为电极材料，埋入人体内作为某种心脏病人的心脏起搏器的能源。它依靠人体内血液种含有一定浓度的溶解氧、H+和Zn2+进行工作。它的两极电极反应式分别为：

。（正极：Zn-2e=Zn2+ ,负极：2H2O+O2+4e=4OH-,）

[板书设计]第二节

金属的腐蚀与防护

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。

1、

化学腐蚀：金属跟接触到的物质直接发生化学反应而引起的腐蚀。特点：反应简单、金属与氧化剂之间的氧化还原反应。

2、电化学腐蚀

不纯的金属或合金与电解质溶液接触，会发生原电池反应，比较活泼的金属失电子被氧化的腐蚀。

分类

条件

负极反应

正极反应

总反应

析氢腐蚀

吸氧腐蚀

水膜酸性较强（弱酸）

水膜酸性较弱或呈中性

Fe –2e === Fe2+

2H+ + 2e === H2

Fe + 2H+ == Fe2+ + H2

2Fe –4e === 2 Fe2+

2H2O + O2 + 4e－

== 4OH－

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

4Fe(OH)2

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

Fe2O3.xH2O 次要

主要

3、化学腐蚀与电化腐蚀的对比

（1）本质：金属原子失电子而被氧化

M – ne == Mn+

（3）

（3） 相互关系：往往同时发生，电化腐蚀要比化学腐蚀普遍得多。

教学反思：

通过本节教学，构建了生动、活泼的学习环境，促进了师生共同发展。

进行金属腐蚀的实验探索式教学，重在启发诱导，教学是师生的共同活动，任何一点新知识的发现，必须通过学生自己的劳动去捕获这是谁也代替不了的。因此在课堂上，让学生成为课堂的主人，尝试一下“角色互换”，让学生参与到动眼观察、动手操作、动口表达，动脑思维等行为中，变教师的讲授为启发引导，学生的被动接受为主动探索，最大限度地调动学生的学习积极性，集中学生的注意力，激发学生的学习积极性，使学生的思维处于最佳状态，从整个教学过程来看，学生不论学习基础好坏，人人都能参与讨论、看得见，听得懂，答得出，使学生的学习过程和认知过程成为统一体，深刻透彻地识知金属腐蚀的基本原理。