第三单元 金属的腐蚀与防护优秀公开课教案

专题

1化学反应与能量变化

第三单元

金属的腐蚀与防护（1）

教学目标：

1．能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；

3．参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；

教学重点：电化腐蚀的原因．

教学难点：析氢腐蚀和吸氧腐蚀的电极反应方程式．

教学方法：实验探究、师生共议、归纳总结。

课时安排：2课时

教学过程：

【投影】常见的金属腐蚀现象：

【导入】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。

【板书】§3.1.3 金属的腐蚀与防护（1）

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

Fe + 2H+ == Fe2+ + H2

总反应

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

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

Fe2O3.xH2O 【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：金属原子失去电子而被氧化的过程。M – ne == Mn+

(2)

正极（C）：2H+ + 2e =H2↑

正极（C）：2H2O + O2 + 4e－

== 4OH－

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

负极（Fe）：Fe–2e =Fe2+

负极（Fe）：2Fe –4e === 2 Fe2+

（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。

【本课小结】略

【作业】P91 第2题

【课堂练习】

第四课时

金属的腐蚀与防护（2）

教学过程：

【过渡】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。每年由于钢铁生锈会使我国损失大约100～150亿元。在英国，每90秒钟就有1吨钢被锈蚀掉。因此防止金属腐蚀有很重要的意义。

【板书】二、金属的防护

【教师引导】P89“调查研究”栏目为我们设置了六个问题：

1．铁质自来水管为什么要镀锌？

2．自行车车轮钢圈镀铬有什么用？铬是何如镀上去的？

3．汽车车身、轮船外壳喷涂的油漆起什么作用？

4．有些小刀的刀片表面带有蓝黑色的光泽，这是经过“烤蓝”处理形成的。你知道什么是“烤蓝”吗？为什么刀片要经过“烤蓝”处理？

5．暂时不使用的刀具等金属器件要擦干并涂上油或是凡士林，为什么？

6．用不锈钢代替碳钢制作铁器件有什么好处？

这是我们这节课学习的线索，需要我们带着这些问题展开思考。

【复习】电化学腐蚀的实质，写出两极反应方程式（析氢和吸氧）。

【思考】影响金属腐蚀的因素有那些？（阅读P56 最后一自然段）

【练习】影响金属腐蚀的因素有＿＿和＿＿两个，就金属本身来说金属越＿＿，金属越易被腐蚀，金属中含杂质越＿＿，金属越易被腐蚀；介质对金属腐蚀影响也很大，如果金属在＿＿＿＿、＿＿＿＿和＿＿＿＿，金属越易被腐蚀。

【思考与交流】讨论自行车不同构件的防锈措施：

【学生】在铁制品表面用电镀的方法镀上一层有防护能力的金属，可以防止铁的腐蚀。自行车钢圈上的铬就是用电镀的方法镀上去的。

自行车的辐条电镀的是金属锌。

【思考】海水中的金属为何容易被腐蚀？（提示：电解质溶液）

【讨论】要想减少或避免电化学腐蚀，我们应该采取什么措施？

①对金属做必要的精炼，以减少其中能导电的不活泼杂质。

②对机器、仪表及时保养，减少金属与腐蚀性气体、电解质溶液、潮湿气体的接触。

③根据用途不同采取不同的方法使金属与造成发生的介质隔离，如涂油脂、喷漆、镀层、表面钝化等。

④选用适宜的金属或非金属制成耐腐蚀的合金，如炼制不锈钢、耐酸钢等。

⑤采用电化学防护方法，如在钢铁的船体上焊接上较活泼的金属锌。

【投影】常见金属防腐蚀方法：

【板书】1、物理方法

【讲述】以上投影中方法都是物理方法。刚才同学们回答时已提到电化学防护方法。

【投影】2、电化学防护方法

【阅读】P90“检索咨询”栏目—牺牲阳极的阴极保护

【讲述】金属腐蚀本质就是金属失电子而被氧化的过程。金属越活泼，金属越易被腐蚀。因此在金属铁上连接一块比它更活泼的金属，发生原电池反应时，失电子的为活泼的金属，而铁被保护。这种方法常用于保护水中的钢桩和海轮外壳等。例如水中钢铁闸门的保护，通常在轮船的外壳水线以下处或在靠近螺旋浆的舵上焊上若干块锌块，来防止船壳等的腐蚀。

【补充资料】外加电流的保护法：将被保护的金属和电源的负极连接，另选一块能导电的惰性材料接电源正极。通电后，使金属表面产生负电荷（电子）的聚积，因而抑制了金属失电子而达到保护目的。此法主要用于防止在土壤、海水及河水中的金属设备受到腐蚀。

【阅读】P90“问题解决”栏目

1、镀层损坏时，用白铁皮做的器件比马口铁做的器件耐腐蚀的原因是什么？

2、什么是“烤蓝”？常用的发蓝液是什么？为什么刀片要经过“烤蓝”处理？

【探究活动1】

决策——采用哪种防锈方法

1、镀铝后涂漆2、镀锌后涂漆

3、镀镉后涂漆4、镀铬5、镀锡6、喷砂清理后涂漆

7、一般清理后涂漆

8、在锈上涂漆

上图对不同防锈方法的效果进行了比较，同时也粗略给出了这些方法的成本。

【问题】采用哪种方法来保护铁不生锈，仔细考虑成本与效果。

（1）房子上的铸铁檐槽（2）海边码头上的钢轨（3）铁的徽章（4）放电熨斗的支架（5）钢刀片（6）铁钥匙（7）儿童游戏场中秋千的钢架

1至7中，要求针对所给出的不同情况，去决定应分别采用哪种防锈方法。这项工作最好在小组中进行。有一些做决定时应考虑的因素：

物品需要保存多长时间?很明显，如果物品只需保存很短的时间，就没有必要去考虑给它一个长久的保护。

物品将用在哪里?如果物品主要用于室外，它就需要较好地进行保护。

物品是干什么用的?物品用途不同，保护方法也不同。例如，物品要接受高温，就不能用油漆进行保护。

物品外观重要吗?某些保护方法也是为了装饰外观用的。例如，镀铬。

【阅读】P90表3-4金属防腐方法的比较

方法

镀塑

涂油漆

镀锡

镀铬

镀锌

使用不锈钢

铁器件烤蓝

防腐效果

差

一般

好

好

很好

很好

好

价格

便宜

便宜

中等

昂贵

中等

昂贵

中等

【阅读】P91“生活向导”--------合理选择防腐方法

【探究活动2】决策——怎样保护通向学校的小桥

假设你为地方政府的架桥部门工作，你要在一条河上修一座供人行走的小桥，有了这座桥，孩子们就可以从住宅区通过小河到学校上学了。这座桥要用铁建造，你要决定采用什么样的保护方法来防止它生锈．这座桥需要保存16年，因为16年后学校就要搬到另一个新的地方。

有四种防锈措施供选择：

选择1

不防锈，不采取防锈措施的桥，10年后必须进行更换，否则会由于锈蚀而发生危险。

选择2

在对桥进行一般性清理后，涂上油漆．这种保护措施需要每3年重新进行一次。

选择3

用喷砂清理法对桥清理后，涂上油漆。这种保护措施需要每6年重新进行一次。

选择4

将桥喷砂清理后，镀上锌再涂上漆。这种保护措施能使桥保存18年。

下面给出了以上四种选择的成本。

表：四种选择的成本

原料成本

安装成本

1．表面清理

2．表面覆盖

桥废弃后的价值

选择1 480000元

60000元

无

9600元

选择2 480000元

60000元

7200元

36000元

9600元

选择3 480000元

60000元

24000元

36000元

9600元

选择4 480000元

60000元

24000元

60000元

9600元

【问题】（1）计算每个选择从桥建造开始，16年所花的费用（包括建造费和维修保护费）（2）采用哪个选择？

【讨论】1．只有钢铁才能生锈，很多其他的金属，如铝和铜，几乎完全不发生锈蚀．可是为什么我们用钢铁比用其他金属多呢? 2．假如有人发明了一种又便宜、又简单的方法，使锈永远不可能发生．显然这一发

明会带来很大的益处，你认为它也可能带来坏处吗? 3．汽车排气系统受锈的影响很严重。一辆车，由普通钢制造的排气系统价值960元，由于生锈的原因，它使用大约2年就需要更换。对同一辆车，如果买一个由不锈钢制造的排气系统，受锈的影响就会减少，并且可以使用6年，不锈钢排气系统价值1900元。

从长远考虑，是普通钢排气系统便宜，还是不锈钢排气系统便宜?解释你的回答。

4．在英国才有不到10％的汽车拥有者购买不锈钢排气系统。请你评论一下这个事实。

【课堂练习】

1．解释下列现象并写出有关原电池的电极反应：

（1）马口铁（镀Sn铁皮）做的罐头，打开后为什么极易生锈？

（2）自来水管（镀Zn铁管）和白铁皮做的提桶，为什么不易生锈？

（3）轮船船壳的水线以下部分，为什么要装上一定数量Zn块？

2．桥梁上钢结构接头处须用铆钉连结，以下三种铆钉，选用何种为好？

（1）铝铆钉

（2）铜铆钉

（3）钢铆钉

3．下列各烧杯中盛有海水，依次插入：

（1）Fe片；（2）Cu、Fe导线相连；（3）Sn、Fe导线相连；（4）Zn、Fe导线相连；（5）Al、Fe导线相连；铁在其中被腐蚀时由快到慢的顺序是：＿＿＿＿。

参考答案：1、略2、（3）3、（2）＞（3）＞（1）＞（4）＞（5）