第三单元 金属的腐蚀与防护优质课教案整理

第3节 化学能转化为电能——电池

金属的腐蚀与防护教学设计

一、学情分析

（一）教材分析

这是苏教版选修教材《化学反应原理》专题1第3单元内容，是在学生学习了原电池和电解池的基础上展开的，教材重点介绍了钢铁的电化学腐蚀（析氢腐蚀和吸氧腐蚀）的本质——金属表面形成了微型原电池，讲述了防护金属腐蚀的主要方法，并具体地介绍了牺牲阳极的阴极保护法和外加电流的阴极保护法。通过本堂课的学习能帮助同学们对金属腐蚀现象的认识，再利用电化学知识对金属进行防护，是对所学电化学知识的进行灵活应用，也可以对原电池和电解池的知识内容起到巩固和提高的作用。

（二）学生分析

知识上：学生在初中已经初步学习过金属腐蚀基本内容

能力上：高一学生已经具备一定的实验观察能力、设计能力以及比较归纳能力。

心理上：由于本节内容紧密联系生活实际，学生有强烈的好奇心和求知欲，有利于新知识的学习和掌握。

二、目标分析

课程要求：能解释金属发生电化学腐蚀的原因，认识金属腐蚀的危害，通过实验探究防止金属腐蚀的措施。

模块学习要求：

1.能简要说明金属发生电化学腐蚀的原理，认识金属腐蚀的危害。

2.知道要防止金属发生电化学腐蚀，关键在于阻止金属成为原电池的负极，避免它发生阳极氧化而溶解。

3.能列举防止金属腐蚀的主要措施

4.了解氧化还原反应在金属腐蚀与防护中的应用。

三．教学目标

知识与技能: （1）认识金属腐蚀带来的危害，了解金属腐蚀的两种类型（化学腐蚀和电化学腐蚀）。

（2）理解钢铁吸氧腐蚀和析氢腐蚀发生的条件及原理，会书写电极反应式和总反应式。

（3）认识常见的防止金属腐蚀的方法，能解释两种电化学防护方法的原理。

过程与方法：

①通过对钢铁发生吸氧腐蚀和析氢腐蚀对比实验的探究，学会设计控制单一变量进行对比实验以及对实验设计进行评价。

②通过实验探究的过程，进一步提高对实验现象的观察能力和分析能力。

情感态度价值观：

通过金属腐蚀对生产、生活的影响，感受化学对人类进步的意义。

四、教学重、难点及其突破策略

教学重点：金属的电化学腐蚀及金属的电化学防护原理

教学难点：金属发生析氢和吸氧腐蚀的原理

突破策略：通过对比实验探究探究（苏教版课本实验），多媒体辅助教学等方式，让学生了解金属腐蚀的原理，强化巩固析氢腐蚀和吸氧腐蚀的具体过程，使学生明确析氢腐蚀和吸氧腐蚀的区别和联系，突破本节课的重难点。

五、教学流程： 知识复习→情景导入→目标展示→自主学习→实验探究→合作交流→达标测试→归纳总结

六、教学方法 问题引导 自主学习 实验探究 合作交流

七．教学环节设计

环节一：知识复习 （2分钟）

教师质疑：上节课我们学习了原电池的有关知识，请大家思考一下两个问题

1、原电池的构成条件？ 2、原电池哪一极金属易被腐蚀？

学生思考回答：活泼性不同的两极；电解质溶液；闭合回路；（自发的氧化还原反应）。

在原电池反应中负极已被氧化而腐蚀。

【设计意图】回顾旧知，铺垫新内容。

环节二：情景导入 目标展示（3分钟）

情景导入：多媒体展示（1）生活中常见金属腐蚀的图片；（2）金属腐蚀对人类生活和经济的影响。

教师：在生产和生活中，金属腐蚀所带来的损失非常严重。金属生产设备的腐蚀经常导致工厂停产，金属腐蚀还会使桥梁、建筑物等损坏甚至坍塌，许多场所的金属腐蚀还会导致火灾、爆炸等安全事故的发生。

学生：观看图片，体会感悟：不重视金属腐蚀的后果很严重！

【设计意图】创设情景，结合生活实际和触目惊心的数据，让学生对金属的腐蚀有直观的感受，产生浓厚的兴趣，进入新课的学习。

教师：这节课我们就一起来学习有关金属腐蚀和防护知识，本节课我们的学习目标如下，请大家快速浏览，了解我们本节课的任务。

教师多媒体展示教学目标：

（1）认识金属腐蚀带来的危害，了解金属腐蚀的两种类型（化学腐蚀和电化学腐蚀）。

（2）理解钢铁吸氧腐蚀和析氢腐蚀发生的条件及原理，会书写电极反应式和总反应式。

（3）认识常见的防止金属腐蚀的方法，能解释两种电化学防护方法的原理。

学生：浏览标题，明确学习目标。宏观把握，联想质疑。

【设计意图】让学生整体把握本节内容的同时，控制信息的接受范围，随时排除干扰性知识。

环节三：自主学习 （5分钟）

过渡：据报道，全世界每年因金属腐蚀造成的直接经济损失约占国内生产总值的2%-4%,超过地震、水灾、台风等自然灾害造成损失的总和。以我国为例，金属的腐蚀在2013年至少造成6700亿人民币的损失。面对这样惊人的数据和金属腐蚀危害事实，大家有没有想过，什么是金属的腐蚀？金属腐蚀的实质是什么？金属腐蚀现象的发生可能有哪些方式？

多媒体呈现问题1：什么是金属的腐蚀？金属腐蚀的实质是什么？金属腐蚀现象的发生可能有哪些方式？

教师：请大家结合氧化还原反应知识和教材P23第二段自主思考以上问题。

学生：阅读课本、思考回答

金属腐蚀是金属表面因发生氧化反应而遭到破坏。

化学腐蚀（表面与周围物质发生化学反应）

电化学腐蚀（因电化学作用而发生的腐蚀）

板书：三、金属的腐蚀与防护

1.金属腐蚀的方式：化学腐蚀 电化学腐蚀

学生：识记、会判别两种腐蚀方式。

【设计意图】引导学生认识金属腐蚀的实质是发生了氧化反应，通过讨论腐蚀的方式能与新学内容联系起来，让学生先从概念上认识金属腐蚀的实质，下面再进行实验探究、具体认知。

环节四：实验探究 （15分钟）

过渡：我们已经知道，钢铁生锈是铁与空气中的氧气以及水蒸气反应的结果。那么，空气中的氧气和水式怎样使钢铁生锈的呢？下面我们通过实验进行探究有关金属电化学腐蚀的原理。

多媒体呈现问题2：钢铁及其制品通常为含碳的铁合金，钢铁在干燥的空气中不易生锈，而在潮湿的环境里或湿度较大的环境里长期放置，常易生锈变红，原因是什么？电化学腐蚀的原理是什么？

探究实验：

向铁粉中加入少量的炭粉，混合均匀后，撒入内壁分别用氯化钠和稀醋酸润湿过的两支试管分别标记为a、b中，按右图1-27装置好仪器。

图1-27

教师：下面我来组装实验装置，请同学们阅读教材P23-24了解金属电化学腐蚀原理。稍后观察实现现象。（根据课前准备组装仪器）

学生：阅读教材自学有关金属电化学腐蚀的原理

教师：（学生阅读完教材后，打开止水夹）下面请大家观察该实验的现象。

学生：观察、比较导管中水柱（在水中滴加几滴红墨水）的变化和试管中的现象。

教师：

请大家结合实验现象思考以下问题 思考1：导管中的水柱变化说明什么问题？

思考2：向铁粉中加入炭粉的作用是什么？

学生：（思考后回答）

水柱液面升高，说明试管内有气体消耗，压强减小

水柱液面降低，说明试管内有气体生成，压强增大

碳粉做正极与铁形成原电池，加速铁被腐蚀。

教师：请大家根据原电池原理和阅读自学结果，写出电极反应式及电池反应方程式。

学生：完成以下问题 （两名同学上板板演）

a装置中：负极： 正极： ， 电池反应： ，

b装置中:负极： 正极： ，

电池反应： 。

结论：中性或酸性很弱或碱性条件下，易发生 腐蚀。

当钢铁处于酸性气氛中时，易发生 腐蚀；

析氢腐蚀和吸氧腐蚀都属于 腐蚀。

板书：2.金属的电化学腐蚀

析氢腐蚀（酸性）

吸氧腐蚀（中性或弱酸性）

归纳总结：多媒体展示析氢腐蚀和吸氧腐蚀对比表格

发生条件

电极反应

析氢腐蚀

水膜呈酸性

负极: Fe – 2e- = Fe2+

正极: 2H+ + 2e- = H2 ↑

吸氧腐蚀

水膜呈中性或酸性很弱

负极: 2Fe – 4e- = 2Fe2+

正极: O2+4e- +2H2O = 4OH-

总反应

联系

Fe + 2H+ = Fe2+ + H2 ↑

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

两种腐蚀同时存在，但后者较普遍

【设计意图】通过探究实验培养学生观察分析问题能力，同时通过两个对比实验，使学生加深对析氢腐蚀和吸氧腐蚀的认识，从而解决本节课的重点和难点。

环节五：合作交流 （10分钟）

过渡：我们了解了金属腐蚀的原理，那么如何防止金属被腐蚀呢？

多媒体呈现问题3：请根据生活常识以及金属被腐蚀的原理，联系原电池和电解的原理，讨论金属的防护措施主要有哪些？

提示：可以从以下几方面探讨（1）增强金属本身的抗蚀性；（2）阻止其发生原电池反应；（3）应用电化学原理（原电池原理、电解原理）。

教师：请大家根据以上提示，结合教材P24-P25，小组合作交流，归纳总结。

学生：阅读教材，小组交流，归纳总结

教师：找一小组展示合作交流结果，根据小组讨论交流结果，归纳总结。

板书：3.金属的防护方法

（1）覆盖保护层 （涂油漆、电镀、钝化） （ 2）电化学保护 ①牺牲阳极保护法——原电池原理

②外加电流阴极保护法——电解池原理

【设计意图】通过合作交流的提示使学生明确讨论交流的方向，使学生学会多角度分析问题的方法，培养分析问题、解决问题的能力。

环节六：达标测试 （5分钟）

1.下列事实中，与电化学腐蚀无关的是（ ）

A.埋在潮湿土壤里的铁管比埋在干燥土壤里的铁管更易被腐蚀

B.为保护海轮的船壳，常在船壳上镶入锌块

C.在空气中，金属银的表面生成一层黑色物质

D.镀银的铁制品，镀层部分受损后，露出的铁表面易被腐蚀

2．下列关于铁析氢腐蚀的说法正确的是（ ）

A．铁为正极 B．炭为正极 C．溶液中氢离子浓度不变 D．此腐蚀在任何溶液中都发生

3．关于铜板上铁铆钉处的吸氧腐蚀的下列说法中，不正确的是 ( ) A．正极电极反应式为：2H＋＋2e－===H2↑

B．此过程中还涉及到反应：

4Fe(OH)2＋2H2O＋O2===4Fe(OH)3

C．此过程中铜并不被腐蚀

D．此过程中电子从Fe移向Cu 4．如图装置中，U型管内为红墨水，a、b试管内分别盛有食盐水和盐酸，各加入生铁块，放置一段时间。下列有关描述错误的是

( ) A．生铁块中的碳是原电池的正极

B．红墨水柱两边的液面变为左低右高

C．两试管中相同的电极反应式是Fe－2e－===Fe2＋

D．a试管中发生了吸氧腐蚀，b试管中发生了析氢腐蚀

5.下列金属防护的方法不正确的是

( ) A．对健身器材涂油漆以防止生锈

B．马口铁(镀锡铁)镀层破损后被腐蚀时，首先是镀层被氧化，继续保护铁

C．用牺牲锌块的方法来保护船身

D．自行车的钢圈上镀上一层Cr防锈

【设计意图】检测本节课教学目标的达成情况

1题落实目标1 2、3、4题落实目标2 5题落实目标3 环节七：归纳总结 （2分钟）

教师引导：同学们，通过本节课的学习，在知识上你有哪些收获？我们运用了哪些解决问题的方法？通过本节学习你受到什么启发？

学生：结合板书总结学习收获 （找一名同学总结）

教师补充归纳：这一节课我们主要学习了金属腐蚀的两个基本类型——化学腐蚀和电化学腐蚀，了解了析氢腐蚀与吸氧腐蚀，重点认识了生活中最为普遍的吸氧腐蚀原理。

最后，我们还结合生产生活实际，进一步了解了金属的电化学防护2种方法。

【设计意图】引导学生自主总结，既调动了学生的积极性体现了学生的主体地位，又锻炼了学生的总结把握知识的能力和表达能力。

八．板书设计

三．金属的腐蚀和防护

1.金属的腐蚀

化学腐蚀 电化学腐蚀

2.金属的电化学腐蚀

析氢腐蚀（酸性）

吸氧腐蚀（中性或弱酸性）

3.金属的防护方法

（1）覆盖保护层

（2）电化学保护

①牺牲阳极保护法——原电池原理

②外加电流阴极保护法——电解池原理