第二节　金属的腐蚀和防护优质课教案内容

化学选修1（人教版）

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第二节 金属的腐蚀和防护

【教学目标】

1. 知识与技能：

(1) 了解金属腐蚀的类型；

(2) 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. 过程与方法：

(1) 通过科学探究实验，培养学生观察、分析、推理和归纳的能力；

(2) 通过收集整合网络资料，提高学生的信息交流能力和运用信息的能力。

3.

情感态度与价值观

认识化学是材料科学发展的基础，通过金属腐蚀对生活、生产的影响，形成爱护资源，科学利用资源的正确思想，感受化学对人类进步的意义。

【教学重点】电化学腐蚀的原因

【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

【教学过程】

新课导入：

[师] 腐蚀对于大家来说并不陌生，它无声无息，但却无处不在。大家知道世界腐蚀日吗？

[生] 不知道，是几月几号呢？

[师] 每年的4月24日是世界腐蚀日，说到这个老师跟它很有缘分，也觉得很幸运。老师在读研究生的时候做毕业课题的地方---沈阳《中国科学院金属研究所》的所长韩恩厚研究员是世界腐蚀组织主席，韩恩厚研究员在腐蚀领域做出了突出成绩，非常的厉害。今年已经是第10个世界腐蚀日，由世界腐蚀组织、中国科学院沈阳分院、省科学技术协会主办，中科院金属研究所等单位承办的“世界腐蚀日”科普宣传活动在省科技馆举行，今年的科普活动以“走进腐蚀世界、营造健康生活”为主题。科普报告“走进腐蚀世界”、“

科普展览”、“趣味腐蚀现象”系列科普实验、科学体验营及科普知识问答等一系列活动，向社会公众普及了腐蚀给我们生活带来的利与弊，也告诉大家如何控制腐蚀，提高腐蚀防护意识。世界腐蚀组织主席、中国科学院沈阳分院院长、中国科学院金属研究所研究员韩恩厚为社会公众做了题为《腐蚀———使用材料的永恒主题》的报告。现在大家一起来观看一下相关的视频，其中后半部分就是老师参加的那届的世界腐蚀日。

[师] 播放《世界腐蚀日科普活动》现场视频

金属腐蚀的现象非常普遍，像金属制成的日用品、生产工具、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，甚至还会造成环境污染、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，掌握金属防护的方法，是具有十分重要的意义的。

展示生活常见的金属腐蚀的图片——师生互动

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《铁锈斑斑,让人心酸》

《铜器表面生成一层薄薄的铜绿》

【铜绿的主要成分是

Cu2(OH)2CO3 】

《四川省宜宾市城区的南门大桥---生锈断裂》

《身边的废材堆积厂》

[师] 据有关专家介绍，全球每一分钟就有1吨钢腐蚀成铁锈，目前我国每年由于金属材料的腐蚀造成的损失大约为5000亿元人民币，占我国GDP（国民生产总值）的4% ~5%.

[板书] 第二节

金属的腐蚀和防护

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]

根据接触的介质和反应原理腐蚀可分为——化学腐蚀和电化学腐蚀

[讲述] 化学腐蚀：金属跟接触到的物质

( 如

O2、Cl2

和SO2等

) 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。

[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。

[讲述] 温度对化学腐蚀的影响：

[师] 左边家用燃气灶的中心部位很容易生锈，而右边的食品罐头放在南极差不多90多年了，却很少生锈，你知道为什么吗?

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[生]

我觉得应该与温度有关系，左边家用燃气灶的中心部位经常是被加热，温度比较高的；而右边放在南极的食品罐头，南极温度比较低，温度高能够加快金属的腐蚀。

[师] 温度对化学腐蚀的影响：

升温加快金属腐蚀；降温减慢金属腐蚀。

[讲述] 电化学腐蚀

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

[师] 海边的铁制品比较容易生锈，为什么？

[生]

原电池反应可加快金属腐蚀

《温故知新》

[提问学生]

1. 原电池的形成条件:

[学生回答] 有四条

(1) 活泼性不同的两种金属

(或金属与石墨) 构成两个电极;

(2) 电解质溶液;

(3) 构成闭合电路;

(4) 自发的氧化还原反应.

[提问学生] 2. 原电池正负极的判断:

[学生回答] 两种方法

(1) 根据金属的活泼性判断：

活泼金属做

负

极,

不活泼金属（或可导电的非金属）做

正

极

(2) 根据电极反应来判断：

发生

氧化

反应的是

负

极（电极消耗）

发生

还原

反应的是

正

极（电极放出气体或析出金属）

[讲解] 钢铁的腐蚀

思考：为什么钢铁在潮湿的空气中更容易腐蚀？

形成原电池加快腐蚀：潮湿空气中吸附了一层薄薄的水膜，由于溶解了CO2而形成了电解质溶液. ①

若电解质溶液酸性较强——析氢腐蚀

②

若电解质溶液酸性较弱或呈中性——吸氧腐蚀

[提问] 学生上黑板书写

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[讲解] 吸氧腐蚀与析氢腐蚀：发生条件、正负极反应和总反应。

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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+

－吸氧腐蚀

水膜酸性较弱或呈中性

2Fe –4e

== 2 Fe2+

－2H+ + 2e

== H2

－2H2O + O2 + 4e

== 4OH-

－Fe + 2H+ == Fe2+ + H2

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

[师] 知道了金属腐蚀的原理，腐蚀又给我们生活带来了那么大的影响和损失，因此找到金属的防护方法就显得尤为重要。大家所了解的防护方法有哪些呢？

[生] 刷油漆、涂油、镀层……

[板书] 二、金属的防护

[师] 分析——影响金属腐蚀的因素

[板书] 1. 影响金属腐蚀的因素

选金银作饰品，人们都喜欢佩戴，除了它们的美观和能代表身份财富和品位格调外，联系本节课想想还有什么原因？为什么不选铁呢？

[生] 铁容易生锈，但是金银不容易生锈。

[师] 非常好，这与金属的本性有关

[师] ①

本性

金属越活泼，就越容易失去电子而被腐蚀，如果金属中能导电的杂质不如该金属活泼，则容易形成原电池而使金属发生电化学腐蚀。

[师] 想想为什么铁在干燥的空气中不容易生锈，而在潮湿的空气中容易生锈？

[生] 与接触的环境因素有关

[师] ②

介质

金属在潮湿的空气中、接触腐蚀性气体或电解质溶液，都容易被腐蚀。

[师] 探讨----金属防护的常用方法

[板书] 2. 金属防护的常用方法

(1)在金属表面覆盖保护层，如:涂油漆、覆盖油脂、包塑料、镀Zn、镀Sn、镀Cr等，或表面钝化(氧化成致密的氧化膜)。

(2)在要保护的金属上连接一种比该金属更易失去电子的金属。

(3)改变金属的内部组织结构，如:将钢铁制成不锈钢。

[师] 展示常见防护图片，学生回答

健身器材如何防锈？

衣架和电线如何防锈？

刷油漆

外面包上一层塑料层

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钳子、扳手等工具的“机械传动部位”

, 能用油漆来防锈吗？应选用什么呢？

不能用油漆来防锈，而是选用油脂

船身如何防腐蚀的？

如何防止地下钢铁管道的腐蚀？

用牺牲锌块的方法来保护

用牺牲镁块的方法来保护

[练习] 下列装置中四块相同的Zn片，放置一段时间后腐蚀速率由慢到快的顺序是：________________

答案：(4) (2) (1) (3) 【课堂小结】

学习腐蚀原理的相关知识，要在日常生活中学以致用，增强腐蚀意识，形成爱护资源，科学利用资源的正确思想，感受化学对人类进步的意义。我国每年为腐蚀付出的代价相当于GDP（国民生产总值）的4%至5%。腐蚀不仅污染环境，还会威胁人类健康，如厨房里锈迹斑斑的铁锅、水龙头等。但腐蚀如果被巧妙利用也可以为民造福，如热水器中的镁棒、可降解的骨内固定器件、可降解的镁合金心血管支架等。腐蚀就发生在每个人身边，但至少发生的30%的腐蚀是可以通过科普、研究与技术应用来实现降低损失、降低资源消耗、降低污染的。

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【课后作业】

1. 埋在地下的输油铸铁管道，在下列各种情况下被腐蚀速率最慢的是

(

) A．在潮湿疏松的土壤中；

B．在含铁元素较多的酸性土壤中；

C．在干燥致密不透气的土壤中；

D．在含碳较多的潮湿透气的中性土壤

2. 请你预测一下，铁在月球上会不会生锈？为什么？

3. 在新疆吐鲁番和海南省两地，哪个地区铁生锈相对慢一些？为什么？

4. 假如你是设计师，正计划用钢材在杭州西湖内建造能使用20年左右的一座大桥，有三种防锈措施供选择，你优先选择哪种方法？各种方法有什么优、缺点？

（1）涂上油漆

（2）使用镀铬的钢

（3）使用不锈钢

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第二节

金属的腐蚀和防护

一、金属的腐蚀

定义：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。

分类：根据接触的介质和反应原理可分为--- 化学腐蚀和电化学腐蚀

1、化学腐蚀：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。

2、电化学腐蚀

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

3、吸氧腐蚀与析氢腐蚀

分类

条件

负极反应

正极反应

总反应

二、金属的防护

1. 影响金属腐蚀的因素

2. 金属防护的常用方法

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析氢腐蚀

水膜酸性较强（弱酸）

Fe –2e

== Fe2+

－吸氧腐蚀

水膜酸性较弱或呈中性

2Fe –4e

== 2 Fe2+

－2H+ + 2e

== H2

－2H2O + O2 + 4e

== 4OH-

－Fe + 2H+ == Fe2+ + H2

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