4.3 金属的腐蚀与防护护-危化品柜防腐改造方案设计 （教学设计）—— 2023-2024学年高二上学期化学人教版（2019）选择性必修1

1.4《金属的腐蚀与防护护-危化品柜防腐改造方案设计》教学设计
教材分析
本节内容位于山东科学技术出版社选择性必修1化学反应原理第1章化学反应与能量变化中的第4节内容——金属的腐蚀与防护，其前三节内容安排为化学反应的热效应、化学能转化为电能——电池、电能转化为化学能——电解。对比研究三本高中的化学反应原理主流教材（鲁科版、人教版、苏教版），本节主体内容都分为三大部分：金属腐蚀的原理、金属腐蚀的防护和电化学腐蚀原理的应用。且将腐蚀原理聚焦在电化学腐蚀，在真实的钢铁腐蚀情境下，分环境分析吸氧腐蚀和析氢腐蚀原理；将防腐方法聚焦在电化学防护，即牺牲阳极保护法和阴极电保护法。在进行腐蚀原理知识教学时，鲁科版教材以微观示意图的形式呈现与铜板接触的铁钉的电化学腐蚀原理，既形象地呈现了铜板与铁钉接触的情况，便于学生发现原电池，又直观地呈现了金属腐蚀的电化学过程，便于学生理解。金属腐蚀的防护这一部分鲁科版教材以交流 探讨问题组促进学生思考，抓住电化学腐蚀的本质，配以图示，介绍两种重要的防止电化学腐蚀的方法，启发学生举一反三，设计出其他防止电化学腐蚀的方法。应用方面主要通过引导学生理解保暖贴和微电解法处理污水的设计原理，让学生体会原理的创造性应用，凸显电化学腐蚀原理的积极应用价值。金属的腐蚀与防护是在原电池和电解池的知识基础上进一步利用电化学认识模型，应用原电池的工作原理，分析解释金属电化学腐蚀原理，应用原电池和电解池工作原理，设计金属防腐措施，体会金属的电化学腐蚀原理在真实问题解决中的创造性应用。本节教材体现了电化学原理的认识发展价值和化学能与电能的相互转化的社会应用价值，有利于促进学生“宏观辨识与微观探析”“证据推理与模型认知”和“科学态度与社会责任”化学学科核心素养的发展。
教学目标
1.通过探究腐蚀原因使学生了解金属腐蚀的分类，掌握金属发生电化学腐蚀的本质，知道金属腐蚀危害，利用原电池模型掌握析氢腐蚀和吸氧腐蚀的原理并正确书写有关电极反应式，通过对真实实验中金属在不同环境下的腐蚀的实际数据分析，推导不同环境金属发生的腐蚀原理，培养学生宏观辨识与微观探析、证据推理与模型认识核心素养。
2.通过寻求防腐方法了解防止金属腐蚀的措施。理解掌握牺牲阳极保护法和阴极电保护法的原理，并能利用电化学原理解释金属腐蚀现象，选择并设计防腐措施，培养学生科学态度与社会责任核心素养。
学习重难点
吸氧腐蚀和析氢腐蚀牺牲阳极保护法和阴极电保护法
教学过程
教学环节 驱动问题 教师活动 学生活动 设计意图
课堂引入 危化品柜腐蚀。 展示学校危化品柜图片及其他腐蚀现状图片。 观察腐蚀图片 从学生身边的化学问题出发，引入金属腐蚀的真实问题情境。
总任务：为学校危化品柜 设计防腐改造方案 为学校危化品柜设计防腐改造方案。布置本节课总任务。 明确本节课主任务。 通过解决身边的实际化学问题，激发学生的责任意识，切身体会化学知识是有用的，感受化学学科魅力，激发学生化学学习兴趣。
任务拆解 设计防腐改造方案的一般思路是什么？ 引导学生拆解总任务。 小组讨论，并派代表发言。 通过拆解任务，真正锻炼学生解决实际问题时拆解问题的能力。
任务一：探究腐蚀原因 【问题组一】 1.两个危化品柜中盛放的药品种类？ 2.两个危化品柜发生腐蚀的酸碱环境？ 3.腐蚀生成的主要产物？ 4.结合危化品柜柜门成分与环境，腐蚀的根本原因？ 提供资料卡1。引导学生讨论分析。小结：电化学腐蚀定义。 小组讨论解决问题组一，并派代表发言。 通过问题组一，分析得到腐蚀环境和发生腐蚀的根本原因，为后续利用原电池模型表示腐蚀原理搭建思维台阶。培养学生宏观辨识与微观探析这一素养
【问题组二】 1.利用原电池模型表示2、3号柜的腐蚀原理。 2.尝试分别写出电极反应方程式和总反应方程式。 提供原电池模型，引导学生用原电池模型表示腐蚀原理及书写方程式。小结：析氢腐蚀和吸氧腐蚀的腐蚀原理。小组讨论并利用原电池 模型表示腐蚀原理及书写电极反应方程式和总反应方程式。并派代表展示讲解。深化对原电池模型的理解与迁移 应用能力，加强学生模型思维，通过书写方程式，落实腐蚀原理，培养学生证据推理与模型认识这一素养
【问题三】实际腐蚀过程中只发生上述的单一腐蚀吗？ 提供腐蚀实验探究装置及在氯化钠溶液和酸性溶液下发生腐蚀的相关实验数据。引导学生讨论分析 理解实验并小组讨论分析实验数据，解决问题三，派代表分享观点。 从理论分析回归实际问题解决，通过分析简明有力的实验数据，结合理论分析，切实找到实际腐蚀原理，培养学生证据推理与模型认知这一素养。
任务二：寻求防腐方法 请小组合作寻求防腐方法，并给出防腐模型。 引导学生讨论分析。根据学生讨论情况选择性给出友情提示。总结防腐方法，重点总结介绍牺牲阳极保护法和阴极电保护法。 小组合作讨论寻求防腐方法，展示牺牲阳极保护法和阴极电保护法的防腐模型。 针对腐蚀原理，从多种角度寻求防腐方法，让学生自主解决身边问题，并获得给出解决方法的自豪感，认识到化学真实有用。多种方法的提出为后续学生选择不同方法进行防腐方案设计做铺垫。培养学生模型认知、科学探究与创新意识等素养。
项目成果：危化品柜防腐方案 请小组合作，给出危化品柜防腐改造方案，并以产品海报等形式展现。 布置课后任务。 小组合作，课后按要求进行课后任务，给出项目成果。 通过海报等形式将解决问题的方案外显，进一步发展学生解决实际问题的能力，培养其主动将化学知识应用于生产生活的意识，增强其科学精神与社会责任这一素养。
四、板书设计
《危化品柜防腐改造方案设计》评测练习【 知识能力再应用】 从2017年至今，我国已陆续有三艘国产航母下水服役。为在日常任务和战斗中保持较高战斗力，延长使用寿命，在航母的构成材料中，其外壳要具有耐腐蚀的性质。请同学们利用所学知识思考并解答： 1.航母外壳在海水中主要的腐蚀类型及腐蚀原理？ 2.可以采取什么方法使航母外壳耐海水腐蚀？ 【限时训练务实操】 请同学们在20分钟内完成下列题目。 1．下列关于电化学腐蚀、防护与利用的说法中，正确的是 A．铜板打上铁铆钉后，铜板更易被腐蚀 B．金属表面钝化处理可防止金属腐蚀 C．连接锌棒后，电子由铁管道流向锌 D．阴极的电极反应式为Fe-2e-=Fe2+ 2．下列有关金属腐蚀及防护的说法错误的是 A．图1中，铁钉发生析氢腐蚀 B．图2中，铁钉发生吸氧腐蚀，向插石墨棒的玻璃筒内滴入酚酞试液，溶液变红 C．图3中，开关K置于M处促进铁腐蚀，K置于N处抑制铁腐蚀 D．图4中，燃气灶中的铁在高温下主要发生化学腐蚀 3．浓硫酸贮存罐的钝化金属保护法示意图如图，其原理是利用可钝化的金属与直流电源相连，控制合适的电压，使金属贮存罐表面形成致密的钝化膜，以有效减缓金属腐蚀。下列选项错误的是 A．金属贮存罐可用钢制材料 B．电子沿导线流入辅助电极 C．贮存浓硫酸的金属罐与电源负极相连 D．电压高到一定程度有可能会加剧腐蚀 4．下列关于金属腐蚀与防护的说法错误的是 A．纯铁比生铁更容易生锈B．船底镶嵌锌块可保护铁制船体 C．阴极电保护法可用废铁做阳极D．可用吸氧腐蚀原理设计一次性保暖贴 5．下列与金属腐蚀有关的说法正确的是 A．图1中，插入海水中的铁棒，越靠近底端腐蚀越严重 B．图2中，往烧杯中铁棒附近滴加几滴K3【Fe（CN）6】溶液，生成蓝色沉淀 C．图3中，开关由M改置于N时，Cu-Zn合金的腐蚀速率增大 D．图4中，采用外加电流法防止地下钢铁管道的腐蚀 《危化品柜防腐改造方案设计》课后反思 1.项目主题选取“小而精”，真情境、真问题、真解决。本节课的主任务就是师生身边的问题——如何防止化学实验室危化品柜腐蚀，学生自主拆解任务，选取其中需重点解决的两个递进任务：探究腐蚀原因→寻求腐蚀方法。通过问题组一解决腐蚀环境和腐蚀反应类型问题，问题组二探究不同环境下的不同腐蚀类型，问题三探索实际腐蚀过程中发生的腐蚀类型是怎样的。本节课用一个课时解决一个小项目，且对于学生的课余时间占据较少，利于项目式教学常态化。 2.项目任务及问题组设计有进阶性。在前面上课过程中发现，学生虽然刚学习了原电池和电解池知识，但仍不能快速进行知识的联系与反应，不能较为完整地推测生活中大多数腐蚀但本质都是发生了原电池反应。若只给学生布置任务一即探究腐蚀原理进行开放探究，学生无法快速聚焦解决腐蚀原理。故本项目任务一中设置三个具有进阶性的问题组，帮助学生在思维台阶上步步突破腐蚀原理。 3.教学思路清晰，学生活动充分有效。教学思路为通过真实情景引入总任务：为学校危化品柜设计防腐改造方案，将总任务拆分为两个子任务：探究腐蚀原因、寻求腐蚀方法。在课堂过程中给学生提供危化品柜存放药品表、危化品柜柜门成分、真实腐蚀实验中的实验数据等材料，通过问题组的引导，使学生充分探讨解决总任务。在解决问题过程中，学生小组讨论，代表发言，不同角度完善补充，自主合作解决一系列问题。真正做到将课堂还给学生，让学生真正成为课堂的主人。 4.充分发展学生化学核心素养。学生在解决危化品柜防腐这一实际问题的过程中任务驱动、质疑探究，小组合作中互助、学习，任务完成中推测、探索，成果展示中归纳、提高，很好地落实化学学科的核心素养，从而达到使学生全面发展、立德树人的教育教学目标。