3.2金属的腐蚀和防护 教案 (2)

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名称 3.2金属的腐蚀和防护 教案 (2)
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文件大小 896.5KB
资源类型 教案
版本资源 人教版(新课程标准)
科目 化学
更新时间 2016-07-11 21:22:40

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文档简介

第三章
探索生活材料
第二节
金属的腐蚀与防护
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,体会自己动手试验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。
课时划分:两课时
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
析氢腐蚀
吸氧腐蚀
条件
水膜酸性较强(弱酸)
水膜酸性较弱或呈中性
负极反应
Fe
–2e
===
Fe2+
2Fe
–4e
===
2
Fe2+
正极反应
2H+
+
2e
===
H2↑
2H2O
+
O2
+
4e-
==
4OH-
总反应

Fe
+
2H+
==
Fe2+
+
H2↑

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、化学腐蚀与电化学腐蚀的对比
(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。
[小结]略
[课堂练习]
1.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)
2.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)
3.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:
。(负极:Zn-2e=Zn2+
,正极:2H2O+O2+4e=4OH-,)
[作业]P58
1、2、3
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
析氢腐蚀
吸氧腐蚀
条件
水膜酸性较强(弱酸)
水膜酸性较弱或呈中性
负极反应
Fe
–2e
===
Fe2+
2Fe
–4e
===
2
Fe2+
正极反应
2H+
+
2e
===
H2
2H2O
+
O2
+
4e-
==
4OH-
总反应
Fe
+
2H+
==
Fe2+
+
H2
2Fe
+
2H2O
+
O2
==
2Fe(OH)2


4Fe(OH)2
+
2H2O
+
O2=
4Fe(OH)3
Fe2O3.xH2O

次要
主要
3、化学腐蚀与电化学腐蚀的对比
(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。
第二课时
[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
[思考与交流]讨论自行车不同构件的防锈措施:
[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哪些?(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]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腐蚀发生的介质隔离,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]两种电化学防护方法
[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。
[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。
[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
[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。
[小结]略
[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)
[作业]P58