金属的腐蚀与防护
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金属的腐蚀与防护 教学设计
醴陵二中 匡悦
一、基本说明:
1． 教学内容所属模块：高中化学选修模块《化学反应原理》
2． 年级：高二年级
3． 所用教材出版单位：人民教育出版社
4． 所属章节：第四章第四节
二、教学设计
1、教学目标
知识与技能：
1、了解金属腐蚀的种类，探究金属发生电化学腐蚀的原因
2、掌握化学腐蚀和电化学腐蚀的区别。
3、认识金属腐蚀的危害及防腐措施，感受化学对人类生产和生活的影响。
过程与方法：通过查阅资料收集信息、分组探究、实验汇报交流等活动，提高学生动手能力、综合实践能力。
情感态度与价值观：让学生在参与过程中体验科学探究的艰辛与喜悦，感受化学与生活的密切联系；认识材料与人类生活、发展的关系。
2、内容分析
在选修4前，我们已学习国选修1，对金属的腐蚀与防护有一定的认识，但在选修1中没有归纳出析氢腐蚀和吸氧腐蚀，金属的防护中也没有阴极保护法，故本节内容的重点难点也在于此。
3、学情分析
在知识储备上高二学生在前面几节已掌握原电池和电解池的基本原理知识；在能力水平上具备一定的实验设计能力、实验操作能力、比较归纳能力。而且本节内容紧密联系实际，学生学习兴趣浓厚，具备了主动探究的原动力。存在的问题是学生对知识的学习只注重表面现象，缺少生活经验，缺乏一定的综合思维能力。
4，设计思路
1）课前，先让学生通过生活经验、图书馆、网络等多种途径收集有关金属的现象与危害的资料
2）课时，用三件国宝和自由神铜像来引入金属的腐蚀和防护
3）进行有效的实验探究4-3来分析吸氧腐蚀
4）适当调整教材顺序，先动手实验4-3，再引入吸氧腐蚀，并归纳总结吸氧腐蚀的知识点
5）结尾处，向学生介绍：“最新资料表明不锈钢也出现了腐蚀现象”。使学生清醒地认识到科学探究是无止境的，激发学生探究科学的积极性。
三、教学过程
教师活动 学生活动 设计意图
引入:2000年5月，保利集团在香港拍卖会上花费3000万港币赎回在火烧圆明园时流失的国宝，铜铸的牛首、虎首和猴首，这三件铜铸的国宝在240年后依然熠熠生辉。而耸立于美国纽约港外一个海岛上15层楼高的自由神铜像（内支架为铁质），经过仅仅百年的风风雨雨，就和人一样生病了。你想知道其中的原因吗？ 思考 激发学生兴趣，引出课题
过渡：这节课我们就来探讨金属腐蚀的原因和防止金属腐蚀的方法。板书：金属的腐蚀和防护 倾听，思考
投影图片：金属的腐蚀在生活中随处可见，给我们的生活带来了极大的危害 由学生展示实践活动中查阅、收集的有关”金属腐蚀的现象及危害”的资料。 体会金属腐蚀对人类生活、生产的不利影响，激发研究兴趣。
创设问题情境1：同学们了解了金属腐蚀的现象及其危害，你能否从金属元素的原子结构角度分析，金属为什么会被腐蚀？ 思考、讨论：金属原子的最外层电子数较少，在反应中易失去最外层电子，所以易被腐蚀 引导学生透过事物表面现象用科学理论分析本质。明确金属腐蚀的本质是因为金属原子的最外层电子数较少，在反应中易失去最外层电子体现还原性。
归纳整理： 一、金属的电化学腐蚀（一）、金属腐蚀：1、定义：是指金属或合金跟接触的气体或液体发生氧化还原反应而腐蚀损耗的过程。2、本质：M – ne- → Mn+（氧化反应）3、类型：化学腐蚀——直接反应 电化学腐蚀——原电池反应（二）、化学腐蚀1、定义：金属与接触到的干燥气体（如 、 、 等）或非电解质液体（如 ）等直接发生化学反应而引起的腐蚀。如：钢管被原油中的 腐蚀，2、影响因素：与接触物质的氧化性有关和温度越高，化学腐蚀越 。 学生看、听、思考。 培养学生归纳总结能力
创设问题情境2： 根据日常生活中的经验，谈谈钢铁在哪些场所易被腐蚀？从中你可归纳出钢铁腐蚀的可能条件。 〖学生〗学生积极讨论提出：1、在酸雨季节室外的钢铁容易生锈；2、在潮湿的环境中钢铁容易生锈；3、没洗干净的铁锅很容易生锈；…… 为后面的在酸性、弱酸性或中性条件下发生的腐蚀作铺垫
提问：为什么在酸性条件下，铁容易被腐蚀，你能用离子方程式来说明问题吗？ 学生写出 Fe + 2H+ = Fe2+ + H2↑并用双线桥表明电子的转移方向和数目，理解铁的腐蚀是铁失去电子被氧化了 在酸性条件的腐蚀是学生比较容易理解的，这样设计可以给学生设置阶梯，首先知道钢铁的腐蚀是铁被氧化了，再来理解中性或碱性条件下的腐蚀时原理就可降低难度。
过渡：在酸性条件下，铁到底是怎么变成铁锈的呢？ 思考，交流，讨论：钢铁里的铁和少量的碳形成了原电池，这些细小的原电池池遍布钢铁的表面。铁是负极，碳是正极。 培养学生利用所学知识，解决问题的能力
总结归纳：（二）电化学腐蚀1、析氢腐蚀：当钢铁处于酸性环境中负极：Fe - 2e- = Fe2+正极：2H+ + 2e- =H2↑电池反应：Fe + 2H+ =Fe2+ + H2↑ 倾听、思考
提问：“潮湿的环境”和“没洗干净的铁锅”表明钢铁腐蚀需要怎样条件呢？ 回答：空气、水、食盐等 为下面的吸氧腐蚀作铺垫
[实验探究]：P85将经过酸洗除锈的铁钉，用饱和食盐水浸泡一下，放入下图具支试管中，观察导管中水柱变化，并思考引起变化的原因？吸氧腐蚀 学生开始讨论分析这些实验现象说明了什么？当钢铁表面的电解质溶液酸性很弱或呈中性并溶有O2时，将发生吸氧腐蚀，有氯化钠等电解质溶液则腐蚀更快。 通过实验激发学生的兴趣，引导启发学生分析、认识问题的本质并迁移知识解决问题
总结归纳：（2） 、吸氧腐蚀：中性或酸性很弱或碱性条件下，易发生 腐蚀。负极：2Fe - 4e- = 2Fe2+ 正极：O2 + 2H2O + 4e-= 4OH-电池反应：2Fe+ O2 +2 H2O =2Fe(OH)2进一步反应：4Fe(OH)2 +O2 + 2H2O = 4 Fe(OH)3 2Fe(OH)3=Fe2O3·xH2O+(3-x) H2O 学生思考，分析， 培养学生分析推理、归纳总结、探究的能力。
创设问题情境3：为什么说电化学腐蚀是造成钢铁腐蚀的主要原因？ 思考、讨论：钢铁是有铁和碳构成的，潮湿的空气中，它表面形成一层电解质溶液，故形成了无数微小的原电池 深化概念，学以致用
列表分析化学腐蚀与电化学腐蚀的区别：见投影 讨论、分析 通过对比学习，培养学生分析，概括能力
[典型例题]：例1、如图, 水槽中试管内有一枚铁钉，放置数天观察：⑴若液面上升，则溶液呈 性，发生 腐蚀，电极反应式为：负极： 正极： ⑵若液面下降，则溶液呈 性，发生 腐蚀，电极反应式为：负极： 正极： 完成练习，展示交流
创设问题情境4：根究钢铁的腐蚀原理，结合你们课前所查的资料，请你谈谈可采取哪些措施来防止钢铁的腐蚀？其相应的原理是什么？ 以小组为单位比赛哪组提出的措施多，且必须分析出依据什么原理来防护。①从接触面上控制反应的进行；涂油漆、电镀一层保护层、烤蓝、链条涂油脂、金属外加塑料膜……②从钢铁内部结构方面来控制腐蚀；在钢铁中加入一定量的铬、镍等元素，改变其内部结构，制成不锈钢……③阴极保护法；海轮船体上镶嵌锌块、铁闸门和电源负极相连…… 这里不仅仅让学生举出防护措施，而让他们一起分析其措施依据的原理，这样就能检测出学生是否真的理解了腐蚀的原理，而且可以让他们体验到学习知识的意义。采用小组竞争的方式可以调动学生的积极性，让更多的学生参与进来。
〖教师〗充分肯定学生提出的措施，同时向学生介绍：“最新资料表明不锈钢也出现了腐蚀现象”。说明下节课我们再来详细讨论阴极保护法 使学生清醒地认识到科学探究是无止境的，激发学生探究科学的积极性。
作业：P87 1、2、3
【板书设计】
第四章 第四节 金属的电化学腐蚀与防护
一、金属的电化学腐蚀
1. 金属腐蚀：是指金属或合金跟接触的气体或液体发生氧化还原反应而腐蚀损耗的过程。
①金属腐蚀的本质：金属原子 金属阳离子
M – ne- → Mn+（氧化反应）
②金属腐蚀的类型：化学腐蚀——直接反应
电化学腐蚀——原电池反应
2. 电化学腐蚀(析氢腐蚀和吸氧腐蚀)
（1）析氢腐蚀：当钢铁处于酸性环境中
负极：Fe - 2e- = Fe2+
正极：2H+ + 2e- =H2↑
电池反应：Fe + 2H+ =Fe2+ + H2↑
（2） 吸氧腐蚀：中性或酸性很弱条件下
负极：2Fe - 4e- = 2Fe2+
正极：O2 + 2H2O + 4e-= 4OH-
电池反应：2Fe+ O2 +2 H2O =2Fe(OH)2
二、金属的防护
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金属的腐蚀与防护 教学设计
醴陵二中 匡悦
一、基本说明:
1． 教学内容所属模块：高中化学选修模块《化学反应原理》
2． 年级：高二年级
3． 所用教材出版单位：人民教育出版社
4． 所属章节：第四章第四节
二、教学设计
1、教学目标
知识与技能：
1、了解金属腐蚀的种类，探究金属发生电化学腐蚀的原因
2、掌握化学腐蚀和电化学腐蚀的区别。
3、认识金属腐蚀的危害及防腐措施，感受化学对人类生产和生活的影响。
过程与方法：通过查阅资料收集信息、分组探究、实验汇报交流等活动，提高学生动手能力、综合实践能力。
情感态度与价值观：让学生在参与过程中体验科学探究的艰辛与喜悦，感受化学与生活的密切联系；认识材料与人类生活、发展的关系。
2、内容分析
在选修4前，我们已学习国选修1，对金属的腐蚀与防护有一定的认识，但在选修1中没有归纳出析氢腐蚀和吸氧腐蚀，金属的防护中也没有阴极保护法，故本节内容的重点难点也在于此。
3、学情分析
在知识储备上高二学生在前面几节已掌握原电池和电解池的基本原理知识；在能力水平上具备一定的实验设计能力、实验操作能力、比较归纳能力。而且本节内容紧密联系实际，学生学习兴趣浓厚，具备了主动探究的原动力。存在的问题是学生对知识的学习只注重表面现象，缺少生活经验，缺乏一定的综合思维能力。
4，设计思路
1）课前，先让学生通过生活经验、图书馆、网络等多种途径收集有关金属的现象与危害的资料
2）课时，用三件国宝和自由神铜像来引入金属的腐蚀和防护
3）进行有效的实验探究4-3来分析吸氧腐蚀
4）适当调整教材顺序，先动手实验4-3，再引入吸氧腐蚀，并归纳总结吸氧腐蚀的知识点
5）结尾处，向学生介绍：“最新资料表明不锈钢也出现了腐蚀现象”。使学生清醒地认识到科学探究是无止境的，激发学生探究科学的积极性。
三、教学过程
教师活动 学生活动 设计意图
引入:2000年5月，保利集团在香港拍卖会上花费3000万港币赎回在火烧圆明园时流失的国宝，铜铸的牛首、虎首和猴首，这三件铜铸的国宝在240年后依然熠熠生辉。而耸立于美国纽约港外一个海岛上15层楼高的自由神铜像（内支架为铁质），经过仅仅百年的风风雨雨，就和人一样生病了。你想知道其中的原因吗？ 思考 激发学生兴趣，引出课题
过渡：这节课我们就来探讨金属腐蚀的原因和防止金属腐蚀的方法。板书：金属的腐蚀和防护 倾听，思考
投影图片：金属的腐蚀在生活中随处可见，给我们的生活带来了极大的危害 由学生展示实践活动中查阅、收集的有关”金属腐蚀的现象及危害”的资料。 体会金属腐蚀对人类生活、生产的不利影响，激发研究兴趣。
创设问题情境1：同学们了解了金属腐蚀的现象及其危害，你能否从金属元素的原子结构角度分析，金属为什么会被腐蚀？ 思考、讨论：金属原子的最外层电子数较少，在反应中易失去最外层电子，所以易被腐蚀 引导学生透过事物表面现象用科学理论分析本质。明确金属腐蚀的本质是因为金属原子的最外层电子数较少，在反应中易失去最外层电子体现还原性。
归纳整理： 一、金属的电化学腐蚀（一）、金属腐蚀：1、定义：是指金属或合金跟接触的气体或液体发生氧化还原反应而腐蚀损耗的过程。2、本质：M – ne- → Mn+（氧化反应）3、类型：化学腐蚀——直接反应 电化学腐蚀——原电池反应（二）、化学腐蚀1、定义：金属与接触到的干燥气体（如 、 、 等）或非电解质液体（如 ）等直接发生化学反应而引起的腐蚀。如：钢管被原油中的 腐蚀，2、影响因素：与接触物质的氧化性有关和温度越高，化学腐蚀越 。 学生看、听、思考。 培养学生归纳总结能力
创设问题情境2： 根据日常生活中的经验，谈谈钢铁在哪些场所易被腐蚀？从中你可归纳出钢铁腐蚀的可能条件。 〖学生〗学生积极讨论提出：1、在酸雨季节室外的钢铁容易生锈；2、在潮湿的环境中钢铁容易生锈；3、没洗干净的铁锅很容易生锈；…… 为后面的在酸性、弱酸性或中性条件下发生的腐蚀作铺垫
提问：为什么在酸性条件下，铁容易被腐蚀，你能用离子方程式来说明问题吗？ 学生写出 Fe + 2H+ = Fe2+ + H2↑并用双线桥表明电子的转移方向和数目，理解铁的腐蚀是铁失去电子被氧化了 在酸性条件的腐蚀是学生比较容易理解的，这样设计可以给学生设置阶梯，首先知道钢铁的腐蚀是铁被氧化了，再来理解中性或碱性条件下的腐蚀时原理就可降低难度。
过渡：在酸性条件下，铁到底是怎么变成铁锈的呢？ 思考，交流，讨论：钢铁里的铁和少量的碳形成了原电池，这些细小的原电池池遍布钢铁的表面。铁是负极，碳是正极。 培养学生利用所学知识，解决问题的能力
总结归纳：（二）电化学腐蚀1、析氢腐蚀：当钢铁处于酸性环境中负极：Fe - 2e- = Fe2+正极：2H+ + 2e- =H2↑电池反应：Fe + 2H+ =Fe2+ + H2↑ 倾听、思考
提问：“潮湿的环境”和“没洗干净的铁锅”表明钢铁腐蚀需要怎样条件呢？ 回答：空气、水、食盐等 为下面的吸氧腐蚀作铺垫
[实验探究]：P85将经过酸洗除锈的铁钉，用饱和食盐水浸泡一下，放入下图具支试管中，观察导管中水柱变化，并思考引起变化的原因？吸氧腐蚀 学生开始讨论分析这些实验现象说明了什么？当钢铁表面的电解质溶液酸性很弱或呈中性并溶有O2时，将发生吸氧腐蚀，有氯化钠等电解质溶液则腐蚀更快。 通过实验激发学生的兴趣，引导启发学生分析、认识问题的本质并迁移知识解决问题
总结归纳：（2） 、吸氧腐蚀：中性或酸性很弱或碱性条件下，易发生 腐蚀。负极：2Fe - 4e- = 2Fe2+ 正极：O2 + 2H2O + 4e-= 4OH-电池反应：2Fe+ O2 +2 H2O =2Fe(OH)2进一步反应：4Fe(OH)2 +O2 + 2H2O = 4 Fe(OH)3 2Fe(OH)3=Fe2O3·xH2O+(3-x) H2O 学生思考，分析， 培养学生分析推理、归纳总结、探究的能力。
创设问题情境3：为什么说电化学腐蚀是造成钢铁腐蚀的主要原因？ 思考、讨论：钢铁是有铁和碳构成的，潮湿的空气中，它表面形成一层电解质溶液，故形成了无数微小的原电池 深化概念，学以致用
列表分析化学腐蚀与电化学腐蚀的区别：见投影 讨论、分析 通过对比学习，培养学生分析，概括能力
[典型例题]：例1、如图, 水槽中试管内有一枚铁钉，放置数天观察：⑴若液面上升，则溶液呈 性，发生 腐蚀，电极反应式为：负极： 正极： ⑵若液面下降，则溶液呈 性，发生 腐蚀，电极反应式为：负极： 正极： 完成练习，展示交流
创设问题情境4：根究钢铁的腐蚀原理，结合你们课前所查的资料，请你谈谈可采取哪些措施来防止钢铁的腐蚀？其相应的原理是什么？ 以小组为单位比赛哪组提出的措施多，且必须分析出依据什么原理来防护。①从接触面上控制反应的进行；涂油漆、电镀一层保护层、烤蓝、链条涂油脂、金属外加塑料膜……②从钢铁内部结构方面来控制腐蚀；在钢铁中加入一定量的铬、镍等元素，改变其内部结构，制成不锈钢……③阴极保护法；海轮船体上镶嵌锌块、铁闸门和电源负极相连…… 这里不仅仅让学生举出防护措施，而让他们一起分析其措施依据的原理，这样就能检测出学生是否真的理解了腐蚀的原理，而且可以让他们体验到学习知识的意义。采用小组竞争的方式可以调动学生的积极性，让更多的学生参与进来。
〖教师〗充分肯定学生提出的措施，同时向学生介绍：“最新资料表明不锈钢也出现了腐蚀现象”。说明下节课我们再来详细讨论阴极保护法 使学生清醒地认识到科学探究是无止境的，激发学生探究科学的积极性。
作业：P87 1、2、3
【板书设计】
第四章 第四节 金属的电化学腐蚀与防护
一、金属的电化学腐蚀
1. 金属腐蚀：是指金属或合金跟接触的气体或液体发生氧化还原反应而腐蚀损耗的过程。
①金属腐蚀的本质：金属原子 金属阳离子
M – ne- → Mn+（氧化反应）
②金属腐蚀的类型：化学腐蚀——直接反应
电化学腐蚀——原电池反应
2. 电化学腐蚀(析氢腐蚀和吸氧腐蚀)
（1）析氢腐蚀：当钢铁处于酸性环境中
负极：Fe - 2e- = Fe2+
正极：2H+ + 2e- =H2↑
电池反应：Fe + 2H+ =Fe2+ + H2↑
（2） 吸氧腐蚀：中性或酸性很弱条件下
负极：2Fe - 4e- = 2Fe2+
正极：O2 + 2H2O + 4e-= 4OH-
电池反应：2Fe+ O2 +2 H2O =2Fe(OH)2
二、金属的防护
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