钢铁的腐蚀与防护
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文档简介
课时三 钢铁的腐蚀与防护 教学案
教学目标
（1） 认知目标
1． 理解金属腐蚀的原因；
2． 了解保护金属的一些方法。
（2） 能力目标
1． 以知识为载体培养学生进行归纳和解决实际问题的能力；
2． 通过对金属腐蚀和保护这一课题的讨论和决策，培养学生能够能够对科学、技术、社会、经济等多角度综合的思维方法。
（3） 情感目标
1． 通过指导学生运用知识对现实问题进行初步的研究，培养学生的社会责任感；
2． 使学生乐于探究。
教学重点 钢铁腐蚀的原因、保护金属的一些方法
教学难点 多角度寻找保护金属的方法
教学内容
一、金属的腐蚀
1．定义：
金属腐蚀后的特征：在 、 以及 等方面都发生一定的变化
金属腐蚀的本质：本质是金属本身 电子变成阳离子的过程（发生 反应）。
2．金属腐蚀的类型有哪些？ 【观察图片】
①做饭用的铁锅日久天长越用越薄； ②钢管被原油中的含硫化合物腐蚀。
1、 化学腐蚀
这是金属与氧化剂之间的氧化还原反应 【观察图片】
①家用燃气灶的中心部位很容易生锈；②食品罐头放在南极差不多90多年却很少生锈。
【设问】从上述两副图片，你能得出铁生锈的什么规律吗？
【结论】强调温度（反应条件）对化学腐蚀的影响比较明显。
【引导】除了温度，还有什么条件影响铁的锈蚀呢？同学们还记得初中的一个探究活动吗？
【探究活动】不同条件下铁钉的锈蚀
现有洁净无锈的铁钉、试管、植物油、棉花、干燥剂CaCl2 、NaCl溶液、CH3COOH溶液和煮沸后迅速冷却的蒸馏水，你也可以选用其他物品，设计实验探究铁钉锈蚀需要哪些条件，以及在什么地方下锈蚀速率较快（该实验在一周前已经开始做）
实验方案
实验记录
结论
【学生】经讨论后设计了以下可能的几种实验方案：
① ② ③ ④ ⑤
在一周前布置观察任务的学生汇报一周以来每天观察的实验记录：
第一天：试管①②④无明显现象，试管③的溶液呈现浅黄色，试管⑤中的铁钉出现铁锈。
第二天：①②无明显现象，试管③溶液的浅黄色加深了，试管④⑤中的铁钉出现较多的铁锈。
第三天：①②无明显现象，试管③溶液的浅黄色加深了，试管④⑤中的铁钉出现较多的铁锈。
第四天：试管①②无明显现象，试管③溶液的黄色加深，试管④⑤中的铁钉出现较多的铁锈。
第五天：试管①②无明显现象，试管③溶液的黄色加深，并有较多的铁锈出现，试管④⑤中的铁钉出现很多的铁锈。
【设问】观察、比较铁钉和电解质溶液接触与没有和电解质溶液接触时锈蚀的快慢。
【归纳结论】铁钉与 、 同时接触才会发生锈蚀；与NaCl溶液、CH3COOH溶液等电解质溶液接触会加速铁钉的锈蚀。
【总结】2、电化学腐蚀
【提问】钢铁在干燥的空气里长时间不易被腐蚀，但在潮湿的空气里却很快就被腐蚀，这是什么原因呢？
【多媒体演示】钢铁的电化学腐蚀动画
水膜酸性很弱或者呈中性2H2O+O2+4e-=4OH- 水膜酸性较强 2H++2e-=H2↑
【师】在潮湿的空气里，钢铁表面吸附了一层薄薄的水膜。水能电离出少量的H+和OH－，同时由于空气中CO2的溶解，使水里的H+增多。
【小结】H2O+CO2 H2CO3 H++HCO3-
【师】这样钢铁的表面形成了一层电解质溶液的薄膜，它跟钢铁里的铁和少量的碳构成了无数微小的原电池。其中铁是负极，碳是正极。
在负极，铁失去电子而被氧化成Fe2+
【板书】负极：Fe－2e-=Fe2+
在正极上发生的反应有两种情况：
一是：钢铁表面的水膜酸性很弱或者呈中性，这时是溶解在水膜中的O2 得到电子而被还原。
二是：水膜酸性较强，这时是溶液中的H+得到电子而被还原。
【板书】正极：2H2O+O2+4e-=4OH- 2H++2e-=H2↑
【设疑】大家学习了化学腐蚀和电化学腐蚀的原理，请归纳出它们的实质？
【学生】金属在腐蚀过程中发生了氧化还原反应。
【师补充】化学腐蚀和电化学腐蚀的本质都是铁等金属原子失去电子变成阳离子的过程，此过程中金属被氧化。而且电化学腐蚀比化学腐蚀要普遍得多。
【板书】金属腐蚀的本质是金属原子失去电子变成阳离子。
【过渡】知道了金属腐蚀的本质，就有助于我们更好地进行防护。
主要特点：有电流产生（区别于化学腐蚀）
二、金属的防护
【师】电化学腐蚀主要是从金属的本性来说的，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。
【图片】
【提问】这个图片说明什么问题？
【学生】介质对金属腐蚀的影响也很大，如果金属在潮湿的空气中、接触腐蚀性气体或电解质溶液，就更容易被腐蚀。
【引导】知道金属腐蚀的本质和影响因素，下来我们探究一下常用的金属防护方法。特别地，你知道自行车都使用了哪些防护措施？它们的原理是什么？
【图片1】自行车金属部件的防腐蚀措施
【图片2】
常用的金属防护方法
【学生活动】讨论和交流常用的金属防护方法。
1、涂油漆。2、包裹塑料层。3、涂机油。4、电镀Cr。
【师】除了上述方法外，还有喷漆、喷塑、镀Cr、镀Zn、“烤蓝”等，另外在防止轮船和地下管道锈蚀，常用牺牲更活泼金属的保护法。
在被保护金属上连接一种比该金属更容易失去电子的金属或合金，如在钢铁设备上连接一块比铁更活泼的金属Zn、Mg、Al等。
【图片】用牺牲锌块的方法来保护船身，锌块必须定期更换；
用牺牲镁块的方法来保护地下钢铁管道，镁块必须定期更换。
【小结】本节课我们主要讲述了化学腐蚀和电化学腐蚀的原理，深入探讨了金属腐蚀的本质，从而懂得金属防护的常用方法，认识到防止金属腐蚀有着重要意义。
【课外活动】查阅有关《如何选用防锈的方法》。
1．埋在地下的自来水铁管，在下列情况下被腐蚀的速率最慢的是（ ）
A．在含有铁元素较多的酸性土壤中
B．在潮湿、疏松的土壤中
C．在自来水的铁管上用导线连接一块锌块后，再埋入不透气的土壤中
D． 在自来水铁管上用导线连接铜块，再买入潮湿、疏松的土壤中
2．钢铁的锈蚀过程中，下列五种变化可能发生的是（ ）
①Fe由＋2价转化为＋3价 ②O2 被还原 ③H＋被还原
④有Fe2O3 · xH2O生成 ⑤杂质碳被氧化除去
A．①② B.③④ C．①②③④ D．①②③④⑤
3．为防止轮船船体的腐蚀，应在船壳下水线位置嵌入一定数量的( )
A．铜片 B.锌片 C．碳棒 D．银片
CH3COOH
棉花 CaCl2
蒸馏水
植物油
蒸馏水
NaCl
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教学目标
（1） 认知目标
1． 理解金属腐蚀的原因；
2． 了解保护金属的一些方法。
（2） 能力目标
1． 以知识为载体培养学生进行归纳和解决实际问题的能力；
2． 通过对金属腐蚀和保护这一课题的讨论和决策，培养学生能够能够对科学、技术、社会、经济等多角度综合的思维方法。
（3） 情感目标
1． 通过指导学生运用知识对现实问题进行初步的研究，培养学生的社会责任感；
2． 使学生乐于探究。
教学重点 钢铁腐蚀的原因、保护金属的一些方法
教学难点 多角度寻找保护金属的方法
教学内容
一、金属的腐蚀
1．定义：
金属腐蚀后的特征：在 、 以及 等方面都发生一定的变化
金属腐蚀的本质：本质是金属本身 电子变成阳离子的过程（发生 反应）。
2．金属腐蚀的类型有哪些？ 【观察图片】
①做饭用的铁锅日久天长越用越薄； ②钢管被原油中的含硫化合物腐蚀。
1、 化学腐蚀
这是金属与氧化剂之间的氧化还原反应 【观察图片】
①家用燃气灶的中心部位很容易生锈；②食品罐头放在南极差不多90多年却很少生锈。
【设问】从上述两副图片，你能得出铁生锈的什么规律吗？
【结论】强调温度（反应条件）对化学腐蚀的影响比较明显。
【引导】除了温度，还有什么条件影响铁的锈蚀呢？同学们还记得初中的一个探究活动吗？
【探究活动】不同条件下铁钉的锈蚀
现有洁净无锈的铁钉、试管、植物油、棉花、干燥剂CaCl2 、NaCl溶液、CH3COOH溶液和煮沸后迅速冷却的蒸馏水，你也可以选用其他物品，设计实验探究铁钉锈蚀需要哪些条件，以及在什么地方下锈蚀速率较快（该实验在一周前已经开始做）
实验方案
实验记录
结论
【学生】经讨论后设计了以下可能的几种实验方案：
① ② ③ ④ ⑤
在一周前布置观察任务的学生汇报一周以来每天观察的实验记录：
第一天：试管①②④无明显现象，试管③的溶液呈现浅黄色，试管⑤中的铁钉出现铁锈。
第二天：①②无明显现象，试管③溶液的浅黄色加深了，试管④⑤中的铁钉出现较多的铁锈。
第三天：①②无明显现象，试管③溶液的浅黄色加深了，试管④⑤中的铁钉出现较多的铁锈。
第四天：试管①②无明显现象，试管③溶液的黄色加深，试管④⑤中的铁钉出现较多的铁锈。
第五天：试管①②无明显现象，试管③溶液的黄色加深，并有较多的铁锈出现，试管④⑤中的铁钉出现很多的铁锈。
【设问】观察、比较铁钉和电解质溶液接触与没有和电解质溶液接触时锈蚀的快慢。
【归纳结论】铁钉与 、 同时接触才会发生锈蚀；与NaCl溶液、CH3COOH溶液等电解质溶液接触会加速铁钉的锈蚀。
【总结】2、电化学腐蚀
【提问】钢铁在干燥的空气里长时间不易被腐蚀，但在潮湿的空气里却很快就被腐蚀，这是什么原因呢？
【多媒体演示】钢铁的电化学腐蚀动画
水膜酸性很弱或者呈中性2H2O+O2+4e-=4OH- 水膜酸性较强 2H++2e-=H2↑
【师】在潮湿的空气里，钢铁表面吸附了一层薄薄的水膜。水能电离出少量的H+和OH－，同时由于空气中CO2的溶解，使水里的H+增多。
【小结】H2O+CO2 H2CO3 H++HCO3-
【师】这样钢铁的表面形成了一层电解质溶液的薄膜，它跟钢铁里的铁和少量的碳构成了无数微小的原电池。其中铁是负极，碳是正极。
在负极，铁失去电子而被氧化成Fe2+
【板书】负极：Fe－2e-=Fe2+
在正极上发生的反应有两种情况：
一是：钢铁表面的水膜酸性很弱或者呈中性，这时是溶解在水膜中的O2 得到电子而被还原。
二是：水膜酸性较强，这时是溶液中的H+得到电子而被还原。
【板书】正极：2H2O+O2+4e-=4OH- 2H++2e-=H2↑
【设疑】大家学习了化学腐蚀和电化学腐蚀的原理，请归纳出它们的实质？
【学生】金属在腐蚀过程中发生了氧化还原反应。
【师补充】化学腐蚀和电化学腐蚀的本质都是铁等金属原子失去电子变成阳离子的过程，此过程中金属被氧化。而且电化学腐蚀比化学腐蚀要普遍得多。
【板书】金属腐蚀的本质是金属原子失去电子变成阳离子。
【过渡】知道了金属腐蚀的本质，就有助于我们更好地进行防护。
主要特点：有电流产生（区别于化学腐蚀）
二、金属的防护
【师】电化学腐蚀主要是从金属的本性来说的，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。
【图片】
【提问】这个图片说明什么问题？
【学生】介质对金属腐蚀的影响也很大，如果金属在潮湿的空气中、接触腐蚀性气体或电解质溶液，就更容易被腐蚀。
【引导】知道金属腐蚀的本质和影响因素，下来我们探究一下常用的金属防护方法。特别地，你知道自行车都使用了哪些防护措施？它们的原理是什么？
【图片1】自行车金属部件的防腐蚀措施
【图片2】
常用的金属防护方法
【学生活动】讨论和交流常用的金属防护方法。
1、涂油漆。2、包裹塑料层。3、涂机油。4、电镀Cr。
【师】除了上述方法外，还有喷漆、喷塑、镀Cr、镀Zn、“烤蓝”等，另外在防止轮船和地下管道锈蚀，常用牺牲更活泼金属的保护法。
在被保护金属上连接一种比该金属更容易失去电子的金属或合金，如在钢铁设备上连接一块比铁更活泼的金属Zn、Mg、Al等。
【图片】用牺牲锌块的方法来保护船身，锌块必须定期更换；
用牺牲镁块的方法来保护地下钢铁管道，镁块必须定期更换。
【小结】本节课我们主要讲述了化学腐蚀和电化学腐蚀的原理，深入探讨了金属腐蚀的本质，从而懂得金属防护的常用方法，认识到防止金属腐蚀有着重要意义。
【课外活动】查阅有关《如何选用防锈的方法》。
1．埋在地下的自来水铁管，在下列情况下被腐蚀的速率最慢的是（ ）
A．在含有铁元素较多的酸性土壤中
B．在潮湿、疏松的土壤中
C．在自来水的铁管上用导线连接一块锌块后，再埋入不透气的土壤中
D． 在自来水铁管上用导线连接铜块，再买入潮湿、疏松的土壤中
2．钢铁的锈蚀过程中，下列五种变化可能发生的是（ ）
①Fe由＋2价转化为＋3价 ②O2 被还原 ③H＋被还原
④有Fe2O3 · xH2O生成 ⑤杂质碳被氧化除去
A．①② B.③④ C．①②③④ D．①②③④⑤
3．为防止轮船船体的腐蚀，应在船壳下水线位置嵌入一定数量的( )
A．铜片 B.锌片 C．碳棒 D．银片
CH3COOH
棉花 CaCl2
蒸馏水
植物油
蒸馏水
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