《金属的电化学腐蚀》教学设计.doc

金属的电化学腐蚀教学设计武汉市第六中学 陆洪明教学目标 l 应用原电池原理，了解金属电化学腐蚀的原因。l 了解金属腐蚀的危害，认识金属腐蚀造成的经济影响。l 了解一些选择防铁生锈方法时应考虑的因素，知道金属防护的重要方法, 培养学生对社会重大课题的决策能力和创新意识。l 培养学生形成从科学、技术、社会、经济多角度综合分析的思维方法。教学重点 金属电化学腐蚀教学难点 金属电化学腐蚀；钢铁腐蚀 教学方法 启发式、讨论法、实验及多媒体辅助教学法教 具 电脑、大屏幕、实物投影仪、投影片教学设计流程图：新课引入金属腐蚀的概念、分类课件1：原电池实验课件2：钢铁的电化学腐蚀对比思考 ：电化学腐蚀和化学腐蚀启发讨论：金属腐蚀的应用分析应用：钢铁腐蚀决策：金属的保护进一步讨论和实验教学过程部分1 了解有关金属腐蚀的知识【引言】日常生活中,我们常常会见到金属腐蚀的现象。比方说:削铅笔的小刀有时会生锈；家里的防盗网当表面油漆剥落时极易生锈（要求学生补充,并且指出铁生锈是金属腐蚀现象中最常见的一种）【学生演讲】(二分钟)介绍金属腐蚀造成的影响。 【设问、过渡】 钢铁为什么会生锈？我们怎么样利用化学知识来减小金属腐蚀？ 让我们一起来学习有关金属腐蚀的知识。以铁生锈为例来简单说明： 铁 【投影】 炼铁 -还原反应 生锈- - 氧化反应 铁锈或 铁矿石【分析】铁锈的生成是将铁返回到它的原始状态-氧化铁。所以，金属腐蚀就是游离态的金属单质被氧化成化合态的金属氧化物或其他化合物的过程，可表示为：【板书】金属腐蚀的实质：M - ne- Mn+ 金属腐蚀的分类：化学腐蚀电化学腐蚀【提问】举例说明什么是化学腐蚀和电化学腐蚀?【阅读】（2000年人教版）高二化学教材P106P107【学生回答】铁和氯气直接反应而腐蚀;钢管被原油中的含硫化合物腐蚀均为化学腐蚀。钢铁在潮湿的空气中生锈是电化学腐蚀。【过渡】钢铁在潮湿的空气里所发生的腐蚀，就是电化学腐蚀的最普通的例子。在一般情况下，金属腐蚀大多是电化学腐蚀。【提问】 电化学腐蚀是怎样形成的？它具有哪些特征？让我们通过实验来研究学习有关电化学腐蚀的知识。 部分2 有关电化学腐蚀的知识。【过渡】上堂课我们已学习了有关原电池的知识，现在我们从金属腐蚀的角度来分析铜-锌原电池实验的原理。【课件演示】 铜-锌原电池实验【投影、复习】原电池反应：Zn(-)： Zn - 2e- Zn2+ (氧化反应) Cu(+)： 2H+ + 2e- H2 (还原反应) 总的反应方程式： Zn + 2H+ Zn2+ + H2【启发】铜-锌原电池实验可看作锌被腐蚀的过程，属于哪类金属腐蚀？【回答】电化学腐蚀。【讨论】（全班分小组讨论, 小组代表小结.）问题：1、电化学腐蚀的形成条件和特征。2、化学腐蚀和电化学腐蚀的区别和联系。【结论】 1电化学腐蚀形成条件：不纯金属或合金、电解质溶液环境。 特征：原电池反应，并伴有电流的产生。2化学腐蚀：金属直接跟物质接触发生化学反应。电化学腐蚀：原电池反应。在一般情况下，这两种腐蚀往往同时发生，只是电化学腐蚀比化学腐蚀要普遍得多。【引申、学生设计实验】如何加快锌粒在硫酸溶液中的腐蚀？（铝条、铜丝、硫酸铜溶液、 硫酸溶液、硫酸钠溶液）问题： 3设计实验的理论依据是什么？4用化学方程式说明其反应的原理。 【投影答案】 3原电池原理 4Zn + Cu2+ Zn2+ + Cu Zn(-)： Zn 2e- Zn2+Cu(+)： 2H+ + 2e- H2 Zn + 2H+ Zn2+ + H2 【提问】通过对实验的研究，大家是否对电化学腐蚀有了进一步的了解。请问：电化学腐蚀的实质是什么？【学生回答】 原电池反应，较活泼的金属失去电子被腐蚀发生氧化反应，并伴有电流的产生。【展示】铁钉（预先做好实验：一个浸没在酒精里、一个一半浸没在自来水中）的腐蚀【师生共同讨论】运用原电池原理分析钢铁腐蚀的成因。教师随着学生的认知需要不断改变决策。【课件演示】钢铁的电化学腐蚀【归纳分析】铁锈的生成不可缺少的是空气和水。钢铁是铁碳合金，在干燥的空气里不易腐蚀，但在潮湿的空气里，在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在钢铁制品表面形成了无数微小的原电池，加快了钢铁的腐蚀。【板书】钢铁腐蚀： Fe(-) 2Fe - 4e- 2Fe2+ C (+) 2H2O + O2 + 4e- 4OH- 【过渡】我们学习了有关金属腐蚀的知识，并了解了金属腐蚀主要是由原电池反应而引起的电化学腐蚀。 金属腐蚀虽然有害，有时却可以利用。例如，工业上通过控制一定条件，利用Fe3+ 腐蚀铜板来制备电子线路板就是利用金属腐蚀的一个很好例子。但是，金属腐蚀大多数是有害的，是须防止的。部分3 决策讨论-有关金属腐蚀防护的应用【提问】 大多数金属腐蚀我们是要防止的。那么，怎么样来进行金属的防护呢？请大家结合内因（金属的本性）和外因（介质）两因素来考虑，请阅读教材中有关内容，回答如下问题。 问题： 5金属铝为什么不易腐蚀？6金属中能导电的杂质不如该金属活泼时，金属是否容易腐蚀？ 【回答】5金属铝比较活泼，表面可生成致密的氧化物保护膜，使金属钝化，保护了内层金属不再被腐蚀。 6不纯的金属易形成原电池而使金属发生电化学腐蚀。【过渡】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，都容易被腐蚀。因此，要经常对机器和仪表进行保养。【提问】既然我们已经清楚了金属腐蚀的原因，那么就应该从其腐蚀的原因着手，来加强金属的防护。请大家举一些日常生活中金属防护的例子，来说明有哪些防护方法。【学生讨论、回答】 1改变金属的内部结构，如制成不锈钢。 2在金属表面覆盖保护层，如喷漆、涂油、电镀等。【启发】除以上方法外，还可以用原电池的原理来保护金属。请同学们根据原电池的原理想一想被保护的金属应做原电池的哪一极？【回答】作正极。【启发】对。像轮船的尾部和在船壳的水线以下部分，装有一定数量的锌块，就是为了使锌块和船体形成原电池，腐蚀了锌块而保护了轮船。这种利用原电池原理来减少金属腐蚀的方法叫做电化学保护法。【引申讨论】金属的防护通常指的是防锈，但在实际问题中（如投影问题711），要求你针对所给出的不同情况，去决定应分别采用哪种防锈方法。这项工作请大家在小组讨论中进行。有一些做决定时应考虑的因素需要大家记住。【投影、讲解】l 金属制品需要保护多长时间？很明显，如果金属制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。l 金属制品将用在哪里？如果金属制品主要用于室外，它就需要较好地进行保护。l 金属制品是干什么用的？金属制品用途不同，保护方法也不同。例如，金属制品要接受高温，就不能用油漆进行保护。l 金属制品外观重要吗？某些保护方法也是为了装饰外观用的。例如，镀铬。问题 ： 你将决定采用哪种方法来保护铁不生锈。在你做出选择之前，仔细考虑成本与效果。如果你觉得除防锈以外还有其他方法，请说出来。（例如：对问题7，你也许会说用塑料檐槽来代替铸铁檐槽。） 7房子上的铸铁檐槽。 8铁的徽章。 9放电熨斗的支架。 10儿童游戏场中秋千的钢架。 11河闸的闸门。部分4 进一步的讨论和实验 【问题、讨论】假如有人发明了一种又便宜、又简单的方法，生产出一种永不生锈的钢铁。显然这一发明会带来很大的益处，从科学、技术、社会发展多角度出发，你认为它也可能带来坏处吗？（培养学生从科学、技术、社会、经济多角度综合分析的思维）【作业】课本习题一、2， 二、4、5， 三、1，2。【板书设计】第四节 原电池原理及其应用（第二课时）三、金属的电化学腐蚀1、金属腐蚀的实质： M ne- Mn+ 金属腐蚀的分类： 化学腐蚀电化学腐蚀2、化学腐蚀和电化学腐蚀的比较化学腐蚀电化学腐蚀条件金属跟氧化剂直接接触不纯金属或合金跟电解质溶液接触现象无电流产生有微弱电流产生本质金属被氧化的过程较活泼的金属被氧化的过程相互关系化学腐蚀和电化学腐蚀往往同时发生3、钢铁腐蚀： Fe(-)： 2Fe - 4e- 2Fe2+C (+)： 2H2O + O2 + 4e- 4OH- 4、金属防护的方法：改变金属的内部结构。 在金属表面覆盖保护层。 电化学保护法。