鐵的腐蝕實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

1、鋼鐵的電化學(xué)腐蝕實(shí)驗(yàn)探究-教學(xué)設(shè)計(jì)一、教材分析：鋼鐵的電化學(xué)腐蝕是我們現(xiàn)實(shí)生活中常見(jiàn)的腐蝕形式?！敖饘俚母g和防護(hù)”是電化學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)在實(shí)際中的重要應(yīng)用，這部分知識(shí)在日常生產(chǎn)和生活中的應(yīng)用非常廣泛，所涉及的化學(xué)知識(shí)主要是原電池和電解池的基本原理，這部分內(nèi)容對(duì)學(xué)生的知識(shí)應(yīng)用能力要求較高。而新教材又提出要將過(guò)去的單純落實(shí)化學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)與基本技能目標(biāo)轉(zhuǎn)變?yōu)槎嘟嵌嚷鋵?shí)三維目標(biāo)，尤其強(qiáng)調(diào)學(xué)生獲取知識(shí)的過(guò)程與方法，這就要求我們教師在知識(shí)的呈現(xiàn)方式上面下功夫，注重教學(xué)設(shè)計(jì)，盡量讓學(xué)生參與到知識(shí)的獲取過(guò)程中來(lái)，從知識(shí)的獲取過(guò)程中體驗(yàn)科學(xué)研究的方法。二、學(xué)生分析在學(xué)習(xí)這部分知識(shí)之前，學(xué)生已有了原電池和電解池的工作原

2、理的相關(guān)知識(shí)以及很多元素化合物的知識(shí)。學(xué)生所欠缺的就是如何將所學(xué)到的理論知識(shí)和日常實(shí)際生產(chǎn)和生活中的應(yīng)用聯(lián)系起來(lái)，真正做到學(xué)以致用，拓寬知識(shí)面，并且能夠在學(xué)習(xí)的過(guò)程中不斷體會(huì)科學(xué)的研究方法和提高分析解決問(wèn)題的能力。本著這樣的思路，我們分別進(jìn)行了二次教學(xué)的探索。三、教學(xué)目標(biāo)1知識(shí)與技能目標(biāo)（1）能解釋金屬發(fā)生電化學(xué)腐蝕的原因,認(rèn)識(shí)金屬腐蝕的危害。（2）掌握化學(xué)腐蝕與電化學(xué)腐蝕的比較2過(guò)程與方法目標(biāo)（1）學(xué)會(huì)設(shè)計(jì)控制單一變量進(jìn)行對(duì)比實(shí)驗(yàn)以及對(duì)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)進(jìn)行評(píng)價(jià)。（2）從實(shí)驗(yàn)探究過(guò)程中提高對(duì)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的觀察能力和分析能力。3情感態(tài)度與價(jià)值觀目標(biāo)（1）通過(guò)金屬腐蝕與生產(chǎn)、生活實(shí)際相聯(lián)系的內(nèi)容,增強(qiáng)學(xué)生學(xué)習(xí)

3、興趣.（2）通過(guò)課堂探究活動(dòng),發(fā)展學(xué)生的探究能力,學(xué)會(huì)與人合作與交流,共同研究，探討科學(xué)問(wèn)題。四、教學(xué)重難點(diǎn)鋼鐵電化學(xué)腐蝕的原理探究不同條件下鋼鐵腐蝕的程度五、教學(xué)方法：分組實(shí)驗(yàn)探究法六、教學(xué)用具鐵粉、炭粉、0.5mol/LNaCl溶液、0.5mol/LNa2SO4溶液、稀醋酸、啟普發(fā)生器（用于產(chǎn)生CO2）、紅墨水,具支試管、玻璃導(dǎo)管、橡膠管、小試管、橡膠塞。、具支試管、玻璃導(dǎo)管、橡膠管、小試管、塞子。七、教學(xué)流程：課下學(xué)生分組調(diào)查金屬的腐蝕和防護(hù)情況。例如：調(diào)查生活中的金屬的腐蝕和防護(hù)情況，可以調(diào)查自行車、汽車等器具或?qū)W校、社區(qū)等場(chǎng)所的金屬的腐蝕和防護(hù)情況。做一些鋼鐵制品的防護(hù)小實(shí)驗(yàn)，提供一

4、些有用的實(shí)驗(yàn)用品：水，濃硝酸，機(jī)油或凡士林或油漆，鐵釘；小刀，酒精燈，火柴，燒杯等。師：下面讓我們看一段實(shí)驗(yàn)錄像（新教材實(shí)驗(yàn)，“鐵的吸氧腐蝕實(shí)驗(yàn)”），注意觀察導(dǎo)管中的液面和試管中的液面的位置。向鐵粉中加入少量的炭粉，混合均勻后，撒入內(nèi)壁分別用氯化鈉和稀醋酸潤(rùn)濕過(guò)的兩支試管分別標(biāo)記為a、b中，按圖1-28裝置好儀器。幾分鐘后，打開(kāi)止水夾，觀察、比較導(dǎo)管中水柱（在水中滴加幾滴紅墨水）的變化和試管中的現(xiàn)象。幾分鐘后,裝 置中的導(dǎo)管中水柱上升 學(xué)生觀察并回答 略師：產(chǎn)生這一現(xiàn)象的原因是什么？生：大試管中有氣體被消耗，大氣壓將試管中液體壓入導(dǎo)管中。師：對(duì)，但這個(gè)實(shí)驗(yàn)有一個(gè)缺點(diǎn)，就是反應(yīng)速率較慢，不利于很

5、快觀察到現(xiàn)象，那么，我們想一想，如何改進(jìn)這個(gè)實(shí)驗(yàn)，加快反應(yīng)速率呢？生1:鐵釘和NaCl溶液接觸面積太小，用鐵片吧。生2：用鐵粉不更好嗎?接觸面積更大。生3：鐵粉和NaCl溶液不反應(yīng)啊，怎么消耗氣體呢？生4：我知道，鐵釘是合金，含有碳，這是原電池反應(yīng)，在鐵粉中加少量炭粉就可以了。師：非常好！那我們就用實(shí)驗(yàn)來(lái)探究一下吧，實(shí)驗(yàn)出真知嘛。實(shí)驗(yàn)探究一:提供的實(shí)驗(yàn)用品：鐵粉、炭粉、0.5mol/LNaCl溶液、0.5mol/LNa2SO4溶液、紅墨水、具支試管、玻璃導(dǎo)管、橡膠管、小試管、橡膠塞。實(shí)驗(yàn)操作：用0.5mol/LNaCl溶液或0.5mol/LNa2SO4溶液潤(rùn)洗具支試管，裝入鐵粉和炭粉的混合物，

6、立即塞上塞子，裝置如右圖。實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：伸入小試管中的導(dǎo)管液面很快上升，產(chǎn)生的高度差明顯。如右圖照片所示。學(xué)生解釋： 產(chǎn)生該現(xiàn)象的原因（略） 總結(jié)學(xué)生經(jīng)過(guò)親手實(shí)踐，印象深刻，理解透徹，容易按教師的要求歸納以下知識(shí)要點(diǎn)：(1)鋼鐵吸氧腐蝕的電極反應(yīng)式；(2)生成鐵銹的化學(xué)方程式；(3) 總結(jié)吸氧腐蝕的發(fā)生條件（4）進(jìn)一步思考：若把碳棒換成鋅片再進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，現(xiàn)象及結(jié)論又怎樣? 師：剛才我們探究的是在中性環(huán)境下，金屬鐵的吸氧腐蝕作用，那么如果換成弱酸性溶液還會(huì)出現(xiàn)上述現(xiàn)象嗎？我們又應(yīng)如何設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行探究呢？生1：將NaCl溶液改為弱酸性的醋酸溶液不就可以了嗎？生2：好像還是不行，具支試管中有空氣，鐵粉還會(huì)

7、同時(shí)發(fā)生吸氧腐蝕，會(huì)對(duì)實(shí)驗(yàn)造成干擾，需把空氣趕走，對(duì)！可用CO2趕空氣，既能趕走空氣，又不影響弱酸性環(huán)境。師：同學(xué)們的思維很嚴(yán)密嘛，那我們何不試試看？實(shí)驗(yàn)探究二：提供的實(shí)驗(yàn)用品：鐵粉、炭粉、稀醋酸、啟普發(fā)生器（用于產(chǎn)生CO2）、紅墨水,、具支試管、玻璃導(dǎo)管、橡膠管、小試管、塞子。實(shí)驗(yàn)操作：稀醋酸潤(rùn)洗具支試管后，向其中裝入炭粉和鐵粉的混合物，用啟普發(fā)生器向試管中通入CO2,并用燃著木條檢驗(yàn)空氣是否排盡，燃著木條熄滅后立即塞上塞子，裝置如右圖。實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：伸入小試管中的導(dǎo)管液面下降（如右圖照片），一段時(shí)間后又有氣泡逸出。學(xué)生解釋原因：略。實(shí)驗(yàn)探究三純金屬的電化學(xué)腐蝕學(xué)生通過(guò)實(shí)驗(yàn)探究認(rèn)識(shí)到鋼鐵等金屬的

8、合金在大氣中的腐蝕是因?yàn)榻饘俦砻娴乃ぶ醒鯕夥植疾痪鶆蚨穑饘僦休^不活潑的能導(dǎo)電的雜質(zhì)并不參加電極反應(yīng)，于是很自然地聯(lián)想到純金屬能否發(fā)生電化學(xué)腐蝕的問(wèn)題。探究延伸請(qǐng)思考純金屬能否發(fā)生吸氧腐蝕?怎樣通過(guò)實(shí)驗(yàn)證實(shí)?經(jīng)教師啟發(fā)、引導(dǎo)，學(xué)生仍采用鹽水滴實(shí)驗(yàn)進(jìn)行探究。學(xué)生實(shí)驗(yàn)在擦去氧化膜的Al、Zn、Fe、Cu4種金屬片上各滴1滴含酚酞的NaCl溶液，在空氣中放置。觀察到的現(xiàn)象如下：(1)放置數(shù)分鐘后，Al、Zn、Fe片上鹽水滴邊緣的溶液顯紅色，呈現(xiàn)紅色的速率是Zn>Fe>Al，Cu片上鹽水滴邊緣的溶液沒(méi)有明顯現(xiàn)象；而各金屬片上鹽水滴中心逐漸出現(xiàn)不溶物。(2)繼續(xù)放置至鹽水滴蒸發(fā)干，各金

9、屬片上鹽水滴中心處均出現(xiàn)圓形銹斑(或銹環(huán))：Al、Zn片上為白色粉末，F(xiàn)e片上為紅褐色粉末，Cu片上為藍(lán)綠色粉末?？偨Y(jié)純金屬也能發(fā)生吸氧腐蝕，其腐蝕速率的大小與金屬活動(dòng)性有關(guān)。實(shí)驗(yàn)中Al的腐蝕速率比Zn、Fe都小，應(yīng)是其表面形成較穩(wěn)定的氧化膜延緩了腐蝕的進(jìn)程。Al、Zn、Fe片上的銹斑主要成分為金屬的氫氧化物或其脫水產(chǎn)物；Cu片上的銹斑即銅綠，其成分為Cu2(OH)2CO3，溶液中的總反應(yīng)為：2Cu + O2 + H2O + CO2 = Cu2(OH)2CO3。八、教學(xué)效果和反思本節(jié)課非常注重從社會(huì)生活背景中學(xué)習(xí)化學(xué)知識(shí)，學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性很高，較大程度地實(shí)現(xiàn)了多元化教學(xué)目標(biāo)。另外本節(jié)課的內(nèi)容與

10、生產(chǎn)、生活實(shí)際緊密相關(guān)，學(xué)生有一定的實(shí)際生活經(jīng)驗(yàn)，而前期如氧化-還原反應(yīng)理論，原電池、電解池等內(nèi)容的學(xué)習(xí)也為這部分內(nèi)容的學(xué)習(xí)作了一定鋪墊，學(xué)生對(duì)此部分知識(shí)的掌握沒(méi)有困難，再加上這節(jié)課中有實(shí)驗(yàn)作依托，課堂氣氛較為活躍。1、充分將課上探究和課下探究相結(jié)合以探究為核心的多樣化教學(xué)需要足夠的教學(xué)時(shí)間，教學(xué)中學(xué)生在實(shí)驗(yàn)探究活動(dòng)中發(fā)現(xiàn)的新問(wèn)題課上45分鐘不能得到解決，我們讓學(xué)生進(jìn)行課下探究活動(dòng)，使學(xué)生自我釋疑，自我獲得新知，學(xué)生發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力得以提高。課上進(jìn)行匯報(bào)，拓展了同學(xué)們的知識(shí)面，提高了課堂效益。2、讓學(xué)生注重知識(shí)獲得的過(guò)程、學(xué)會(huì)獲得知識(shí)的方法曾經(jīng)有位學(xué)者表示，學(xué)生在上學(xué)期間，包括大學(xué)教育

11、，所學(xué)到的知識(shí)本身將來(lái)在工作中用到的不超過(guò)10%，這就要求我們?cè)诮虒W(xué)中注重教給學(xué)生獲得知識(shí)的方法，注重知識(shí)取得的過(guò)程。本節(jié)課就是本著這樣的思路設(shè)計(jì)的：從社會(huì)生活中發(fā)現(xiàn)問(wèn)題（金屬的腐蝕是普遍存在的現(xiàn)象）合理解釋問(wèn)題產(chǎn)生的原因（金屬腐蝕的原理）怎樣解決問(wèn)題（金屬的防護(hù)問(wèn)題）。這樣的設(shè)計(jì)，不但能激發(fā)和促進(jìn)學(xué)生的認(rèn)知活動(dòng)和實(shí)踐活動(dòng)，而且能夠讓學(xué)生的學(xué)習(xí)不再是被動(dòng)地接受知識(shí)的過(guò)程，而是主動(dòng)地感知信息，加工信息，建構(gòu)知識(shí)的過(guò)程。教師的角色更像一個(gè)引導(dǎo)者，引導(dǎo)學(xué)生去探究、去發(fā)現(xiàn)，在探究發(fā)現(xiàn)的過(guò)程中學(xué)習(xí)知識(shí)。3、 注重引導(dǎo)學(xué)生在探究過(guò)程中發(fā)現(xiàn)有價(jià)值的、值得探究的新問(wèn)題，并加以鼓勵(lì)，指導(dǎo)學(xué)生作較為深入的探究。學(xué)生在自主學(xué)習(xí)探究的過(guò)程中難免會(huì)發(fā)現(xiàn)這樣或那樣的問(wèn)題，老師應(yīng)當(dāng)善于發(fā)現(xiàn)學(xué)生提出的有價(jià)值的問(wèn)題，并鼓勵(lì)引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行更深入的探究，激發(fā)他們學(xué)習(xí)化學(xué)的積極性，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力，在教學(xué)實(shí)踐中讓學(xué)生逐漸形成“實(shí)踐出真知”的科學(xué)態(tài)度。比如本文中提到的學(xué)生意外的發(fā)現(xiàn)了Cl-較SO4