金屬的電化學腐蝕與防護教學設計

金屬的電化學腐蝕與防護教學設計?一、教學目標1.知識與技能目標了解金屬腐蝕的危害及分類。理解金屬電化學腐蝕的本質(zhì)及原理，能正確書寫析氫腐蝕和吸氧腐蝕的電極反應式和總反應式。掌握金屬防護的常用方法，了解犧牲陽極的陰極保護法和外加電流的陰極保護法的原理。2.過程與方法目標通過實驗探究、小組討論等方式，培養(yǎng)學生觀察、分析、歸納總結的能力，提高學生的科學探究能力。通過對比不同防護方法的原理，培養(yǎng)學生運用對比、分類等科學方法解決問題的能力。3.情感態(tài)度與價值觀目標通過了解金屬腐蝕的危害，增強學生的環(huán)保意識和節(jié)約意識。通過學習金屬防護的方法，培養(yǎng)學生的創(chuàng)新意識和社會責任感，讓學生體會化學與生活、生產(chǎn)的緊密聯(lián)系。

二、教學重難點1.教學重點金屬電化學腐蝕的原理。金屬防護的方法。2.教學難點金屬電化學腐蝕原理的理解，尤其是吸氧腐蝕的電極反應式的書寫。犧牲陽極的陰極保護法和外加電流的陰極保護法的原理及應用。

三、教學方法講授法、實驗探究法、小組討論法、多媒體輔助教學法

四、教學過程

（一）導入新課（3分鐘）【展示圖片】展示一些金屬腐蝕的圖片，如生銹的鐵制品、被腐蝕的銅雕像等?！咎岢鰡栴}】同學們，這些金屬制品為什么會變成這樣？金屬腐蝕會帶來哪些危害呢？【學生思考回答】引導學生觀察圖片，思考金屬腐蝕的現(xiàn)象及可能帶來的危害，如影響金屬制品的使用壽命、造成經(jīng)濟損失、存在安全隱患等?！窘處熆偨Y】金屬腐蝕是一種常見且危害極大的現(xiàn)象，每年因金屬腐蝕造成的經(jīng)濟損失巨大。今天我們就來深入學習金屬的電化學腐蝕與防護。

（二）金屬的腐蝕（12分鐘）1.金屬腐蝕的定義及本質(zhì)【講解】金屬腐蝕是指金屬或合金與周圍環(huán)境中的物質(zhì)發(fā)生化學反應而腐蝕損耗的現(xiàn)象。其本質(zhì)是金屬原子失去電子被氧化的過程。【板書】金屬腐蝕：金屬原子失去電子被氧化2.金屬腐蝕的分類【展示表格】|分類依據(jù)|類型||::|::||與金屬接觸的物質(zhì)及反應類型|化學腐蝕、電化學腐蝕||介質(zhì)的酸堿性|析氫腐蝕、吸氧腐蝕|

【講解】化學腐蝕：金屬與接觸到的干燥氣體（如O?、Cl?、SO?等）或非電解質(zhì)液體（如石油）等直接發(fā)生化學反應而引起的腐蝕。例如，鐵與氯氣直接反應生成氯化鐵。電化學腐蝕：不純的金屬跟電解質(zhì)溶液接觸時，會發(fā)生原電池反應，比較活潑的金屬失去電子而被氧化，這種腐蝕叫做電化學腐蝕。【舉例說明】以鋼鐵在潮濕空氣中生銹為例，說明電化學腐蝕的過程。鋼鐵中含有碳等雜質(zhì)，在潮濕空氣中，鋼鐵表面形成一層薄薄的水膜，水膜中溶解了氧氣、二氧化碳等氣體，形成了電解質(zhì)溶液。此時，鐵和碳就構成了原電池的兩個電極，發(fā)生了電化學腐蝕。

（三）金屬的電化學腐蝕（20分鐘）1.實驗探究【實驗1】將經(jīng)過酸洗除銹的鐵釘，用飽和食鹽水浸泡一下，放入具支試管中。在試管中加入經(jīng)煮沸迅速冷卻的蒸餾水，使鐵釘?shù)囊徊糠纸胨?，一部分暴露在空氣中。一段時間后，觀察導管中水柱的變化，并檢驗試管中溶液的酸堿性?！緦W生分組實驗】學生分組進行實驗，仔細觀察實驗現(xiàn)象，并做好記錄?！緦嶒灛F(xiàn)象】導管中水柱上升，試管中溶液呈堿性?！窘處熞龑Х治觥克仙f明具支試管內(nèi)氣體壓強減小，即有氣體被消耗。溶液呈堿性，說明有OH?生成。由此可推斷，鐵釘發(fā)生了吸氧腐蝕?！局v解】吸氧腐蝕：在中性或弱酸性條件下，鋼鐵表面吸附的水膜中溶解有氧氣，氧氣得電子發(fā)生還原反應，電極反應式為：O?+2H?O+4e?=4OH?。鐵作為負極，失去電子發(fā)生氧化反應，電極反應式為：Fe2e?=Fe2??？偡磻綖椋?Fe+O?+2H?O=2Fe(OH)?。生成的Fe(OH)?不穩(wěn)定，會繼續(xù)被氧化：4Fe(OH)?+O?+2H?O=4Fe(OH)?。Fe(OH)?分解生成鐵銹（Fe?O?·xH?O）。【板書】吸氧腐蝕：負極：Fe2e?=Fe2?正極：O?+2H?O+4e?=4OH?總反應：2Fe+O?+2H?O=2Fe(OH)?后續(xù)反應：4Fe(OH)?+O?+2H?O=4Fe(OH)?，2Fe(OH)?=Fe?O?·xH?O+(3x)H?O

【實驗2】在一支試管中加入約3mL稀硫酸，再放入一根鐵釘。觀察鐵釘表面的現(xiàn)象，并檢驗溶液中產(chǎn)生的氣體?！緦W生分組實驗】學生分組進行實驗，觀察現(xiàn)象并記錄?！緦嶒灛F(xiàn)象】鐵釘表面有氣泡產(chǎn)生，溶液中逸出的氣體能使燃著的木條熄滅。【教師引導分析】鐵釘表面有氣泡產(chǎn)生，說明有氣體生成。能使燃著的木條熄滅的氣體是氫氣，說明鐵釘發(fā)生了析氫腐蝕。【講解】析氫腐蝕：在酸性較強的溶液中，鋼鐵表面吸附的水膜酸性較強，H?得電子發(fā)生還原反應，電極反應式為：2H?+2e?=H?↑。鐵作為負極，失去電子發(fā)生氧化反應，電極反應式為：Fe2e?=Fe2?。總反應式為：Fe+2H?=Fe2?+H?↑。【板書】析氫腐蝕：負極：Fe2e?=Fe2?正極：2H?+2e?=H?↑總反應：Fe+2H?=Fe2?+H?↑

2.對比分析【小組討論】組織學生分組討論析氫腐蝕和吸氧腐蝕的異同點。【小組代表發(fā)言】各小組代表匯報討論結果。【教師總結】|比較項目|析氫腐蝕|吸氧腐蝕||::|::|::||發(fā)生條件|水膜酸性較強|水膜呈中性或弱酸性||正極反應|2H?+2e?=H?↑|O?+2H?O+4e?=4OH?||負極反應|Fe2e?=Fe2?|Fe2e?=Fe2?||總反應|Fe+2H?=Fe2?+H?↑|2Fe+O?+2H?O=2Fe(OH)?||后續(xù)反應|無|4Fe(OH)?+O?+2H?O=4Fe(OH)?，2Fe(OH)?=Fe?O?·xH?O+(3x)H?O|

（四）金屬的防護（15分鐘）1.金屬防護的方法【講解】金屬防護的方法主要有以下幾種：改變金屬的內(nèi)部結構：如制成合金，使金屬的抗腐蝕能力增強。例如，不銹鋼中加入了鉻、鎳等元素，改變了金屬的內(nèi)部結構，提高了其抗腐蝕性能。覆蓋保護層：在金屬表面覆蓋一層保護膜，將金屬與外界環(huán)境隔開，從而防止金屬腐蝕。常見的方法有：涂油脂、油漆或覆蓋搪瓷、塑料等：這些物質(zhì)可以在金屬表面形成一層保護膜，阻止氧氣、水等與金屬接觸。鍍一層不易被腐蝕的金屬：如在鐵制品表面鍍鋅、鍍錫等。鋅比鐵活潑，當鋅層破損后，鋅會作為原電池的負極被腐蝕，從而保護鐵不被腐蝕；而錫比鐵不活潑，當錫層破損后，鐵會作為原電池的負極被腐蝕，所以鐵制品鍍鋅更能起到保護作用。電化學保護法：犧牲陽極的陰極保護法：將較活潑的金屬（如鋅、鎂等）連接在被保護的金屬上，較活潑金屬作為原電池的負極被腐蝕，被保護的金屬作為正極而得到保護。例如，在輪船的船殼上鑲嵌鋅塊，鋅塊不斷被腐蝕，從而保護了輪船的鋼鐵外殼。外加電流的陰極保護法：將被保護的金屬與電源的負極相連，電源的正極連接輔助陽極，形成電解池。在電解池中，被保護的金屬作為陰極，不會失去電子而被腐蝕。例如，在海水中的鋼鐵閘門，可通過外加電流的陰極保護法進行防護。2.案例分析【展示案例】展示一些金屬防護的實際案例，如橋梁防腐、地下管道防腐等，讓學生分析這些案例中采用了哪種防護方法?！緦W生分析回答】學生觀察案例，分析其中所采用的金屬防護方法。【教師總結點評】對學生的回答進行總結和點評，進一步強調(diào)不同防護方法的應用場景和原理。

（五）課堂小結（5分鐘）【引導回顧】引導學生回顧本節(jié)課所學內(nèi)容，包括金屬腐蝕的分類、電化學腐蝕的原理（析氫腐蝕和吸氧腐蝕的電極反應式和總反應式）以及金屬防護的方法（改變金屬內(nèi)部結構、覆蓋保護層、電化學保護法）?！窘處熆偨Y】通過本節(jié)課的學習，我們了解了金屬腐蝕的危害及分類，重點掌握了金屬電化學腐蝕的原理，這是理解金屬防護方法的基礎。同時，我們也學習了多種金屬防護的方法，希望同學們能夠將所學知識應用到實際生活中，更好地保護金屬制品。

（六）課堂練習（5分鐘）1.下列關于金屬腐蝕的說法正確的是（）A.金屬腐蝕的本質(zhì)是金屬原子失去電子被還原B.金屬的化學腐蝕必須在酸性條件下進行C.鋼鐵的電化學腐蝕主要是吸氧腐蝕D.鍍鋅鐵皮的鍍層損壞后，鐵皮會加速腐蝕【答案】C2.鋼鐵發(fā)生吸氧腐蝕時，正極上發(fā)生的電極反應是（）A.2H?+2e?=H?↑B.Fe2?+2e?=FeC.2H?O+O?+4e?=4OH?D.Fe3?+e?=Fe2?【答案】C3.為保護地下鋼管不受腐蝕，可使它與（）A.直流電源負極相連B.銅板相連C.鋅板相連D.直流電源正極相連【答案】AC

（七）布置作業(yè)（2分鐘）1.課后練習冊上與本節(jié)課相關的習題。2.查閱資料，了解生活中還有哪些地方應用了金屬防護的知識，并寫一篇簡短的報告。

五、教學反思通過本節(jié)課的教學，學生對金屬的電化學腐蝕與防護有了較為系統(tǒng)的認識。在教學過程中，通過實驗探究、小組討論等