2022年高中化學 第四章 第四節(jié) 金屬的腐蝕與防護教案 魯科版選修4

2022年高中化學 第四章 第四節(jié) 金屬的腐蝕與防護教案 魯科版選修4第四節(jié)，在學習了原電池原理及電解池原理的基礎上展開，介紹了金屬腐蝕造成的嚴重危害、電化學腐蝕的原理及防止金屬腐蝕的幾種方法，重點是掌握金屬電化學腐蝕（析氫腐蝕和吸氧腐蝕）的本質(zhì)（金屬表面形成了微型原電池），同時指出，人們根據(jù)對金屬電化學腐蝕本質(zhì)的認識，發(fā)現(xiàn)了防護金屬電化學腐蝕的方法，并具體地介紹了犧牲陽極的陰極保護法和外加電流的陰極保護法,不但運用原電池原理(犧牲陽極的陰極保護法)，也再次運用了電解原理(外加電流的陰極保護法),加深了學生對化學能與電能相互轉(zhuǎn)化的認識。本節(jié)內(nèi)容是本章理論知識的實際應用，有利于培養(yǎng)學生發(fā)現(xiàn)問題、分析問題、解決問題的能力。二、教學目標1知識目標：(1) 知道金屬腐蝕的兩種類型（化學腐蝕和電化學腐蝕）。(2) 能解釋金屬發(fā)生電化學腐蝕的原因,認識金屬腐蝕的危害。(3) 知道防護金屬腐蝕的方法。2能力目標：（1）學會設計控制單一變量進行對比實驗以及對實驗設計進行評價。（2）從實驗探究過程中提高對實驗現(xiàn)象的觀察能力和分析能力。3情感、態(tài)度和價值觀目標：（1）通過金屬腐蝕與生產(chǎn)、生活實際相聯(lián)系的內(nèi)容,增強學生學習興趣.（2）通過課堂探究活動,發(fā)展學生的探究能力,學會與人合作與交流,共同研究，探討科學問題。（3）通過化學實驗（設計、驗證和評價）這一科學研究方法，培養(yǎng)學生實事求是的科學精神，幫助學生樹立正確的科學態(tài)度。三、教學重點難點重點：金屬的電化學腐蝕及金屬的電化學防護難點：金屬發(fā)生吸氧腐蝕的電化學原理四、學情分析 學生對金屬的腐蝕有一定的認識，包括它的產(chǎn)生和防治，生活中對金屬腐蝕的危害也有所見聞，而對金屬腐蝕及防腐的原理不太清楚，學生了解了鐵的腐蝕是氧氣和水共同作用的結果，并且學習了原電池原理，再此基礎上學習比較容易接受。五、教學方法1閱讀討論 分析探究 計算機輔助教學 實驗輔助教學2學案導學：見后面的學案。3新授課教學基本環(huán)節(jié)：預習檢查、總結疑惑情境導入、展示目標合作探究、精講點撥反思總結、當堂檢測發(fā)導學案、布置預習六、課前準備1學生的學習準備：預習金屬的電化學腐蝕內(nèi)容。2教師的教學準備：多媒體課件制作，課前預習學案，課內(nèi)探究學案，課后延伸拓展學案。3教學環(huán)境的設計和布置：四人一組，實驗室內(nèi)教學。課前打開實驗室門窗通風，課前準備好如下儀器裝置和藥品：鐵粉 碳粉 具支試管 導管 紅墨水 醋酸 NaCl溶液七、課時安排：1課時八、教學過程引入在日常生活中，我們經(jīng)?？梢钥吹揭恍┟利惖慕饘倨髅笫褂靡欢螘r間后會失去表面的光澤。如：鐵器會生銹、銅器會長出銅綠。實際上金屬的生銹，其主要原因與原電池的形成有關，下面我們就來分析一下金屬腐蝕的原因。板書第四節(jié) 金屬的電化學腐蝕與防護指導閱讀：引導學生閱讀P8485金屬的電化學腐蝕內(nèi)容，回答下列問題。 1、什么是金屬腐蝕？其本質(zhì)是什么?2、金屬腐蝕有哪些種類？化學腐蝕和哪些因素有關？3、什么是電化學腐蝕？板書歸納： 一、金屬的電化學腐蝕（一）、金屬腐蝕：1、定義：是指金屬或合金跟接觸的氣體或液體發(fā)生氧化還原反應而腐蝕損耗的過程。2、本質(zhì)：M ne- Mn+（氧化反應）3、類型：化學腐蝕直接反應 電化學腐蝕原電池反應（二）、化學腐蝕1、定義：2、影響因素：（三）、電化學腐蝕：1、定義：過 渡： 鋼鐵及其制品通常為含碳的鐵合金，若在潮濕的環(huán)境里或濕度較大的環(huán)境里長期放置，常易生銹變紅，是什么原因？下面我們就來討論鋼鐵在潮濕的空氣中生銹的原因？實驗探究：P85將經(jīng)過酸洗除銹的鐵釘，用飽和食鹽水浸泡一下，放入下圖具支試管中，觀察導管中水柱變化，并思考引起變化的原因？吸氧腐蝕 2、類型： 、吸氧腐蝕：中性或酸性很弱或堿性條件下易發(fā)生負極：2Fe - 4e- = 2Fe2+ 正極：O2 + 2H2O + 4e-= 4OH-電池反應：2Fe+ O2 +2 H2O =2Fe(OH)2 進一步反應：4Fe(OH)2 +O2 + 2H2O = 4 Fe(OH)3 2Fe(OH)3=Fe2O3·xH2O+(3-x) H2O、析氫腐蝕：當鋼鐵處于酸性環(huán)境中 負極：Fe - 2e- = Fe2+ 正極：2H+ + 2e- =H2 電池反應：Fe + 2H+ =Fe2+ + H2、析氫腐蝕和吸氧腐蝕比較析氫腐蝕吸氧腐蝕條 件水膜呈 水膜呈 電極反應負極（Fe極）正極（C極）總反應聯(lián)系3、化學腐蝕與電化學腐蝕的比較：電化腐蝕化學腐蝕條件不純金屬或合金與 接觸與 直接接觸有無電流有微弱電流產(chǎn)生無電流產(chǎn)生本質(zhì)較活潑的金屬被氧化金屬被氧化聯(lián)系兩種腐蝕往往 發(fā)生，但 腐蝕更普遍，速度快，危害更重。典型例題：例1、如圖, 水槽中試管內(nèi)有一枚鐵釘，放置數(shù)天觀察：、若液面上升，則溶液呈 性，發(fā)生 腐蝕，電極反應式為：負極： 正極： 、若液面下降，則溶液呈 性，發(fā)生 腐蝕，電極反應式為：負極： 正極： 例2、鋼鐵在銹蝕過程中，下列5種變化可能發(fā)生的是 （ C ） 、 Fe由+2價轉(zhuǎn)化為+3價 、O2被還原 、產(chǎn)生H2 、Fe(OH)3失水形成Fe2O3·H2O 、雜質(zhì)碳被氧化除去A. B. C. D. 提 問：請大家根據(jù)鐵生銹的原因，我們可以采取哪些措施防止鐵生銹？二、金屬的電化學防護1、犧牲陽極的陰極保護法原電池的負極（陽極）的金屬被腐蝕原電池的正極（陰極）的金屬被保護、原理：、裝置圖：科學探究：驗證犧牲陽極的陰極保護法 原因：2、外加電流陰極保護法：、原理：- +、裝置圖：輔助陽極過 渡：除此以外還有哪些防護方法？歸納小結：3、改變金屬的內(nèi)部結構（鋼不銹鋼，在鋼中加入鎳和鉻）。4、覆蓋保護膜（涂油漆，電鍍，鈍化等）。5、金屬被保護的效果比較：電解池的陰極保護(外加電流陰極保護法)> 原電池的正極（犧牲陽極的陰極保護法）> 一般保護典型例題：例3、為了防止鋼鐵銹蝕，下列防護方法中正確的是 （ CD ） A. 在精密機床的鐵床上安裝銅螺釘B. 在排放海水的鋼鐵閥門上用導線連接一塊石墨，一同浸入海水中C. 在海輪舷上用鐵絲系住鋅板浸在海水里D. 在地下輸油的鑄鐵管上接直流電源的負極例4、下列事實不能用電化學理論解釋的是 （ B ）A.輪船水線以下的船殼上裝一定數(shù)量的鋅塊B.鋁片不用特殊方法保存C.純鋅與稀硫酸反應時，滴入少量硫酸銅溶液后速率加快D.鍍鋅的鐵比鍍錫的鐵耐用解 析：A選項是通過構成ZnFe原電池，在船殼上加Zn塊構成原電池負極，從而保護船體不被腐蝕。B選項是靠氧化膜保護鋁。C選項ZnCu2+=CuZn2+，生成的Cu與Zn在溶液中構成原電池加快反應的速率。D選項中ZnFe原電池Zn為負極，而FeSn原電池中Fe為負極，故前者Zn被氧化保護了鐵。答案：B問題探究：探究一：鍍鋅鐵皮和鍍錫鐵皮哪個更易被腐蝕？為什么？探究二：純鋅和粗鋅哪個更易和酸反應？如向酸中再加硫酸銅又會什么現(xiàn)象？三、影響金屬腐蝕快慢比較典型例題：例5、下列各情況，在其中Fe片腐蝕由快到慢的順序是 5 2 1 3 4 結 論：1、原電池正極、電解池陰極受到保護 2、在同一電解質(zhì)溶液中，金屬腐蝕的快慢規(guī)律如下：電解原理引起的腐蝕原電池原理引起的腐蝕化學腐蝕防腐措施的腐蝕九、板書設計第四節(jié) 金屬的電化學腐蝕與防護一、金屬的電化學腐蝕（一）、金屬腐蝕：1、定義：是指金屬或合金跟接觸的氣體或液體發(fā)生氧化還原反應而腐蝕損耗的過程。2、本質(zhì)：M ne- Mn+（氧化反應）3、類型：化學腐蝕直接反應 電化學腐蝕原電池反應（二）、化學腐蝕1、定義：2、影響因素：（三）、電化學腐蝕：1、定義：2、類型： 、吸氧腐蝕：中性或酸性很弱或堿性條件下易發(fā)生負極：2Fe - 4e- = 2Fe2+ 正極：O2 + 2H2O + 4e-= 4OH-電池反應：2Fe+ O2 +2 H2O =2Fe(OH)2 進一步反應：4Fe(OH)2 +O2 + 2H2O = 4 Fe(OH)3 2Fe(OH)3=Fe2O3·xH2O+(3-x) H2O、析氫腐蝕：當鋼鐵處于酸性環(huán)境中 負極：Fe - 2e- = Fe2+ 正極：2H+ + 2e- =H2 電池反應：Fe + 2H+ =Fe2+ + H2、析氫腐蝕和吸氧腐蝕比較3、化學腐蝕與電化學腐蝕的比較：二、金屬的防護1、犧牲陽極的陰極保護發(fā)正極：要保護的金屬 負極：比要保護金屬活潑的金屬2、外加電流的陰極保護法陰極：被保護的金屬 陽極：惰性電極 兩者均存在于電解質(zhì)溶液中接上外接直流電源。十、教學反思金屬的腐蝕及其防護是日常生活中非常普遍、非常常見的現(xiàn)象，也是急待解決的問題。所以本節(jié)課應在科學知識的綜合性、應用性、實踐性上入手，密切聯(lián)系生活實際，挖掘原電池的原理和組成條件（即金屬腐蝕的原理），以及金屬的腐蝕防護的重要意義，使學生認識到化學知識與工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、科學實驗、日常生活有密切的聯(lián)系，以激發(fā)學生學習化學的興趣，更重要的是啟發(fā)學生運用化學知識解決實際問題，從而培養(yǎng)學生的創(chuàng)新精神。