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2019-2020年高中化學 《金屬的電化學腐蝕與防護》教案5 新人教版選修4 課本：化學與生活 選修 知識與技能： 1、了解金屬腐蝕的本質(zhì)及分類，特別是電化學腐蝕的原理； 2、明確金屬防護的方法，解決一些生活問題。 教學過程與方法： 通過對生活中一些常見現(xiàn)象，激發(fā)興趣，聯(lián)系以前學過的知識，進而培養(yǎng)起分析并解決生活中實際問題的能力。 情感態(tài)度與價值觀：切實感受金屬及合金在國家建設(shè)及社會生活中的重要作用，形成愛護資源，科學實用資源的正確思想。 教學重點：了解金屬腐蝕的本質(zhì)及原理 教學難點：了解金屬腐蝕的本質(zhì)及原理，生活中一些金屬用品的防護 課時安排：1課時 教學過程： [創(chuàng)設(shè)情境] （展示圖片）大家在生活中經(jīng)常會看到嶄新的欄桿，外層保護層壞了之后很快就生銹了。買回來的自行車，用了一段時間漆層脫落的地方也出現(xiàn)生銹的跡象了，再用一段時間就銹跡斑斑。 [提問] 金屬為什么易被腐蝕呢？ [學生] [投影圖4-4-3] [講解] 因為很多金屬都是不純的。就拿鋼鐵來說吧。鋼鐵不是純鐵，而是鐵合金，因為在冶煉中不可能做到完全除去碳元素，另外適量的碳也可以提高鋼鐵的性能。欄桿、自行車表面鍍層或漆層等保護層脫落后，一般都處在潮濕的空氣中或者被雨水淋濕，在暴露出的鋼鐵表面上就回形成一層水膜，就組成了無數(shù)微小的原電池。 [板書] 課題4 金屬制品的防護 一、自行車金屬部件為什么易被腐蝕 [知識回顧] 請大家回顧一下，構(gòu)成原電池都需要哪些條件？ [學生] (1)有兩個活潑性不同的金屬（或金屬與非金屬）作電極 (2)有電解質(zhì)溶液（酸、堿、鹽） (3)形成閉合回路 [講解] 這水膜中溶有二氧化碳等物質(zhì)充當了電解質(zhì)溶液的角色。鐵與碳相比，鐵較活潑，因此鐵相當于微小原電池的負極，碳相當于微小原電池的正極。 [投影板書并講解] （投影圖4-4-4） 負極： 正極： 總反應(yīng)： [講授] 氫氧化亞鐵不穩(wěn)定會被空氣中的氧氣氧化生成紅褐色的氫氧化鐵，氫氧化鐵又分解生成紅色的三氧化二鐵（即鐵銹）。我們把金屬在有電解質(zhì)溶液存在情況下通過原電池反應(yīng)發(fā)生的腐蝕叫電化學腐蝕。所以鋼鐵不僅在潮濕的空氣中，還是直接與海水、雨水、河水等含電解質(zhì)的溶液接觸都會發(fā)生電化學腐蝕。 [板書] [追根尋源] 在酸雨比較嚴重的地區(qū)或H+濃度較高的潮濕環(huán)境中，鋼鐵有可能會發(fā)生另一種電化學腐蝕——析氫腐蝕。 負極： 正極： 做飯用的鐵鍋天長日久越用越薄，發(fā)生的化學變化為在高溫條件下鐵被空氣中的氧氣直接氧化。 [總結(jié)] 除了發(fā)生電化學腐蝕外，金屬與氧化性較強的物質(zhì)直接接觸也能被腐蝕。像這種金屬與氧化劑直接接觸而被腐蝕的過程，稱為化學腐蝕。 [提問] 那大家觀察一下剛才所學的腐蝕，是否能從中總結(jié)出金屬腐蝕的本質(zhì)是什么？ [學生] 金屬原子失去電子變成金屬陽離子，在此過程中金屬被氧化。 [板書]金屬腐蝕的本質(zhì) [比較分析] 析 氫 腐 蝕 吸 氧 腐 蝕 條件 水膜呈酸性 CO2+H2O=H2CO3 =H++HCO3- 水膜呈中性或酸性很弱 電極反應(yīng) 負極Fe(- ) 正極C(+) 總反應(yīng): Fe→Fe2++2e- 2H++2e-→H2↑ Fe+2H+=Fe2++H2↑ 2Fe→2Fe2++4e- O2+2H2O+4e-→4OH- 2Fe+2H2O+O2= 2 Fe(OH)2 4Fe(OH)2+2H2O+O2=4Fe(OH)3 Fe(OH)3變Fe2O3 nH2O 聯(lián)系 通常兩種腐蝕同時存在，但以后者更普遍。 [板書] 電化學腐蝕形成的條件是： 電化學腐蝕的特征是： [過渡] 如何防腐呢？ [交流研討] 1.鐵鍋用完后要刷洗干凈并保持干燥。如果炒完菜之后不刷鍋，殘留的菜湯會對鐵鍋產(chǎn)生什么影響？ 2.哪些方法可以防止自行車金屬部件的腐蝕？ [學生] [板書] 二、自行車金屬部件的防腐蝕 [投影] 圖4-4-7 [根據(jù)學生的回答進行歸納小結(jié)] 在自行車出廠前在金屬部件的表面加上防護層的方法，如給車架、擋泥板、車后座烤上一層漆，車把、車圈、車輻條進行電鍍，將車座彈簧用一層“烤藍”保護等。我們在平常使用時，也要注意對自行車的保養(yǎng)，比如給鏈條涂上機油，給軸承涂上凡士林，要防止自行車的磕磕碰碰，要保持自行車的干燥等。 [板書] 金屬的防腐措施： 1.加保護層 搪瓷、塑料、鍍金屬、涂油、噴漆 [閱讀] 指導(dǎo)閱讀“知識支持”電鍍 [提問] 即使車輻條的鋅鍍層部分破損，還可以為鐵繼續(xù)提供可靠的保護，為什么？ [學生] 在潮濕的環(huán)境中，鐵、鋅和水膜可形成微小的原電池，鋅活潑作為負極先被消耗。 [講解] 這就是犧牲陽極的陰極保護法。 [板書] 2.犧牲陽極的陰極保護法 [交流研討] 在輪船水面以下的船體上常要焊上鋅塊或鋁塊。結(jié)合金屬腐蝕的條件和輪船本身的材料及所處環(huán)境，分析這樣做的原因。 [學生] [思考] 連接照明電路時，不可把銅線和鋁線擰在一起，這是為什么？ [學生] [閱讀] 指導(dǎo)閱讀“拓展視野” [過渡] 在現(xiàn)代社會中，金屬材料的用量越來越大，品種也 越來越多。可以毫不夸張地說，金屬材料是現(xiàn)代物質(zhì)文明的基礎(chǔ)。不過，需要注意的是，金屬材料一直在悄悄地經(jīng)受著破壞——腐蝕。全世界每年因腐蝕而損失的金屬材料的數(shù)量相當多。因此，金屬的防腐蝕問題一直是世界科技領(lǐng)域研究的重要內(nèi)容。 全世界每年因腐蝕而損失的金屬材料超過1億噸,經(jīng)濟損失高達數(shù)百億元。 [提問] 有沒有不被腐蝕的自行車？ [學生] [板書] 三、自行車中的合金材料 [講解] 這就是我們要介紹的第三種金屬防護方法。那就是改變金屬的內(nèi)部結(jié)構(gòu)（如生產(chǎn)合金鋼） [板書] 合金：由金屬與其他金屬或非金屬熔合而成的具有金屬特性的物質(zhì)。 鐵合金 銅合金 鎂合金 鋁合金 鈦合金等 [投影] 各種合金圖片并講解 [閱讀] 指導(dǎo)閱讀表4-4-1 [課堂練習] 1．鋼鐵腐蝕發(fā)生得最普遍的是： （ ） A.化學腐蝕 B.析氫腐蝕 C.吸氧腐蝕 D. 摩擦損耗 2．埋在地下的輸油鑄鐵管道，在下列各種情況下被腐蝕速率最慢的是 ( ) A．在潮濕疏松的土壤中； B．在含鐵元素較多的酸性土壤中； C．在干燥致密不透氣的土壤中； D．在含碳較多的潮濕透氣的中性土壤中 3. 下列防腐措施中，屬于電化學保護法的是 （ ） A.用氧化劑使金屬表面生成一層致密穩(wěn)定的氧化物保護膜 B.在金屬中加入一些鉻或鎳支撐金屬或合金 C.在輪船的船殼水線以下部分裝上一鋅錠 D.金屬表面噴漆 4. 下列事實不能用電化學理論解釋的是 （ ） A.在輪船的船殼水線以下部分裝有一定量的鋅塊 B.鍍鋅的鐵制品比鍍錫的鐵制品耐用 C.鋁片不用特殊方法保存 D.常溫下鋁跟稀硫酸快速反應(yīng)，跟濃硫酸幾乎不反應(yīng)。 答案：CCCCC [總結(jié)]利用電化學原理來破壞或減少發(fā)生腐蝕條件的方法，叫做電化學保護法。用比鐵活潑的金屬進行電鍍保護鐵不被腐蝕的電化學保護法叫做“犧牲陽極的陰極保護法”。將金屬和一塊不溶性輔助分別連接到電源的負極和正極上，接通直流電源，使電子流入金屬的方法，叫外加電流的陰極保護法。 [作業(yè)] P108 1、3 主板書 課題4 金屬制品的防護 一、自行車金屬部件為什么易被腐蝕 負極： 正極： 總反應(yīng)： 金屬腐蝕的本質(zhì) 電化學腐蝕形成的條件是： 電化學腐蝕的特征是： 二、自行車金屬部件的防腐蝕 金屬的防腐措施： 1. 加保護層 搪瓷、塑料、鍍金屬、涂油、噴漆 2. 犧牲陽極的陰極保護法 三、自行車中的合金材料 合金：由金屬與其他金屬或非金屬熔合而成的具有金屬特性的物質(zhì)。 鐵合金 銅合金 鎂合金 鋁合金 鈦合金等 [作業(yè)] P108 1、3