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《金屬的電化學腐蝕》教學設(shè)計 武漢市第六中學 陸洪明 教學目標 l 應(yīng)用原電池原理，了解金屬電化學腐蝕的原因。 l 了解金屬腐蝕的危害，認識金屬腐蝕造成的經(jīng)濟影響。 l 了解一些選擇防鐵生銹方法時應(yīng)考慮的因素，知道金屬防護的重要方法, 培養(yǎng)學生對社會重大課題的決策能力和創(chuàng)新意識。 l 培養(yǎng)學生形成從科學、技術(shù)、社會、經(jīng)濟多角度綜合分析的思維方法。 教學重點 金屬電化學腐蝕 教學難點 金屬電化學腐蝕；鋼鐵腐蝕 教學方法 啟發(fā)式、討論法、實驗及多媒體輔助教學法 教 具 電腦、大屏幕、實物投影儀、投影片 教學設(shè)計流程圖： 新課引入 金屬腐蝕的概念、分類 課件1：原電池實驗 課件2：鋼鐵的電化學腐蝕 對比思考 ：電化學腐蝕和化學腐蝕 啟發(fā)討論：金屬腐蝕的應(yīng)用 分析應(yīng)用：鋼鐵腐蝕 決策：金屬的保護 進一步討論和實驗 教學過程 部分1 了解有關(guān)金屬腐蝕的知識 【引言】日常生活中,我們常常會見到金屬腐蝕的現(xiàn)象。比方說:削鉛筆的小刀有時會生銹；家里的防盜網(wǎng)當表面油漆剝落時極易生銹……（要求學生補充,并且指出鐵生銹是金屬腐蝕現(xiàn)象中最常見的一種） 【學生演講】(二分鐘)介紹金屬腐蝕造成的影響。 【設(shè)問、過渡】 鋼鐵為什么會生銹？我們怎么樣利用化學知識來減小金屬腐蝕？ 讓我們一起來學習有關(guān)金屬腐蝕的知識。以鐵生銹為例來簡單說明： 鐵 【投影】 煉鐵 ------還原反應(yīng) 生銹-- --- 氧化反應(yīng) 鐵銹或 鐵礦石 【分析】鐵銹的生成是將鐵返回到它的原始狀態(tài)-----氧化鐵。所以，金屬腐蝕就是游離態(tài)的金屬單質(zhì)被氧化成化合態(tài)的金屬氧化物或其他化合物的過程，可表示為： 【板書】金屬腐蝕的實質(zhì)：M - ne- → Mn+ 金屬腐蝕的分類：化學腐蝕 電化學腐蝕 【提問】舉例說明什么是化學腐蝕和電化學腐蝕? 【閱讀】（2000年人教版）高二化學教材P106～P107 【學生回答】鐵和氯氣直接反應(yīng)而腐蝕;鋼管被原油中的含硫化合物腐蝕均為化學腐蝕。鋼鐵在潮濕的空氣中生銹是電化學腐蝕。 【過渡】鋼鐵在潮濕的空氣里所發(fā)生的腐蝕，就是電化學腐蝕的最普通的例子。在一般情況下，金屬腐蝕大多是電化學腐蝕。 【提問】 電化學腐蝕是怎樣形成的？它具有哪些特征？讓我們通過實驗來研究學習有關(guān)電化學腐蝕的知識。 部分2 有關(guān)電化學腐蝕的知識。 【過渡】上堂課我們已學習了有關(guān)原電池的知識，現(xiàn)在我們從金屬腐蝕的角度來分析銅--鋅原電池實驗的原理。 【課件演示】 銅-鋅原電池實驗 【投影、復(fù)習】原電池反應(yīng)：Zn(-)： Zn - 2e- → Zn2+ (氧化反應(yīng)) Cu(+)： 2H+ + 2e- → H2↑ (還原反應(yīng)) 總的反應(yīng)方程式： Zn + 2H+ → Zn2+ + H2↑ 【啟發(fā)】銅-鋅原電池實驗可看作鋅被腐蝕的過程，屬于哪類金屬腐蝕？ 【回答】電化學腐蝕。 【討論】（全班分小組討論, 小組代表小結(jié).） 問題： 1、電化學腐蝕的形成條件和特征。 2、化學腐蝕和電化學腐蝕的區(qū)別和聯(lián)系。 【結(jié)論】 1．電化學腐蝕形成條件：不純金屬或合金、電解質(zhì)溶液環(huán)境。 特征：原電池反應(yīng)，并伴有電流的產(chǎn)生。 2．化學腐蝕：金屬直接跟物質(zhì)接觸發(fā)生化學反應(yīng)。 電化學腐蝕：原電池反應(yīng)。 在一般情況下，這兩種腐蝕往往同時發(fā)生，只是電化學腐蝕比化學腐蝕要普遍得多。 【引申、學生設(shè)計實驗】如何加快鋅粒在硫酸溶液中的腐蝕？（鋁條、銅絲、硫酸銅溶液、 硫酸溶液、硫酸鈉溶液） 問題： 3．設(shè)計實驗的理論依據(jù)是什么？ 4．用化學方程式說明其反應(yīng)的原理。 【投影答案】 3．原電池原理 4．Zn + Cu2+ → Zn2+ + Cu Zn(-)： Zn – 2e- → Zn2+ Cu(+)： 2H+ + 2e- → H2↑ Zn + 2H+ → Zn2+ + H2↑ 【提問】通過對實驗的研究，大家是否對電化學腐蝕有了進一步的了解。請問：電化學腐蝕的實質(zhì)是什么？ 【學生回答】 原電池反應(yīng)，較活潑的金屬失去電子被腐蝕發(fā)生氧化反應(yīng)，并伴有電流的產(chǎn)生。 【展示】鐵釘（預(yù)先做好實驗：一個浸沒在酒精里、一個一半浸沒在自來水中）的腐蝕 【師生共同討論】運用原電池原理分析鋼鐵腐蝕的成因。教師隨著學生的認知需要不斷改變決策。 【課件演示】鋼鐵的電化學腐蝕 【歸納分析】鐵銹的生成不可缺少的是空氣和水。鋼鐵是鐵碳合金，在干燥的空氣里不易腐蝕，但在潮濕的空氣里，在鋼鐵的表面形成了一層電解質(zhì)溶液的薄膜，它跟鋼鐵里的鐵和少量的碳在鋼鐵制品表面形成了無數(shù)微小的原電池，加快了鋼鐵的腐蝕。 【板書】鋼鐵腐蝕： Fe(-) 2Fe - 4e- → 2Fe2+ C (+) 2H2O + O2 + 4e- → 4OH- 【過渡】我們學習了有關(guān)金屬腐蝕的知識，并了解了金屬腐蝕主要是由原電池反應(yīng)而引起的電化學腐蝕。 金屬腐蝕雖然有害，有時卻可以利用。例如，工業(yè)上通過控制一定條件，利用Fe3+ 腐蝕銅板來制備電子線路板就是利用金屬腐蝕的一個很好例子。但是，金屬腐蝕大多數(shù)是有害的，是須防止的。 部分3 決策討論----有關(guān)金屬腐蝕防護的應(yīng)用 【提問】 大多數(shù)金屬腐蝕我們是要防止的。那么，怎么樣來進行金屬的防護呢？請大家結(jié)合內(nèi)因（金屬的本性）和外因（介質(zhì)）兩因素來考慮，請閱讀教材中有關(guān)內(nèi)容，回答如下問題。 問題： 5．金屬鋁為什么不易腐蝕？ 6．金屬中能導電的雜質(zhì)不如該金屬活潑時，金屬是否容易腐蝕？ 【回答】5．金屬鋁比較活潑，表面可生成致密的氧化物保護膜，使金屬鈍化，保護了內(nèi)層金屬不再被腐蝕。 6．不純的金屬易形成原電池而使金屬發(fā)生電化學腐蝕。 【過渡】介質(zhì)對金屬腐蝕的影響也很大，如果金屬在潮濕的空氣中接觸腐蝕性氣體或電解質(zhì)溶液，都容易被腐蝕。因此，要經(jīng)常對機器和儀表進行保養(yǎng)。 【提問】既然我們已經(jīng)清楚了金屬腐蝕的原因，那么就應(yīng)該從其腐蝕的原因著手，來加強金屬的防護。請大家舉一些日常生活中金屬防護的例子，來說明有哪些防護方法。 【學生討論、回答】 1．改變金屬的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，如制成不銹鋼。 2．在金屬表面覆蓋保護層，如噴漆、涂油、電鍍等。 【啟發(fā)】除以上方法外，還可以用原電池的原理來保護金屬。請同學們根據(jù)原電池的原理想一想被保護的金屬應(yīng)做原電池的哪一極？ 【回答】作正極。 【啟發(fā)】對。像輪船的尾部和在船殼的水線以下部分，裝有一定數(shù)量的鋅塊，就是為了使鋅塊和船體形成原電池，腐蝕了鋅塊而保護了輪船。這種利用原電池原理來減少金屬腐蝕的方法叫做電化學保護法。 【引申討論】金屬的防護通常指的是防銹，但在實際問題中（如投影問題7～11）， 要求你針對所給出的不同情況，去決定應(yīng)分別采用哪種防銹方法。這項工作請大家在小組討論中進行。有一些做決定時應(yīng)考慮的因素需要大家記住。 【投影、講解】 l 金屬制品需要保護多長時間？很明顯，如果金屬制品只需保存很短的時間，就沒有必要去考慮給它一個長久的保護。 l 金屬制品將用在哪里？如果金屬制品主要用于室外，它就需要較好地進行保護。 l 金屬制品是干什么用的？金屬制品用途不同，保護方法也不同。例如，金屬制品要接受高溫，就不能用油漆進行保護。 l 金屬制品外觀重要嗎？某些保護方法也是為了裝飾外觀用的。例如，鍍鉻。 問題 ： 你將決定采用哪種方法來保護鐵不生銹。在你做出選擇之前，仔細考慮成本與效果。如果你覺得除防銹以外還有其他方法，請說出來。（例如：對問題7，你也許會說用塑料檐槽來代替鑄鐵檐槽。） 7．房子上的鑄鐵檐槽。 8．鐵的徽章。 9．放電熨斗的支架。 10．兒童游戲場中秋千的鋼架。 11．河閘的閘門。 部分4 進一步的討論和實驗 【問題、討論】假如有人發(fā)明了一種又便宜、又簡單的方法，生產(chǎn)出一種永不生銹的鋼鐵。顯然這一發(fā)明會帶來很大的益處，從科學、技術(shù)、社會發(fā)展多角度出發(fā)，你認為它也可能帶來壞處嗎？（培養(yǎng)學生從科學、技術(shù)、社會、經(jīng)濟多角度綜合分析的思維） 【作業(yè)】課本習題一、2， 二、4、5， 三、1，2。 【板書設(shè)計】 第四節(jié) 原電池原理及其應(yīng)用（第二課時） 三、金屬的電化學腐蝕 1、金屬腐蝕的實質(zhì)： M – ne- → Mn+ 金屬腐蝕的分類： 化學腐蝕 電化學腐蝕 2、化學腐蝕和電化學腐蝕的比較 化學腐蝕 電化學腐蝕 條件 金屬跟氧化劑直接接觸 不純金屬或合金跟電解質(zhì)溶液接觸 現(xiàn)象 無電流產(chǎn)生 有微弱電流產(chǎn)生 本質(zhì) 金屬被氧化的過程 較活潑的金屬被氧化的過程 相互關(guān)系 化學腐蝕和電化學腐蝕往往同時發(fā)生 3、鋼鐵腐蝕： Fe(-)： 2Fe - 4e- → 2Fe2+ C (+)： 2H2O + O2 + 4e- → 4OH- 4、金屬防護的方法：①改變金屬的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。 ②在金屬表面覆蓋保護層。 ③電化學保護法。