2019-2020年高中化學 第四章 電化學基礎 第四節(jié)金屬的電化學腐蝕與防護教案 新人教版選修4.doc

2019-2020年高中化學 第四章 電化學基礎 第四節(jié)金屬的電化學腐蝕與防護教案 新人教版選修4投影常見的金屬腐蝕現(xiàn)象：導課金屬腐蝕的現(xiàn)象非常普遍，像金屬制成的日用品、生產工具、機器部件、海輪的船殼等，如保養(yǎng)不好，都會腐蝕，從而造成大量金屬的損耗。至于因設備腐蝕損壞而引起停工減產、產品質量下降、污染環(huán)境、危害人體健康，甚至造成嚴重事故的損失，那就更無法估計了。因此，了解金屬腐蝕的原因，掌握防護的方法，是具有十分重要的意義的。板書 第二節(jié) 金屬的腐蝕與防護一、金屬腐蝕閱讀回答什么是金屬腐蝕？板書金屬腐蝕：金屬（或合金）跟周圍接觸到的氣體（或液體）反應而腐蝕損耗的過程。講述 金屬的化學腐蝕：金屬跟接觸到的物質直接發(fā)生化學反應而引起的腐蝕。例如：鐵在高溫下與氧氣直接化合而被腐蝕，在工業(yè)生產中氯氣跟鐵或與其他金屬化合使金屬銹蝕。特點：反應簡單、金屬與氧化劑之間的氧化還原反應。板書1、 化學腐蝕：金屬跟接觸到的物質直接發(fā)生化學反應而引起的腐蝕。特點：反應簡單、金屬與氧化劑之間的氧化還原反應。講述溫度對化學腐蝕的影響：科學探究不同條件下鐵釘?shù)匿P蝕注意：光亮鐵釘浸沒在菜油之中；光亮鐵釘半浸半露在菜油中；光亮鐵釘完全浸沒在食鹽水中；光亮鐵釘完全浸沒在酸性溶液中或堿性溶液中。學生分別觀察并寫出報告以培養(yǎng)學生的觀察與描述能力。教師不但要給學生出題目，還要發(fā)揮點撥作用，提出注意點：觀察的一周中不要振蕩試管，否則會破壞生銹的界面；把各人設置的具體條件和的狀況詳盡記錄在案，以利分析和歸納，寫出高質量的家庭探究報告。實驗方案記錄結論總結鐵釘生銹的條件：鐵釘含雜質、與電解質溶液接觸。思考絕大多數(shù)鋼鐵生銹是否是化學腐蝕？為什么？板書2、電化學腐蝕講解由于金屬和液態(tài)介質(常為水溶液)構成微小的原電池而發(fā)生金屬腐蝕的過程.電化學腐蝕是金屬腐蝕的主要形式.例如:鋼鐵在潮濕的空氣中生銹就是電化學腐蝕造成的.板書 電化學腐蝕 ：不純的金屬或合金與電解質溶液接觸，會發(fā)生原電池反應，比較活潑的金屬失電子被氧化的腐蝕。共同分析形成原電池的原因。板書投影鋼鐵的吸氧腐蝕與析氫腐蝕：講解 吸氧腐蝕與析氫腐蝕：發(fā)生條件、正負極反應、總反應。板書分類析氫腐蝕吸氧腐蝕條件水膜酸性較強（弱酸）水膜酸性較弱或呈中性負極反應Fe 2e = Fe2+2Fe 4e = 2 Fe2+正極反應2H+ + 2e = H22H2O + O2 + 4e = 4OH-總反應Fe + 2H+ = Fe2+ + H22Fe + 2H2O + O2 = 2Fe(OH)24Fe(OH)2 + 2H2O + O2= 4Fe(OH)3 Fe2O3.xH2O次要主要歸納與交流化學腐蝕與電化腐蝕的對比。板書3、化學腐蝕與電化腐蝕的對比（1）本質：金屬原子失電子而被氧化M ne = Mn+ (2) （3） 相互關系：往往同時發(fā)生，電化腐蝕要比化學腐蝕普遍得多。小結略課堂練習1把a、b、c、d4塊金屬片浸入稀硫酸中，用導線兩兩相連可以組成幾個原電池。若a、b相連時a為負極；c、d相連時電流由d到c；a、c相連時c極上產生大量氣泡；b、d相連時b上有大量氣泡產生；則四種金屬的活動性順序由強到弱為： .(a>c>d>b)2燒過菜的鐵鍋未及時洗去含有NaCl的殘液，過一段時間便出現(xiàn)紅棕色的鐵銹斑點，已知該銹斑為Fe(OH)3失水的產物。表示Fe(OH)3生成的電極反應式、離子方程式和化學方程式分別為；（1）負極 ， 正極 ；（2） ；（3） 。（Fe-2e=Fe2+ ,2H2O+O2+4e=4OH-,） (Fe2+2OH-=Fe(OH)2；4Fe(OH)2+2H2O+O2=4Fe(OH)3) 3.有人設計以Pt和Zn為電極材料，埋入人體內作為某種心臟病人的心臟起搏器的能源。它依靠人體內血液種含有一定濃度的溶解氧、H+和Zn2+進行工作。它的兩極電極反應式分別為： 。（正極：Zn-2e=Zn2+ ,負極：2H2O+O2+4e=4OH-,）過渡金屬被腐蝕后，在外形、色澤以及機械性能等方面都將發(fā)生變化，會使機器設備、儀器、儀表的精密度和靈敏度降低，影響使用以至報廢，甚至發(fā)生嚴重事故。每年由于鋼鐵生銹會使我國損失大約100150億元。在英國，每90秒鐘就有1噸鋼被銹蝕掉。因此防止金屬腐蝕有很重要的意義。板書二、金屬的防護思考與交流討論自行車不同構件的防銹措施：復習電化學腐蝕的實質，寫出兩極反應方程式（析氫和吸氧）。思考影響金屬腐蝕的因素有那些？（閱讀P56 最后一自然段）練習1、 影響金屬腐蝕的因素有和兩個，就金屬本身來說金屬越，金屬越易被腐蝕，金屬中含雜質越，金屬越易被腐蝕；介質對金屬腐蝕影響也很大，如果金屬在、和，金屬越易被腐蝕。思考海水中的金屬為何容易被腐蝕？（提示：電解質溶液）討論要想減少或避免電化學腐蝕，我們應該采取什么措施？對金屬做必要的精煉，以減少其中能導電的不活潑雜質。對機器、儀表及時保養(yǎng)，減少金屬與腐蝕性氣體、電解質溶液、潮濕氣體的接觸。根據(jù)用途不同采取不同的方法使金屬與造成發(fā)生的介質隔離，如涂油脂、噴漆、鍍層、表面鈍化等。選用適宜的金屬或非金屬制成耐腐蝕的合金，如煉制不銹鋼、耐酸鋼等。采用電化學防護方法，如在鋼鐵的船體上焊接上較活潑的金屬鋅。投影常見金屬防腐蝕方法： 板書1、物理方法講述以上投影中方法都是物理方法。剛才同學們回答時已提到電化學防護方法。投影兩種電化學防護方法講述金屬腐蝕本質就是金屬失電子而被氧化的過程。金屬越活潑，金屬越易被腐蝕。因此在金屬鐵上連接一塊比它更活潑的金屬，發(fā)生原電池反應時，失電子的為活潑的金屬，而鐵被保護。探究活動1 決策采用哪種防銹方法1鍍鋁后涂漆 2鍍鋅后涂漆 3鍍鎘后涂漆 4鍍鉻 5鍍錫 6噴砂清理后涂漆 7一般清理后涂漆 8在銹上涂漆上圖對不同防銹方法的效果進行了比較，同時也粗略給出了這些方法的成本。問題 采用哪種方法來保護鐵不生銹，仔細考慮成本與效果。（1）房子上的鑄鐵檐槽（2）海邊碼頭上的鋼軌（3）鐵的徽章（4）放電熨斗的支架（5）鋼刀片（6）鐵鑰匙（7）兒童游戲場中秋千的鋼架1至7中，要求針對所給出的不同情況，去決定應分別采用哪種防銹方法。這項工作最好在小組中進行。有一些做決定時應考慮的因素：物品需要保存多長時間?很明顯，如果物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。 物品將用在哪里?如果物品主要用于室外，它就需要較好地進行保護。 物品是干什么用的?物品用途不同，保護方法也不同。例如，物品要接受高溫，就不能用油漆進行保護。 物品外觀重要嗎?某些保護方法也是為了裝飾外觀用的。例如，鍍鉻。探究活動2決策怎樣保護通向學校的小橋假設你為地方政府的架橋部門工作，你要在一條河上修一座供人行走的小橋，有了這座橋，孩子們就可以從住宅區(qū)通過小河到學校上學了。這座橋要用鐵建造，你要決定采用什么樣的保護方法來防止它生銹這座橋需要保存16年，因為16年后學校就要搬到另一個新的地方。有四種防銹措施供選擇：選擇1 不防銹，不采取防銹措施的橋，10年后必須進行更換，否則會由于銹蝕而發(fā)生危險。選擇2 在對橋進行一般性清理后，涂上油漆這種保護措施需要每3年重新進行一次。選擇3 用噴砂清理法對橋清理后，涂上油漆。這種保護措施需要每6年重新進行一次。選擇4 將橋噴砂清理后，鍍上鋅再涂上漆。這種保護措施能使橋保存18年。下面給出了以上四種選擇的成本。表： 四種選擇的成本問題 （1）計算每個選擇從橋建造開始，16年所花的費用（包括建造費和維修保護費）（ 2）采用哪個選擇？討論 1只有鋼鐵才能生銹，很多其他的金屬，如鋁和銅，幾乎完全不發(fā)生銹蝕可是為什么我們用鋼鐵比用其他金屬多呢?2假如有人發(fā)明了一種又便宜、又簡單的方法，使銹永遠不可能發(fā)生顯然這一發(fā)明會帶來很大的益處，你認為它也可能帶來壞處嗎?3汽車排氣系統(tǒng)受銹的影響很嚴重。一輛車，由普通鋼制造的排氣系統(tǒng)價值960元，由于生銹的原因，它使用大約2年就需要更換。對同一輛車，如果買一個由不銹鋼制造的排氣系統(tǒng)，受銹的影響就會減少，并且可以使用6年，不銹鋼排氣系統(tǒng)價值1900元。 從長遠考慮，是普通鋼排氣系統(tǒng)便宜，還是不銹鋼排氣系統(tǒng)便宜?解釋你的回答。4在英國才有不到10的汽車擁有者購買不銹鋼排氣系統(tǒng)。請你評論一下這個事實。小結略課堂練習1解釋下列現(xiàn)象并寫出有關原電池的電極反應：（1）馬口鐵（鍍Sn鐵皮）做的罐頭，打開后為什么極易生銹？（2）自來水管（鍍Zn鐵管）和白鐵皮做的提桶，為什么不易生銹？（3）輪船船殼的水線以下部分，為什么要裝上一定數(shù)量Zn塊？2橋梁上鋼結構接頭處須用鉚釘連結，以下三種鉚釘，選用何種為好？（1）鋁鉚釘 （2）銅鉚釘 （3）鋼鉚釘3下列各燒杯中盛有海水，依次插入：（1）Fe片；（2）Cu、Fe導線相連；（3）Sn、Fe導線相連；（4）Zn、Fe導線相連；（5）Al、Fe導線相連；鐵在其中被腐蝕時由快到慢的順序是：。參考答案：1、略2、（3）3、（2）（3）（1）（4）（5）作業(yè)板書設計第二節(jié) 金屬的腐蝕與防護一、金屬腐蝕金屬（或合金）跟周圍接觸到的氣體（或液體）反應而腐蝕損耗的過程。1、 化學腐蝕：金屬跟接觸到的物質直接發(fā)生化學反應而引起的腐蝕。特點：反應簡單、金屬與氧化劑之間的氧化還原反應。2、電化學腐蝕不純的金屬或合金與電解質溶液接觸，會發(fā)生原電池反應，比較活潑的金屬失電子被氧化的腐蝕。 分類析氫腐蝕吸氧腐蝕條件水膜酸性較強（弱酸）水膜酸性較弱或呈中性負極反應Fe 2e = Fe2+2Fe 4e = 2 Fe2+正極反應2H+ + 2e = H22H2O + O2 + 4e = 4OH總反應Fe + 2H+ = Fe2+ + H22Fe + 2H2O + O2 = 2Fe(OH)24Fe(OH)2 + 2H2O + O2= 4Fe(OH)3 Fe2O3.xH2O次要主要3、化學腐蝕與電化腐蝕的對比（1）本質：金屬原子失電子而被氧化M ne = Mn+ （3）二、金屬的防護1、物理方法2、電化學法