2019-2020年高中化學 第三章 探索生活材料 3.2 金屬的腐蝕與防護教案 新人教版選修1.doc
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2019-2020年高中化學 第三章 探索生活材料 3.2 金屬的腐蝕與防護教案 新人教版選修1 項目 內容 課題 第二節(jié) 金屬的腐蝕與防護 修改與創(chuàng)新 教學 目標 知識與技能:能描述金屬腐蝕的化學原理,知道金屬防護的常用方法,認識防止金屬腐蝕的重要意義。 過程與與方法:進一步學會對比、比較認識事物的科學方法和假設驗證探究的思維方式,辯證的認識外因條件對化學變化的影響; 情感、態(tài)度與價值觀:參與試驗探究觀察鐵生銹的過程,體會動手試驗自己獲得鐵的性質的知識的成功愉悅,保持學習的興趣; 教學重、 難點 教學重點:電化腐蝕的原因. 教學難點:析氫腐蝕和吸氧腐蝕的電極反應方程式 教學 過程 常見的金屬腐蝕現象: 金屬腐蝕的現象非常普遍,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。 第二節(jié) 金屬的腐蝕與防護 一、金屬腐蝕 回答什么是金屬腐蝕? 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。 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。 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。 溫度對化學腐蝕的影響: 不同條件下鐵釘的銹蝕 注意:①光亮鐵釘浸沒在菜油之中;②光亮鐵釘半浸半露在菜油中;③光亮鐵釘完全浸沒在食鹽水中;④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:①觀察的一周中不要振蕩試管,否則會破壞生銹的界面;②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 鐵釘生銹的條件:鐵釘含雜質、與電解質溶液接觸。 絕大多數鋼鐵生銹是否是化學腐蝕?為什么? 2、電化學腐蝕 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. 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。 形成原電池的原因。 鋼鐵的吸氧腐蝕與析氫腐蝕: 吸氧腐蝕與析氫腐蝕:發(fā)生條件、正負極反應、總反應。 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 === H2 2H2O + O2 + 4e- == 4OH- 總反應 Fe + 2H+ == Fe2+ + H2 2Fe + 2H2O + O2 == 2Fe(OH)2 4Fe(OH)2 + 2H2O + O2= 4Fe(OH)3 Fe2O3.xH2O 次要 主要 化學腐蝕與電化腐蝕的對比。 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。 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100~150億元。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。 二、金屬的防護 討論自行車不同構件的防銹措施: 電化學腐蝕的實質,寫出兩極反應方程式(析氫和吸氧)。 影響金屬腐蝕的因素有那些?(閱讀P56 最后一自然段) 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。 海水中的金屬為何容易被腐蝕?(提示:電解質溶液) 要想減少或避免電化學腐蝕,我們應該采取什么措施? ?、賹饘僮霰匾木珶?,以減少其中能導電的不活潑雜質。 ?、趯C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。 ③根據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。 ?、苓x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。 ⑤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。 常見金屬防腐蝕方法: 1、物理方法 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。 兩種電化學防護方法 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。 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。 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: 1.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。 2.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。 3. 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。 4.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。 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 (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? 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.汽車排氣系統受銹的影響很嚴重。一輛車,由普通鋼制造的排氣系統價值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,受銹的影響就會減少,并且可以使用6年,不銹鋼排氣系統價值1900元。 從長遠考慮,是普通鋼排氣系統便宜,還是不銹鋼排氣系統便宜?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。請你評論一下這個事實。 略 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 === H2 2H2O + O2 + 4e- == 4OH- 總反應 Fe + 2H+ == Fe2+ + H2 2Fe + 2H2O + O2 == 2Fe(OH)2 4Fe(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+ 教學 反思 1.本課題是一項實踐性很強的探究活動,要求學生單獨或以小組形式進行實地考察,結合成本核算和效果分析獲得可行的方案。 2.如果沒有適當的自行車棚,可選擇類似的需要做防銹處理的農具棚、候車棚、露天鐵架或者家用鐵器等替代,并寫出有關的研究報告。- 配套講稿:
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