2018-2019年高中化學(xué) 第04章 電化學(xué)基礎(chǔ) 專題4.4 金屬的電化學(xué)腐蝕與防護(hù)教學(xué)案 新人教版選修4.doc

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4-4 金屬的電化學(xué)腐蝕與防護(hù)教學(xué)目標(biāo)1了解金屬腐蝕的種類，探究金屬發(fā)生電化學(xué)腐蝕的原因2掌握化學(xué)腐蝕和電化學(xué)腐蝕的區(qū)別。3認(rèn)識(shí)金屬腐蝕的危害及防腐措施，感受化學(xué)對(duì)人類生產(chǎn)和生活的影響。4.進(jìn)一步學(xué)會(huì)對(duì)比、比較認(rèn)識(shí)事物的科學(xué)方法和假設(shè)驗(yàn)證探究的思維方式，辯證的認(rèn)識(shí)外因條件對(duì)化學(xué)變化的影響。教學(xué)重點(diǎn)：吸氧腐蝕、析氫腐蝕的原理教學(xué)難點(diǎn)：吸氧腐蝕、析氫腐蝕的原理教學(xué)過(guò)程：【投影】常見(jiàn)的金屬腐蝕現(xiàn)象：【導(dǎo)課】金屬腐蝕的現(xiàn)象非常普遍，像金屬制成的日用品、生產(chǎn)工具、機(jī)器部件、海輪的船殼等，如保養(yǎng)不好，都會(huì)腐蝕，從而造成大量金屬的損耗。至于因設(shè)備腐蝕損壞而引起停工減產(chǎn)、產(chǎn)品質(zhì)量下降、污染環(huán)境、危害人體健康，甚至造成嚴(yán)重事故的損失，那就更無(wú)法估計(jì)了。因此，了解金屬腐蝕的原因，掌握防護(hù)的方法，是具有十分重要的意義的?！景鍟?shū)】 第二節(jié) 金屬的腐蝕與防護(hù)一、金屬腐蝕【閱讀】回答什么是金屬腐蝕？【板書(shū)】金屬腐蝕：金屬（或合金）跟周圍接觸到的氣體（或液體）反應(yīng)而腐蝕損耗的過(guò)程?！局v述】 金屬的化學(xué)腐蝕：金屬跟接觸到的物質(zhì)直接發(fā)生化學(xué)反應(yīng)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(chǎn)中氯氣跟鐵或與其他金屬化合使金屬銹蝕。特點(diǎn)：反應(yīng)簡(jiǎn)單、金屬與氧化劑之間的氧化還原反應(yīng)?！景鍟?shū)】1、 化學(xué)腐蝕：金屬跟接觸到的物質(zhì)直接發(fā)生化學(xué)反應(yīng)而引起的腐蝕。特點(diǎn)：反應(yīng)簡(jiǎn)單、金屬與氧化劑之間的氧化還原反應(yīng)。【講述】溫度對(duì)化學(xué)腐蝕的影響：【科學(xué)探究】不同條件下鐵釘?shù)匿P蝕注意：光亮鐵釘浸沒(méi)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(méi)在食鹽水中；光亮鐵釘完全浸沒(méi)在酸性溶液中或堿性溶液中。學(xué)生分別觀察并寫出報(bào)告以培養(yǎng)學(xué)生的觀察與描述能力。教師不但要給學(xué)生出題目，還要發(fā)揮點(diǎn)撥作用，提出注意點(diǎn)：觀察的一周中不要振蕩試管，否則會(huì)破壞生銹的界面；把各人設(shè)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(zhì)量的家庭探究報(bào)告。實(shí)驗(yàn)方案記錄結(jié)論【總結(jié)】鐵釘生銹的條件：鐵釘含雜質(zhì)、與電解質(zhì)溶液接觸。【思考】絕大多數(shù)鋼鐵生銹是否是化學(xué)腐蝕？為什么？【板書(shū)】2、電化學(xué)腐蝕【講解】由于金屬和液態(tài)介質(zhì)(常為水溶液)構(gòu)成微小的原電池而發(fā)生金屬腐蝕的過(guò)程.電化學(xué)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(xué)腐蝕造成的.【板書(shū)】 電化學(xué)腐蝕 ：不純的金屬或合金與電解質(zhì)溶液接觸，會(huì)發(fā)生原電池反應(yīng)，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?！景鍟?shū)】【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(fù)極反應(yīng)、總反應(yīng)。【板書(shū)】分類析氫腐蝕吸氧腐蝕條件水膜酸性較強(qiáng)（弱酸）水膜酸性較弱或呈中性負(fù)極反應(yīng)Fe 2e = Fe2+2Fe 4e = 2 Fe2+正極反應(yīng)2H+ + 2e = H22H2O + O2 + 4e = 4OH-總反應(yīng)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(xué)腐蝕與電化腐蝕的對(duì)比?！景鍟?shū)】3、化學(xué)腐蝕與電化腐蝕的對(duì)比（1）本質(zhì)：金屬原子失電子而被氧化M ne = Mn+ (2) （3） 相互關(guān)系：往往同時(shí)發(fā)生，電化腐蝕要比化學(xué)腐蝕普遍得多。【小結(jié)】略【課堂練習(xí)】1把a(bǔ)、b、c、d4塊金屬片浸入稀硫酸中，用導(dǎo)線兩兩相連可以組成幾個(gè)原電池。若a、b相連時(shí)a為負(fù)極；c、d相連時(shí)電流由d到c；a、c相連時(shí)c極上產(chǎn)生大量氣泡；b、d相連時(shí)b上有大量氣泡產(chǎn)生；則四種金屬的活動(dòng)性順序由強(qiáng)到弱為： .(acdb)2燒過(guò)菜的鐵鍋未及時(shí)洗去含有NaCl的殘液，過(guò)一段時(shí)間便出現(xiàn)紅棕色的鐵銹斑點(diǎn)，已知該銹斑為Fe(OH)3失水的產(chǎn)物。表示Fe(OH)3生成的電極反應(yīng)式、離子方程式和化學(xué)方程式分別為；（1）負(fù)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(shè)計(jì)以Pt和Zn為電極材料，埋入人體內(nèi)作為某種心臟病人的心臟起搏器的能源。它依靠人體內(nèi)血液種含有一定濃度的溶解氧、H+和Zn2+進(jìn)行工作。它的兩極電極反應(yīng)式分別為： 。（正極：Zn-2e=Zn2+ ,負(fù)極：2H2O+O2+4e=4OH-,）【過(guò)渡】金屬被腐蝕后，在外形、色澤以及機(jī)械性能等方面都將發(fā)生變化，會(huì)使機(jī)器設(shè)備、儀器、儀表的精密度和靈敏度降低，影響使用以至報(bào)廢，甚至發(fā)生嚴(yán)重事故。每年由于鋼鐵生銹會(huì)使我國(guó)損失大約100150億元。在英國(guó)，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(shū)】二、金屬的防護(hù)【思考與交流】討論自行車不同構(gòu)件的防銹措施：【復(fù)習(xí)】電化學(xué)腐蝕的實(shí)質(zhì)，寫出兩極反應(yīng)方程式（析氫和吸氧）?！舅伎肌坑绊懡饘俑g的因素有那些？（閱讀P56 最后一自然段）【練習(xí)】1、影響金屬腐蝕的因素有和兩個(gè)，就金屬本身來(lái)說(shuō)金屬越，金屬越易被腐蝕，金屬中含雜質(zhì)越，金屬越易被腐蝕；介質(zhì)對(duì)金屬腐蝕影響也很大，如果金屬在、和，金屬越易被腐蝕?！舅伎肌亢Ｋ械慕饘贋楹稳菀妆桓g？（提示：電解質(zhì)溶液）【討論】要想減少或避免電化學(xué)腐蝕，我們應(yīng)該采取什么措施？ 對(duì)金屬做必要的精煉，以減少其中能導(dǎo)電的不活潑雜質(zhì)。 對(duì)機(jī)器、儀表及時(shí)保養(yǎng)，減少金屬與腐蝕性氣體、電解質(zhì)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(zhì)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(xué)防護(hù)方法，如在鋼鐵的船體上焊接上較活潑的金屬鋅?！就队啊砍Ｒ?jiàn)金屬防腐蝕方法： 【板書(shū)】1、物理方法【講述】以上投影中方法都是物理方法。剛才同學(xué)們回答時(shí)已提到電化學(xué)防護(hù)方法。【投影】?jī)煞N電化學(xué)防護(hù)方法【講述】金屬腐蝕本質(zhì)就是金屬失電子而被氧化的過(guò)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(yīng)時(shí)，失電子的為活潑的金屬，而鐵被保護(hù)?！咎骄炕顒?dòng)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(duì)不同防銹方法的效果進(jìn)行了比較，同時(shí)也粗略給出了這些方法的成本?！締?wèn)題】采用哪種方法來(lái)保護(hù)鐵不生銹，仔細(xì)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(chǎng)中秋千的鋼架1至7中，要求針對(duì)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(xiàng)工作最好在小組中進(jìn)行。有一些做決定時(shí)應(yīng)考慮的因素：物品需要保存多長(zhǎng)時(shí)間?很明顯，如果物品只需保存很短的時(shí)間，就沒(méi)有必要去考慮給它一個(gè)長(zhǎng)久的保護(hù)。 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(jìn)行保護(hù)。 物品是干什么用的?物品用途不同，保護(hù)方法也不同。例如，物品要接受高溫，就不能用油漆進(jìn)行保護(hù)。 物品外觀重要嗎?某些保護(hù)方法也是為了裝飾外觀用的。例如，鍍鉻?！咎骄炕顒?dòng)2】決策怎樣保護(hù)通向?qū)W校的小橋假設(shè)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(guò)小河到學(xué)校上學(xué)了。這座橋要用鐵建造，你要決定采用什么樣的保護(hù)方法來(lái)防止它生銹這座橋需要保存16年，因?yàn)?6年后學(xué)校就要搬到另一個(gè)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(jìn)行更換，否則會(huì)由于銹蝕而發(fā)生危險(xiǎn)。選擇2 在對(duì)橋進(jìn)行一般性清理后，涂上油漆這種保護(hù)措施需要每3年重新進(jìn)行一次。選擇3 用噴砂清理法對(duì)橋清理后，涂上油漆。這種保護(hù)措施需要每6年重新進(jìn)行一次。選擇4 將橋噴砂清理后，鍍上鋅再涂上漆。這種保護(hù)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(wèn)題】 （1）計(jì)算每個(gè)選擇從橋建造開(kāi)始，16年所花的費(fèi)用（包括建造費(fèi)和維修保護(hù)費(fèi)）（ 2）采用哪個(gè)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(jiǎn)單的方法，使銹永遠(yuǎn)不可能發(fā)生顯然這一發(fā)明會(huì)帶來(lái)很大的益處，你認(rèn)為它也可能帶來(lái)壞處嗎?3汽車排氣系統(tǒng)受銹的影響很嚴(yán)重。一輛車，由普通鋼制造的排氣系統(tǒng)價(jià)值960元，由于生銹的原因，它使用大約2年就需要更換。對(duì)同一輛車，如果買一個(gè)由不銹鋼制造的排氣系統(tǒng)，受銹的影響就會(huì)減少，并且可以使用6年，不銹鋼排氣系統(tǒng)價(jià)值1900元。 從長(zhǎng)遠(yuǎn)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(guó)才有不到10的汽車擁有者購(gòu)買不銹鋼排氣系統(tǒng)。請(qǐng)你評(píng)論一下這個(gè)事實(shí)。【課堂練習(xí)】1解釋下列現(xiàn)象并寫出有關(guān)原電池的電極反應(yīng)：（1）馬口鐵（鍍Sn鐵皮）做的罐頭，打開(kāi)后為什么極易生銹？（2）自來(lái)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(jié)構(gòu)接頭處須用鉚釘連結(jié)，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(dǎo)線相連；（3）Sn、Fe導(dǎo)線相連；（4）Zn、Fe導(dǎo)線相連；（5）Al、Fe導(dǎo)線相連；鐵在其中被腐蝕時(shí)由快到慢的順序是：。參考答案：1、略2、（3）3、（2）（3）（1）（4）（5）板書(shū)設(shè)計(jì)：第二節(jié) 金屬的腐蝕與防護(hù)一、金屬腐蝕金屬（或合金）跟周圍接觸到的氣體（或液體）反應(yīng)而腐蝕損耗的過(guò)程。1、 化學(xué)腐蝕：金屬跟接觸到的物質(zhì)直接發(fā)生化學(xué)反應(yīng)而引起的腐蝕。特點(diǎn)：反應(yīng)簡(jiǎn)單、金屬與氧化劑之間的氧化還原反應(yīng)。2、電化學(xué)腐蝕不純的金屬或合金與電解質(zhì)溶液接觸，會(huì)發(fā)生原電池反應(yīng)，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(qiáng)（弱酸）水膜酸性較弱或呈中性負(fù)極反應(yīng)Fe 2e = Fe2+2Fe 4e = 2 Fe2+正極反應(yīng)2H+ + 2e = H22H2O + O2 + 4e = 4OH總反應(yīng)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(xué)腐蝕與電化腐蝕的對(duì)比（1）本質(zhì)：金屬原子失電子而被氧化M ne = Mn+ （3）二、金屬的防護(hù)1、物理方法2、電化學(xué)法