《金屬的電化學腐蝕》教學設計.doc

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《金屬的電化學腐蝕》教學設計 武漢市第六中學 陸洪明 教學目標 l 應用原電池原理，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濟影響。 l 了解一些選擇防鐵生銹方法時應考慮的因素，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、社會、經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：金屬腐蝕的應用 分析應用：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 生銹-- --- 氧化反應 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：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電化學腐蝕的知識。 部分2 有關電化學腐蝕的知識。 【過渡】上堂課我們已學習了有關原電池的知識，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、復習】原電池反應：Zn(-)： Zn - 2e- → Zn2+ (氧化反應) Cu(+)： 2H+ + 2e- → H2↑ (還原反應) 總的反應方程式： 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.） 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。 【結論】 1．電化學腐蝕形成條件：不純金屬或合金、電解質溶液環(huán)境。 特征：原電池反應，并伴有電流的產生。 2．化學腐蝕：金屬直接跟物質接觸發(fā)生化學反應。 電化學腐蝕：原電池反應。 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．設計實驗的理論依據是什么？ 4．用化學方程式說明其反應的原理。 【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：電化學腐蝕的實質是什么？ 【學生回答】 原電池反應，較活潑的金屬失去電子被腐蝕發(fā)生氧化反應，并伴有電流的產生。 【展示】鐵釘（預先做好實驗：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】我們學習了有關金屬腐蝕的知識，并了解了金屬腐蝕主要是由原電池反應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----有關金屬腐蝕防護的應用 【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？請大家結合內因（金屬的本性）和外因（介質）兩因素來考慮，請閱讀教材中有關內容，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溶液，都容易被腐蝕。因此，要經常對機器和儀表進行保養(yǎng)。 【提問】既然我們已經清楚了金屬腐蝕的原因，那么就應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．改變金屬的內部結構，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。請同學們根據原電池的原理想一想被保護的金屬應做原電池的哪一極？ 【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、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、社會、經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。 【板書設計】 第四節(jié) 原電池原理及其應用（第二課時） 三、金屬的電化學腐蝕 1、金屬腐蝕的實質： 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溶液接觸 現(xiàn)象 無電流產生 有微弱電流產生 本質 金屬被氧化的過程 較活潑的金屬被氧化的過程 相互關系 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改變金屬的內部結構。 ②在金屬表面覆蓋保護層。 ③電化學保護法。