高中化学新人教版选修1《化学与生活》第三章第二节《金属的腐蚀与防护》教案

1 高中化学新人教版选修1化学与生活第三章第二节金属的腐蚀与防护教案新疆农十师北屯高级中学段小泉 836000 教学目标：知识与技能： 能描述金属腐蚀的化学原理， 知道金属防护的常用方法， 认识防止金属腐蚀的重要意义。过程与与方法： 进一步学会对比、 比较认识事物的科学方法和假设验证探究的思维方式，辩证的认识外因条件对化学变化的影响；情感、态度与价值观： 参与试验探究观察铁生锈的过程，体会动手试验自己获得铁的性质的知识的成功愉悦，保持学习的兴趣；教学重点： 电化腐蚀的原因。教学难点： 析氢腐蚀和吸氧腐蚀的电极反应方程式。教学方法： 实验探究、师生共议、归纳总结。课时划分 ：两课时教学过程：第一课时投影常见的金属腐蚀现象：导课金属腐蚀的现象非常普遍，像金属制成的日用品、生产工具、机器部件、海轮的船壳等，如保养不好，都会腐蚀，从而造成大量金属的损耗。至于因设备腐蚀损坏而引起停工减产、产品质量下降、污染环境、危害人体健康，甚至造成严重事故的损失，那就更无法估计了。因此，了解金属腐蚀的原因，掌握防护的方法，是具有十分重要的意义的。板书 第二节金属的腐蚀与防护一、金属腐蚀阅读回答什么是金属腐蚀？板书金属腐蚀：金属（或合金）跟周围接触到的气体（或液体）反应而腐蚀损耗的过程。讲述 金属的化学腐蚀：金属跟接触到的物质直接发生化学反应而引起的腐蚀。例如：铁在高温下与氧气直接化合而被腐蚀，在工业生产中氯气跟铁或与其他金属化合使金属锈蚀。特点：反应简单、金属与氧化剂之间的氧化还原反应。板书1、 化学腐蚀：金属跟接触到的物质直接发生化学反应而引起的腐蚀。2 特点：反应简单、金属与氧化剂之间的氧化还原反应。讲述温度对化学腐蚀的影响：科学探究 不同条件下铁钉的锈蚀注意：光亮铁钉浸没在菜油之中；光亮铁钉半浸半露在菜油中；光亮铁钉完全浸没在食盐水中； 光亮铁钉完全浸没在酸性溶液中或碱性溶液中。学生分别观察并写出报告以培养学生的观察与描述能力。教师不但要给学生出题目，还要发挥点拨作用，提出注意点：观察的一周中不要振荡试管，否则会破坏生锈的界面； 把各人设置的具体条件和的状况详尽记录在案，以利分析和归纳，写出高质量的家庭探究报告。实验方案记录结论总结铁钉生锈的条件：铁钉含杂质、与电解质溶液接触。思考绝大多数钢铁生锈是否是化学腐蚀？为什么？板书2、电化学腐蚀讲解由于金属和液态介质 (常为水溶液 )构成微小的原电池而发生金属腐蚀的过程。电化学腐蚀是金属腐蚀的主要形式。例如：钢铁在潮湿的空气中生锈就是电化学腐蚀造成的。板书 电化学腐蚀：不纯的金属或合金与电解质溶液接触，会发生原电池反应，比较活泼的金属失电子被氧化的腐蚀。共同分析 形成原电池的原因。板书 投影钢铁的吸氧腐蚀与析氢腐蚀：讲解 吸氧腐蚀与析氢腐蚀：发生条件、正负极反应、总反应。3 板书 分类析氢腐蚀吸氧腐蚀条件水膜酸性较强（弱酸）水膜酸性较弱或呈中性负极反应Fe 2e- = Fe2+2Fe 4e- = 2 Fe2+正极反应2H+ + 2e- = H22H2O + O2 + 4e= 4OH-总反应Fe + 2H+ = Fe2+ + H22Fe + 2H2O + O2= 2Fe(OH)24Fe(OH)2+ 2H2O + O2= 4Fe(OH)3Fe2O3.xH2O 次要主要归纳与交流 化学腐蚀与电化腐蚀的对比。板书3、化学腐蚀与电化腐蚀的对比（1）本质：金属原子失电子而被氧化M ne = Mn+(2) （3）相互关系：往往同时发生，电化腐蚀要比化学腐蚀普遍得多。课堂练习 1把 a、b、c、d4 块金属片浸入稀硫酸中，用导线两两相连可以组成几个原电池。若 a、b 相连时 a 为负极； c、d 相连时电流由 d 到 c；a、c 相连时 c 极上产生大量气泡； b、d 相连时 b 上有大量气泡产生；则四种金属的活动性顺序由强到弱为：。(acdb) 2烧过菜的铁锅未及时洗去含有NaCl 的残液，过一段时间便出现红棕色的铁锈斑点，已知该锈斑为Fe(OH)3失水的产物。表示 Fe(OH)3生成的电极反应式、离子方程式和化学方程式分别为；（1）负极， 正极； （2）； （3）。（ （1）Fe-2e-=Fe2+，2H2O+O2+4e-=4OH-； （2）Fe2+2OH-=Fe(OH)2； （3）4Fe(OH)2+2H2O+O2=4Fe(OH)3 ）3有人设计以 Pt 和 Zn 为电极材料，埋入人体内作为某种心脏病人的心脏起搏器的能源。它依靠人体内血液种含有一定浓度的溶解氧、H+和 Zn2+进行工作。 它的两极电极反应式分别为： 正极： _ ， 负极： _ 。（正极： Zn-2e-=Zn2+ ,负极： 2H2O+O2+4e-=4OH-）作业P53 1、2、3 4 板书设计 第二节金属的腐蚀与防护一、金属腐蚀金属（或合金）跟周围接触到的气体（或液体）反应而腐蚀损耗的过程。1、 化学腐蚀：金属跟接触到的物质直接发生化学反应而引起的腐蚀。特点：反应简单、金属与氧化剂之间的氧化还原反应。2、电化学腐蚀不纯的金属或合金与电解质溶液接触，会发生原电池反应， 比较活泼的金属失电子被氧化的腐蚀。分类析氢腐蚀吸氧腐蚀条件水膜酸性较强（弱酸）水膜酸性较弱或呈中性负极反应Fe 2e- = Fe2+2Fe 4e- = 2 Fe2+正极反应2H+ + 2e- = H22H2O + O2 + 4e- = 4OH总反应Fe + 2H+ = Fe2+ + H22Fe + 2H2O + O2 = 2Fe(OH)24Fe(OH)2+ 2H2O + O2= 4Fe(OH)3Fe2O3.xH2O 次要主要3、化学腐蚀与电化腐蚀的对比（1）本质：金属原子失电子而被氧化M ne- = Mn+（3）（3）相互关系：往往同时发生，电化腐蚀要比化学腐蚀普遍得多。第二课时过渡金属被腐蚀后，在外形、色泽以及机械性能等方面都将发生变化，会使机器设备、仪器、仪表的精密度和灵敏度降低，影响使用以至报废，甚至发生严重事故。每年由于钢铁生锈会使我国损失大约100150 亿元。在英国，每 90秒钟就有 1 吨钢被锈蚀掉。因此防止金属腐蚀有很重要的意义。 板书 二、金属的防护 思考与交流 讨论自行车不同构件的防锈措施：5 复习 电化学腐蚀的实质，写出两极反应方程式（析氢和吸氧）。 思考 影响金属腐蚀的因素有那些？（阅读P56 最后一自然段） 练习 1、影响金属腐蚀的因素有和两个，就金属本身来说金属越，金属越易被腐蚀， 金属中含杂质越， 金属越易被腐蚀； 介质对金属腐蚀影响也很大，如果金属在、和，金属越易被腐蚀。 思考 海水中的金属为何容易被腐蚀？（提示：电解质溶液） 讨论 要想减少或避免电化学腐蚀，我们应该采取什么措施？对金属做必要的精炼，以减少其中能导电的不活泼杂质。对机器、仪表及时保养，减少金属与腐蚀性气体、电解质溶液、潮湿气体的接触。根据用途不同采取不同的方法使金属与造成发生的介质隔离，如涂油脂、喷漆、镀层、表面钝化等。选用适宜的金属或非金属制成耐腐蚀的合金，如炼制不锈钢、耐酸钢等。采用电化学防护方法，如在钢铁的船体上焊接上较活泼的金属锌。 投影 常见金属防腐蚀方法： 板书1 、物理方法 讲述 以上投影中方法都是物理方法。 刚才同学们回答时已提到电化学防护方法。 投影 两种电化学防护方法6 讲述 金属腐蚀本质就是金属失电子而被氧化的过程。金属越活泼， 金属越易被腐蚀。 因此在金属铁上连接一块比它更活泼的金属，发生原电池反应时， 失电子的为活泼的金属，而铁被保护。探究活动 1 决策采用哪种防锈方法1镀铝后涂漆2镀锌后涂漆3 镀镉后涂漆4镀铬5镀锡6喷砂清理后涂漆7 一般清理后涂漆8 在锈上涂漆上图对不同防锈方法的效果进行了比较，同时也粗略给出了这些方法的成本。问题 采用哪种方法来保护铁不生锈，仔细考虑成本与效果。（1）房子上的铸铁檐槽（ 2）海边码头上的钢轨（ 3）铁的徽章（ 4）放电熨斗的支架（ 5）钢刀片（ 6）铁钥匙（ 7）儿童游戏场中秋千的钢架1 至 7 中，要求针对所给出的不同情况，去决定应分别采用哪种防锈方法。这项工作最好在小组中进行。有一些做决定时应考虑的因素：1.物品需要保存多长时间?很明显，如果物品只需保存很短的时间，就没有必要去考虑给它一个长久的保护。2.物品将用在哪里 ?如果物品主要用于室外，它就需要较好地进行保护。3. 物品是干什么用的 ?物品用途不同，保护方法也不同。例如，物品要接受高温，就不能用油漆进行保护。4.物品外观重要吗 ?某些保护方法也是为了装饰外观用的。例如，镀铬。探究活动 2决策怎样保护通向学校的小桥假设你为地方政府的架桥部门工作，你要在一条河上修一座供人行走的小桥，有了这座桥， 孩子们就可以从住宅区通过小河到学校上学了。这座桥要用铁建造，你要决定采用什么样的保护方法来防止它生锈这座桥需要保存16 年，7 因为 16 年后学校就要搬到另一个新的地方。有四种防锈措施供选择：选择 1 不防锈，不采取防锈措施的桥， 10 年后必须进行更换， 否则会由于锈蚀而发生危险。选择 2 在对桥进行一般性清理后，涂上油漆这种保护措施需要每3 年重新进行一次。选择 3 用喷砂清理法对桥清理后，涂上油漆。这种保护措施需要每6 年重新进行一次。选择 4 将桥喷砂清理后，镀上锌再涂上漆。这种保护措施能使桥保存18年。下面给出了以上四种选择的成本。表：四种选择的成本问题 （1）计算每个选择从桥建造开始，16 年所花的费用（包括建造费和维修保护费）（ 2）采用哪个选择？讨论 1只有钢铁才能生锈，很多其他的金属，如铝和铜，几乎完全不发生锈蚀可是为什么我们用钢铁比用其他金属多呢? 2假如有人发明了一种又便宜、又简单的方法，使锈永远不可能发生显然这一发明会带来很大的益处，你认为它也可能带来坏处吗? 3汽车排气系统受锈的影响很严重。一辆车，由普通钢制造的排气系统价值 960 元，由于生锈的原因，它使用大约2 年就需要更换。对同一辆车，如果买一个由不锈钢制造的排气系统，受锈的影响就会减少， 并且可以使用 6 年，不锈钢排气系统价值 1900 元。 从长远考虑， 是普通钢排气系统便宜， 还是不锈钢排气系统便宜 ?解释你的回答。4在英国才有不到 10的汽车拥有者购买不锈钢排气系统。请你评论一下这个事实。 小结 略 课堂练习 1解释下列现象并写出有关原电池的电极反应：（1）马口铁（镀 Sn铁皮）做的罐头，打开后为什么极易生锈？（2）自来水管（镀 Zn 铁管）和白铁皮做的提桶，为什么不易生锈？（3）轮船船壳的水线以下部分，为什么要装上一定数量Zn 块？2桥梁上钢结构接头处须用铆钉连结，以下三种铆钉，选用何种为好？（1）铝铆钉（2）铜铆钉（3）钢铆钉3下列各烧杯中盛有海水，依次插入：8 （1）Fe 片；（ 2）Cu、Fe 导线相连；（ 3）Sn、Fe 导线相连；（ 4）Zn、Fe导线相连；（ 5）Al、Fe导线相连；铁在其中被腐蚀时由快到慢的顺序是：。参考答案： 1、略 2、（3）3、（2）（ 3）（ 1）（ 4）（ 5） 作业P53 4 、5