金属制品的防护.doc

金属制品的防护山东诸城实验中学 王云辉1．模块课程整体设计1.1 模块总体定位和目标“化学与生活”模块是在必修课程基础之上为高中生提供的一个侧重体现化学在生活中广泛应用的选修模块该模块对提高学生的公民科学素养有重要价值，是高中化学新课程的重要组成部分，目前在山东省主要作为文科倾向的学生选修，但无论文科倾向还是理科倾向的学生学习此模块都应该引起学科教师的高度重视化学与生活”模块旨在使学生了解更多与化学有关的生活知识，学习与学生生活相关的化学知识，提高学生分析生活问题和解决生活问题的能力，帮助学生更科学地理解和认识生活，树立科学的生活观念和态度，养成科学健康的生活方式，体会化学科学对提高生活质量的重要价值，提高学习化学的兴趣，促进科学素养的全面提高通过“化学与生活”模块的学习，学生主要在以下方面得到发展：（1）认识化学在促进人类健康、提供生活材料和保护环境等方面的重要作用2）能应用所学化学知识对生活中的有关问题作出判断和解释3）认识化学科学的发展对提高人类生活质量的积极作用，形成可持续发展的思想化学与生活”模块作为选修模块之一，同样承担着部分学生（特别是文科倾向的学生）继续获得必修学分的功能，所以该模块也要使学生继续学习一些必修模块中没有的化学知识。

但其余其他选修模块相比， “化学与生活”模块更多地承担者化学课程的 STS 教育功能，所以该模块的化学知识，所以该模块的化学知识内容，从组织线索到教学深广度都要与其他学术性模块有所区别首先，从内容选择上看，由于“化学与生活”模块主要供文科倾向的学生选修，文科学生一般不再学习“化学反应原理” 、 “有机化学”和“物质结构与性质”等模块，所以有一部分化学知识内容是“化学与生活”模块和其他选修模块的共同选择，这部分知识内容加上必修模块中的化学知识内容共同构成学生达到高中毕业水平所需要的基本化学知识内容另外，这个模块中的化学知识更倾向与选择那些紧密联系生活中的常见物质、化学现象和化学问题其次，从内容的编排来看，其他选修模块是将化学核心知识按照相应模块的学术体系进行编排，而“化学与生活”模块则通过“化学与健康” 、 “生活中的材料” 、 “化学与环境保护”等生活主题课题来构建再次，从共有的化学知识的要求来看， “化学与生活”模块中要求的深广度要比其他选修模块的要求低，多数属于介绍性质，在教学中对其加深和拓展时要慎重 “化学与生活”模块内容涉及的化学知识、原理、概念大多在化学 1 化学 2 中学习过，可以说“化学与生活”是对化学 1 化学 2 所学知识的具体运用。

当然，通过“化学与生活”的学习也要进一步掌握新的、必要的化学知识最后，从学生学习方式和教学方式看， “化学与生活”模块的学习过程，不仅仅要重视学生对“生活经验”的回忆与体验，重视联系生产、生活实际，尤其是学生已有的生活经验以及能够感受到的生活实际，也要重视学生的积极参与，补充发挥查阅资料、调查访问、参观讨论、实验探究等各种活动的教学功能此外，与义务教育化学课程、必修模块以及与其他选修模块中的联系生活实际内容相比， “化学与生活”模块更急突出与化学相关的生活主题和课题，反映应用化学研究领域的一定的代表性，所以该模块要使学生学习比较广泛而系统的与化学相关的生活知识1.2 单元及课时规划及教学目标《金属制品的防护》本节内容标准“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认识金属与合金在性能上的主要差异，知道生活中常见合金的组成 ”具体有求“以吸氧腐蚀为例，了解电化学腐蚀的原理能列举几种防止金属腐蚀的重要措施（如镀塑、电镀、烤蓝、电化学保护法等） ，认识防止金属腐蚀的重要意义知道金属腐蚀的本质是金属失去电子被氧化，了解金属防腐蚀措施的实质是阻止金属失去电子 ”“认识生活中常见金属的性质及其应用（如铝、铜、铁等金属的性质和应用） 。

知道常见合金的组成及应用（如生铁、不锈钢、硬铝、黄铜、青铜） 知道金属与合金在性能和结构上的主要差异，了解合金的性能受哪些因素影响 ”根据标准和具体要求，对本节课主要分成两课时，第 1 课时重点研究金属的腐蚀过程及防止金属腐蚀的方法，第 2 课时重点研究合金的相关知识在教学中争取达到“知道金属腐蚀的两种类型（化学腐蚀和电化学腐蚀） 了解钢铁电化学腐蚀的原理知道金属腐蚀的常用方法学会控制单一条件的变化来进行实验对比以及对实验设计进行评价通过实验探究替考对实验的观察、分析能力通过实验的科学方法，培养学生实事求是的科学精神，帮助学生树立正确的科学态度认识金属在国民生产生活中的重要作用，树立资源保护意识 ”的目标本节内容的重点是定位在通过师生共同探究铁钉腐蚀的原理，进行实验的设计、观察、解释、评价通过不同条件的设计，探究铁钉腐蚀需要哪些条件，以及什么条件下（干燥空气、无空气的水中、有空气的纯水中、有空气的盐溶液）腐蚀比较快经过思考得出金属腐蚀的原理，并从原理出发找出防止金属腐蚀的方法1.3 单元教学评价本模块是以发展学生现在和将来生活中所需要的与化学相关的科学素养为宗旨的，评价也应围绕此进行评价内容主要包括学生在以下四个方面的发展情况:与生活相关的化学知识，与化学相关的生活知识，分析和解决与化学相关的生活问题的方法和能力，正确的生活态度和科学合理的生活方式。

评价可以采用纸笔练习和测验、档案袋评价和活动表现评价等多种方式2.核心内容的学科解析和教材分析2.1 核心内容的学科解析金属的腐蚀是金属在环境的作用下所引起的破坏或变质金属的腐蚀还有其他的表述所谓环境是指和金属接触的物质例如自然存在的大气、海水、淡水、土壤等，以及生产生活用的原材料和产品由于这些物质和金属发生化学作用或电化学作用引起金属的腐蚀，在许多功能情况下还同时存在机械力、射线、电流、生物等的作用金属发生腐蚀的部分，由单质变成化合物，至使生锈、开裂、穿孔、变脆等因此，在绝大多数的情况下，金属腐蚀的过程是冶金的逆过程金属腐蚀有多种分类方法（1）按腐蚀的过程分主要有化学腐蚀和电化学腐蚀化学腐蚀是金属和环境介质直接发生化学作用而产生的损坏，在腐蚀过程中没有电流产生例如金属在高温的空气中或氯气中的腐蚀，非电解质对金属的腐蚀等引起金属化学腐蚀的介质不能导电电化学腐蚀是金属在电解质溶液中发生电化学作用而引起的损坏，在腐蚀过程中有电流产生引起电化学腐蚀的介质都能导电例如，金属在酸、碱、盐、土壤、海水等介质中的腐蚀电化学腐蚀与化学腐蚀的主要区别在于它可以分解为两个相互独立而又同时进行的阴极过程和阳极过程，而化学腐蚀没有这个特点。

电化学腐蚀比化学腐蚀更为常见和普遍2）按金属腐蚀破坏的形态和腐蚀区的分布，分为全面腐蚀和局部腐蚀全面腐蚀，是指腐蚀分布于整个金属的表面全面腐蚀有各处的腐蚀程度相同的均匀腐蚀；也有不同腐蚀区腐蚀程度不同的非均匀腐蚀在用酸洗液清洗钢铁、铝设备时发生的腐蚀一般属于均匀腐蚀而腐蚀主要集中在金属表面的某些区域称为局部腐蚀尽管此种腐蚀的腐蚀量不大，但是由于其局部腐蚀速度很大，可造成设备的严重破坏，甚至爆炸，因此，其危害更大金属在不同的环境条件下可以发生不同的局部腐蚀例如孔蚀、缝隙腐蚀、应力腐蚀、晶间腐蚀、磨损腐蚀等还有按腐蚀的环境条件把腐蚀分为高温腐蚀和常温腐蚀；干腐蚀和湿腐蚀等针对金属腐蚀的原因采取适当的方法防止金属腐蚀，常用的方法有：（1）改变金属的内部组织结构例如制造各种耐腐蚀的合金，如在普通钢铁中加入铬、镍等制成不锈钢2）保护层法在金属表面覆盖保护层，使金属制品与周围腐蚀介质隔离，从而防止腐蚀如：①在钢铁制件表面涂上机油、凡士林、油漆或覆盖搪瓷、塑料等耐腐蚀的非金属材料②用电镀、热镀、喷镀等方法，在钢铁表面镀上一层不易被腐蚀的金属，如锌、锡、铬、镍等这些金属常因氧化而形成一层致密的氧化物薄膜，从而阻止水和空气等对钢铁的腐蚀。

③用化学方法使钢铁表面生成一层细密稳定的氧化膜如在机器零件、枪炮等钢铁制件表面形成一层细密的黑色四氧化三铁薄膜等3）电化学保护法利用原电池原理进行金属的保护，设法消除引起电化腐蚀的原电池反应电化学保护法分为阳极保护和阴极保护两大类应用较多的是阴极保护法将被保护的金属作为腐蚀电池的阴极，使其不受到腐蚀，所以叫阴极保护法①牺牲阳极保护法此法是将活泼金属（如锌或锌的合金）连接在被保护的金属上，当发生电化腐蚀时，这种活泼金属作为负极发生氧化反应，因而减小或防止被保护金属的腐蚀这种方法常用于保护水中的钢桩和海轮外壳等例如水中钢铁闸门的保护，通常在轮船的外壳加装锌块②外加电流的保护法将被保护的金属和电源的负极连接，另选一块能导电的惰性材料接电源正极通电后，使金属表面产生负电荷（电子）的聚积，因而抑制了金属失电子而达到保护目的此法主要用于防止在土壤、海水及河水中的金属设备受到腐蚀 电化学保护的的另一种方法叫阳极保护法，即通过外加电压，使阳极在一定的电位范围内发生钝化的过程可有效地阻滞或防止金属设备在酸、碱、盐类中腐蚀4）对腐蚀介质进行处理消除腐蚀介质，如经常揩净金属器材、在精密仪器中放置干燥剂和在腐蚀介质中加入少量能减慢腐蚀速度的缓蚀剂等。

通过以上分析可知，化学腐蚀原理与防护与化学学科的分支领域以及其他学科有着密切的联系，如能量转化、反应方向和限度、分析化学、物理化学以及物理科学、材料科学等无论是在日常生活领域，还是生产技术领域都极其依赖金属防护知识的进步和发展由于造成的危害引起各国政府的日益重视，防止金属腐蚀成为各国科学技术人员研究的重要课题，对国民经济的增长和能源的保护利用有重要价值，所以，研究金属腐蚀的防护对于学生化学学科的学习也是有很大的帮助的 金属防护 物理科学能源科技可持续发展能量转化工程技术 电化学物理化学材料科学图 1. 金属防护的学科定位不同的阶段和不同的模块对本部分知识的处理、要求是不同的本节知识既将有关金属的零散的知识进行了整合，又是原电池知识的扩展、延续和应用依托初中接触过的“活动与探究”---探究铁钉锈蚀的条件和高中必修 2“电化学知识”---原电池基本原理的知识，让学生了解金属腐蚀的原理和危害通过学习明确金属腐蚀的本质及电化学腐蚀的原理，认识化学是材料科学发展的基础，以及化学科学的发展对提高人类生活质量所起的积极作用，激发学习化学的兴趣在知识储备上高二学生在初中化学进行过活动与探究《铁钉锈蚀的条件》实验；掌握原电池的基本原理知识及金属的还原性与活泼性关系；在能力水平上具备一定的实验设计能力、实验操作能力、比较归纳能力。

而且，本节内容紧密联系实际，学生学习兴趣浓厚，具备了主动探究的原动力存在的问题是学生对知识的学习只注重表面现象，缺少生活经验，缺乏一定的综合思维能力培养人最重要的是素质的培养，即培养其学习的方法，思考的方法，从而形成能力本节教材内容与生活实际结合得非常紧密，为培养学生的综合素质提供了良好的契机，教师正是利用教材的这一特点进行《化学与生活》模块的教学进一步提升学生在生产、生活中应用知识、创造知识的能力，不仅为大学进一步学习相关知识进行铺垫，更是要求学生学会科学的生活、生活的科学金属的防护的相关内容与原电池的知识密不可分，紧紧围绕着原电池的原理展开，通过腐蚀条件的探究、腐蚀原理的探究、防止腐蚀的方法探究，就是对金属电化学反应的更新一步认识因此此部分内容的最核心知识就是金属的原电池反应过程分析，但针对模块的特点要有意识的降低此部分知识的要求，转而在应用知识，也就是防护方法的探究上投入更多的关注，希望的是能让学生真正的将知识应用于自己的生活体现不同模块的不同层级知识要求2.2 核心内容的教材分析表 1 不同版本教材中“金属制品的防护”内容比较课程标准教科书人教版 北师大“新世纪” （鲁科）版苏教版编排顺序第三章 探索生活材料第 2 节 金属的腐蚀和防护主题 4 认识生活中的材料课题 4 金属制品的防护专。