高中化学第1章化学反应与能量转化第3节化学能转化为电能--电池(第3课时)金属的腐蚀与防治教学设计1鲁科版选修4
22页1、高中化学第1章化学反应与能量转化第3节化学能转化为电能-电池(第3课时)金属的腐蚀与防治教学设计1鲁科版选修4选修4第1章3节 化学能转化为电能-电池第3课时金属的腐蚀与防治【教学目标】1.知识与技能:了解金属电化学腐蚀的原理以及金属电化学防护的方法;通过对金属的腐蚀原因以及金属防护方法的学习,提高利用课本知识解决实际问题的能力;通过实验探究,培养学生的分析和解决问题的能力。2.过程与方法:通过课前微视频的学习,培养学生的自学能力,并初步了解钢铁的吸氧腐蚀的原因,结合进阶练习,巩固钢铁的吸氧腐蚀的有关知识;通过课堂上师生的合作探究学习,进一步掌握金属吸氧腐蚀的原理及金属防护的方法,学会利用课本知识为工具解决实际问题;学会设计实验验证假设的学习方法。3.情感态度与价值观:在体验科学探究的过程中学会学习,培养尊重事实的科学态度,提高学习化学的兴趣;深刻体会到化学知识与生活的密切关系;培养学生用可持续发展的眼光来开发和使用资源。【教学过程】金属的腐蚀现象是普遍存在的,它所造成的危害也非常巨大。全球每一分半钟就有1吨钢腐蚀成铁锈.根据各国调查结果,一般说来,金属腐蚀所造成的经济损失大致为该国国
2、民生产总值的4%左右。腐蚀在世界各国、各行各业造成过重大损失,飞机坠毁,钢铁桥梁突然断塌、混凝土工程出现渗漏溶蚀、裂缝、钢筋断裂,输电塔杆倒塌,水轮机叶轮出现空泡腐蚀、腐蚀损伤、停电维修以至有的电厂突然停电,引起用电工厂成片停产。按美国官方指定的部门调查,美国腐蚀损失1975年为700亿,1986年为1260亿,1995年达3000亿。目前我国由于金属材料所带来的腐蚀损失每年大约5000亿元人民币,约占我国国民生产总值的6%左右。腐蚀不仅造成经济损失,也经常对安全构成威胁。一、金属的腐蚀与防护引入人们利用氧化还原反应原理研制了多种方便、实用、污染少、便于回收的化学电源。氧化还原反应过程在自然环境中发生也给人们带来一些负面影响,如金属制品使用一段时间就会锈迹斑斑。展示金属生锈的图片。金属的腐蚀可分为板书1、化学腐蚀阅读课本P27学生总结金属与氧化剂接触直接发生反应引起的腐蚀为化学腐蚀。板书2、金属的电化学腐蚀展示金属铁腐蚀实验,把还原铁粉涂在试管壁上分别: 放在干燥的空气中; 浸有稀H2SO4溶液中; 浸有食盐水溶液中。观察实验现象:铁粉无变化铁粉溶解,伴有气泡生成铁粉周围出现红色物质讨
3、论铁生锈的条件以及发生的电极反应。 (1)吸氧腐蚀 条件:在弱酸性或中性溶液中,但溶有一定量的氧气 负极 Fe 2eFe2正极 O22H2O4e4OH 2 FeO22H2O=2Fe(OH)2 2Fe(OH)2O22H2O=4Fe(OH)3Fe(OH)3失去一部分水为Fe2O3x H2O,铁锈成分。(2)析氢腐蚀条件:在酸性环境中负极 Fe 2eFe2正极 2 H2eH2总反应 Fe2 HFe2H2小结不纯的金属和电解质溶液接触时,因发生原电池反应而被腐蚀的过程为电化学腐蚀。讲解我们看到了金属腐蚀带来的危害,又清楚了腐蚀的原理,下面讨论金属防护的方法。讨论在日常生活中,金属的防护1.常见的有覆盖保护法在金属表面加上一层保护层,将金属与外界空气、水等物质隔开,保护层可以是耐腐蚀的油漆、沥青、塑料、电镀一层金属或合金等。2.牺牲阳极的阴极保护法 过程方法:通常是在被保护的钢铁设备上,如锅炉的内壁、船舶的外壳等,装上若干镁合金或锌块。 原理:还原性较强金属作为负极,发生氧化反应而损耗,被保护金属作为正极就可以避免被腐蚀。3.外加电流的阴极保护法 原理:将被保护金属与外加直流电源的负极相连,让其
4、成为阴极,而将外加直流电源的正极接到一些废铁上,使废铁成为阳极。二、腐蚀的定义 腐蚀是材料在环境的作用下引起的破坏或变质。金属和合金的腐蚀主要是由于化学或电化学作用引起的破坏,有时还同时伴有机械、物理或生物作用。例如应力腐蚀破裂就是应力和化学物质共同作用的结果。单纯物理作用的破坏,如合金在液态金属中的物理溶解,也属于腐蚀范畴,但这类破坏实例不多。单纯的机械破坏,如金属被切削、研磨,不属于腐蚀范畴非金属的破坏一般是由于化学或物理作用引起,如氧化、溶解、溶胀等。三、腐蚀的危害 1经济损失腐蚀的危害非常巨大,它使珍贵的材料变为废物,如铁变成铁锈、(氧化铁);使生产和生活设施过早地报废,并因此引起生产停顿,产品或生产流体的流失,环境污染,甚至着火爆炸。据统计,工业发达国家每年由于金属腐蚀的直接损失约占全年国民经济总产值的24。中国1988年国民生产总值约为1万4千亿元,由于金属腐蚀造成的直接损失约为300600亿元。据国外统计,金属腐蚀的年损失远远超过水灾、火灾、风灾和地震(平均值)损失的总和,这还不包括由于停工减产、火灾爆炸等造成的间接损失。例如,发电厂一合锅炉管子腐蚀损坏,其价值不大,但引
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