金属的腐蚀与防护精品教学设计课件.doc

《金属的腐蚀与防护》教学设计
【教学目的】
１．知识：使学生了解金属腐蚀，特别是电化腐蚀的原因和金属防护的
常用方法。

２．能力：培养学生的自学能力，理论联系实际的能力和归纳总结知
识的能力。

３．德育：使学生树立环境保护意识和珍惜资源，可持续发展的意识。

【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。

【教学用品】投影仪
【教学过程】
［探索实验］1、向一充满氧气的大试管 A 中放入几枚用ＮａＣｌ饱和溶液浸泡过的无锈铁钉后，用带导管的单孔胶塞塞紧，再把导管的另一端
伸入烧杯水中０.５ｃｍ左右，观察现象。

2、向另一大试管 B 中放入几枚用稀盐酸溶液浸泡过的无锈铁钉后，用带
导管的单孔胶塞塞紧，再把导管的另一端伸入烧杯水中０. ５ｃｍ左
右，观察现象。

［师述］我们刚做了两个探索实验，大家都很关心：两支试管里，明显地看到：铁钉生锈了。

除了铁钉生锈，还有什么现象呢？
［投影］示Ａ，Ｂ两组导管内液面的变化（为利于观察，可在Ａ，Ｂ的长导管内各滴加一滴红墨水）（见表一）
现象：Ａ中：长导管内液面上升，Ｂ中：长导管内液面下降。

［师述］大家一定在想：铁钉为什么会生锈？两支试管中长导管内的液面，为什么一个上升，一个下降？这也就是我们这一节课要研究的主要内容。

［板书］金属的电化学腐蚀与防护
［师述］通过上一节课的学习，我们已经掌握了原电池的化学原理，本节课就是要应用原电池的化学原理，研究金属腐蚀的原因和金属的防护问题。

为
了培养同学们的自学能力，理论联系实际的能力和对知识归纳总结的能
力。

本节课采用“自学讨论，师生共议，民主教学，亦教亦学”的教学
方法。

请大家用１０分钟时间，结合自学提纲阅读教材，并完成上述探
索实验的报告，准备好发言。

发自学提纲讲义（上附探索实验报告）［板书］一、金属的电化学腐蚀
1、金属的电化腐蚀的本质：M - ne- = M n+
2、钢铁的析氢腐蚀和吸氧腐蚀的分析和比较；
3、金属电化学腐蚀与化学腐蚀的比较；
4、金属防护的常用方法；
［自学提纲］
１．金属的电化腐蚀的本质是什么？
请分析：钢铁的析氢腐蚀和吸氧腐蚀中：ａ）原电池的形成条件；ｂ）正、
负极；ｃ电解质溶液；ｄ）电子如何流动形成电通路；ｅ）电极反应；ｆ）
最终腐蚀产物；ｇ）哪种腐蚀更普遍。

２．析氢腐蚀、吸氧腐蚀中“析”和“吸”字的含意。

３．什么情况下，金属会发生化学腐蚀？试从形成条件、主要现象、腐蚀
本质、相互关系去比较电化腐蚀与化学腐蚀的异同点。

４．试举例说明金属腐蚀的危害和金属防护的重要意义，如何根据原电池
反应的原理去选择金属防护的方法？
［探索实验报告］
表一
试现象解释反应式
管
Ａ铁钉生锈，发生析氢腐蚀，产生Ｈ2，增大，（－）Ｆｅ－２ｅ＝Ｆｅ２＋长导管液面试管内气体增多，压强增大，（＋）２Ｈ＋＋２ｅ＝Ｈ２
上升导致导管内液面上升
Ｂ铁钉生锈，发生吸氧腐蚀，消耗Ｏ 2，试管内（－）Ｆｅ－２ｅ＝Ｆｅ２＋长导管液面气体减少，压强，减小，导致（＋）２Ｈ２Ｏ＋Ｏ２＋４ｅ＝４ＯＨ－下降导管内液面下降
表二
析氢腐蚀形成条件水膜酸性较强
电解质溶溶有ＣＯ２的水溶液液
负极Ｆｅ
负极反应Ｆｅ－２ｅ＝Ｆｅ２＋正极Ｃ
正极反应２Ｈ＋＋２ｅ＝Ｈ２
吸氧腐蚀
水膜酸性很弱或呈中性
溶有Ｏ２的水溶液
２Ｈ２Ｏ＋Ｏ２＋４ｅ＝４ＯＨ－
电子如何Ｆｅ失ｅ成为Ｆｅ２＋进入溶液Ｆｅ失ｅ成为Ｆｅ２＋进入溶流动形成Ｆｅ，失去的ｅ流入Ｃ极，Ｈ＋液Ｆｅ失去的ｅ流入Ｃ极，电通路趋向于Ｃ极与Ｃ极上的ｅ结合成O２在 C 极获得ｅ成为ＯＨ－进Ｈ2 析出溶液入溶液
最终腐蚀铁锈（ Fe2O3的复杂水合物）
产物
普遍性吸氧腐蚀比析氢腐蚀更普遍
［讨论］请同学们参照自学提纲思考题进行讨论。

（讨论可采用“自由交谈” ，或“小组讨论”结合“中心发言” （上讲台发言）的办法。

讨论中有精彩或独特见解的，教师当即给予肯定、赞赏；
有错误的，引导学生自己纠正达到共识，最后，和学生一起归纳总结。

）［讨论１］讨论思考题１。

（过程略）（学生代表发言时，投影教材Ｐ91 图 4 －16，4－17 供学生分析用。

）
［投影］钢铁析氢腐蚀和吸氧腐蚀比较。

（见表二）
［讨论２］讨论自学提纲思考题２。

结论：析氢腐蚀中，Ｈ２是产物，从溶液中析出，所以为“析氢”。

吸氧腐蚀中，
Ｏ２是反应物，被消耗而吸收，所以为“吸氧”。

了解了析氢腐蚀和吸氧腐
蚀的原理，就不难解释Ａ，Ｂ试管的不同实验现象了。

［投影］已完成的探索实验报告（见前面自学提纲后）
［讨论３］讨论思考题３（过程略）
［投影］化学腐蚀和电化腐蚀的比较
表三
化学腐蚀电化腐蚀
条件金属与非电解质直接接触不纯金属或合金跟电解质溶液（不与电解质溶液接触）接触
现象无电流产生有电流产生（发生原电池反应）（不发生原电池反应）
本质发生氧化－还原反应氧化反应和还原反应分两极进金属被腐蚀行，较活泼的金属被腐蚀
相互关两种腐蚀往往同时发生，但电化腐蚀更普遍
系
［讨论４］讨论思考题３（过程略）（引导学生从珍惜、节约资源、树立环境保
护和可持续发展意识的高度去认识金属腐蚀的危害和金属防护的重
要意义。

）
［师述］指出：金属的腐蚀对国民经济带来的损失是惊人的，据７０年代美国的一份统计报告，全世界每年由于腐蚀而报废的金属设备和材料，约相
当于金属年产量的１／３，造成的直接经济损失约达 7000 亿美元。

至于
因设备腐蚀损坏而引起的停工减产、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，就更无法估计了。

因此，对金属采
取适当的防护措施具有重要意义，那么如何根据原电池反应的原理去选
择金属防护的方法？
［投影］（学生代表发言时，投影教材Ｐ91图4－18，4-20供学生分析用。

）
1、电化学保护法
（1）牺牲阳极的阴极保护法
形成原电池反应时，让被保护金属做正极，不反应，起到保护作用；而活泼金属反应受到腐蚀。

（2）外加电流的阴极保护法
将被保护金属与另一附加电极作为电解池的两个极，使被保护的金属作
为阴极，在外加直流电的作用下使阴极得到保护。

此法主要用于防止土
壤、海水及水中金属设备的腐蚀。

2、其他方法： (1) 在金属表面覆盖保护层——电镀、油漆、钝化等
(2)制成合金（不锈钢）——改善金属的内部组织结构 (内因 )
［师述］当前，世界各国都有许多优秀的科学家，从事金属腐蚀理论及防护方法的研究工作。

有志者可选择这方面的课题研究，一定会大有作为；一
旦有新的突破，产生的经济效益和社会影响，必将是巨大的。

［课堂练习］
［投影］１
（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：（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（６）Ｃｕ、Ｆｅ分别接原电池负、正极；（７）Ｃｕ、Ｆｅ分别接原电池正、负极。

铁在其中被腐蚀时由快到慢的顺序是：（６）＞（２）＞（３）＞（１）＞（４）＞（５）＞（７）。

［作业］Ｐ 94 习题
［第二课堂活动］以课外活动小组为单位，到本地区的厂矿或者其他单位进行关于金属腐蚀情况和防护方法的调查研究，写出调查报告或小论文。

附：［自学提纲］
１．金属的电化腐蚀的本质是什么？
请分析：钢铁的析氢腐蚀和吸氧腐蚀中：ａ）原电池的形成条件；ｂ）正、负极；ｃ电解质溶液；ｄ）电子如何流动形成电通路；ｅ）电极反应；ｆ）最终腐蚀产物；ｇ）哪种腐蚀更普遍。

２．析氢腐蚀、吸氧腐蚀中“析”和“吸”字的含意。

３．什么情况下，金属会发生化学腐蚀？试从形成条件、主要现象、腐蚀本质、相互关系去比较电化腐蚀与化学腐蚀的异同点。

４．试举例说明金属腐蚀的危害和金属防护的重要意义，如何根据原电池反应的原理去选择金属防护的方法？
［探索实验报告］
表一
试现象解释反应式
管
Ａ
Ｂ
表二
析氢腐蚀吸氧腐蚀
形成条件
电解质溶液
负极
负极反应
正极
正极反应
电子如何流动形成电通
路
最终腐蚀
产物
普遍性
表三
化学腐蚀电化腐蚀条件
现象
本质
相互关系。