探究金属的电化学腐蚀

探究金属的电化学腐蚀

一、设计理念

“金属的腐蚀与防护”始终是一个世界性异常棘手的科技难题。本节课着重讨论金属的电化学腐蚀机理，阐述吸氧腐蚀和析氢腐蚀的反应原理，指出金属电化学腐蚀的本质是金属表面形成了微型原电池，使金属失去电子而被氧化。通过模型建构促进学生对金属电化学腐蚀原理的理解；通过实验探究，帮助学生主动建构，促进认知发展。设计过程体现“从具体性知识传授到核心观念建构、从知识为本到基于学生认识发展”的理念，让学生体验科学探究的过程，转变学习方式。同时借助手持技术，控制变量、数据采集、绘制成图，师生通过“观察-讨论-解释”曲线变化趋势来分析判断金属腐蚀类型，更准确的得出不同环境条件下金属的电化学腐蚀类型不同。全课从“宏观-微观-符号-曲线”四重表征引导学生学习金属电化学腐蚀的工作原理，实现教学既定目标。

二、教学背景

（一）教材分析

金属的电化学腐蚀是人教版选修4《化学反应原理》第4章第四节内容。人教版教材必修1已经重点介绍了氧化还原反应原理，必修2学习了简单原电池的工作原理和形成条件。选修4第四章前3节重点学习原电池、化学电源、电解池知识。本节知识是对前面所学知识的重组、加工、细化的过程，也是将前面学习过的理论知识，在具体社会生活环境中进行实践应用的过程。

学生对金属腐蚀的现象和危害，对金属防腐措施，有着较为丰富的生活经验，但存在的主要问题是对知识的学习只注重表面现象，缺乏一定的综合思维能力。通过本节内容的学习，有助于学生将所学知识整合、应用，指导生产、生活和社会实践，达到学以致用的目的，体会化学学习的价值，更有利于培养学生发现问题、分析问题、联系实际解决问题的能力。

（二）学情分析

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。高二学生具备了一定的实验设计能力、实验操作能力，具备了一定的分析问题、解决问题能力和比较归纳能力。根据教材所呈现的内容和学生学习的思维规律及特点，学生虽然有一定的生活经验，但要将感性认识与相关理论联系起来，清晰区分钢铁发生吸氧腐蚀和析氢腐蚀的原理及发生条件，并用化学用语准确表达出来，仍存有一定困难。针对学生实际，制定了以下教学目标。

三、教学目标

1．认识钢铁吸氧腐蚀和析氢腐蚀发生的条件，掌握其原理，学会书写电极反应式和总反应式。

2．设计实验定性探究钢铁在不同条件下发生电化学腐蚀的类型，提升对实验现象的观察能力和分析解决问题能力。

3. 利用手持技术探究不同条件下钢铁电化学腐蚀的类型，将定性比较实验转化为定量分析，让结论更直观、准确、科学。提升学生思维的缜密性。

4. 通过参与科学探究，学会与人合作、交流的精神。通过所学知识化害为利，学会辩证看待问题。 四、教法分析

根据新课程的精神，再结合本节课的实际特点，考虑到高二年级学生的现状，确定本节课教法的指导思想是：采用问题探究式教学，体现“学教并重”的教学理念，以问题和活动为两条主线，引导学生积极思考，热情参与，自主建构。课程实施以学生为主体，教师适当引导，将模型建构、实验探究、观察分析与多媒体教学相融合，促进学生积极主动学习。 五、教学重难点

教学重点：钢铁在不同条件下的电化学腐蚀类型：吸氧腐蚀和析氢腐蚀。 教学难点：钢铁的吸氧腐蚀 六、教学流程图

设计意图 学生活动线索 教学环节 核心内容 问题线索

九、教学反思

在设计本节课的过程中，遇到了很多的实际问题，做了如下改进：

1、起初准备用金属腐蚀的图片和视频引入金属的电化学腐蚀，同时安排吸氧腐蚀的实验探究，但在配制铁粉和碳粉的混合物模拟钢铁的吸氧腐蚀时，发现该实验对铁粉和碳粉的比例及铁粉的性能要求很高，否则反应时间较长，用于课堂教学不现实。在这种情况下，我考虑到了市面上销售的暖宝宝，它利用了电化学腐蚀原理，并且由于成批投入生产，工艺较成熟，因此它的配料比和铁粉性能都能达到最佳效果，反应时间短，现象明显，且价格低廉，非常适合用于教学中的实验探究。因此，我将教学的导课改为了从金属的电化学腐蚀原理的应用入手，整个教学过程中以暖宝宝为教学情境，学生有浓厚的兴趣，并且反应现象明显，有较好的教学效果。

2、本节课使用了手持技术探究不同条件下钢铁电化学腐蚀的类型，之前的上课过程中主要通过压强传感器测定封闭体系内压强变化情况来确定电化学腐蚀的类型，在实验过程中发现，析氢腐蚀发生的同时，封闭体系内的温度在升高，因此，造成压强变化的因素有两个：气体物质的量和反应温度，因此，考虑到此封闭体系中的变量有两个：压强和温度，学生平时接触到的变量一般为一个，对同时存在两个变量的问题很难处理。因此，为了培养学生分析问题的能力，我利用数字化实验，将两个变量同时采集并利用表达式绘制成图，直接的通过曲线变化趋势来判断腐蚀类型，排除温度的干扰，从而更准确的得出金属的电化学腐蚀类型有吸氧和析氢腐蚀两种类型。