高中化学 第四章第四节 金属的腐蚀与防护 教案 新人教版选修4

第四章电化学基础

第四节金属的电化学腐蚀与防护

一、教材分析

《金属的电化学腐蚀与防护》是人教版高中化学选修四《化学反应原理》第四章第四节，在学习了原电池原理及电解池原理的基础上展开，介绍了金属腐蚀造成的严重危害、电化学腐蚀的原理及防止金属腐蚀的几种方法，重点是掌握金属电化学腐蚀（析氢腐蚀和吸氧腐蚀）的本质（金属表面形成了微型原电池），同时指出，人们根据对金属电化学腐蚀本质的认识，发现了防护金属电化学腐蚀的方法，并具体地介绍了牺牲阳极的阴极保护法和外加电流的阴极保护法,不但运用原电池原理(牺牲阳极的阴极保护法)，也再次运用了电解原理(外加电流的阴极保护法),加深了学生对化学能与电能相互转化的认识。本节内容是本章理论知识的实际应用，有利于培养学生发现问题、分析问题、解决问题的能力。

二、教学目标

1．知识目标：

(1) 知道金属腐蚀的两种类型（化学腐蚀和电化学腐蚀）。

(2) 能解释金属发生电化学腐蚀的原因,认识金属腐蚀的危害。

(3) 知道防护金属腐蚀的方法。

2．能力目标：

（1）学会设计控制单一变量进行对比实验以及对实验设计进行评价。

（2）从实验探究过程中提高对实验现象的观察能力和分析能力。

3．情感、态度和价值观目标：

（1）通过金属腐蚀与生产、生活实际相联系的内容,增强学生学习兴趣.

（2）通过课堂探究活动,发展学生的探究能力,学会与人合作与交流,共同研究，探讨科学问题。

（3）通过化学实验（设计、验证和评价）这一科学研究方法，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。

三、教学重点难点

重点：金属的电化学腐蚀及金属的电化学防护

难点：金属发生吸氧腐蚀的电化学原理

四、学情分析

学生对金属的腐蚀有一定的认识，包括它的产生和防治，生活中对金属腐蚀的危害也有所见闻，而对金属腐蚀及防腐的原理不太清楚，学生了解了铁的腐蚀是氧气和水共同作用的结果，并且学习了原电池原理，再此基础上学习比较容易接受。

五、教学方法

1．阅读讨论分析探究计算机辅助教学实验辅助教学

2．学案导学：见后面的学案。

3．新授课教学基本环节：预习检查、总结疑惑→情境导入、展示目标→合作探究、精讲点拨→反思总结、当堂检测→发导学案、布置预习

六、课前准备

1．学生的学习准备：预习金属的电化学腐蚀内容。

2．教师的教学准备：多媒体课件制作，课前预习学案，课内探究学案，课后延伸拓展学案。3．教学环境的设计和布置：四人一组，实验室内教学。课前打开实验室门窗通风，课前准备好如下仪器装置和药品：铁粉碳粉具支试管导管红墨水醋酸NaCl溶液

七、课时安排：1课时

八、教学过程

[引入]在日常生活中，我们经常可以看到一些美丽的金属器皿使用一段时间后会失去表面的光泽。如：铁器会生锈、铜器会长出铜绿。实际上金属的生锈，其主要原因与原电池的形成有关，下面我们就来分析一下金属腐蚀的原因。

[板书]第四节金属的电化学腐蚀与防护

[指导阅读]：引导学生阅读P84—85金属的电化学腐蚀内容，回答下列问题。

1、什么是金属腐蚀？其本质是什么?

2、金属腐蚀有哪些种类？化学腐蚀和哪些因素有关？

3、什么是电化学腐蚀？

[板书归纳]：

一、金属的电化学腐蚀

（一）、金属腐蚀：

1、定义：是指金属或合金跟接触的气体或液体发生氧化还原反应而腐蚀损耗的过程。

2、本质：M –ne- →Mn+（氧化反应）

3、类型：化学腐蚀——直接反应电化学腐蚀——原电池反应

（二）、化学腐蚀

1、定义：

2、影响因素：

（三）、电化学腐蚀：

1、定义：

[过渡]：钢铁及其制品通常为含碳的铁合金，若在潮湿的环境里或湿度较大的环境里长期放置，常易生锈变红，是什么原因？下面我们就来讨论钢铁在潮湿的空气中生锈的原因？

[实验探究]：P85将经过酸洗除锈的铁钉，用饱和食盐水浸泡一下，放入下图具支试管中，观察导管中水柱变化，并思考引起变化的原因？吸氧腐蚀

2、类型：

⑴、吸氧腐蚀：中性或酸性很弱或碱性条件下易发生

负极：2Fe - 4e- = 2Fe2+ 正极：O2 + 2H2O + 4e-= 4OH-

电池反应：2Fe+ O2 +2 H2O =2Fe(OH)2 进一步反应：4Fe(OH)2 +O2 + 2H2O = 4 Fe(OH)3 2Fe(OH)3=Fe2O3·xH2O+(3-x) H2O

⑵、析氢腐蚀：当钢铁处于酸性环境中

负极：Fe - 2e- = Fe2+

正极：2H+ + 2e- =H2↑

电池反应：Fe + 2H+ =Fe2+ + H2↑

⑶、析氢腐蚀和吸氧腐蚀比较

析氢腐蚀吸氧腐蚀

条件水膜呈水膜呈

电极反应负极（Fe极）正极（C极）

总反应

联系

3

[

[典型例题]：例1、如图, 水槽中试管内有一枚铁钉，放置数天观察：

⑴、若液面上升，则溶液呈性，

发生腐蚀，电极反应式为：负极：

正极：

⑵、若液面下降，则溶液呈性，发生腐蚀，

电极反应式为：负极：正极：

＊例2、钢铁在锈蚀过程中，下列5种变化可能发生的是（ C ）

Fe由+2价转化为+3价②、O2被还原③、产生H2

④、Fe (OH)3失水形成Fe2O3·H2O ⑤、杂质碳被氧化除去

A. ①②

B. ③④

C. ①②③④

D. ①②③④⑤

[提问]：请大家根据铁生锈的原因，我们可以采取哪些措施防止铁生锈？

二、金属的电化学防护

1、牺牲阳极的阴极保护法

原电池的负极（阳极）的金属被腐蚀

原电池的正极（阴极）的金属被保护

⑴、原理：

⑵、装置图：

[科学探究]：验证牺牲阳极的阴极保护法

电化腐蚀化学腐蚀

条件不纯金属或合金与接触与直接接触

有无电流有微弱电流产生无电流产生

本质较活泼的金属被氧化金属被氧化

联系两种腐蚀往往发生，但腐蚀更普遍，速度快，危害更重。