第3节   化学能转化为电能——电池

第三课时 金属的腐蚀与防护教学设计

一、学情分析

（一）教材分析

本课时内容是鲁科版选修教材《化学反应原理》第一章第3节第三课时，是在学生学习了电解原理和原电池原理的基础上展开的，教材重点介绍了金属电化学腐蚀（析氢腐蚀和吸氧腐蚀）的本质——金属表面形成了微型原电池，讲述了防护金属腐蚀的主要方法，并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。

通过本节的学习能促进学生对金属腐蚀现象的进一步认识，金属发生腐蚀更多的是电化学腐蚀，利用原电池的原理分析钢铁的析氢腐蚀和吸氧腐蚀，提高知识的理解和运用。再利用电化学知识对金属进行防护，是对所学电知识的综合灵活的运用，学好本节将对前面所学的电解和原电池的知识起到巩固和提高的作用。

（二）学生分析

知识上：通过初中知识以及本章上两节内容的学习学生已经初步了解了金属发生腐蚀的一些条件，掌握了原电池和电解池的基本原理及金属的还原性与活泼性关系。

能力上：高二学生已经具备一定的实验设计观察能力、以及比较归纳能力。

心理上：由于本节内容紧密联系生活实际，学生有强烈的好奇心和求知欲，有利于新知识的学习，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，缺乏一定的深入理解和综合思维的能力。

 

二、目标分析

课标要求：能解释金属发生电化学腐蚀的原因，认识金属腐蚀的危害，通过实验探究防止金属腐蚀的措施。

 模块学习要求：

     1.能简要说明金属发生电化学腐蚀的原理，认识金属腐蚀的危害。

     2.知道要防止金属发生电化学腐蚀，关键在于阻止金属成为原电池的负极，避免它发生阳极氧化而溶解。

     3.能列举防止金属腐蚀的主要措施

     4.了解氧化还原反应在金属腐蚀与防护中的应用。

 

三．教学目标

知识与技能:

（1）认识金属腐蚀带来的危害，了解金属腐蚀的两种类型（化学腐蚀和电化学腐蚀）。

（2）理解钢铁吸氧腐蚀和析氢腐蚀发生的条件及原理，会书写电极反应式和总反应式。

（3）认识常见的防止金属腐蚀的方法，能解释两种电化学防护方法的原理。

过程与方法：

①通过对钢铁发生吸氧腐蚀和析氢腐蚀对比实验的探究，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通过实验探究的过程，进一步提高对实验现象的观察能力和分析能力。

情感态度价值观：

通过金属腐蚀对生产、生活的影响，切实感受金属及合金在国家建设及社会生活中的重要作用，形成爱护资源，科学利用资源的正确思想，感受化学对人类进步的意义。

 

四、教学重、难点及其突破策略

教学重点：金属的电化学腐蚀及金属的电化学防护原理

教学难点：金属发生析氢和吸氧腐蚀的原理

突破策略：通过对比实验探究，多媒体辅助教学等方式，让学生了解金属腐蚀的原理，强化巩固析氢腐蚀和吸氧腐蚀的具体过程，使学生明确析氢腐蚀和吸氧腐蚀的区别和联系，突破本节课的重难点。

 

五、教学流程：

知识复习→情景导入→目标展示→自主学习→实验探究→合作交流→达标测试→归纳总结

 

六、教学方法  问题引导  自主学习  实验探究  合作交流

 

七．教学环节设计

环节一：知识复习    （2分钟）

教师质疑：上节课我们学习了原电池的有关知识，请大家思考一下两个问题

1、原电池的构成条件？  2、原电池哪一极金属易被腐蚀？

学生思考回答：活泼性不同的两极；电解质溶液；闭合回路；（自发的氧化还原反应）。

在原电池反应中负极易被氧化而腐蚀。

【设计意图】回顾旧知，铺垫新内容。

环节二：情景导入  目标展示（3分钟）

情景导入：多媒体展示（1）生活中常见金属腐蚀的图片；（2）金属腐蚀对人类生活和经济的影响。

教师：在生产和生活中，金属腐蚀所带来的损失非常严重。金属生产设备的腐蚀经常导致工厂停产，金属腐蚀还会使桥梁、建筑物等损坏甚至坍塌，许多场所的金属腐蚀还会导致火灾、爆炸等安全事故的发生。

学生：观看图片，聆听讲解。惊诧之余，体会感悟：金属腐蚀不可等闲视之！

【设计意图】创设情景，结合生活实际和触目惊心的数据，让学生对金属的腐蚀有直观的感受，产生浓厚的兴趣，进入新课的学习。

教师：这节课我们就一起来学习有关金属腐蚀和防护知识，本节课我们的学习目标如下，请大家快速浏览，了解我们本节课的任务。

教师多媒体展示教学目标：                                                                                             

1、了解金属腐蚀的本质及分类，特别是电化学腐蚀的原理

  2、理解钢铁吸氧腐蚀和析氢腐蚀发生的条件及原理，会书写电极反应式和总反应式

  3、了解金属防护的方法，培养分析并解决生活中实际问题的能力

  4、切实感受金属及合金在国家建设及社会生活中的重要作用，形成爱护资源，科学利用资源的正确思想

学生：浏览标题，明确学习目标。宏观把握，联想质疑。

【设计意图】让学生整体把握本节内容的同时，控制信息的接受范围，随时排除干扰性知识。

环节三：自主学习   （3分钟）

过渡：据报道，全世界每年因金属腐蚀造成的直接经济损失约占生产总值的2%-4%,超过地震、水灾、台风等自然灾害造成损失的总和。据统计，2014年因金属的腐蚀在我国至少造成6700亿人民币的损失。面对这样惊人的数据和金属腐蚀危害事实，大家有没有想过，什么是金属的腐蚀？金属腐蚀的实质是什么？金属腐蚀现象的发生可能有哪些方式？

多媒体呈现问题1：什么是金属的腐蚀？金属腐蚀的实质是什么？金属腐蚀现象的发生可能有哪些方式？

教师：请大家结合氧化还原反应知识和教材P27第二段思考以上问题。

学生：阅读课本、思考回答

  金属腐蚀是金属表面因发生氧化反应而遭到破坏。

化学腐蚀（表面与周围物质发生化学反应）

电化学腐蚀（因电化学作用而发生的腐蚀）

板书：三、金属的腐蚀与防护

1.金属腐蚀的方式：化学腐蚀

       电化学腐蚀

学生：识记、会判别两种腐蚀方式。

【设计意图】引导学生认识金属腐蚀的实质是发生了氧化反应，通过讨论腐蚀的方式能与新学内容联系起来，让学生先从概念上认识金属腐蚀的实质，下面再进行实验探究、具体认知。

环节四：实验探究    （15分钟）

过渡：我们已经知道，钢铁生锈是铁与空气中的氧气以及水蒸气反应的结果。那么，空气中的氧气和水是怎样使钢铁生锈的呢？下面我们通过实验进行探究有关金属电化学腐蚀的原理。

多媒体呈现问题2：钢铁及其制品通常为含碳的铁合金，钢铁在干燥的空气中不易生锈，而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，原因是什么？电化学腐蚀的原理是什么？

探究实验：

向铁粉中加入少量的炭粉，混合均匀后，撒入内壁分别用稀盐酸和氯化钠润湿过的两支试管分别标记为a、b中，按下图装置好仪器。

 

 http://s9/bmiddle/0042rhhGgy6X9kIRL5u68&690

教师：请同学们阅读教材P27-28了解金属电化学腐蚀原理。根据课前准备组装仪器，混合并加入药品稍后观察实现现象。

学生：阅读教材自学有关金属电化学腐蚀的原理，动手实验：混合并加入药品后观察、比较导管中水柱（在水中滴加几滴红墨水）的变化和试管中的现象。

教师： 请大家结合实验现象思考以下问题                                                       

思考1：导管中的水柱变化说明什么问题？

                                                                          

思考2：向铁粉中加入炭粉的作用是什么？

 

学生：（思考后回答）

水柱液面升高，说明试管内有气体消耗，压强减小

          水柱液面降低，说明试管内有气体生成，压强增大

          碳粉做正极与铁形成原电池，加速铁被腐蚀。

教师：请大家根据原电池原理和阅读自学结果，写出电极反应式及电池反应方程式。

学生：完成以下问题   （两名同学上板板演）

a装置中：负极：                                             正极：                                             ，

电池反应：                                                                   ，

a装置中进一步反应：                                                         ，

b装置中:负极：                                              正极：                                                ，

电池反应：                                                                 。

结论：中性或酸性很弱或碱性条件下，易发生            腐蚀。

当钢铁处于酸性气氛中时，易发生          腐蚀；

析氢腐蚀和吸氧腐蚀都属于           腐蚀。

板书：2.金属的电化学腐蚀

            析氢腐蚀（酸性）

            吸氧腐蚀（中性或弱酸性）

归纳总结：多媒体展示析氢腐蚀和吸氧腐蚀对比表格

	析氢腐蚀	吸氧腐蚀
发生条件	水膜呈酸性	水膜呈中性或酸性很弱
电极反应	负极:  Fe – 2e- = Fe2+ 正极:  2H+ + 2e- = H2 ↑	负极: 2Fe – 4e- = 2Fe2+ 正极: O2+4e- +2H2O = 4OH-
总反应	Fe + 2H+ = Fe2+ + H2 ↑	2Fe + O2+2H2O=2 Fe(OH)2 4Fe(OH)2 + O2 + 2H2O = 4Fe(OH)3
联系	两种腐蚀同时存在，但后者较普遍

【设计意图】通过探究实验培养学生观察分析问题能力，同时通过两个对比实验，使学生加深对析氢腐蚀和吸氧腐蚀的认识，从而解决本节课的重点和难点。

环节五：合作交流    （10分钟）

过渡：我们了解了金属腐蚀的原理，那么如何防止金属被腐蚀呢？

多媒体呈现问题3：请根据生活常识以及金属被腐蚀的原理，联系原电池和电解的原理，讨论金属的防护措施主要有哪些？

提示：可以从以下几方面探讨（1）增强金属本身的抗蚀性；（2）阻止其发生原电池反应；（3）应用电化学原理（原电池原理、电解原理）。

教师：请大家根据以上提示，结合教材P29-P30，小组合作交流，归纳总结。

学生：阅读教材，小组交流，归纳总结

教师：找一小组展示合作交流结果，根据小组讨论交流结果，归纳总结。

板书：3.金属的防护方法

（1）覆盖保护层   （涂油漆、电镀、钝化） 

（ 2）电化学保护  ①牺牲阳极保护法——原电池原理

                                ②外加电流阴极保护法——电解池原理

【设计意图】通过合作交流的提示使学生明确讨论交流的方向，使学生学会多角度分析问题的方法，培养分析问题、解决问题的能力。

环节六：当堂检测   （5分钟）

1.下列叙述不正确的是 （      ）

  A.金属的电化学腐蚀比化学腐蚀普遍     

B.钢铁在干燥空气里不易腐蚀

C.用铝质铆钉来接铁板，铁板反而易被腐蚀

D.金属被腐蚀的本质是M-ne^-=Mⁿ⁺而被损耗

2.下列金属的防腐措施中，属于电化学保护法的是（       ）

A.用氧化剂使金属表面生成一层致密稳定的氧化物保护膜

B.在金属中加入一些铬或镍支撑金属或合金

C.在轮船的船壳水线以下部分装上一锌锭         

D.金属表面喷漆

3．如图装置中，U型管内为红墨水，a、b试管内分别盛有食盐水和盐酸，各加入生铁块，放置一段时间。下列有关描述错误的是 (       )http://s10/small/0042rhhGgy6X9kMTGwp09&690

A．生铁块中的碳是原电池的正极

B．红墨水柱两边的液面变为左低右高

C．两试管中相同的电极反应式是Fe－2e^－===Fe^2＋

D．a试管中发生了吸氧腐蚀，b试管中发生了析氢腐蚀

4.下列金属防护的方法不正确的是                                                            (      )

A．对健身器材涂油漆以防止生锈

B．马口铁(镀锡铁)镀层破损后被腐蚀时，首先是镀层被氧化，继续保护铁

C．用牺牲锌块的方法来保护船身

D．自行车的钢圈上镀上一层Cr防锈

 

【设计意图】检测本节课教学目标的达成情况

1题落实目标1   2、3、4题落实目标2    5题落实目标3

            

环节七：归纳总结   （2分钟）

教师引导：同学们，通过本节课的学习，在知识上你有哪些收获？我们运用了哪些解决问题的方法？通过本节学习你受到什么启发？

学生：结合板书总结学习收获  （找一名同学总结）

教师补充归纳：这一节课我们主要学习了金属腐蚀的两个基本类型——化学腐蚀和电化学腐蚀，了解了析氢腐蚀与吸氧腐蚀，重点认识了生活中最为普遍的吸氧腐蚀原理。 最后，我们还结合生产生活实际，进一步了解了金属的电化学防护2种方法。

【设计意图】引导学生自主总结，既调动了学生的积极性体现了学生的主体地位，又锻炼了学生的总结把握知识的能力和表达能力。

 

八．板书设计

金属的腐蚀和防护

1.金属的腐蚀

      （1）化学腐蚀 

（2）电化学腐蚀    析氢腐蚀（酸性）

                          吸氧腐蚀（中性或弱酸性）

2.金属的防护方法

   （1）覆盖保护层    

（2）电化学保护

          ①牺牲阳极保护法——原电池原理

              ②外加电流阴极保护法——电解池原理