《金属的腐蚀与防护》示范课教学设计【化学人教版高中选择性必修第一册（新课标）】.docx

金属的腐蚀与防护 高中化学选择性必修1第四章第三单元 学习目标 学习目标 1.了解金属发生电化学腐蚀的本质。 2.能利用电化学原理解释金属腐蚀现象。 3.知道金属腐蚀的危害，了解防止金属腐蚀的措施，选择并设计防腐措施。 情境导入 情境导入 我国每年因为金属腐蚀所造成的经济损失约占国民生产总值的5%，全世界每年因生锈损失的钢铁约占世界钢铁年产量的1/4，超过每年各项大灾（火灾、风灾及地震等）损失的总和。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，感受化学对人类进步的意义。 学习任务 学习任务 【任务一】探究钢铁生锈过程 【任务二】利用电化学原理来保护铁 【任务三】船舶防腐和家庭铁锅防腐问题的讨论 学习活动 学习活动 【任务一】探究钢铁生锈过程 【活动设计】 【实验探究】钢铁腐蚀实验探究 想一想：根据以下装置进行实验，请你预测导管中溶有碘单质的煤油柱的移动情况。 煤油柱的左移能否代表一定是氧气参与了反应？ 【知识迁移】用铁粉和碳粉代替铁钉进行实验，一段时间后，试管内壁出现铁锈。 【定量分析】试管中氧气浓度随时间变化图像 【知识梳理】研究钢铁是如何生锈的 1.钢铁的成分：铁碳合金 2.钢铁生锈时所处的环境：潮湿的空气 3.借助原电池原理分析钢铁是如何生锈的 4.如果水膜酸性较强，会发生怎样的腐蚀呢？ 【实验探究】如何证明有电化学反应发生？ 负极（Fe）：Fe?2e 【问题】负极产物该如何检验？ 取铁电极周围的溶液于试管中，加入K3[Fe(CN)6]溶液，发现产生特征蓝色沉淀，证明负极有Fe2+生成。 【问题】正极反应式应该如何书写？ 电池工作一段时间后，取正极周围的溶液于试管中，加入酚酞溶液后变红。 正极（C）: O2 + 4e? + 2H2 【归纳小结】钢铁是如何生锈的？ 【思维递进】如果水膜酸性较强，会发生怎样的腐蚀呢？请你根据图示用电极反应来表达。 【问题】如果水膜酸性较弱时，会发生什么样的腐蚀？ 【分析讨论】不同pH下，试管中气体压强随时间变化情况。写出pH＝2.0～3.5和4.0时发生的主要正极反应。为什么钢铁吸附的水膜呈现不同性质的时候，正极的电极反应不同？ 【总结提升】 【对比分析】化学腐蚀与电化学腐蚀的比较 【设计意图】 学生通过探究钢铁生锈过程，分析钢铁的成分及生锈的现象，了解钢铁生锈时所处的环境，借助原电池原理分析钢铁是如何生锈的这样的任务，如果水膜酸性强弱不同时，会发生怎样的腐蚀，总结吸氧腐蚀和析氢腐蚀的条件。通过这样的学习过程既可以增强学生的建模意识，又可以提高学生应用知识的能力和解决问题的能力。 【任务二】利用电化学原理来保护铁 【活动设计】 【推理预测】按照下列装置进行实验，画出你预测的现象。 资料：Fe2+可以与K3[Fe(CN)6]溶液产生特征蓝色沉淀。 【思考】如何证明铁被保护？什么现象证明是原电池保护？ 铁钉的裸露部分周围溶液没有特征蓝色物质生成。铁钉周围变红，说明氧气在铁的表面得电子，生成了氢氧根离子，铁做正极，证明了原电池保护。 【问题】生成蓝色物质说明了什么？ 铁钉的裸露部分周围有亚铁离子生成，氧气在铜丝的表面得到电子，生成氢氧根离子，铜丝附近变红。铁没有得到保护。 【想一想】通过以上实验，你能得出什么结论？ 铁与活动性不同的金属接触时，其腐蚀程度是有差异的，要避免铁受到腐蚀，需要与较活泼的金属相连。 1.利用原电池原理来保护铁（牺牲阳极法） 【想一想】为什么钢制管道的内部要镶嵌镁块？ 2.利用电解池原理来保护铁（外加电流法） 【思考】电源的哪个电极是提供电子的电极呢？ 【总结】牺牲阳极法和外加电流法的比较 【设计意图】 分别从牺牲阳极法和外加电流法两种方式来加深电化学原理的知识掌握，构建知识模型可以帮助学生找到解决问题的方法，但是模型不是任何情况都可以套用的，要根据具体的问题具体分析。 【任务三】船舶防腐和家庭铁锅防腐问题的讨论 【活动设计】 【情境】船舶与海水接触部分的钢制船体长期受到强烈的腐蚀，请你为船舶的防腐蚀提出合理化建议。 【问题】 1.小型船舶和大型船舶防护方法的选择（牺牲阳极？外加电流？） 2.船底漆的选择（普通底漆？富锌底漆？） 3.水下金属连接件的选择（同种金属？不同种金属？） 【知识】 1.小型船舶—船体小—航行距离短—时间短—牺牲阳极法 大型船舶—船体大—航行距离长—时间长—外加电流法 2.船底漆—富锌底漆—牺牲阳极法 3.水下金属连接件—同种金属—避免形成原电池加速腐蚀 【试一试】如何防止铁锅生锈？ 【方案】1.使用完毕后保持干燥或涂一层植物油 2.使用完毕后悬挂或倒扣 3.可以使用不锈钢锅 【小结】 【设计意图】 注重科学精神和社会责任意识的渗透，从理论知识到家庭中的不锈钢锅防锈，体会科学研究