高中一年级上学期化学《金属的腐蚀与保护》教学设计

金属的腐蚀与保护一、课标解读1．内容要求了解金属发生电化学腐蚀的本质，知道金属腐蚀的危害，了解防止金属腐蚀的措施。2．学业要求能利用电化学原理解释金属腐蚀的现象，选择并设计防腐措施。二、教材分析新教材在金属的腐蚀部分突出使用已建构的原电池模型，引导学生研究电化学腐蚀的反应原理。结合已学的原电池知识进行探究不同条件的电化学腐蚀情况，并应用电子守恒原理书写电极反应式和总反应，培养学生“证据推理与模型认知”素养。通过实验科学探究金属腐蚀的本质及其原因，认识金属腐蚀的主要类型，培养学生“科学探究与创新意识”素养。在对金属的防护教学中，突出对电化学保护的两种模型的建构与认识，从生活中的应用着手，分析现象背后的微观本质，用电化学理论进行解释和表征，促进学生运用现象与本质相结合的方法思考化学问题、解决化学问题，发展学生“宏观辨识与微观探析”素养。认识金属腐蚀产生的危害和影响，树立防止金属腐蚀的意识，发展学生“科学态度与社会责任”素养。人教版旧教材中，化学电源的内容属于第四章第四节的内容，在新教材中属于选择性必修一第四章第三节的内容，在章节位置和内容上并未有明显变化。新教材删除了关于金属腐蚀给经济带来的损失，弱化化学在生活中的负面性。新教材在“实验4-3”部分增加了模拟化学腐蚀和电化学腐蚀的实验，使学生更能直观理解“电化学腐蚀速率比化学腐蚀快得多”这一结论。在金属的防护这部分内容上，新教材增加了通过“改变金属材料的组成”和“在金属表面覆盖保护层”这两类防护方式，内容更加全面，逻辑编排更为合理。在电化学保护法命名上，旧教材为“牺牲阳极的阴极保护法”和“外加电流的阴极保护法”，而新教材为“牺牲阳极法”和“外加电流法”，新教材在命名上更为简洁，在保有每种电化学保护法特点的基础上进行删减，极大地减轻了学生的记忆负担。新教材在“实验4-4”部分增加了铁与不同活动性金属接触时腐蚀程度不同的实验，这组对比实验趣味性强、现象明显，可以极大地调动学生的学习兴趣，注重发展学生“科学探究与创新意识”素养。新教材增加了两个“思考与讨论”模块，第一个是“分析并说明白铁皮、马口铁的腐蚀情况”，第二个是“牺牲阳极法和外加电流法都是用的辅助阳极有何异同点”，注重理论知识与实际相结合，让学生通过分析、推理等方法认识研究对象的本质特、构成要素及其相互关系，揭示现象的本质和规律。新教材更加突出思路和方法的引导，更突显培养学生的学科素养。新教材更加具有证据意识，注重通过分析推理对已有结论加以证实，建立观点、结论和证据之间的逻辑关系。新教材更加强调通过分析、推理等方法认识研究对象的本质特征、构成要素及其相互关系，建立认知模型，并能运用模型解释化学现象，解释现象的本质和规律。三、学情分析通过之前章节的学习和生活经验，学生已经初步了解了金属腐蚀的危害、铁制品锈蚀的条件和金属防护的方法等，但是对铁制品在潮湿的空气中为什么更易生锈及金属的电化学保护法还没有认识。尽管学生已经学习了原电池和电解池原理，但短期内还没有达到熟练掌握的程度，部分学生也缺乏将理论知识应用于解决实际问题的能力。四、素养目标【学习目标】1．认识金属腐蚀的严重性及危害，能用电化学原理解释电化学腐蚀的原因；2．能书写析氢腐蚀和吸氧腐蚀的电极反应及总反应；3．能根据电化学原理选择并设计金属防护的措施。【评价目标】1．通过对金属腐蚀的现象和原理的讨论，诊断学生对金属腐蚀的本质的掌握程度；2．通过对两类电化学腐蚀的条件、电极反应、总反应等方面的分析对比研究，明确不同类型电化学腐蚀的特点，诊断并发展学生的归纳总结能力；3．通过对金属防护措施的讨论，在探讨金属腐蚀与防护措施中的价值中诊断并发展学生的电化学思维模型。五、教学重点、难点教学重点：金属的电化学腐蚀及电化学防护原理。教学难点：金属发生吸氧腐蚀的原理。七、教学过程环节教师活动学生活动环节一：情境引入，探究金属腐蚀的本质【新课导入】展示金属腐蚀的图片，引起学生思考。【自主学习】阅读教材，回答以下三个问题：什么是金属腐蚀？金属腐蚀的本质是什么？金属腐蚀的种类有哪些？【讲授】金属腐蚀是金属或合金与周围的气体或液体发生氧化还原反应而引起损耗的现象。金属腐蚀的本质是金属原子失去电子变为金属阳离子。金属腐蚀的种类有两种分别是化学腐蚀和电化学腐蚀。了解金属腐蚀的危害和对经济造成的影响，培养社会责任感。掌握金属腐蚀的本质和种类。环节二：应用原电池模型，构建电化学思维模型【讲授】化学腐蚀是金属与其表面接触的一些物质直接反应而引起的腐蚀，如铁与氯气直接反应而被腐蚀。掌握化学腐蚀的原理。【讲授】电化学腐蚀是当不纯的金属与电解质溶液接触时发生原电池反应，比较活泼的金属发生氧化反应而被腐蚀。掌握电化学腐蚀的原理。【提问】为什么钢铁在潮湿的空气中容易生锈？【讲授】钢铁中含有铁和碳，暴露在潮湿的空气中会在表面形成水膜，空气中的二氧化碳、二氧化硫、硫化氢等物质溶于水膜中形成电解质溶液，从而在钢铁表面形成无数微小原电池。根据已有知识，分析钢铁和潮湿的空气的特点，应用原电池模型解释。【实验探究】取两支试管，分别加入两颗锌粒和等体积、等浓度的稀盐酸。向左边的试管中滴加硫酸铜溶液，观察现象并解释原因。观察实验现象，意识到电化学腐蚀速率比化学腐蚀大得多。【讲授】根据电解质溶液性质不同电化学腐蚀分为析氢腐蚀和吸氧腐蚀。【讲授】讲授析氢腐蚀的原理，并给出钢铁的析氢腐蚀示意图。【练习】观察图中细节并结合已有知识，书写电极反应方程式。认识析氢腐蚀模型，掌握析氢腐蚀原理，根据已有知识书写电极反应方程式。【讲授】讲授吸氧腐蚀的原理，并给出钢铁的吸氧腐蚀示意图。【练习】观察图中细节并结合已有知识，书写电极反应方程式。认识吸氧腐蚀模型，掌握吸氧腐蚀原理，根据已有知识书写电极反应方程式，并与析氢腐蚀模型相对比。【实验探究】将经过酸洗除锈的铁钉用饱和食盐水浸泡一下，放入具支试管中，观察导管中水柱的变化并解释原因。观察实验现象，判断金属腐蚀类型为吸氧腐蚀，意识到吸氧腐蚀更为普遍。环节三：应用电化学思维模型，深入剖析电化学保护法【提问】根据所展示的自行车图片，谈一下为避免金属腐蚀自行车做了哪些防护措施。根据生活经验讨论交流，可分析得出为避免金属腐蚀，自行车做了喷漆处理，链条处要涂机油，自行车车圈采用不锈钢材质等防腐措施。【讲授】自行车车圈采用不锈钢材质，表明可通过改变金属材料的组成进行金属的防护；还可以通过在金属表面覆盖保护层，比如自行车车铃镀铬、轴承镀锌、车座做发蓝处理等。结合金属腐蚀的原理，意识到可通过阻断原电池反应让金属得到保护，可以从本质上和介质两个角度考虑金属的防护。【实验探究】演示牺牲阳极法实验。观察实验现象，结合所学知识，解释产生实验现象的原因。【提问】白铁皮和马口铁均为生活中常见的金属材料，若二者表面出现破损时，请分析白铁皮和马口铁的腐蚀情况应用电化学模型对两种金属材料的腐蚀进行分析，初步建构牺牲阳极法模型。【讲授】将被保护金属作为正极，活泼金属作为负极的电化学保护法叫做牺牲阳极法。建构牺牲阳极法模型。【讲授】外加电流法是另一种电化学保护法，将被保护金属作为阴极，惰性电极作为辅助阳极，外接直流电源，使金属被迫成为阴极而受到保护。建构外加电流法模型，并与牺牲阳极法模型相对比。意识到牺牲阳极法模型应用的是