《4.4金属的电化学腐蚀与防护》学习任务单

《4.4金属的电化学腐蚀与防护》学习任务单班级：姓名：小组：层次代号：教师评价：【课程标准与考试要求】金属的电化学腐蚀与防护是高中化学中非常重要的内容。要求学生了解金属腐蚀的危害，理解金属电化学腐蚀的原理，掌握金属防护的常用方法。在考试中，会考查电化学腐蚀的电极反应式书写、金属防护方法的原理等知识点。【学习目标】1、知识与技能能准确说出金属腐蚀的概念和分类。可以详细解释金属电化学腐蚀（析氢腐蚀和吸氧腐蚀）的原理，包括写出相应的电极反应式。熟练掌握至少三种金属防护的方法及其原理。2、过程与方法通过观察生活中的金属腐蚀现象，学会分析问题、提出假设并验证假设的科学探究方法。能够对比不同金属防护方法的优缺点，提高综合分析问题的能力。3、情感、态度与价值观体会化学知识在生活中的广泛应用，增强学习化学的兴趣。认识到金属腐蚀对资源和环境的危害，培养节约资源和保护环境的意识。【学习重点】1、金属电化学腐蚀的原理（析氢腐蚀和吸氧腐蚀）。2、金属防护的常用方法及其原理。【学习难点】1、理解吸氧腐蚀的电极反应式的书写。2、根据不同的金属使用环境选择合适的防护方法。【知识链接】1、电化学基础我们之前学过原电池的原理，原电池是把化学能转化为电能的装置。在原电池中，有正极和负极，负极发生氧化反应，正极发生还原反应。例如，铜锌原电池，锌比铜活泼，锌作负极，发生反应：Zn2e⁻＝Zn²⁺（氧化反应）；铜作正极，溶液中的氢离子在正极得到电子发生反应：2H⁺＋2e⁻＝H₂↑（还原反应）。2、金属活动性顺序金属活动性顺序为：钾钙钠镁铝锌铁锡铅（氢）铜汞银铂金。在这个顺序中，排在前面的金属比排在后面的金属活泼，活泼金属容易失去电子。【自主学习案】1、金属腐蚀现象大搜索任务：在你周围的环境中（家里、学校、小区等）寻找金属腐蚀的现象，拍照或者简单画图记录下来，至少找到三个例子。思考：这些金属腐蚀的部位、腐蚀的程度有什么不同？可能是什么原因造成的呢？2、金属腐蚀概念学习阅读课本关于金属腐蚀的定义，然后用自己的话解释什么是金属腐蚀。小测试：判断下列情况是否属于金属腐蚀。铁在潮湿的空气中生锈。（是/否）铝在空气中表面形成一层致密的氧化铝薄膜。（是/否）铜器表面因为长时间接触某些化学物质而变色。（是/否）3、金属腐蚀分类探究按照课本的分类方法，将金属腐蚀分为化学腐蚀和电化学腐蚀。你能根据自己之前找到的金属腐蚀现象的例子，判断哪些是化学腐蚀，哪些是电化学腐蚀吗？总结化学腐蚀和电化学腐蚀的区别，至少写出三点不同。【自学反思】我的收获：我的疑问：【互动探究案】1、析氢腐蚀的秘密故事分享：我有一个朋友，他有一辆很旧的自行车。有一次，他把自行车放在一个潮湿的地下室里，过了一段时间，他发现自行车的某些部位生锈了，而且在生锈的地方好像还有一些小气泡。这可能就是析氢腐蚀在作怪哦。那析氢腐蚀到底是怎么发生的呢？小组讨论：根据原电池原理，假设钢铁（主要成分是铁和碳）在酸性较强的环境下发生析氢腐蚀，试着写出它的电极反应式。全班交流：每个小组派代表分享自己小组写的电极反应式，并解释为什么这么写。2、吸氧腐蚀的真相观察与思考：我们经常看到铁在潮湿的空气中生锈，这其实是吸氧腐蚀。大家想一想，铁在潮湿空气中生锈的过程中，氧气起到了什么作用呢？模拟实验：我们可以用一些简单的实验器材模拟铁的吸氧腐蚀过程。例如，用一根铁钉、一块碳棒、饱和食盐水浸湿的棉花等制作一个简易的装置。观察这个装置中发生的现象，并尝试写出吸氧腐蚀的电极反应式。难点突破：吸氧腐蚀的电极反应式比较复杂，尤其是正极的反应式。大家一起讨论一下，如何理解和记忆这个反应式呢？3、金属防护方法大比拼头脑风暴：我们已经知道金属容易腐蚀，那我们可以用哪些方法来保护金属呢？每个小组先进行头脑风暴，尽可能多地想出金属防护的方法。方案设计：假设你要保护一座铁桥，你会选择哪种（或哪几种）金属防护方法呢？请详细说明你的设计方案，包括选择这种方法的原因、实施步骤等。优点缺点分析：每个小组选择一种金属防护方法，分析它的优点和缺点，并与其他小组分享。【小结】1、回顾金属腐蚀的概念、分类（化学腐蚀和电化学腐蚀）。2、重点强调析氢腐蚀和吸氧腐蚀的原理（电极反应式）。3、总结金属防护的常用方法（如涂漆、电镀、牺牲阳极的阴极保护法等）及其原理。【巩固训练案】1、写出下列金属腐蚀过程中的电极反应式。钢铁在弱酸性环境下发生析氢腐蚀。钢铁在潮湿空气中发生吸氧腐蚀。2、下列关于金属腐蚀的说法正确的是（）A.金属在潮湿空气中腐蚀的实质是：M＋nH₂O＝M(OH)ₙ+n/2H₂↑B.金属的化学腐蚀的实质是Mne⁻＝Mⁿ⁺，电子直接转移给氧化剂C.金属的化学腐蚀必须在酸性条件下进行D.在潮湿的中性环境中，金属的电化学腐蚀主要是析氢腐蚀3、为了防止钢铁制品生锈，可采取的措施是（）A.涂油漆B.镀上一层其他金属C.把钢铁制品放在干燥的地方D.加入铬、镍等制成不锈钢4、解释为什么海边的铁制品比内陆的铁制品更容易生锈？【学习反思】我的收获：我的疑问：【自主学习案】1、金属腐蚀现象大搜索答案示例：家里的铁锅，锅底有一些锈斑，主要是在锅底与炉灶接触的边缘部分，可能是因为炒菜后清洗不彻底，有水分残留，而且在加热过程中，铁锅与炉灶的接触部分温度较高，加速了腐蚀。学校操场的铁栏杆，有些地方生锈严重，尤其是靠近地面的部分。可能是因为经常被雨水浸泡，而且地面的湿度较大，同时可能还有一些泥土中的化学成分加速了腐蚀。小区的自行车停车棚里，一些旧自行车的链条生锈了，链条是经常暴露在空气中的，并且在骑行过程中会接触到汗水等物质，这些物质可能含有电解质，促进了电化学腐蚀。2、金属腐蚀概念学习答案：金属腐蚀是指金属与周围的气体或液体物质发生化学反应而引起损耗的现象。小测试答案：是否（这是铝的钝化现象，是一种自我保护，不属于腐蚀）是3、金属腐蚀分类探究答案示例：化学腐蚀：例如，铁在高温下与氧气直接反应生成氧化铁，这个过程没有形成原电池，是化学腐蚀。电化学腐蚀：如前面提到的铁锅生锈、自行车链条生锈等，因为有电解质溶液（如水中的杂质等）存在，形成了原电池，是电化学腐蚀。化学腐蚀和电化学腐蚀的区别：化学腐蚀是金属与氧化剂直接发生化学反应，电化学腐蚀是通过形成原电池发生反应。化学腐蚀没有电流产生，电化学腐蚀有微弱电流产生。化学腐蚀反应比较简单，电化学腐蚀反应相对复杂，涉及电极反应等。【互动探究案】1、析氢腐蚀的秘密电极反应式：负极：Fe2e⁻＝Fe²⁺正极：2H⁺＋2e⁻＝H₂↑2、吸氧腐蚀的真相氧气起到了氧化剂的作用，在正极得到电子。模拟实验现象：铁钉生锈，碳棒周围可能有一些微小的变化（具体可能与实验条件有关）。电极反应式：负极：Fe2e⁻＝Fe²⁺正极：O₂＋2H₂O＋4e⁻＝4OH⁻对于正极反应式的理解：可以从氧气得到电子后与水反应生成氢氧根离子的角度去理解。记忆的时候可以多写几遍，并且结合整个吸氧腐蚀的过程去记忆。3、金属防护方法大比拼金属防护方法有涂漆、电镀、牺牲阳极的阴极保护法、外加电流的阴极保护法、制成合金等。保护铁桥方案示例：选择涂漆和牺牲阳极的阴极保护法。原因：涂漆可以隔绝空气和水，阻止铁与氧气和水接触，起到初步的防护作用。牺牲阳极的阴极保护法可以在油漆被破坏的情况下，继续保护铁桥。实施步骤：先对铁桥表面进行清理，去除铁锈等杂质，然后均匀地涂上油漆。在铁桥的合适位置安装比铁活泼的金属（如锌块）作为牺牲阳极。例如对于涂漆的优点和缺点：优点：成本低，操作简单，可以大面积防护。缺点：油漆容易脱落，需要定期重新涂漆。【巩固训练案】1、析氢腐蚀：负极：Fe2e⁻＝Fe²⁺正极：2H⁺＋2e⁻＝H₂↑吸氧腐蚀：负极：Fe2e⁻＝Fe²⁺正极：O₂＋2H₂O＋4e⁻＝4OH⁻2、答案：B解析：A选项，金属在潮湿空气中腐蚀的实质是金属失电子被氧化的过程，不是简单的与水反应生成氢气和氢氧化物；C选项，金属的化学腐蚀不一定在酸性条件下进行，在高温等其他条件下也可能发生；D选项，在潮湿的中性环境中，金属的电化学腐蚀主要是吸氧腐蚀。3、答案：ABCD解析：A选项涂油漆可以隔绝空气和水，防止生