高中化学 第四章 第四节 金属的电化学腐蚀与防护教学实录 新人教版选修4

高中化学第四章第四节金属的电化学腐蚀与防护教学实录新人教版选修4科目授课时间节次--年—月—日（星期——）第—节指导教师授课班级、授课课时授课题目（包括教材及章节名称）高中化学第四章第四节金属的电化学腐蚀与防护教学实录新人教版选修4教材分析高中化学第四章第四节“金属的电化学腐蚀与防护”是新人教版选修4中重要的教学内容。本节围绕金属腐蚀的基本原理、电化学腐蚀过程、腐蚀防护方法等内容展开，旨在帮助学生理解金属腐蚀的本质，掌握电化学腐蚀防护的基本原理和应用。教学内容与课本紧密相连，符合教学实际，能够提高学生对化学学科的兴趣和实践能力。核心素养目标分析学情分析本节课面向的是高中一年级的学生，他们刚刚接触化学学科，对金属的电化学腐蚀与防护这一概念可能较为陌生。学生在知识层面，对于金属的性质、氧化还原反应等基本概念有一定了解，但缺乏对电化学腐蚀现象的系统认识。在能力方面，学生具备一定的观察能力和基础实验操作技能，但对于复杂实验设计和数据分析能力尚待提高。素质方面，学生的自主学习能力、合作探究精神和创新意识有待培养。

在教学过程中，学生的行为习惯也对课程学习产生影响。部分学生可能存在学习兴趣不高、课堂参与度低的问题，这可能会影响他们对电化学腐蚀与防护知识的理解和掌握。此外，学生在实验操作中可能存在一定的安全隐患意识不足，需要在教学中加强安全教育。

针对以上学情，本节课将注重引导学生通过实验探究，激发学习兴趣，提高学生的观察能力和实验操作技能。同时，通过小组合作，培养学生的合作探究精神和创新意识，增强学生的安全意识，为后续学习打下坚实基础。教学资源准备1.教材：确保每位学生拥有新人教版选修4《化学》教材，以便于跟随课堂内容进行学习。

2.辅助材料：准备与电化学腐蚀与防护相关的图片、图表、视频等多媒体资源，以增强教学直观性和吸引力。

3.实验器材：准备电极、电解液、电流表等实验器材，确保实验的完整性和安全性。

4.教室布置：设置分组讨论区，以便学生进行小组合作学习；在实验操作台布置实验器材，确保学生能顺利进行实验操作。教学实施过程1.课前自主探索

教师活动：

发布预习任务：通过在线平台或班级微信群，发布预习资料（如PPT、视频、文档等），明确预习目标和要求。设计预习问题：围绕“金属的电化学腐蚀与防护”课题，设计一系列具有启发性和探究性的问题，如“金属腐蚀的原因是什么？”“如何通过电化学方法来减缓腐蚀？”等，引导学生自主思考。

监控预习进度：利用平台功能或学生反馈，监控学生的预习进度，确保预习效果。

学生活动：

自主阅读预习资料：按照预习要求，自主阅读预习资料，理解金属腐蚀的基本原理和防护方法。

思考预习问题：针对预习问题，进行独立思考，记录自己的理解和疑问。

提交预习成果：将预习成果（如笔记、思维导图、问题等）提交至平台或老师处。

教学方法/手段/资源：

自主学习法：引导学生自主思考，培养自主学习能力。

信息技术手段：利用在线平台、微信群等，实现预习资源的共享和监控。

作用与目的：

帮助学生提前了解“金属的电化学腐蚀与防护”课题，为课堂学习做好准备。

培养学生的自主学习能力和独立思考能力。

2.课中强化技能

教师活动：

导入新课：通过展示金属腐蚀的实际案例，如桥梁、船舶的腐蚀问题，引出“金属的电化学腐蚀与防护”课题，激发学生的学习兴趣。

讲解知识点：详细讲解电化学腐蚀的原理，包括腐蚀电池的形成、电极反应等，结合实例帮助学生理解。

组织课堂活动：设计小组讨论，让学生分析不同金属在不同环境下的腐蚀情况，并探讨防护措施。

学生活动：

听讲并思考：认真听讲，积极思考老师提出的问题。

参与课堂活动：积极参与小组讨论，分享自己的预习成果和观点。

教学方法/手段/资源：

讲授法：通过详细讲解，帮助学生理解电化学腐蚀的原理。

实践活动法：设计小组讨论，让学生在实践中应用所学知识。

合作学习法：通过小组讨论等活动，培养学生的团队合作意识和沟通能力。

作用与目的：

帮助学生深入理解电化学腐蚀的原理，掌握防护方法。

通过合作学习，培养学生的团队合作意识和沟通能力。

3.课后拓展应用

教师活动：

布置作业：布置设计电化学防护装置的作业，要求学生结合所学知识，设计一个简单的防腐方案。

提供拓展资源：推荐与电化学腐蚀相关的书籍和网站，供学生进一步学习。

学生活动：

完成作业：认真完成设计电化学防护装置的作业，巩固学习效果。

拓展学习：利用老师推荐的资源，进行进一步的学习和思考。

教学方法/手段/资源：

自主学习法：引导学生自主完成作业和拓展学习。

反思总结法：引导学生对自己的学习过程和成果进行反思和总结。

作用与目的：

巩固学生在课堂上学到的“金属的电化学腐蚀与防护”知识点和技能。

通过反思总结，帮助学生发现自己的不足并提出改进建议，促进自我提升。教学资源拓展1.拓展资源：

金属的电化学腐蚀与防护是一个跨学科的知识领域，涉及化学、材料科学、工程学等多个方面。以下是一些与本节课教学内容相关的拓展资源：

（1）金属腐蚀的化学原理：介绍金属腐蚀的化学过程，包括氧化还原反应、电化学反应等，以及腐蚀产物的形成。

（2）电化学腐蚀的类型：探讨不同类型电化学腐蚀的特点，如均匀腐蚀、局部腐蚀、应力腐蚀等。

（3）金属腐蚀的防护方法：介绍金属腐蚀的防护方法，包括物理防护、化学防护、电化学防护等。

（4）电化学防护技术：详细讲解电化学防护技术，如阴极保护、阳极保护、牺牲阳极保护等。

（5）金属腐蚀检测与监测：介绍金属腐蚀的检测与监测方法，如电化学阻抗谱、腐蚀速率测试等。

（6）金属腐蚀对环境的影响：探讨金属腐蚀对环境的影响，包括水体污染、土壤污染等。

2.拓展建议：

（1）阅读相关书籍：《金属腐蚀与防护》、《电化学原理与应用》等，深入了解金属腐蚀与防护的理论知识。

（2）观看科普视频：通过观看科普视频，如“金属腐蚀的奥秘”、“电化学腐蚀的防护技术”等，直观了解金属腐蚀与防护的实际应用。

（3）参与实验研究：在老师的指导下，参与金属腐蚀与防护的实验研究，如腐蚀速率测试、电化学阻抗谱测试等。

（4）参观企业或实验室：组织学生参观金属腐蚀防护相关的企业或实验室，了解金属腐蚀与防护在实际生产中的应用。

（5）撰写小论文：鼓励学生撰写关于金属腐蚀与防护的小论文，如“金属腐蚀对桥梁结构的影响及防护措施”、“电化学防护技术在船舶防腐中的应用”等。

（6）关注行业动态：关注金属腐蚀与防护领域的最新研究成果和行业动态，如新型防腐材料的研发、电化学防护技术的改进等。

（7）开展小组讨论：组织学生开展小组讨论，探讨金属腐蚀与防护在实际生活中的应用，如如何延长金属制品的使用寿命、如何减少金属腐蚀对环境的影响等。

（8）参与竞赛活动：鼓励学生参加与金属腐蚀与防护相关的竞赛活动，如化学实验竞赛、科技创新大赛等，提升学生的实践能力和创新能力。课堂小结，当堂检测课堂小结：

在本节课中，我们共同探讨了金属的电化学腐蚀与防护这一重要课题。通过学习，学生们应该掌握了以下关键知识点：

1.金属腐蚀的基本原理：了解了金属腐蚀的原因，包括化学腐蚀和电化学腐蚀，以及腐蚀电池的形成过程。

2.电化学腐蚀的类型：认识了均匀腐蚀、局部腐蚀、应力腐蚀等不同类型的电化学腐蚀，并了解了它们的特点。

3.金属腐蚀的防护方法：学习了物理防护、化学防护和电化学防护等不同防护方法的基本原理和应用。

4.电化学防护技术：详细了解了阴极保护、阳极保护、牺牲阳极保护等电化学防护技术的原理和实施方法。

5.金属腐蚀检测与监测：了解了金属腐蚀的检测与监测方法，如电化学阻抗谱、腐蚀速率测试等。

为了巩固今天所学的知识，以下是一些课堂小结的内容：

-回顾金属腐蚀的基本原理，解释为什么金属会发生腐蚀。

-列举并描述几种常见的电化学腐蚀类型，并说明它们的特点。

-比较物理防护、化学防护和电化学防护的优缺点，并举例说明每种防护方法的应用。

-解释阴极保护、阳极保护和牺牲阳极保护的原理，并说明它们在实际中的应用。

-讨论金属腐蚀检测与监测的重要性，并举例说明如何使用电化学阻抗谱和腐蚀速率测试。

当堂检测：

为了检测学生对本节课内容的掌握情况，以下是一些当堂检测题目：

1.简述金属腐蚀电池的形成过程，并解释腐蚀电池中阳极和阴极的反应。

2.列举三种常见的金属腐蚀类型，并说明它们在生活中的具体表现。

3.描述电化学防护技术中的阴极保护方法，并解释其原理。

4.比较物理防护和化学防护的优缺点，并给出一个实际例子说明它们的应用。

5.解释如何通过电化学阻抗谱检测金属腐蚀速率，并说明该方法的优点。内容逻辑关系①金属腐蚀的基本原理

-重点知识点：腐蚀电池的形成、氧化还原反应、电极反应。

-关键词：腐蚀、氧化、还原、阳极、阴极、电解质。

②电化学腐蚀的类型

-重点知识点：均匀腐蚀、局部腐蚀、应力腐蚀的特点和区别。

-关键词：均匀腐蚀、点腐蚀、缝隙腐蚀、应力腐蚀破裂。

③金属腐蚀的防护方法

-重点知识点：物理防护、化学防护、电化学防护的原理和应用。

-关键词：物理防护、涂层、镀层、化学防护、缓蚀剂、电化学防护、阴极保护、阳极保护。

④电化学防护技术

-重点知识点：阴极保护、阳极保护、牺牲阳极保护的原理和实施方法。

-关键词：阴极保护、阳极保护、牺牲阳极、电流密度、电位控制。

⑤金属腐蚀检测与监测

-重点知识点：电化学阻抗谱、腐蚀速率测试的原理和应用。

-关键词：电化学阻抗谱、腐蚀速率、电位扫描、电流扫描。典型例题讲解1.例题：

某金属在空气中发生腐蚀，腐蚀电池的阳极反应为：Fe-2e^-→Fe^2+。请写出该金属腐蚀电池的阴极反应。

答案：阴极反应为：O2+4H^++4e^-→2H2O或O2+2H2O+4e^-→4OH^-。

2.例题：

在海水环境中，某金属表面形成一层氧化膜，该氧化膜具有保护作用。请分析该氧化膜形成的原因。

答案：氧化膜的形成原因是金属表面与海水中的氧气发生反应，生成一层致密的氧化物薄膜，阻止了金属与氧气的进一步接触，从而减缓了腐蚀速率。

3.例题：

某金属制品在电解质溶液中发生腐蚀，腐蚀电池的阳极反应为：Cu-2e^-→Cu^2+。请写出该金属制品腐蚀电池的阴极反应。

答案：阴极反应为：2H^++2e^-→H2↑或O2+4H^++4e^-→2H2O。

4.例题：

在阴极保护技术中，某金属结构的阴极保护电位为-0.8V。请计算该金属结构的实际腐蚀电流密度。

答案：根据阴极保护电位和腐蚀电位的关系，实际腐蚀电流密度为Icorr=10^(-0.8)A/m^2≈0.16A/m^2。

5.例题：

某金属制品在应力腐蚀环境中发生腐蚀破裂，腐蚀电池的阳极反应为：Al-3e^-→Al^3+。请分析应力腐蚀破裂的原因。

答案：应力腐蚀破裂的原因是金属在应力和腐蚀的共同作用下，发生微观裂纹扩展，最终导致宏观裂纹形成。腐蚀过程中产生的氢气在微观裂纹中积聚，导致局部压力增大，加速裂纹扩展。

补充说明：

1.在金属腐蚀电池中，阳极和阴极的反应是同时发生的，阳极发生氧化反应，阴极发生还原反应。

2.氧化膜的形成是金属腐蚀防护的一种重要方式，它能有效阻止金属与腐蚀介质接触。

3.阴极保护技术是一种常用的金属腐蚀防护方法，通过施加外加电流，使金属结构成为阴极，从而减缓腐蚀速率。

4.应力腐蚀破裂是一种特殊的腐蚀形式，主要发生在有应力的金属结构中，腐蚀和应力共同作用导致裂纹扩展。

5.在解决金属腐蚀问题时，需要综合考虑腐蚀的类型、环境因素、金属材料的特性等因素，采取相应的防护措施。教学反思与总结今天这节课，我们学习了金属的电化学腐蚀与防护，感觉整体上还是比较顺利的。不过，在回顾整个教学过程之后，我也有一些反思和总结。

首先，我觉得在教学方法上，我尝试了多种方式来激发学生的学习兴趣。比如，我通过展示一些金属腐蚀的实际案例，让学生们看到了腐蚀对生活的影响，这样他们就能更加直观地理解电化学腐蚀的原理。我还设计了一些小组讨论和实验活动，让学生们在实践中学习，这样的互动教学效果不错。

但是，我也发现了一些问题。比如，在讲解电化学腐蚀的原理时，我发现有些学生对于氧化还原反应的概念理解不够深入，这导致他们在理解电化学腐蚀的过程中遇到了困难。因此，我需要在今后的教学中加强对基础知识的复习和巩固。

在策略上，我尝试了信息技术手段，比如使用PPT和视频，来辅助教学。这些多媒体资源确实让课堂变得更加生动有趣，但同时也发现了一些问题。比如，有些学生过于依赖视觉信息，而忽视了文字和图表的阅读，这可能会影响他们对知识的深入理解。所以，我需要在今后的教学中找到平衡，既要利用多媒体资源，又要引导学生注重文字和图表的学习。

在管理方面，我注意到在实验操作环节，有些学生缺乏安全意识，比如没有正确佩戴实验手套和护目镜。这让我意识到，在今后的教学中，我需要更加重视实验安全教育，确保学生在实验过程中的安全。

至于教学效果，我觉得学生们在知识、技能和情感态度方面都有所收获和进步。他们在课堂上积极参与讨论，对于电化学腐蚀的原理和防护方法有了更深入的理解。在实验操作中，他们也表现出了较高的动手能力。

当然，也存在一些不足。比如，有些学生在课后作业中反映，对于电化学防护技术