金属的电化学腐蚀与防护教学设计

金属的电化学腐蚀与防护教学设计一、教学目标1.知识与技能目标理解金属电化学腐蚀的本质及原因。掌握析氢腐蚀和吸氧腐蚀的原理，能正确书写电极反应式和总反应式。了解金属防护的方法，能解释其防护原理。2.过程与方法目标通过实验探究、分析推理，培养学生的科学探究能力和逻辑思维能力。运用对比、归纳等方法，引导学生总结金属腐蚀的规律和防护措施，提高学生的归纳总结能力。3.情感态度与价值观目标培养学生关注社会热点问题（如金属腐蚀的危害）的意识，增强学生的社会责任感。通过探究活动，激发学生学习化学的兴趣，培养学生严谨的科学态度。

二、教学重难点1.教学重点金属电化学腐蚀的原理。析氢腐蚀和吸氧腐蚀的电极反应式。金属防护的方法及原理。2.教学难点理解金属发生电化学腐蚀的本质原因。区分析氢腐蚀和吸氧腐蚀的条件及电极反应式的书写。

三、教学方法讲授法、实验探究法、讨论法、多媒体辅助教学法

四、教学过程

（一）新课导入（5分钟）展示图片：展示一些金属腐蚀的图片，如生锈的铁门、腐蚀的桥梁、废旧的金属设备等。提出问题：同学们，在日常生活中，我们经常会看到金属生锈的现象，金属为什么会生锈呢？生锈对金属制品有什么危害？学生思考并回答：引导学生观察图片，思考金属生锈的原因，鼓励学生积极发言，分享自己的生活经验和对金属腐蚀现象的初步认识。教师总结：金属腐蚀是一种常见的现象，它会造成金属资源的浪费，还可能引发安全事故。今天我们就来深入学习金属的电化学腐蚀与防护。

（二）金属的电化学腐蚀（20分钟）1.金属腐蚀的概念讲解：金属腐蚀是指金属或合金与周围环境中的物质发生化学反应而腐蚀损耗的现象。根据与金属接触的物质不同，金属腐蚀可分为化学腐蚀和电化学腐蚀。2.化学腐蚀与电化学腐蚀的比较多媒体展示：通过表格的形式展示化学腐蚀和电化学腐蚀的定义、实质、反应特点、发生条件及实例。对比讲解：化学腐蚀：金属与接触到的干燥气体（如O₂、Cl₂、SO₂等）或非电解质液体（如石油）等直接发生化学反应而引起的腐蚀。实质是金属原子失电子被氧化。例如，铁与氯气直接反应生成氯化铁。电化学腐蚀：不纯的金属跟电解质溶液接触时，会发生原电池反应，比较活泼的金属失去电子而被氧化，这种腐蚀叫做电化学腐蚀。提问：请同学们思考一下，化学腐蚀和电化学腐蚀的本质区别是什么？哪种腐蚀更普遍、更严重？学生回答：引导学生分析两种腐蚀的本质区别，得出电化学腐蚀更普遍、更严重的结论。3.电化学腐蚀的原理实验探究：实验装置：将一枚较活泼的铁钉放入盛有NaCl溶液的小烧杯中，观察现象。实验现象：一段时间后，铁钉表面出现铁锈，溶液颜色逐渐变浅。分析推理：引导学生分析实验现象，思考铁钉生锈的原因。由于铁钉中含有杂质碳，在NaCl溶液中，铁和碳形成了许多微小的原电池。铁作负极，发生氧化反应：Fe2e⁻=Fe²⁺；碳作正极，在正极上发生还原反应。在中性或弱酸性条件下，O₂得电子生成OH⁻，电极反应式为：O₂+2H₂O+4e⁻=4OH⁻。生成的Fe²⁺与OH⁻结合生成Fe(OH)₂，Fe(OH)₂不稳定，会继续被氧化生成Fe(OH)₃，Fe(OH)₃分解生成铁锈（Fe₂O₃·xH₂O）。总结归纳：总结电化学腐蚀的原理，强调形成原电池是发生电化学腐蚀的关键条件。同时，明确析氢腐蚀和吸氧腐蚀的条件及电极反应式。析氢腐蚀：在酸性较强的溶液中发生，负极（Fe）：Fe2e⁻=Fe²⁺；正极（C）：2H⁺+2e⁻=H₂↑；总反应式：Fe+2H⁺=Fe²⁺+H₂↑。吸氧腐蚀：在中性或弱酸性条件下发生，负极（Fe）：Fe2e⁻=Fe²⁺；正极（C）：O₂+2H₂O+4e⁻=4OH⁻；总反应式：2Fe+O₂+2H₂O=2Fe(OH)₂，4Fe(OH)₂+O₂+2H₂O=4Fe(OH)₃，2Fe(OH)₃=Fe₂O₃·xH₂O+(3x)H₂O。动画演示：利用动画展示析氢腐蚀和吸氧腐蚀的微观过程，帮助学生更好地理解电化学腐蚀的原理。

（三）金属的防护（15分钟）1.金属防护的必要性讲解：金属腐蚀会造成巨大的经济损失，如每年因金属腐蚀而报废的金属设备和材料相当于年产量的20%40%。因此，研究金属的防护方法具有重要的现实意义。2.金属防护的方法讨论交流：组织学生分组讨论金属防护的方法，鼓励学生结合生活实际，思考常见的金属防护措施，并举例说明。小组汇报：各小组代表汇报讨论结果，教师进行总结归纳。改变金属的内部结构：如制成合金，不锈钢就是在普通钢中加入铬、镍等金属制成的，其抗腐蚀能力大大增强。覆盖保护膜：涂漆：在金属表面涂上一层油漆，可以隔绝空气和水，防止金属生锈。例如，铁栏杆、铁门等表面都涂有油漆。电镀：在金属表面镀上一层其他金属或合金，如在铁制品表面镀锌、镀镍等。镀锌层不仅能隔绝空气和水，还能在发生电化学腐蚀时，锌比铁活泼，锌先被腐蚀，从而保护了铁。钝化：将金属表面进行特殊处理，使其表面形成一层致密的氧化物薄膜，如铁、铝在冷的浓硫酸、浓硝酸中会发生钝化，这层氧化物薄膜能阻止金属进一步被腐蚀。电化学保护法：牺牲阳极的阴极保护法：将较活泼的金属（如锌、镁等）与被保护的金属连接在一起，形成原电池。较活泼的金属作负极，被氧化而消耗，被保护的金属作正极，从而得到保护。例如，在轮船的船壳上镶嵌锌块，锌块不断被腐蚀，保护了轮船的钢铁外壳。外加电流的阴极保护法：将被保护的金属与电源的负极相连，作阴极；电源的正极与惰性电极相连，作阳极。在电解质溶液中，电子从电源负极流向被保护的金属，抑制了金属失电子，从而达到保护金属的目的。例如，在钢铁管道上连接直流电源的负极，可防止管道被腐蚀。图片展示：展示各种金属防护方法的应用实例图片，如桥梁的防腐涂层、地下管道的阴极保护装置等，让学生直观感受金属防护的重要性和实际应用。

（四）课堂小结（5分钟）引导回顾：引导学生回顾本节课所学内容，包括金属电化学腐蚀的原理（析氢腐蚀和吸氧腐蚀的条件、电极反应式）以及金属防护的方法（改变金属内部结构、覆盖保护膜、电化学保护法）。总结归纳：教师对本节课的重点知识进行总结归纳，强调金属电化学腐蚀的本质是形成原电池，析氢腐蚀和吸氧腐蚀的区别与联系，以及金属防护方法的原理和应用。

（五）课堂练习（10分钟）布置练习：通过多媒体展示课堂练习题，让学生进行课堂练习，巩固所学知识。1.下列关于金属腐蚀的说法正确的是（）A.金属腐蚀的实质是金属原子失去电子被还原B.金属的化学腐蚀必须在酸性条件下进行C.金属的电化学腐蚀比化学腐蚀更普遍D.析氢腐蚀比吸氧腐蚀更普遍2.钢铁在潮湿的空气中会被腐蚀，发生的原电池反应为：2Fe+2H₂O+O₂=2Fe(OH)₂。以下说法正确的是（）A.负极发生的反应为：Fe2e⁻=Fe²⁺B.正极发生的反应为：2H₂O+O₂+2e⁻=4OH⁻C.原电池是将电能转变为化学能的装置D.钢柱在水下部分比在空气与水交界处更容易腐蚀3.为了防止钢铁锈蚀，下列防护方法中正确的是（）A.在精密机床的铁床上安装铜螺钉B.在排放海水的钢铁阀门上用导线连接一块石墨，一同浸入海水中C.在海轮舷上用铁丝系住锌板浸在海水里D.在地下输油的铸铁管上接直流电源的正极学生练习：学生独立完成练习题，教师巡视指导，及时发现学生存在的问题。讲解点评：对练习题进行讲解点评，针对学生出现的错误和疑问进行详细解答，强化学生对重点知识的理解和掌握。

（六）课后作业（5分钟）1.教材课后习题：完成教材中与本节课相关的习题，加深对金属电化学腐蚀与防护知识的理解和应用。2.拓展作业：查阅资料，了解金属腐蚀在其他领域的危害及防护措施，并撰写一篇小短文，下节课进行交流分享。

五、教学反思通过本节课的教学，学生对金属的电化学腐蚀与防护有了较为系统的认识。在教学过程中，通过实验探究、动画演示等