四川省成都市高中化学 金属的电化学腐蚀与防护教学设计 新人教版选修4

四川省成都市高中化学金属的电化学腐蚀与防护教学设计新人教版选修4主备人备课成员教材分析亲爱的同学们，今天我们要一起走进化学的奇妙世界，探索金属的电化学腐蚀与防护。这节课，我们将会结合新课标和新人教版选修4的教材，深入探讨金属腐蚀的原理和防护方法。通过这节课的学习，你们将更好地理解金属腐蚀的化学过程，学会如何保护我们的金属制品，让它们更加耐用。让我们一起开启这段化学之旅吧！🚀🌟核心素养目标1.提升观察和实验能力，通过实际操作理解电化学腐蚀现象。

2.培养科学探究精神，学会分析问题、提出假设和验证假设。

3.强化环保意识，认识到金属防护对环境保护的重要性。

4.增强创新思维，探索不同防护方法的应用和优缺点。重点难点及解决办法重点：

1.金属电化学腐蚀的基本原理，包括电极反应和电流的形成。

2.金属腐蚀的防护方法及其原理，如阴极保护、阳极保护等。

难点：

1.电化学腐蚀过程中电极反应的定量分析。

2.不同防护方法在实际应用中的选择和效果评估。

解决办法：

1.通过实验演示和动画模拟，帮助学生直观理解电极反应和电流的形成。

2.结合实例分析，引导学生进行定量计算，提高解决实际问题的能力。

3.组织小组讨论，让学生对比不同防护方法的优缺点，培养批判性思维。

4.鼓励学生设计实验，验证所学知识，增强实践操作能力。学具准备多媒体课型新授课教法学法讲授法课时第一课时师生互动设计二次备课教学资源准备1.教材：确保每位学生都配备了新人教版选修4教材，以便课堂学习和课后复习。

2.辅助材料：收集与电化学腐蚀相关的图片、图表和视频，以多媒体形式丰富教学内容。

3.实验器材：准备电极、电解液、电流表等实验器材，确保实验操作的安全和有效性。

4.教室布置：设置分组讨论区，安排实验操作台，营造有利于学生互动和探索的学习环境。教学流程1.导入新课

详细内容：同学们，我们之前学习了金属的化学性质，今天我们要探讨的是金属在特定条件下的另一种性质——电化学腐蚀。请大家回忆一下，金属腐蚀在我们的生活中有哪些常见的例子？比如铁制品生锈、铝制品氧化等。通过生活中的实例引入，激发学生的学习兴趣，为接下来的新课做好铺垫。（用时5分钟）

2.新课讲授

（1）电化学腐蚀的基本原理

详细内容：首先，我会用简单的语言介绍电化学腐蚀的基本原理，包括原电池的形成、电极反应和电流的流动。接着，通过动画演示，让学生直观地看到金属在腐蚀过程中的变化。（用时10分钟）

（2）金属腐蚀的类型

详细内容：接下来，我会介绍金属腐蚀的类型，包括均匀腐蚀和局部腐蚀，并通过实例说明它们的特点和危害。例如，铁的均匀腐蚀会导致材料整体变薄，而局部腐蚀则可能导致材料突然断裂。（用时10分钟）

（3）金属腐蚀的防护方法

详细内容：最后，我会讲解金属腐蚀的防护方法，如阴极保护、阳极保护等。我会结合实际案例，如海底油管的防腐措施，让学生了解这些方法的应用和效果。（用时10分钟）

3.实践活动

（1）实验演示

详细内容：为了让学生更直观地理解电化学腐蚀，我会进行一个简单的实验演示。实验内容包括将金属片分别放入不同的电解液中，观察腐蚀现象。通过实验，让学生认识到不同条件对金属腐蚀的影响。（用时10分钟）

（2）小组讨论

详细内容：在实验演示后，我会将学生分成小组，让他们讨论以下问题：

-金属腐蚀的原因有哪些？

-如何判断金属是否发生了腐蚀？

-日常生活中有哪些方法可以防止金属腐蚀？（用时10分钟）

（3）案例分析

详细内容：我会提供几个实际案例，如汽车底盘的防腐、海上石油平台的腐蚀防护等，让学生分析这些案例中采用了哪些防腐措施，并讨论这些措施的效果。（用时10分钟）

4.学生小组讨论

（1）金属腐蚀的原因

举例回答：金属腐蚀的原因包括金属与周围环境的化学反应、金属内部的杂质、金属表面的氧化膜等。

（2）判断金属是否发生了腐蚀

举例回答：可以通过观察金属表面的颜色、质地变化、测量金属的厚度等方式来判断金属是否发生了腐蚀。

（3）防止金属腐蚀的方法

举例回答：防止金属腐蚀的方法有涂覆保护层、使用耐腐蚀材料、采用阴极保护等。

5.总结回顾

详细内容：通过本节课的学习，我们了解了金属的电化学腐蚀及其防护方法。重点强调了金属腐蚀的类型、原因和防护措施，难点在于理解电化学腐蚀的原理和选择合适的防护方法。最后，我会简要总结本节课的主要内容，并鼓励学生在课后查阅相关资料，加深对金属腐蚀与防护的理解。（用时5分钟）教学资源拓展1.拓展资源

-金属腐蚀的案例研究：可以引入一些实际工程中的金属腐蚀案例，如桥梁、船舶、油罐等，通过分析这些案例，让学生了解金属腐蚀在实际应用中的影响和解决策略。

-金属防腐技术的介绍：包括涂料保护、阳极保护、阴极保护、牺牲阳极保护等多种方法，以及它们在不同环境下的适用性和优缺点。

-电化学腐蚀的基本原理深入探讨：可以进一步介绍电极过程、电化学序列、腐蚀动力学等理论，帮助学生更全面地理解电化学腐蚀的复杂机制。

2.拓展建议

-学生可以阅读关于金属腐蚀和防腐技术的科普书籍或文章，增加对这一领域的了解。

-建议学生利用网络资源搜索最新的金属腐蚀研究动态，了解当前科研人员在防腐领域的研究成果。

-组织学生参观相关的实验室或工厂，实地观察金属腐蚀和防腐技术的应用，增强实践感和学习兴趣。

-鼓励学生参与科学探究活动，通过实验验证所学理论知识，如设计简单的实验来模拟金属的电化学腐蚀过程。

3.知识点全面

-金属腐蚀的分类：包括均匀腐蚀、局部腐蚀、孔蚀、应力腐蚀等。

-腐蚀机理：涉及阳极溶解、阴极反应、钝化层形成等基本原理。

-防腐材料的选择：介绍不同金属的耐腐蚀性能，以及如何根据使用环境选择合适的防腐材料。

-防腐措施的实施：讲解如何在设计、施工和使用过程中实施防腐措施，以及如何维护和监测防腐效果。

4.实用性强的拓展活动

-设计防腐方案：让学生根据某一特定的金属结构（如桥梁、管道等），设计一套完整的防腐方案，并评估其可行性和经济性。

-分析腐蚀数据：提供一些腐蚀数据，让学生分析腐蚀速率、影响因素，并预测腐蚀的发展趋势。

-制作防腐模型：利用可腐蚀材料（如铁钉、铝片等）和实验设备，制作腐蚀模型，观察不同条件下腐蚀过程的变化。内容逻辑关系①金属电化学腐蚀的基本原理

-重点知识点：电极反应、电流形成、电化学序列

-关键词：阳极溶解、阴极反应、电势差

-句子：金属在电解质溶液中发生电化学反应，导致金属原子失去电子形成阳离子，同时电子通过外电路流向阴极。

②金属腐蚀的类型

-重点知识点：均匀腐蚀、局部腐蚀、孔蚀、应力腐蚀

-关键词：腐蚀速率、腐蚀形态、腐蚀机理

-句子：金属腐蚀可以表现为均匀腐蚀，即金属表面均匀减薄；也可以是局部腐蚀，如点蚀或缝隙腐蚀。

③金属腐蚀的防护方法

-重点知识点：阴极保护、阳极保护、涂层保护、牺牲阳极保护

-关键词：防腐措施、防护效果、适用条件

-句子：阴极保护通过施加外部电流使金属成为阴极，从而减缓腐蚀；阳极保护则是通过牺牲阳极来保护金属结构；涂层保护则是通过在金属表面形成保护层来隔绝腐蚀介质。教学评价与反馈1.课堂表现：

-课堂参与度：观察学生在课堂上的发言次数和参与讨论的积极性，评估学生对知识的理解和接受程度。

-实验操作能力：通过实验演示环节，观察学生的操作规范性、实验数据的记录和分析能力。

-互动反馈：记录学生在课堂提问和回答中的表现，以及与同学之间的互动情况。

2.小组讨论成果展示：

-团队合作能力：评估学生在小组讨论中的分工合作、沟通协调和解决问题的能力。

-创新思维：通过学生提出的解决方案和防护方法的讨论，观察学生的创新思维和发散性思维。

-知识运用：检查学生能否将所学知识应用到实际案例中，展示他们对金属腐蚀与防护的理解和应用能力。

3.随堂测试：

-理论知识掌握：设计随堂测试，考察学生对金属电化学腐蚀基本原理、腐蚀类型和防护方法的掌握情况。

-应用能力：测试中包含一些应用题，如设计防腐方案、分析腐蚀数据等，以评估学生的实际应用能力。

-时间管理：观察学生在规定时间内完成测试的能力，评估他们的时间管理技巧。

4.学生自评与互评：

-自我反思：鼓励学生在课后反思自己在课堂上的表现，包括学习态度、参与程度和学习成果。

-互评反馈：组织学生进行互评，互相提出改进建议，帮助学生发现自己的不足并鼓励彼此成长。

5.教师评价与反馈：

-教师评价：教师根据学生的课堂表现、小组讨论成果和随堂测试成绩，给予综合评价。

-反馈内容：

-针对学生在实验操作中的不足，提供具体的操作技巧和注意事项。

-针对学生在理论知识掌握上的薄弱环节，推荐额外的学习资源和学习方法。

-针对学生在小组讨论中的表现，提出改进建议，如提高沟通效率、加强团队合作等。

-针对学生在实际应用能力上的不足，提供实际案例分析和解决策略，帮助学生提升解决问题的能力。典型例题讲解1.例题一：某金属在电解质溶液中发生电化学腐蚀，已知阳极反应为：Fe→Fe²⁺+2e⁻。计算在1小时内，1平方米的金属表面腐蚀掉的铁的质量是多少（假设腐蚀速率恒定，铁的密度为7.87g/cm³）。

答案：根据阳极反应式，每失去1摩尔铁需要转移2摩尔电子。铁的摩尔质量为55.85g/mol，所以每失去1摩尔铁的质量为55.85g。1小时内腐蚀掉的铁的摩尔数为（2摩尔电子/摩尔铁）/（2摩尔电子/摩尔Fe²⁺）=1摩尔。因此，1小时内腐蚀掉的铁的质量为55.85g。1平方米的金属表面腐蚀掉的铁的质量为55.85g。

2.例题二：一个铜电极插入CuSO₄溶液中，当电流为2A时，电极表面析出铜的质量为0.1kg。计算析出铜的电化学当量。

答案：铜的摩尔质量为63.55g/mol，析出铜的摩尔数为0.1kg/63.55g/mol=1.573mol。电化学当量是摩尔数除以电量（库仑），电量可以通过电流乘以时间（秒）得到。假设时间为1小时，则电量为2A×3600s=7200C。电化学当量为1.573mol/7200C=0.0002185mol/C。

3.例题三：一个铁制品在海水中的腐蚀速率约为每年0.1mm，如果铁的密度为7.85g/cm³，计算每年腐蚀掉的铁的质量。

答案：0.1mm的厚度等于0.1/1000cm，所以每年腐蚀掉的铁的体积为（0.1/1000）cm×1cm²=0.0001cm³。铁的质量等于体积乘以密度，所以每年腐蚀掉的铁的质量为0.0001cm³×7.85g/cm³=0.0000785g。

4.例题四：一个铝制品在酸性溶液中发生局部腐蚀，已知腐蚀速率为每年0.5mm²，如果铝的密度为2.70g/cm³，计算每年腐蚀掉的铝的质量。

答案：0.5mm²的面积等于0.5/1000cm²=0.0005cm²。每年腐蚀掉的铝的体积为0.0005cm²×0.5cm=0.00025cm³。铝的质量等于体积乘以