人教版 (2019)选择性必修1第四章 化学反应与电能第三节 金属的腐蚀与防护教学设计及反思

环节

知识线

情境线

核心问题线

驱动任务活动线

需诊断发展的学生学科核心素养

1

金属腐蚀

金属腐蚀图片

金属被氧化

探究造成金属腐蚀的原因

培养社会责任感

2

化学腐蚀

举例

氧化还原反应

化学腐蚀的本质

理论联系实际

3

电化学腐蚀

铁钉生锈

吸氧腐蚀实验

原电池原理

运用模型分析析氢腐蚀和吸氧腐蚀

模型认知

4

电化学腐蚀应用

暖贴的设计与制作

原电池原理的应用

通过4个问题逐一剖析

辩证认识事物

教学环节

教学活动

情境引入

1. 通过观看金属腐蚀的图片，引起学生思考
2. 通过查阅资料了解金属腐蚀的危害和对经济造成的影响。

提出问题：金属腐蚀是世界各国共同面临的问题，那么造成金属腐蚀的原因是什么？

探究金属

腐蚀的原因

讲述：

1.金属腐蚀：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。

2.金属腐蚀的本质是金属失去电子生成了金属阳离子。

3.分类：由于与金属接触的气体或液体不同，发生腐蚀的情况也不同，一般可分为化学腐蚀和电化学腐蚀。

化学腐蚀

讲述：

1.举例

2.化学腐蚀：属与其表面接触的一些物质(如O2、Cl2、SO2等)直接反应而引起的腐蚀称为化学腐蚀。

电化学腐蚀

提出问题：

为什么铁制品在潮湿的空气中会生锈？

讲述：

1.电化学腐蚀：不纯的金属与电解质溶液接触时会发生原电池反应比较活泼的金属发生氧化反应而被腐蚀。

2.原理：原电池原理

3.建立电化学腐蚀的模型

4.分类：电解溶液构成条件不同，在酸性环境中发生析氢腐蚀，在酸性很弱或呈中性环境中发生吸氧腐蚀。

析氢腐蚀

讲述：

1.析氢腐蚀：在酸性环境中，由于在腐蚀过程中不断有H2放出。

2.运用模型进行原理分析：

负极：Fe - 2e- = Fe2+

正极：2H+ + 2e- = H2↑

总反应：Fe + 2H+ = Fe2+ + H2↑

吸氧腐蚀

观看实验视频，回答以下问题：

根据实验现象写出负极反应。2、从定性和定量两个角度分析为什么氧气做氧化剂？3、根据实验现象写出正极反应。

运用模型进行分析：

负极：Fe - 2e-=Fe2+

正极：2H2O + O2 + 4e-  = 4OH-

总反应：2Fe + O2 +2H2O = 2Fe(OH)2 。

4Fe(OH)2+2H2O+O2=4Fe(OH)3 氢氧化铁失去部分水生成Fe2O3 · nH2O，它是铁锈的主要成分。

吸氧腐蚀：如果钢铁表面吸附的水膜酸性很弱或呈中性，但溶有一定量的氧气，此时就会发生吸氧腐蚀。

电化学腐蚀原理的应用

提出问题：

同学们已经了解到在铁腐蚀的过程不仅化学能转化成电能同时还释放出热量，我们能否将热量进行合理的利用呢？

研究与实践：

市场上销售的一种暖贴就是利用金属的电化学腐蚀原理制作的。它具有发热温和、放热时间长、使用方便和安全等特点。今天我们一起了解暖贴的发热原理、制作原料和方法。

1.暖贴在发热过程中，其主要成分分别起什么作用？

2.为什么保暖贴能持久而稳定地提供热量？

3. 保暖贴使用的是双层包装。外层由不透气的明胶层制成，内层由微孔透气膜制成。为什么要这样设计？

4. 为什么保暖贴使用后变得较硬？

本节课小结

本节课我们学习了以下内容：金属腐蚀根据与金属接触的气体或液体不同，一般可分为化学腐蚀和电化学腐蚀。电化学腐蚀根据电解溶液构成条件不同，在酸性环境中发生析氢腐蚀，在酸性很弱或呈中性环境中发生吸氧腐蚀。

实际上，金属腐蚀过程中化学腐蚀和电化学腐蚀往往同时发生，但绝大多数属于电化学腐蚀。电化学腐蚀比化学腐蚀的速率也大得多。任何事物都具有两面性，金属腐蚀过程中放出的热量也可以被合理利用，制成保暖贴，为人们的生活提供便利。为了减少金属腐蚀，同学们能否尝试运用电化学原理对金属进行防护以减小金属腐蚀带来的危害，下节课我们对金属防护进行深入探讨。