人教版 (2019)选择性必修1第三节 金属的腐蚀与防护精品教案设计

这是一份人教版 (2019)选择性必修1第三节 金属的腐蚀与防护精品教案设计，共7页。教案主要包含了教学目标，教学重难点，教学过程，学生活动，归纳小结，实验探究1，原理分析，实验探究2等内容，欢迎下载使用。


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
【教学目标】
1、认识金属腐蚀的危害，能利用原电池原理解释电化学腐蚀的原因。
2、能正确书写析氢腐蚀和吸氧腐蚀的电极反应式和总反应式。
3、了解金属腐蚀的防护方法。
【教学重难点】
1、重点：金属的电化学腐蚀及金属的电化学防护。
2、难点：金属发生吸氧腐蚀的电化学原理
【教学过程】
一、导入新课
【投影】展示金属腐蚀图片
【引入】金属腐蚀的现象非常普遍，像金属制成的日用品、生产工具、机器部件、海轮的船壳等，如保养不好，都会腐蚀，从而造成大量金属的损耗。至于因设备腐蚀损坏而引起停工减产、产品质量下降、污染环境、危害人体健康，甚至造成严重事故的损失，那就更无法估计了。因此，了解金属腐蚀的原因，掌握防护的方法，是具有十分重要的意义的。
二、讲授新课
一、金属的腐蚀
【提问】什么是金属腐蚀？
【学生活动】通过阅读课本回答问题。
【板书】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过程。
【讲解】金属腐蚀后在外形、色泽及机械性能等方面都有一定的变化。
【强调】2、金属腐蚀的本质：金属原子失去电子变为金属阳离子，发生氧化反应。
【提问】金属腐蚀有哪些类型？
【板书】化学腐蚀、电化学腐蚀

【讲解】金属的化学腐蚀：金属跟接触到的物质直接发生化学反应而引起的腐蚀。例如：铁在高温下与氧气直接化合而被腐蚀，在工业生产中氯气跟铁或与其他金属化合使金属锈蚀。
特点：反应简单、金属与氧化剂之间的氧化还原反应。
【板书】3、化学腐蚀：金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。
【思考】铁钉生锈的条件：铁钉含杂质、与电解质溶液接触。绝大多数钢铁生锈是否是化学腐蚀？为什么？
【讲解】由于金属和液态介质(常为水溶液)构成微小的原电池而发生金属腐蚀的过程。电化学腐蚀是金属腐蚀的主要形式.例如:钢铁在潮湿的空气中生锈就是电化学腐蚀造成的.
【板书】 4、电化学腐蚀：不纯的金属与电解质溶液接触，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。
【归纳小结】化学腐蚀与电化学腐蚀的比较
类型
化学腐蚀
电化学腐蚀
条件
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
不纯金属或合金跟电解质溶液接触，发生原电池反应
现象
无电流产生
有微弱电流产生
本质
金属原子失去电子而被氧化
联系
两者往往同时发生，电化学腐蚀更普遍
【过渡】电化学腐蚀形成原电池的原因：钢铁制品在潮湿空气中的锈蚀就是电化学腐蚀的典型例子。在潮湿的空气中，钢铁制品表面会形成一薄层水膜，空气中的CO2、SO2、H2S等物质溶解在其中形成电解质溶液，并与钢铁制品中的铁和少量单质碳构成原电池。由于条件不同，钢铁腐蚀可分为析氢腐蚀和吸氧腐蚀。
【实验探究1】钢铁生锈原理探究
实验操作

实验现象
导管中有水柱下降，铁钉表面有铁锈生成
实验结论
装置中铁、碳和饱和食盐水构成原电池，铁钉发生析氢腐蚀腐蚀


【原理分析】钢铁的析氢腐蚀

钢铁的析氢腐蚀示意图
负极: Fe – 2e- = Fe2+
正极: 2H+ + 2e- = H2 ↑
总式：Fe + 2H+ = Fe2+ + H2 ↑
【实验探究2】钢铁生锈原理
通过实验4-3，观察现象，找原因，得结论。
实验操作

实验现象
导管中有水柱上升，铁钉表面有铁锈生成

实验结论
装置中铁、碳和饱和食盐水构成原电池，铁钉发生吸氧腐蚀腐蚀

【思考交流】请你根据原电池原理，写出钢铁吸氧腐蚀的电极反应式及电池反应方程式。

钢铁的吸氧腐蚀示意图
负极: 2Fe – 4e- = 2Fe2+
正极: O2+4e- +2H2O = 4OH-
总式: 2Fe + O2 +2H2O =2 Fe(OH)2
铁锈的形成：4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3，
2Fe(OH)3===Fe2O3·xH2O(铁锈)＋(3－x)H2O。
【投影】吸氧腐蚀与析氢腐蚀的比较
类型
析氢腐蚀
吸氧腐蚀
条件
水膜酸性较强
水膜酸性较弱或呈中性
负极反应
Fe –2e－ === Fe2+
正极反应
2H++ 2e－ === H2↑
2H2O + O2 + 4e－ == 4OH-
总反应
Fe + 2H+ == Fe2++ H2↑
2Fe+2H2O+O2== 2Fe(OH)2
电子如何流动形成回路
Fe失去2e，成为Fe2＋进入溶液，Fe失去电子流入C极，H＋趋向于C极，与C极上的电子结合成H2析出溶液
Fe失去电子成为Fe2＋进入溶液，Fe失去的电子流入C极，在C极O2获得电子成为OH―进入溶液
【知识拓展】金属腐蚀的快慢判断
【结论】在同一电解质溶液中，金属腐蚀的快慢可用下列规律判断：
电解原理引起的腐蚀>原电池引起的腐蚀>化学腐蚀>有防腐蚀措施的腐蚀
【课堂专练】
1、右图装置中，U型管内为红墨水，a、b试管内分别盛 有食盐水和氯化铵溶液，各加入生铁块，放置一段时间。下列有关描述错误的是( )
A.生铁块中的碳是原电池的正极
B.红墨水柱两边的液面变为左低右高
C.两试管中相同的电极反应式是：Fe-2e-=Fe2+
D.a试管中发生了吸氧腐蚀，b试管中发生了析氢腐蚀

【过渡】金属被腐蚀后，在外形、色泽以及机械性能等方面都将发生变化，会使机器设备、仪器、仪表的精密度和灵敏度降低，影响使用以至报废，甚至发生严重事故。每年由于钢铁生锈会使我国损失大约100～150亿元。在英国，每90秒钟就有1吨钢被锈蚀掉。因此防止金属腐蚀有很重要的意义。
二、金属的防护
［板书］二、金属的防护
1、改变金属材料的组成
在金属中添加其他金属或非金属可以制成性能优异的合金。 如把铬、镍等加入普通钢里制成不锈钢，就大大增加了钢铁对侵蚀的抵抗力。
2、在金属表面覆盖保护层
a.在钢铁表面涂矿物性油脂、油漆或覆盖搪瓷、塑料等物质。
b.用电镀的方法，在钢铁制品表面镀上一层不易被腐蚀的金属，如锌、锡、铬、镍等。
c.工业上常利用一些溶液的氧化作用，在机器零件、精密仪器、枪炮等钢铁制件的表面上形成一层致密的黑色的四氧化三铁薄膜。
【讲解】电化学保护法是根据电化学原理在金属设备上采取措施，使之成为腐蚀电池中的阴极，从而防止或减轻金属腐蚀的方法。
［板书］3、电化学保护法
（1）牺牲阳极法：形成原电池反应时，让被保护金属做正极，不反应，起到保护作用；而活泼金属反应受到腐蚀.
【讲解】牺牲阳极保护法是用电极电势比被保护金属更低的金属或合金做阳极，固定在被保护金属上，形成腐蚀电池，被保护金属作为阴极而得到保护。牺牲阳极一般常用的材料有铝、锌及其合金。此法常用于保护海轮外壳，海水中的各种金属设备、构件和防止巨型设备(如贮油罐)以及石油管路的腐蚀。如闸门、轮船连上锌块或锌皮等。
【投影】牺牲阳极法示意图

［板书］（2）外加电流法：利用电解池原理，将被保护金属与另一附加电极作为电解池的两个极，使被保护的金属作为阴极，在外加直流电的作用下使阴极得到保护。此法主要用于防止土壤、海水及河水中金属设备的腐蚀。
【投影】外加电流法示意图

【课堂专练】
2、下列各情况下，其中Fe片腐蚀由快到慢的顺序是

【知识拓展】防腐蚀措施由好到差的顺序为：
外接电源的阴极保护法腐蚀>牺牲阳极的阴极保护法防腐>有一般防护条件的防腐>无防护条件的防腐
【课堂小结】
【板书设计】