學校 臨清三中 學科 化學
第四章 電化學基礎(chǔ)
第四節(jié) 金屬的電化學腐蝕與防護
一、教材分析
《金屬的電化學腐蝕與防護》是人教版高中化學選修四《化學反應原理》第四章第四節(jié)，在學習了原電池原理及電解池原理的基礎(chǔ)上展開，介紹了金屬腐蝕造成的嚴重危害、電化學腐蝕的原理及防止金屬腐蝕的幾種方法，重點是掌握金屬電化學腐蝕（析氫腐蝕和吸氧腐蝕）的本質(zhì)（金屬表面形成了微型原電池），同時指出，人們根據(jù)對金屬電化學腐蝕本質(zhì)的認識，發(fā)現(xiàn)了防護金屬電化學腐蝕的方法，并具體地介紹了犧牲陽極的陰極保護法和外加電流的陰極保護法,不但運用原電池原理(犧牲陽極的陰極保護法)，也再次運用了電解原理(外加電流的陰極保護法),加深了學生對化學能與電能相互轉(zhuǎn)化的認識。本節(jié)內(nèi)容是本章理論知識的實際應用，有利于培養(yǎng)學生發(fā)現(xiàn)問題、分析問題、解決問題的能力。
二、目標
1．知識目標：
(1) 知道金屬腐蝕的兩種類型（化學腐蝕和電化學腐蝕）。
(2) 能解釋金屬發(fā)生電化學腐蝕的原因,認識金屬腐蝕的危害。
(3) 知道防護金屬腐蝕的方法。
2．能力目標：
（1）學會設(shè)計控制單一變量進行對比實驗以及對實驗設(shè)計進行評價。
（2）從實驗探究過程中提高對實驗現(xiàn)象的觀察能力和分析能力。
3．情感、態(tài)度和價值觀目標：
（1）通過金屬腐蝕與生產(chǎn)、生活實際相聯(lián)系的內(nèi)容,增強學生學習興趣.
（2）通過課堂探究活動,發(fā)展學生的探究能力,學會與人合作與交流,共同研究，探討科學問
題。
（3）通過化學實驗（設(shè)計、驗證和評價）這一科學研究方法，培養(yǎng)學生實事求是的科學精神，幫助學生樹立正確的科學態(tài)度。
三、重點難點
重點：金屬的電化學腐蝕及金屬的電化學防護
難點：金屬發(fā)生吸氧腐蝕的電化學原理
四、學情分析
學生對金屬的腐蝕有一定的認識，包括它的產(chǎn)生和防治，生活中對金屬腐蝕的危害也有所見聞，而對金屬腐蝕及防腐的原理不太清楚，學生了解了鐵的腐蝕是氧氣和水共同作用的結(jié)果，并且學習了原電池原理，再此基礎(chǔ)上學習比較容易接受。
五、教學方法
1．閱讀討論 分析探究 計算機輔助教學 實驗輔助教學
2．學案導學：見后面的學案。
3．新授課教學基本環(huán)節(jié)：預習檢查、總結(jié)疑惑→情境導入、展示目標→合作探究、精講點撥→反思總結(jié)、當堂檢測→發(fā)導學案、布置預習
六、課前準備
1．學生的學習準備：預習金屬的電化學腐蝕內(nèi)容。
2．教師的教學準備：多媒體課件制作，課前預習學案，課內(nèi)探究學案，課后延伸拓展學案。3．教學環(huán)境的設(shè)計和布置：四人一組，實驗室內(nèi)教學。課前打開實驗室門窗通風，課前準備好如下儀器裝置和藥品：鐵粉 碳粉 具支試管 導管 紅墨水 醋酸 NaCl溶液
七、課時安排：1課時
八、教學過程
[引入]在日常生活中，我們經(jīng)常可以看到一些美麗的金屬器皿使用一段時間后會失去表面的光澤。如：鐵器會生銹、銅器會長出銅綠。實際上金屬的生銹，其主要原因與原電池的形成有關(guān)，下面我們就來分析一下金屬腐蝕的原因。
[板書]第四節(jié) 金屬的電化學腐蝕與防護
[指導閱讀]：引導學生閱讀P84?85金屬的電化學腐蝕內(nèi)容，回答下列問題。
1、什么是金屬腐蝕？其本質(zhì)是什么?
2、金屬腐蝕有哪些種類？化學腐蝕和哪些因素有關(guān)？
3、什么是電化學腐蝕？
[板書歸納]：
一、金屬的電化學腐蝕
（一）、金屬腐蝕：
1、定義：是指金屬或合金跟接觸的氣體或液體發(fā)生氧化還原反應而腐蝕損耗的過程。
2、本質(zhì)：M ? ne- → Mn+（氧化反應）
3、類型：化學腐蝕??直接反應 電化學腐蝕??原電池反應
（二）、化學腐蝕
1、定義：
2、影響因素：
（三）、電化學腐蝕：
1、定義：
[過 渡]： 鋼鐵及其制品通常為含碳的鐵合金，若在潮濕的環(huán)境里或濕度較大的環(huán)境里長期放置，常易生銹變紅，是什么原因？下面我們就來討論鋼鐵在潮濕的空氣中生銹的原因？
[實驗探究]：P85將經(jīng)過酸洗除銹的鐵釘，用飽和食鹽水浸泡一下，放入下圖具支試管中，觀察導管中水柱變化，并思考引起變化的原因？吸氧腐蝕
2、類型：
⑴ 、吸氧腐蝕：中性或酸性很弱或堿性條件下易發(fā)生
負極：2Fe - 4e- = 2Fe2+ 正極：O2 + 2H2O + 4e-= 4OH-
電池反應：2Fe+ O2 +2 H2O =2Fe(OH)2 進一步反應：4Fe(OH)2 +O2 + 2H2O = 4 Fe(OH)3
2Fe(OH)3=Fe2O3?xH2O+(3-x) H2O
⑵、析氫腐蝕：當鋼鐵處于酸性環(huán)境中
負極：Fe - 2e- = Fe2+
正極：2H+ + 2e- =H2↑
電池反應：Fe + 2H+ =Fe2+ + H2↑
⑶、析氫腐蝕和吸氧腐蝕比較
析氫腐蝕吸氧腐蝕
條 件水膜呈 水膜呈
電極
反應負極（Fe極）
正極（C極）
總反應
聯(lián)系
3、化學腐蝕與電化學腐蝕的比較：
[
電化腐蝕化學腐蝕
條件不純金屬或合金與 接觸與 直接接觸
有無電流有微弱電流產(chǎn)生無電流產(chǎn)生
本質(zhì)較活潑的金屬被氧化金屬被氧化
聯(lián)系兩種腐蝕往往 發(fā)生，但 腐蝕更普遍，速度快，危害更重。
[典型例題]：例1、如圖, 水槽中試管內(nèi)有一枚鐵釘，放置數(shù)天觀察：
⑴、若液面上升，則溶液呈 性，
發(fā)生 腐蝕，電極反應式為：負極：
正極：
⑵、若液面下降，則溶液呈 性，發(fā)生 腐蝕，
電極反應式為：負極： 正極：
＊例2、鋼鐵在銹蝕過程中，下列5種變化可能發(fā)生的是 （ C ）
①、Fe由+2價轉(zhuǎn)化為+3價 ②、O2被還原 ③、產(chǎn)生H2
④、Fe(OH)3失水形成Fe2O3?H2O ⑤、雜質(zhì)碳被氧化除去
A. ①② B. ③④ C. ①②③④ D. ①②③④⑤
[提 問]：請大家根據(jù)鐵生銹的原因，我們可以采取哪些措施防止鐵生銹？
二、金屬的電化學防護
1、犧牲陽極的陰極保護法
原電池的負極（陽極）的金屬被腐蝕
原電池的正極（陰極）的金屬被保護
⑴、原理：
⑵、裝置圖：
[科學探究]：驗證犧牲陽極的陰極保護法
原因：
2、外加電流陰極保護法：
⑴、原理：
⑵、裝置圖：
[過 渡]：除此以外還有哪些防護方法？
[歸納小結(jié)]：
3、改變金屬的內(nèi)部結(jié)構(gòu)（鋼→不銹鋼，在鋼中加入鎳和鉻）。
4、覆蓋保護膜（涂油漆，電鍍，鈍化等）。
5、金屬被保護的效果比較：
電解池的陰極保護(外加電流陰極保護法)> 原電池的正極（犧牲陽極的陰極保護法）> 一
般保護
[典型例題]：例3、為了防止鋼鐵銹蝕，下列防護方法中正確的是 （ CD ）
A. 在精密機床的鐵床上安裝銅螺釘
B. 在排放海水的鋼鐵閥門上用導線連接一塊石墨，一同浸入海水中
C. 在海輪舷上用鐵絲系住鋅板浸在海水里
D. 在地下輸油的鑄鐵管上接直流電源的負極
例4、下列事實不能用電化學理論解釋的是 （ B ）
A.輪船水線以下的船殼上裝一定數(shù)量的鋅塊
B.鋁片不用特殊方法保存
C.純鋅與稀硫酸反應時，滴入少量硫酸銅溶液后速率加快
D.鍍鋅的鐵比鍍錫的鐵耐用
[解 析]：A選項是通過構(gòu)成Zn?Fe原電池，在船殼上加Zn塊構(gòu)成原電池負極，從而保護船體不被腐蝕。B選項是靠氧化膜保護鋁。C選項Zn＋Cu2+====Cu＋Zn2+，生成的Cu與Zn在溶液中構(gòu)成原電池加快反應的速率。D選項中Zn?Fe原電池Zn為負極，而Fe?Sn原電池中Fe為負極，故前者Zn被氧化保護了鐵。答案：B
[問題探究]：探究一：鍍鋅鐵皮和鍍錫鐵皮哪個更易被腐蝕？為什么？
探究二：純鋅和粗鋅哪個更易和酸反應？如向酸中再加硫酸銅又會什么現(xiàn)象？
三、影響金屬腐蝕快慢比較
[典型例題]：例5、下列各情況，在其中Fe片腐蝕由快到慢的順序是 5 2 1 3 4
[結(jié) 論]：1、原電池正極、電解池陰極受到保護
2、在同一電解質(zhì)溶液中，金屬腐蝕的快慢規(guī)律如下：
電解原理引起的腐蝕＞原電池原理引起的腐蝕＞化學腐蝕＞防腐措施的腐蝕
九、板書設(shè)計
第四節(jié) 金屬的電化學腐蝕與防護
一、金屬的電化學腐蝕
（一）、金屬腐蝕：
1、定義：是指金屬或合金跟接觸的氣體或液體發(fā)生氧化還原反應而腐蝕損耗的過程。
2、本質(zhì)：M ? ne- → Mn+（氧化反應）
3、類型：化學腐蝕??直接反應 電化學腐蝕??原電池反應
（二）、化學腐蝕
1、定義：
2、影響因素：
（三）、電化學腐蝕：
1、定義：
2、類型：
⑴ 、吸氧腐蝕：中性或酸性很弱或堿性條件下易發(fā)生
負極：2Fe - 4e- = 2Fe2+ 正極：O2 + 2H2O + 4e-= 4OH-
電池反應：2Fe+ O2 +2 H2O =2Fe(OH)2 進一步反應：4Fe(OH)2 +O2 + 2H2O = 4 Fe(OH)3
2Fe(OH)3=Fe2O3?xH2O+(3-x) H2O
⑵、析氫腐蝕：當鋼鐵處于酸性環(huán)境中
負極：Fe - 2e- = Fe2+
正極：2H+ + 2e- =H2↑
電池反應：Fe + 2H+ =Fe2+ + H2↑
⑶、析氫腐蝕和吸氧腐蝕比較
3、化學腐蝕與電化學腐蝕的比較：
二、金屬的防護
1、犧牲陽極的陰極保護發(fā)
正極：要保護的金屬 負極：比要保護金屬活潑的金屬
2、外加電流的陰極保護法
陰極：被保護的金屬 陽極：惰性電極 兩者均存在于電解質(zhì)溶液中接上外接直流電源。
十、教學反思
金屬的腐蝕及其防護是日常生活中非常普遍、非常常見的現(xiàn)象，也是急待解決的問題。所以本節(jié)課應在科學知識的綜合性、應用性、實踐性上入手，密切聯(lián)系生活實際，挖掘原電池的原理和組成條件（即金屬腐蝕的原理），以及金屬的腐蝕防護的重要意義，使學生認識到化學知識與工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、科學實驗、日常生活有密切的聯(lián)系，以激發(fā)學生學習化學的興趣，更重要的是啟發(fā)學生運用化學知識解決實際問題，從而培養(yǎng)學生的創(chuàng)新精神。
十一、學案設(shè)計(見下頁)
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