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1、
《金屬的電化學(xué)腐蝕》教學(xué)設(shè)計
武漢市第六中學(xué) 陸洪明
教學(xué)目標(biāo)
l 應(yīng)用原電池原理,了解金屬電化學(xué)腐蝕的原因。
l 了解金屬腐蝕的危害,認(rèn)識金屬腐蝕造成的經(jīng)濟(jì)影響。
l 了解一些選擇防鐵生銹方法時應(yīng)考慮的因素,知道金屬防護(hù)的重要方法, 培養(yǎng)學(xué)生對社會重大課題的決策能力和創(chuàng)新意識。
l 培養(yǎng)學(xué)生形成從科學(xué)、技術(shù)、社會、經(jīng)濟(jì)多角度綜合分析的思維方法。
教學(xué)重點(diǎn) 金屬電化學(xué)腐蝕
教學(xué)難點(diǎn) 金屬電化學(xué)腐蝕;鋼鐵腐蝕
教學(xué)方法 啟發(fā)式、討論法、實驗及多媒體輔助教學(xué)法
教 具 電腦、大屏幕、實物投影儀、投影片
教學(xué)設(shè)計流程圖
2、:
新課引入
金屬腐蝕的概念、分類
課件1:原電池實驗
課件2:鋼鐵的電化學(xué)腐蝕
對比思考 :電化學(xué)腐蝕和化學(xué)腐蝕
啟發(fā)討論:金屬腐蝕的應(yīng)用
分析應(yīng)用:鋼鐵腐蝕
決策:金屬的保護(hù)
進(jìn)一步討論和實驗
教學(xué)過程
部分1 了解有關(guān)金屬腐蝕的知識
【引言】日常生活中,我們常常會見到金屬腐蝕的現(xiàn)象。比方說:削鉛筆的小刀有時會生銹;家里的防盜網(wǎng)當(dāng)表面油漆剝落時極易生銹……(要求學(xué)生補(bǔ)充,并且指出鐵生銹是金屬腐蝕現(xiàn)象中最常見的一種)
【學(xué)生演講】(二分鐘)介紹金屬腐蝕造成的影響。
3、
【設(shè)問、過渡】 鋼鐵為什么會生銹?我們怎么樣利用化學(xué)知識來減小金屬腐蝕? 讓我們一起來學(xué)習(xí)有關(guān)金屬腐蝕的知識。以鐵生銹為例來簡單說明:
鐵
【投影】 煉鐵 ------還原反應(yīng) 生銹-- --- 氧化反應(yīng)
鐵銹或
4、 鐵礦石
【分析】鐵銹的生成是將鐵返回到它的原始狀態(tài)-----氧化鐵。所以,金屬腐蝕就是游離態(tài)的金屬單質(zhì)被氧化成化合態(tài)的金屬氧化物或其他化合物的過程,可表示為:
【板書】金屬腐蝕的實質(zhì):M - ne- → Mn+
金屬腐蝕的分類:化學(xué)腐蝕
電化學(xué)腐蝕
【提問】舉例說明什么是化學(xué)腐蝕和電化學(xué)腐蝕?
【閱讀】(2000年人教版)高二化學(xué)教材P106~P107
【學(xué)生回答】鐵和氯氣直接反應(yīng)而腐蝕;鋼管被原油中的含硫化合物腐蝕均為化學(xué)腐蝕。鋼鐵在潮濕的空氣中生銹是電化學(xué)腐蝕。
【過渡】鋼鐵在潮濕的空氣里所發(fā)生的腐蝕,就是電化學(xué)腐蝕的
5、最普通的例子。在一般情況下,金屬腐蝕大多是電化學(xué)腐蝕。
【提問】 電化學(xué)腐蝕是怎樣形成的?它具有哪些特征?讓我們通過實驗來研究學(xué)習(xí)有關(guān)電化學(xué)腐蝕的知識。
部分2 有關(guān)電化學(xué)腐蝕的知識。
【過渡】上堂課我們已學(xué)習(xí)了有關(guān)原電池的知識,現(xiàn)在我們從金屬腐蝕的角度來分析銅--鋅原電池實驗的原理。
【課件演示】 銅-鋅原電池實驗
【投影、復(fù)習(xí)】原電池反應(yīng):Zn(-): Zn - 2e- → Zn2+ (氧化反應(yīng))
Cu(+): 2H+ + 2e- → H2↑ (還原反應(yīng))
6、 總的反應(yīng)方程式: Zn + 2H+ → Zn2+ + H2↑
【啟發(fā)】銅-鋅原電池實驗可看作鋅被腐蝕的過程,屬于哪類金屬腐蝕?
【回答】電化學(xué)腐蝕。
【討論】(全班分小組討論, 小組代表小結(jié).)
問題:
1、電化學(xué)腐蝕的形成條件和特征。
2、化學(xué)腐蝕和電化學(xué)腐蝕的區(qū)別和了解。
【結(jié)論】
1.電化學(xué)腐蝕形成條件:不純金屬或合金、電解質(zhì)溶液環(huán)境。
特征:原電池反應(yīng),并伴有電流的產(chǎn)生。
2.化學(xué)腐蝕:金屬直接跟物質(zhì)接觸發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。
電化學(xué)腐蝕:原電池反應(yīng)。
在一般情況下,這兩種腐蝕往往同時發(fā)生,只是電化學(xué)腐蝕比化學(xué)
7、腐蝕要普遍得多。
【引申、學(xué)生設(shè)計實驗】如何加快鋅粒在硫酸溶液中的腐蝕?(鋁條、銅絲、硫酸銅溶液、 硫酸溶液、硫酸鈉溶液)
問題:
3.設(shè)計實驗的理論依據(jù)是什么?
4.用化學(xué)方程式說明其反應(yīng)的原理。
【投影答案】
3.原電池原理
4.Zn + Cu2+ → Zn2+ + Cu
Zn(-): Zn – 2e- → Zn2+
Cu(+): 2H+ + 2e- → H2↑
Zn + 2H+ → Zn2+ + H2↑
【提問】通過對實驗的研究,大家是
8、否對電化學(xué)腐蝕有了進(jìn)一步的了解。請問:電化學(xué)腐蝕的實質(zhì)是什么?
【學(xué)生回答】 原電池反應(yīng),較活潑的金屬失去電子被腐蝕發(fā)生氧化反應(yīng),并伴有電流的產(chǎn)生。
【展示】鐵釘(預(yù)先做好實驗:一個浸沒在酒精里、一個一半浸沒在自來水中)的腐蝕
【師生共同討論】運(yùn)用原電池原理分析鋼鐵腐蝕的成因。教師隨著學(xué)生的認(rèn)知需要不斷改變決策。
【課件演示】鋼鐵的電化學(xué)腐蝕
【歸納分析】鐵銹的生成不可缺少的是空氣和水。鋼鐵是鐵碳合金,在干燥的空氣里不易腐蝕,但在潮濕的空氣里,在鋼鐵的表面形成了一層電解質(zhì)溶液的薄膜,它跟鋼鐵里的鐵和少量的碳在鋼鐵制品表面形成了無數(shù)微小的原電池,加快了鋼鐵的腐蝕。
【板書】鋼鐵腐蝕:
9、 Fe(-) 2Fe - 4e- → 2Fe2+
C (+) 2H2O + O2 + 4e- → 4OH-
【過渡】我們學(xué)習(xí)了有關(guān)金屬腐蝕的知識,并了解了金屬腐蝕主要是由原電池反應(yīng)而引起的電化學(xué)腐蝕。 金屬腐蝕雖然有害,有時卻可以利用。例如,工業(yè)上通過控制一定條件,利用Fe3+ 腐蝕銅板來制備電子線路板就是利用金屬腐蝕的一個很好例子。但是,金屬腐蝕大多數(shù)是有害的,是須防止的。
部分3 決策討論----有關(guān)金屬腐蝕防護(hù)的應(yīng)用
【提問】 大多數(shù)金屬腐蝕我們是要防止的。那么,怎么樣來進(jìn)行金屬的防
10、護(hù)呢?請大家結(jié)合內(nèi)因(金屬的本性)和外因(介質(zhì))兩因素來考慮,請閱讀教材中有關(guān)內(nèi)容,回答如下問題。
問題:
5.金屬鋁為什么不易腐蝕?
6.金屬中能導(dǎo)電的雜質(zhì)不如該金屬活潑時,金屬是否容易腐蝕?
【回答】5.金屬鋁比較活潑,表面可生成致密的氧化物保護(hù)膜,使金屬鈍化,保護(hù)了內(nèi)層金屬不再被腐蝕。
6.不純的金屬易形成原電池而使金屬發(fā)生電化學(xué)腐蝕。
【過渡】介質(zhì)對金屬腐蝕的影響也很大,如果金屬在潮濕的空氣中接觸腐蝕性氣體或電解質(zhì)溶液,都容易被腐蝕。因此,要經(jīng)常對機(jī)器和儀表進(jìn)行保養(yǎng)。
【提問】既然我們已經(jīng)清楚了金屬腐蝕的原因,那么就應(yīng)該從其腐蝕的原因著手
11、,來加強(qiáng)金屬的防護(hù)。請大家舉一些日常生活中金屬防護(hù)的例子,來說明有哪些防護(hù)方法。
【學(xué)生討論、回答】 1.改變金屬的內(nèi)部結(jié)構(gòu),如制成不銹鋼。
2.在金屬表面覆蓋保護(hù)層,如噴漆、涂油、電鍍等。
【啟發(fā)】除以上方法外,還可以用原電池的原理來保護(hù)金屬。請同學(xué)們根據(jù)原電池的原理想一想被保護(hù)的金屬應(yīng)做原電池的哪一極?
【回答】作正極。
【啟發(fā)】對。像輪船的尾部和在船殼的水線以下部分,裝有一定數(shù)量的鋅塊,就是為了使鋅塊和船體形成原電池,腐蝕了鋅塊而保護(hù)了輪船。這種利用原電池原理來減少金屬腐蝕的方法叫做電化學(xué)保護(hù)法。
【引申討論】金屬的防護(hù)通常指的是防銹,但
12、在實際問題中(如投影問題7~11),
要求你針對所給出的不同情況,去決定應(yīng)分別采用哪種防銹方法。這項工作請大家在小組討論中進(jìn)行。有一些做決定時應(yīng)考慮的因素需要大家記住。
【投影、講解】
l 金屬制品需要保護(hù)多長時間?很明顯,如果金屬制品只需保存很短的時間,就沒有必要去考慮給它一個長久的保護(hù)。
l 金屬制品將用在哪里?如果金屬制品主要用于室外,它就需要較好地進(jìn)行保護(hù)。
l 金屬制品是干什么用的?金屬制品用途不同,保護(hù)方法也不同。例如,金屬制品要接受高溫,就不能用油漆進(jìn)行保護(hù)。
l 金屬制品外觀重要嗎?某些保護(hù)方法也是為了裝飾外觀用的。例如,鍍鉻。
問題 :
13、
你將決定采用哪種方法來保護(hù)鐵不生銹。在你做出選擇之前,仔細(xì)考慮成本與效果。如果你覺得除防銹以外還有其他方法,請說出來。(例如:對問題7,你也許會說用塑料檐槽來代替鑄鐵檐槽。)
7.房子上的鑄鐵檐槽。
8.鐵的徽章。
9.放電熨斗的支架。
10.兒童游戲場中秋千的鋼架。
11.河閘的閘門。
部分4 進(jìn)一步的討論和實驗
【問題、討論】假如有人發(fā)明了一種又便宜、又簡單的方法,生產(chǎn)出一種永不生銹的鋼鐵。顯然這一發(fā)明會帶來很大的益處,從科學(xué)、技術(shù)、社會發(fā)展多角度出發(fā),你認(rèn)為它也可能帶來壞處嗎?(培養(yǎng)學(xué)生從科學(xué)、技術(shù)、社會、經(jīng)濟(jì)
14、多角度綜合分析的思維)
【作業(yè)】課本習(xí)題一、2, 二、4、5, 三、1,2。
【板書設(shè)計】
第四節(jié) 原電池原理及其應(yīng)用(第二課時)
三、金屬的電化學(xué)腐蝕
1、金屬腐蝕的實質(zhì): M – ne- → Mn+
金屬腐蝕的分類: 化學(xué)腐蝕
電化學(xué)腐蝕
2、化學(xué)腐蝕和電化學(xué)腐蝕的比較
化學(xué)腐蝕
電化學(xué)腐蝕
條件
金屬跟氧化劑直接接觸
不純金屬或合金跟電解質(zhì)溶液接觸
現(xiàn)象
無電流產(chǎn)生
有微弱電流產(chǎn)生
本質(zhì)
金屬被氧化的過程
較活潑的金屬被氧化的過程
相互關(guān)系
化學(xué)腐蝕和電化學(xué)腐蝕往往同時發(fā)生
3、鋼鐵腐蝕: Fe(-): 2Fe - 4e- → 2Fe2+
C (+): 2H2O + O2 + 4e- → 4OH-
4、金屬防護(hù)的方法:①改變金屬的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。
②在金屬表面覆蓋保護(hù)層。
③電化學(xué)保護(hù)法。
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