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2019-2020年高一化學《 金屬的電化學腐蝕》教案 一、教材分析 在高中課程標準必修教科書化學2中，已經(jīng)介紹了化學能與電能的轉(zhuǎn)換，即原電池的相關知識。本節(jié)是在此基礎上，引導學生了解金屬的腐蝕原理和防護方法等。教材首先以彩色圖片介紹銹跡斑斑的鋼鐵，來引入金屬的腐蝕。金屬的腐蝕包括化學腐蝕和電化學腐蝕兩部分內(nèi)容。為了降低難度，教科書中沒有出現(xiàn)“吸氧腐蝕”和“析氫腐蝕”這兩個名詞，只是介紹了鋼鐵發(fā)生電化學腐蝕時在正極上發(fā)生的這兩類原電池反應。最后強調(diào)指出化學腐蝕和電化學腐蝕的本質(zhì)是金屬原子失去電子變成陽離子的過程。 二、學情分析 通過上一節(jié)課的學習，學生已經(jīng)掌握了原電池和電解池的化學原理，本節(jié)課就是要應用原電池和電解池的化學原理，研究金屬腐蝕的原因和金屬的防護問題。為了培養(yǎng)同學們的自學能力，理論聯(lián)系實際的能力和對知識歸納總結(jié)的能力。 三、教學目標 1、能通過多種方式了解金屬腐蝕帶來的危害，認識防止金屬腐蝕的重要意義。 2、了解化學腐蝕和電化學腐蝕的含義，理解電化學腐蝕發(fā)生的條件。 3、通過實驗探究鐵的吸氧腐蝕和析氫腐蝕的區(qū)別，并認識不同腐蝕發(fā)生的條件。 4、了解常見的防止金屬腐蝕的方法，并能解釋其中的原因。 5、培養(yǎng)學生的自學能力，理論聯(lián)系實際的能力和歸納總結(jié)知識的能力。 6、使學生樹立環(huán)境保護意識和珍惜資源，可持續(xù)發(fā)展的意識。 四、教學重點：電化學腐蝕的原因、防止金屬腐蝕的方法 教學難點：析氫腐蝕和吸氧腐蝕的電極反應方程式。 五、教學過程 第一課時： [引入] 據(jù)報道：全世界每年因金屬腐蝕造成的直接經(jīng)濟損失約達7000億美元，是地震、水災、臺風等自然災害造成損失的總和的6倍。這還不包括由于腐蝕導致的停工、減產(chǎn)和爆炸等造成的間接損失。金屬腐蝕的主要害處，不僅在于金屬本身的損失，更嚴重的是金屬制品結(jié)構損壞所造成的損失比金屬本身要大到無法估量。鋼鐵因腐蝕而報廢的數(shù)量約占鋼鐵當年產(chǎn)量的25%—30%。面對這樣驚人的數(shù)據(jù)，大家有沒有想過，鐵怎么會被腐蝕？ [學生回答] 鐵會與空氣中的氧氣及水蒸汽等作用生成鐵銹。 [講述]鐵的腐蝕可分為多種情況：在高溫下鐵可能與空氣總的氧氣發(fā)生反應；在酸性環(huán)境下，鐵會與酸發(fā)生反應；在中性或堿性條件下，鐵會與空氣中的氧氣及水蒸氣發(fā)生反應。 自主探究： [閱讀教材P23，回答] 1、什么是金屬的腐蝕？ 2、金屬的腐蝕可分為哪幾類？ 3、金屬的電化學腐蝕和化學腐蝕的本質(zhì)是什么？ 4、上面所講述的鐵的腐蝕情況中，哪些是化學腐蝕哪些是電化學腐蝕？ [板書]金屬的電化學腐蝕 1、 金屬的腐蝕 2、 金屬的化學腐蝕 3、 金屬的電化學腐蝕 [聯(lián)系舊知] 按下圖進行實驗）請比較下列現(xiàn)象的差異？ [歸納小結(jié)1]4、金屬的化學腐蝕與電化學腐蝕比較 金屬腐蝕的實質(zhì) 金屬原子失去電子被氧化而消耗的過程： M-ne-=Mn+ 金 屬 的 腐 蝕 種類 化學腐蝕 電化學腐蝕 原理 金屬和其它物質(zhì)直接接觸發(fā)生氧化還原反應而引起的腐蝕 不純金屬或合金發(fā)生原電池反應，使較活潑的金屬失電子被氧化而引起的腐蝕 區(qū)別 直接發(fā)生氧化還原反應 發(fā)生原電池反應 腐蝕過程無電流產(chǎn)生 有電流產(chǎn)生 金屬直接被腐 較活潑金屬被腐蝕 腐蝕速度 電化學腐蝕>化學腐蝕 聯(lián)系 往往同時發(fā)生，但電化學腐蝕更普遍，危害更大 [繼續(xù)探究] 進行P24[活動與探究]，觀察實驗現(xiàn)象，回答有關問題： 1、鐵粉中加入炭粉有何作用？兩裝置中均能形成原電池嗎？ 2、兩裝置中的實驗現(xiàn)象有何不同？產(chǎn)生的現(xiàn)象說明什么問題？ [歸納小結(jié)2]5、吸氧腐蝕與析氫腐蝕的比較 實驗編號 a b 所用電解質(zhì) NaCl CH3COOH 主要實驗現(xiàn)象 右側(cè)導管內(nèi)液面上升 右側(cè)導管內(nèi)液面下降 原因分析 有氣體參與反應(O2) 有氣體生成(H2) 腐蝕類型 形成條件 發(fā)生吸氧腐蝕 水膜酸性很弱或呈中性 發(fā)生析氫腐蝕 水膜酸性較強 電極反應式 正極 O2+2H2O+4e-=4OH- 2H++2e-=H2↑[高考資源網(wǎng)KS5U.COM] 負極 Fe - 2e- = Fe2+ 電池總反應 2Fe+O2+2H2O=2Fe(OH)2 Fe+2H+=Fe2++H2 ↑ 溶液中反應 (鐵銹的生成) Fe2++2OH-= Fe(OH)2 4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3 2Fe(OH)3==Fe2O3nH2O+(3-n)H2O 出現(xiàn)的頻率 較高 較低 [交流與討論]P25哪些因素影響了金屬腐蝕的快慢呢? 1、相對于在內(nèi)河行駛的輪船來說，海輪更容易被腐蝕。 2、1910年遺留在南極的食品罐頭盒，其表面至今很少有鐵銹出現(xiàn)。 3、用于連接銅板的鐵螺絲容易生銹。 4、當化工廠排出的廢氣為酸性時，工廠附近的鐵制品容易生銹。 6、金屬腐蝕快慢的判斷 (一)對于不同的金屬而言：與金屬的活潑性有關，一般地，活潑性越強的金屬，越__容易_______被腐蝕。 (二)對于同種金屬而言： 與引起腐蝕的原因有關：一般說來，電解原理引起的腐蝕 _>___原電池原理引起的腐蝕__>___化學腐蝕 __>__有防腐措施的腐蝕 (2) 與介質(zhì)條件有關：一般說來 　同種金屬的腐蝕在強電解質(zhì)中__>___弱電解質(zhì)中 __>__非電解質(zhì)中 (3)與構成微電池兩極的材料有關： 　兩極材料的活動性差別越大，較活潑金屬被腐蝕的速度越 快 。 (4)與環(huán)境溫度有關，溫度越高，金屬腐蝕速度越 快 。 注意：在鋼鐵的腐蝕過程中，其電化學腐蝕更嚴重，在電化學腐蝕中，吸氧腐蝕更普遍。 六、板書設計 金屬的電化學腐蝕 1金屬的腐蝕 2金屬的化學腐蝕 3金屬的電化學腐蝕 4、金屬的化學腐蝕與電化學腐蝕比較 金屬腐蝕的實質(zhì) 金屬原子失去電子被氧化而消耗的過程： M-ne-=Mn+ 金 屬 的 腐 蝕 種類 化學腐蝕 電化學腐蝕 原理 金屬和其它物質(zhì)直接接觸發(fā)生氧化還原反應而引起的腐蝕 不純金屬或合金發(fā)生原電池反應，使較活潑的金屬失電子被氧化而引起的腐蝕 區(qū)別 直接發(fā)生氧化還原反應 發(fā)生原電池反應 腐蝕過程無電流產(chǎn)生 有電流產(chǎn)生 金屬直接被腐 較活潑金屬被腐蝕 腐蝕速度 電化學腐蝕>化學腐蝕 聯(lián)系 往往同時發(fā)生，但電化學腐蝕更普遍，危害更大 5、吸氧腐蝕與析氫腐蝕的比較 實驗編號 a b 所用電解質(zhì) NaCl CH3COOH 主要實驗現(xiàn)象 右側(cè)導管內(nèi)液面上升 右側(cè)導管內(nèi)液面下降 原因分析 有氣體參與反應(O2) 有氣體生成(H2) 腐蝕類型 形成條件 發(fā)生吸氧腐蝕 水膜酸性很弱或呈中性 發(fā)生析氫腐蝕 水膜酸性較強 電極反應式 正極 O2+2H2O+4e-=4OH- 2H++2e-=H2↑ 負極 Fe - 2e- = Fe2+ 電池總反應 2Fe+O2+2H2O=2Fe(OH)2 Fe+2H+=Fe2++H2 ↑ 溶液中反應 (鐵銹的生成) Fe2++2OH-= Fe(OH)2 4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3 2Fe(OH)3==Fe2O3nH2O+(3-n)H2O 出現(xiàn)的頻率 較高 較低 6、金屬腐蝕快慢的判斷 七、課后練習 A類：X、Y、Z、M代表四種金屬元素，金屬X和Z用導線連接放入稀H2SO4中時，X溶解，Z極上有H2放出，若電解Y2+和Z2+共存的溶液時，Y先析出，又知M2+的氧化性強于Y2+。則這四種金屬的活動性由強到弱的順序為( A ) A.X＞Z＞Y＞M B.X＞Y＞Z＞M C.M＞Z＞X＞Y D.X＞Z＞M＞Y B類：4.鋼鐵發(fā)生電化學腐蝕時，負極上發(fā)生的反應是( C ) A.2H2O+2e-====H2↑+2OH- B.O2+2H2O+4e-====4OH- C.Fe-2e-====Fe2+ D.4OH--4e-====2H2O+O2↑ C類：下列敘述不正確的是（ C ） A.金屬的電化學腐蝕比化學腐蝕更普通 B.鋼鐵在干燥空氣里不易被腐蝕 C.用鋁質(zhì)鉚釘鉚接鐵板，鋁鉚釘易被腐蝕 D.原電池中電子由正極流入負極