1、金屬的腐蝕與防護教學設(shè)計一、課標解讀1內(nèi)容要求了解金屬發(fā)生電化學腐蝕的本質(zhì)，知道金屬腐蝕的危害，了解防止金屬腐蝕的措施。2學業(yè)要求能利用電化學原理解釋金屬腐蝕的現(xiàn)象，選擇并設(shè)計防腐措施。二、教材分析新教材在金屬的腐蝕部分突出使用已建構(gòu)的原電池模型，引導(dǎo)學生研究電化學腐蝕的反應(yīng)原理。結(jié)合已學的原電池知識進行探究不同條件的電化學腐蝕情況，并應(yīng)用電子守恒原理書寫電極反應(yīng)式和總反應(yīng)，培養(yǎng)學生“證據(jù)推理與模型認知”素養(yǎng)。通過實驗科學探究金屬腐蝕的本質(zhì)及其原因，認識金屬腐蝕的主要類型，培養(yǎng)學生“科學探究與創(chuàng)新意識”素養(yǎng)。在對金屬的防護教學中，突出對電化學保護的兩種模型的建構(gòu)與認識，從生活中的應(yīng)用著手，分析

2、現(xiàn)象背后的微觀本質(zhì)，用電化學理論進行解釋和表征，促進學生運用現(xiàn)象與本質(zhì)相結(jié)合的方法思考化學問題、解決化學問題，發(fā)展學生“宏觀辨識與微觀探析”素養(yǎng)。認識金屬腐蝕產(chǎn)生的危害和影響，樹立防止金屬腐蝕的意識，發(fā)展學生“科學態(tài)度與社會責任”素養(yǎng)。人教版舊教材中，化學電源的內(nèi)容屬于第四章第四節(jié)的內(nèi)容，在新教材中屬于選擇性必修一第四章第三節(jié)的內(nèi)容，在章節(jié)位置和內(nèi)容上并未有明顯變化。新教材刪除了關(guān)于金屬腐蝕給經(jīng)濟帶來的損失，弱化化學在生活中的負面性。新教材在“實驗4-3”部分增加了模擬化學腐蝕和電化學腐蝕的實驗，使學生更能直觀理解“電化學腐蝕速率比化學腐蝕快得多”這一結(jié)論。在金屬的防護這部分內(nèi)容上，新教材增加

3、了通過“改變金屬材料的組成”和“在金屬表面覆蓋保護層”這兩類防護方式，內(nèi)容更加全面，邏輯編排更為合理。在電化學保護法命名上，舊教材為“犧牲陽極的陰極保護法”和“外加電流的陰極保護法”，而新教材為“犧牲陽極法”和“外加電流法”，新教材在命名上更為簡潔，在保有每種電化學保護法特點的基礎(chǔ)上進行刪減，極大地減輕了學生的記憶負擔。新教材在“實驗4-4”部分增加了鐵與不同活動性金屬接觸時腐蝕程度不同的實驗，這組對比實驗趣味性強、現(xiàn)象明顯，可以極大地調(diào)動學生的學習興趣，注重發(fā)展學生“科學探究與創(chuàng)新意識”素養(yǎng)。新教材增加了兩個“思考與討論”模塊，第一個是“分析并說明白鐵皮、馬口鐵的腐蝕情況”，第二個是“犧牲陽

4、極法和外加電流法都是用的輔助陽極有何異同點”，注重理論知識與實際相結(jié)合，讓學生通過分析、推理等方法認識研究對象的本質(zhì)特、構(gòu)成要素及其相互關(guān)系，揭示現(xiàn)象的本質(zhì)和規(guī)律。新教材更加突出思路和方法的引導(dǎo)，更突顯培養(yǎng)學生的學科素養(yǎng)。新教材更加具有證據(jù)意識，注重通過分析推理對已有結(jié)論加以證實，建立觀點、結(jié)論和證據(jù)之間的邏輯關(guān)系。新教材更加強調(diào)通過分析、推理等方法認識研究對象的本質(zhì)特征、構(gòu)成要素及其相互關(guān)系，建立認知模型，并能運用模型解釋化學現(xiàn)象，解釋現(xiàn)象的本質(zhì)和規(guī)律。三、學情分析通過之前章節(jié)的學習和生活經(jīng)驗，學生已經(jīng)初步了解了金屬腐蝕的危害、鐵制品銹蝕的條件和金屬防護的方法等，但是對鐵制品在潮濕的空氣中為

5、什么更易生銹及金屬的電化學保護法還沒有認識。盡管學生已經(jīng)學習了原電池和電解池原理，但短期內(nèi)還沒有達到熟練掌握的程度，部分學生也缺乏將理論知識應(yīng)用于解決實際問題的能力。四、素養(yǎng)目標【教學目標】1認識金屬腐蝕的嚴重性及危害，能用電化學原理解釋電化學腐蝕的原因；2能書寫析氫腐蝕和吸氧腐蝕的電極反應(yīng)及總反應(yīng)；3能根據(jù)電化學原理選擇并設(shè)計金屬防護的措施。【評價目標】1通過對金屬腐蝕的現(xiàn)象和原理的討論，診斷學生對金屬腐蝕的本質(zhì)的掌握程度；2通過對兩類電化學腐蝕的條件、電極反應(yīng)、總反應(yīng)等方面的分析對比研究，明確不同類型電化學腐蝕的特點，診斷并發(fā)展學生的歸納總結(jié)能力；3通過對金屬防護措施的討論，在探討金屬腐蝕

6、與防護措施中的價值中診斷并發(fā)展學生的電化學思維模型。五、教學重點、難點教學重點：金屬的電化學腐蝕及電化學防護原理。教學難點：金屬發(fā)生吸氧腐蝕的原理。六、教學方法七、教學思路目標落實教學環(huán)節(jié)知識線問題線驅(qū)動任務(wù)活動線教學目標1教學目標2環(huán)節(jié)一：情境引入，探究金屬腐蝕的本質(zhì)金屬腐蝕金屬被氧化探究造成金屬腐蝕的原因環(huán)節(jié)二：應(yīng)用原電池原理，建構(gòu)電化學思維模型化學腐蝕氧化還原反應(yīng)化學腐蝕的本質(zhì)電化學腐蝕原電池原理運用模型分析析氫腐蝕和吸氧腐蝕教學目標3環(huán)節(jié)三：應(yīng)用電化學思維模型，深入剖析電化學保護法金屬防護的方法金屬腐蝕的原因從本質(zhì)和介質(zhì)上尋找金屬防護的方法電化學保護法運用模型探討金屬保護方法運用電化學

7、思維模型探究保護金屬的方法教學目標1環(huán)節(jié)四：鞏固電化學思維模型，形成認識思路金屬腐蝕快慢的比較金屬腐蝕快慢的判斷方法思考討論，應(yīng)用已建立模型八、教學過程環(huán)節(jié)教師活動學生活動環(huán)節(jié)一：情境引入，探究金屬腐蝕的本質(zhì)【新課導(dǎo)入】展示金屬腐蝕的圖片，引起學生思考。【自主學習】閱讀教材，回答以下三個問題：什么是金屬腐蝕？金屬腐蝕的本質(zhì)是什么？金屬腐蝕的種類有哪些？【講授】金屬腐蝕是金屬或合金與周圍的氣體或液體發(fā)生氧化還原反應(yīng)而引起損耗的現(xiàn)象。金屬腐蝕的本質(zhì)是金屬原子失去電子變?yōu)榻饘訇栯x子。金屬腐蝕的種類有兩種分別是化學腐蝕和電化學腐蝕。了解金屬腐蝕的危害和對經(jīng)濟造成的影響，培養(yǎng)社會責任感。掌握金屬腐蝕的本

8、質(zhì)和種類。環(huán)節(jié)二：應(yīng)用原電池模型，構(gòu)建電化學思維模型【講授】化學腐蝕是金屬與其表面接觸的一些物質(zhì)直接反應(yīng)而引起的腐蝕，如鐵與氯氣直接反應(yīng)而被腐蝕。掌握化學腐蝕的原理。【講授】電化學腐蝕是當不純的金屬與電解質(zhì)溶液接觸時發(fā)生原電池反應(yīng)，比較活潑的金屬發(fā)生氧化反應(yīng)而被腐蝕。掌握電化學腐蝕的原理。【提問】為什么鋼鐵在潮濕的空氣中容易生銹？【講授】鋼鐵中含有鐵和碳，暴露在潮濕的空氣中會在表面形成水膜，空氣中的二氧化碳、二氧化硫、硫化氫等物質(zhì)溶于水膜中形成電解質(zhì)溶液，從而在鋼鐵表面形成無數(shù)微小原電池。根據(jù)已有知識，分析鋼鐵和潮濕的空氣的特點，應(yīng)用原電池模型解釋。【實驗探究】取兩支試管，分別加入兩顆鋅粒和等

9、體積、等濃度的稀鹽酸。向左邊的試管中滴加硫酸銅溶液，觀察現(xiàn)象并解釋原因。觀察實驗現(xiàn)象，意識到電化學腐蝕速率比化學腐蝕大得多。【講授】根據(jù)電解質(zhì)溶液性質(zhì)不同電化學腐蝕分為析氫腐蝕和吸氧腐蝕。【講授】講授析氫腐蝕的原理，并給出鋼鐵的析氫腐蝕示意圖。【練習】觀察圖中細節(jié)并結(jié)合已有知識，書寫電極反應(yīng)方程式。認識析氫腐蝕模型，掌握析氫腐蝕原理，根據(jù)已有知識書寫電極反應(yīng)方程式。【講授】講授吸氧腐蝕的原理，并給出鋼鐵的吸氧腐蝕示意圖。【練習】觀察圖中細節(jié)并結(jié)合已有知識，書寫電極反應(yīng)方程式。認識吸氧腐蝕模型，掌握吸氧腐蝕原理，根據(jù)已有知識書寫電極反應(yīng)方程式，并與析氫腐蝕模型相對比。【實驗探究】將經(jīng)過酸洗除銹的

10、鐵釘用飽和食鹽水浸泡一下，放入具支試管中，觀察導(dǎo)管中水柱的變化并解釋原因。觀察實驗現(xiàn)象，判斷金屬腐蝕類型為吸氧腐蝕，意識到吸氧腐蝕更為普遍。環(huán)節(jié)三：應(yīng)用電化學思維模型，深入剖析電化學保護法【提問】根據(jù)所展示的自行車圖片，談一下為避免金屬腐蝕自行車做了哪些防護措施。根據(jù)生活經(jīng)驗討論交流，可分析得出為避免金屬腐蝕，自行車做了噴漆處理，鏈條處要涂機油，自行車車圈采用不銹鋼材質(zhì)等防腐措施。【講授】自行車車圈采用不銹鋼材質(zhì)，表明可通過改變金屬材料的組成進行金屬的防護；還可以通過在金屬表面覆蓋保護層，比如自行車車鈴鍍鉻、軸承鍍鋅、車座做發(fā)藍處理等。結(jié)合金屬腐蝕的原理，意識到可通過阻斷原電池反應(yīng)讓金屬得到保

11、護，可以從本質(zhì)上和介質(zhì)兩個角度考慮金屬的防護。【實驗探究】演示犧牲陽極法實驗。觀察實驗現(xiàn)象，結(jié)合所學知識，解釋產(chǎn)生實驗現(xiàn)象的原因。【提問】白鐵皮和馬口鐵均為生活中常見的金屬材料，若二者表面出現(xiàn)破損時，請分析白鐵皮和馬口鐵的腐蝕情況應(yīng)用電化學模型對兩種金屬材料的腐蝕進行分析，初步建構(gòu)犧牲陽極法模型。【講授】將被保護金屬作為正極，活潑金屬作為負極的電化學保護法叫做犧牲陽極法。建構(gòu)犧牲陽極法模型。【講授】外加電流法是另一種電化學保護法，將被保護金屬作為陰極，惰性電極作為輔助陽極，外接直流電源，使金屬被迫成為陰極而受到保護。建構(gòu)外加電流法模型，并與犧牲陽極法模型相對比。意識到犧牲陽極法模型應(yīng)用的是原電

12、池原理，外加電流法模型應(yīng)用的是電解池原理。環(huán)節(jié)四：鞏固電化學思維模型，形成認識思路【提問】在以下各種情況下，鐵被腐蝕由快到慢的順序是怎樣的？【總結(jié)】結(jié)合金屬腐蝕的快慢規(guī)律，對金屬的腐蝕和金屬的防護進行總結(jié)。結(jié)合本課所學的金屬的腐蝕與金屬的防護知識，對不同情況加以分析，總結(jié)歸納金屬腐蝕快慢的判斷方法。九、板書設(shè)計十、課堂練習1下列關(guān)于金屬腐蝕的說法正確的是()A金屬在潮濕空氣中腐蝕的實質(zhì)是：MnH2O=M(OH)neq f(n,2)H2B金屬的化學腐蝕的實質(zhì)是：Mne=Mn，電子直接轉(zhuǎn)移給氧化劑C金屬的化學腐蝕必須在酸性條件下進行D在潮濕的環(huán)境中，金屬的電化學腐蝕一定是析氫腐蝕答案B2.如圖裝置

13、中，U形管內(nèi)為紅墨水，a、b試管內(nèi)分別盛有食鹽水和氯化銨溶液，各加入生鐵塊，放置一段時間。下列有關(guān)描述錯誤的是()A生鐵塊中的碳是原電池的正極B紅墨水水柱兩邊的液面變?yōu)樽蟮陀腋逤兩試管中相同的電極反應(yīng)式是Fe2e=Fe2Da試管中發(fā)生了吸氧腐蝕，b試管中發(fā)生了析氫腐蝕答案B解析a試管中為中性環(huán)境，發(fā)生吸氧腐蝕，氧氣被消耗，氣體壓強減小；b試管中酸性較強，發(fā)生析氫腐蝕，有氫氣放出，氣體壓強增大，所以紅墨水柱兩邊的液面變?yōu)樽蟾哂业汀?銅板上鐵鉚釘?shù)奈醺g原理如圖所示。下列說法正確的是()A正極反應(yīng)式為2H2e=H2B此過程中還涉及反應(yīng)4Fe(OH)22H2OO2=4Fe(OH)3C此過程中Fe、

14、Cu均被腐蝕D此過程中電流從Fe流向Cu答案B解析鐵鉚釘吸氧腐蝕的正極反應(yīng)式為O22H2O4e=4OH，銅作正極不被腐蝕，電子從負極通過導(dǎo)線流向正極。4下列有關(guān)金屬鐵的腐蝕與防護，說法正確的是()A在鋼鐵表面進行發(fā)藍處理，生成四氧化三鐵薄膜保護金屬B當鍍錫鐵和鍍鋅鐵鍍層破損時，后者更易被腐蝕C鐵與電源正極連接可實現(xiàn)電化學保護D陽極氧化處理鋁制品生成致密的保護膜屬于電化學保護法答案A解析由于金屬活動性ZnFeSn，所以鍍錫鐵鍍層破損時，F(xiàn)e作原電池的負極首先被腐蝕，而鍍鋅鐵鍍層破損時，由于Fe作正極，被腐蝕的是活動性強的Zn，因此當鍍錫鐵和鍍鋅鐵鍍層破損時，前者更易被腐蝕，B錯誤；鐵與電源負極連接可實現(xiàn)電化學保護，C錯誤。5下列對如圖所示的實驗裝置的判斷錯誤的是()A若X為碳棒，開關(guān)K置于A處可減緩鐵的腐蝕B若X為鋅