选修1《化学与生活》---“金属的腐蚀和防护”教学设计

减小字体 增大字体 作者:本站收集整理  来源:本站收集整理  发布时间:2012-03-15 17:34:22
无锡市洛社高级中学   周昌盛

 
课题:专题3 -----丰富多彩的生活材料   第一单元----应用广泛的金属材料

第三节-----金属的腐蚀和防护  
一、教材分析  

“金属的腐蚀与防护”是一个世界性的科技难题。本节提供的统计资料——全球每年由于金属腐蚀造成的直接损失约达7000亿美元,远远超过各种自然灾害造成损失的总和,这无疑会给人们一个重要的警示:金属腐蚀,不可等闲视之!
对于常见金属常用的腐蚀现象及其防护方法,学生在生活和学习中已有一定的了解,教材的编排充分体现了化学与生活的紧密联系。本节知识既将有关金属的零散的知识进行了整合,又是原电池知识的扩展、延续和应用:教材依托初中“活动与探究”---探究铁钉锈蚀的条件和高中必修2“电化学知识”---原电池基本原理的知识,让学生了解金属腐蚀的原理和危害。通过探究学习金属腐蚀的本质及电化学腐蚀的原理,认识化学是材料科学发展的基础,激发学习化学的兴趣,体会化学学习的价值。

本节内容是本章理论知识的实际应用,有利于培养学生发现问题、分析问题、解决问题的能力。
为了拓展学生的知识面与培养他们的合作精神,教科书还安排了一项“调查研究”,要求学生查阅有关防治金属腐蚀方法的资料并交流。

二、教学思路
教学流程:通过家庭常见几种不同金属在不同介质中的腐蚀程度探究→总结出影响金属腐蚀的原理及其影响因素→提出金属防护的几种常见方法→走进生活,探讨家用热水器的保护原理→牺牲活泼金属的保护法,展开联想→具体(如车辆、工厂设施、桥梁建筑中的金属部件)保护方案设计→小结后巩固训练。

上节课重点介绍了金属的性质和合金的应用,本节课从与学生生活联系非常密切的自行车的防腐措施引入讨论,从潮湿的铁制品比较容易生锈来说明金属在电解质溶液中易被腐蚀。通过思考讨论初中“活动与探究”---探究铁钉锈蚀的条件和高中必修2“电化学知识”---原电池基本原理的知识,让学生了解金属腐蚀的分类和原理。通过教科书的图示和活动(“调查研究”)的方式,由学生自己总结,并解释这些方法为什么可以达到防止金属腐蚀的目的。最后通过讨论教科书“问题解决”的有关问题,初步了解牺牲阳极的阴极保护法,为了降低难度,将其进一步简化为“牺牲更活泼的金属来预防腐蚀”的方法,并简单介绍这种保护方法的应用。学习完理论之后,从教材以“合理选择防腐方法”的讨论课题来培养学生解决实际问题的能力。
三、教学目的

1.知识与技能目标
1)知道金属腐蚀的两种类型(化学腐蚀和电化学腐蚀)。

2)能解释金属发生电化学腐蚀的原因,认识金属腐蚀的危害。
3)知道防护金属腐蚀的方法。

2.过程与方法目标
1)学会实验设计,进行对比实验以及对实验设计进行评价。

2)从实验探究过程中提高对实验现象的观察能力和分析能力。
3.情感态度与价值观目标

1)通过金属腐蚀与生产、生活实际相联系的内容,增强学生学习兴趣.
2)通过课堂探究活动,发展学生的探究能力,学会交流与合作。

3)通过化学实验培养学生实事求是的科学精神,帮助学生树立正确的科学态度。
四、教学重点金属的电化学腐蚀及金属的防护。

五、教学难点:金属发生吸氧腐蚀的电化学原理。
六、教学方法和教学手段

   本节课以“创设情境为纽带,学生活动为主体,教师引导为主导”的情景教学模式,结合教学内容和教学资源,采用自主学习,小组分工合作和实验探究的方法。充分发挥学生的潜能,通过生生交流、师生交流,引导学生主动思维,使学生在轻松氛围中学习化学知识,提升学生科学素养。
七、教学过程

 

课题
金属的腐蚀
教师活动
学生活动
设计意图
上节课我们了解了金属的性质及其广泛的应用,课后,我们做了一个探索实验,大家都很关心:两支试管里,(出示AB两试管),仔细观察,有哪些明显的现象?

 
 

钢铁是我们生活中广泛使用的一种金属材料,它的腐蚀生锈会产生那些不利的影响?我们生活中还使用了其它许多种金属材料,除了铁锈蚀以外,其它金属在一定环境下也会发生侵蚀,请同学们阅读书本,了解相关知识。
 

 
 

请同学们想想生活中常识和经验思考:金属材料为什么这么容易产生锈蚀?在什么情况下更容易生锈?
 

 
展示锅底有水的家用铁锅图片,在水面与铁锅接触处有红棕色物质,它是什么?为什么? 为什么会发生腐蚀?钢铁的腐蚀本质是什么?

 
 

 
 

 
[提问] 我们常用什么方法来保护我们的生活用品----炒菜铁锅?

 
[板书]二、金属的腐蚀与防护

[教师过渡] 金属的腐蚀受什么因素影响呢?请同学们完成探究实验后汇报实验成果.
 

[小结并板书]
1.金属腐蚀的分类:化学腐蚀和电化学腐蚀(主要).

2. 影响金属腐蚀的因素:
1)金属的本性:金属越活泼,越易被腐蚀;

2)介质:在潮湿的空气中或与电解质接触,都容易被腐蚀。
3)合金耐腐蚀

 [思考与交流]:提出教材问题
 

[小结] 2防止金属腐蚀的保护措施:
1、改变金属的内部组织结构。

2、在金属表面覆盖保护层。涂油脂、油漆,覆盖搪瓷、塑料,电镀、热镀、喷镀,在钢铁表面形成致密而稳定的氧化膜。
3、电化学保护法。

 
 

[案例分析] 每个同学都有使用自行车的经历,自行车的主要构成材料是金属,制造者采取了那些措施对金属材料进行防腐的?问题:全部用不锈钢好不好?
 

 
 

许多大型设施常用电化学保护法----如牺牲阳极保护法,为什么?它有那些优点?请同学们阅读“检索咨询”,思考并回答: 牺牲阳极保护法有哪些应用呢?
 

 
 

 
 [课堂训练]

1、下列防护措施中,利用原电池反应使主要金属得到保护的是:
A  用氧化剂使金属表面生成致密的氧化物保护膜 

B 在金属中加入一些铬或镍制成合金
C 在轮船的船壳吃水线以下部分装上锌锭

D 金属表面喷漆。
2 讨论:同学们使用过的不同的金属材料制品,为何选择现有的防腐办法?你能体会厂家的心理吗?

3. [思考与交流] 随着经济的发展,车辆迅速增加,交通日趋紧张,政府决定在进行运河拓宽,扩建洛社大桥。假如你是设计师,组织设计小组研究大桥的防护方案?每种优缺点?你的优选方案?理由是什么?
填写表格

试管
现象
A
铁钉生锈长导管液面上升
B
铁钉生锈长导管内液面下降
学生小结:金属的腐蚀对国民经济带来的损失是惊人的,据70年代美国的一份统计报告,全世界每年由于腐蚀而报废的金属设备和材料,约相当于金属年产量的1/3, 至于因设备腐蚀损坏而引起的停工减产、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,就更无法估计了。

 
 

学生讨论、交流:
酸雨、潮湿的环境中、有些工厂里的金属设备比较容易生锈。

 
 

学生讨论、交流:
氢氧化铁

:水中溶有CO2NaCl构成电解质溶液
负极(Fe):  Fe-2e-= Fe2+

正极(C)2H2O+O2+4 e-=4OH-
Fe2++2 OH- = Fe(OH)2

4Fe(OH)2+ O2+2H2O=4 Fe(OH)3
腐蚀本质是发生许多微小的原电池反应

学生讨论、交流
  洗干净、干燥、生成氧化膜

 
 

学生探究成果汇报,介质为纯水、食盐水、食醋;材料为铁锅、铜丝、易拉罐、内壁打磨过的易拉罐。
 

阅读教材、小组讨论交流、归纳总结后写表格比较化学腐蚀和电化腐蚀的异同:
 
化学腐蚀
电化腐蚀
条件
金属与直接接触(不与电解质溶液接触)
不纯金属或合金跟电解质溶液接触
本质
不发生原电池反应

发生氧化-还原反应
金属被腐蚀
发生原电池反应

氧化反应和还原反应分两极进行,较活泼的金属被腐蚀
关系
两种腐蚀往往同时发生,但电化腐蚀更普遍
学生阅读教材、讨论并交流

举例说明:
(1)炊具、餐具和(12)汽车尾气管等常用不锈钢制造以防锈;(2)邮筒、(7)钢制窗框、(8)健身器材、(10)农用机械、农具和(11)城市道路护栏等钢铁制品常采用喷漆的方法来防锈; (5)罐头盒常采用马口铁制造以防锈(马口铁是在钢上镀上一层无毒而又耐腐蚀的Sn)

 
 

学生小结:
扶手:包塑料

车架、挡泥板:烤漆
车座弹簧:烤蓝

车把、车圈:镀铬
车辐条:镀锌

轴承:凡士林
链条:涂机油

 
 

学生阅读教材、思考、交流:方法选择应综合考虑可操作性、效果、价格等多种因素。
海水中的钢闸门常采用牺牲更活泼金属的方法来防锈,如在钢闸门上连接一种比铁更活泼的金属如锌等。轮船、地下管道(水管、石油管、天然气、原油储备缸)桥梁、铁道、拦河闸、大型野外机械设备等也常用电化学保护,

学生小结:物品选择好的防腐办法需要考虑多种因素,譬如:
1.物品需要保存多长时间?很明显,如果物品只需保存很短的时间,就没有必要去考虑给它一个长久的保护。

2.物品将用在哪里?如果物品主要用于室外,它就需要较好地进行保护。
3.物品是干什么用的?物品用途不同,保护方法也不同。例如,物品要接受高温,就不能用油漆进行保护。

4.物品外观重要吗?某些保护方法也是为了装饰外观用的。例如,镀铬。
 
训练观察能力和激发解决问题的能力

 
 

 
 

 
培养学生阅读能力、提取信息的能力、学生的交流、沟通能力,学生归纳、语言表达能力

 
 

 
 

引起学生关注生活、用化学知识解决生活中的问题;复习巩固上节课的知识;复习巩固必修2Fe的基础知识;训练表达能力和协作学习能力
 

 
 

 
 

 
训练观察能力和激发解决问题的能力

 
培养科学探究能力、激发自信、分享成果

 
 

 
通过对比实验,有利于归纳影响金属腐蚀的因素

 
 

 
 

 
 

阅读能力、提取信息的能力、培养学生综合分析问题的能力、学生的交流、沟通能力,学生归纳、语言表达能力
贯彻分类思想

 
 

 
 

 
激发学生联系生产、生活实际

提供舞台、让学生展示成果、分享成果、有成功感
 

 
 

 
培养阅读能力,进一步引发学生深入思考,激发学生创新思维,培养综合运用能力 

 
 

 
 

联系生活实际,培养分析问题、拓展学生思维,激发学生的求知欲
 

 
板书设计 

第二节 金属的腐蚀和防护
一、金属的腐蚀    1.分类:(1)化学腐蚀---受环境中的化学物质的侵蚀

                      2)电化学腐蚀---形成原电池,发生原电池反应
2.危害:设备损坏、环境污染、安全隐患等

  金属的防护    1. 影响金属腐蚀的因素:
(1)金属的本性:金属越活泼,越易被腐蚀;

(2)介质:在潮湿的空气中或与电解质接触,都容易被腐蚀。
(3)合金耐腐蚀

2.防止金属腐蚀的保护措施:
(1) 改变金属的内部组织结构。

(2) 金属表面覆盖保护层:涂油脂、油漆,覆盖搪瓷、塑料,电镀、热镀、喷镀,在钢铁表面形成致密而稳定的氧化膜。
3  电化学保护法----牺牲阳极保护法。

 

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