《2022年人教版高中化學(xué)選修四 4-4 金屬的電化學(xué)腐蝕與防護(hù)(教案)》由會(huì)員分享,可在線閱讀,更多相關(guān)《2022年人教版高中化學(xué)選修四 4-4 金屬的電化學(xué)腐蝕與防護(hù)(教案)(9頁珍藏版)》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。
1、2022年人教版高中化學(xué)選修四 4-4 金屬的電化學(xué)腐蝕與防護(hù)(教案)
教學(xué)目標(biāo)
知識(shí)與技能:
1.了解金屬腐蝕的種類,探究金屬發(fā)生電化學(xué)腐蝕的原因
2.掌握化學(xué)腐蝕和電化學(xué)腐蝕的區(qū)別。
3.認(rèn)識(shí)金屬腐蝕的危害及防腐措施,感受化學(xué)對(duì)人類生產(chǎn)和生活的影響。
過程與方法:通過學(xué)習(xí)增強(qiáng)保護(hù)環(huán)境的意識(shí),節(jié)約意識(shí)。
情感態(tài)度與價(jià)值觀:進(jìn)一步學(xué)會(huì)對(duì)比、比較認(rèn)識(shí)事物的科學(xué)方法和假設(shè)驗(yàn)證探究的思維方式,辯證的認(rèn)識(shí)外因條件對(duì)化學(xué)變化的影響。
教學(xué)重點(diǎn):吸氧腐蝕、析氫腐蝕的原理
教學(xué)難點(diǎn):吸氧腐蝕、析氫腐蝕的原理
教學(xué)過程:
【投影】常見的金屬腐蝕現(xiàn)象:
【導(dǎo)課】金屬腐蝕的現(xiàn)象非常
2、普遍,像金屬制成的日用品、生產(chǎn)工具、機(jī)器部件、海輪的船殼等,如保養(yǎng)不好,都會(huì)腐蝕,從而造成大量金屬的損耗。至于因設(shè)備腐蝕損壞而引起停工減產(chǎn)、產(chǎn)品質(zhì)量下降、污染環(huán)境、危害人體健康,甚至造成嚴(yán)重事故的損失,那就更無法估計(jì)了。因此,了解金屬腐蝕的原因,掌握防護(hù)的方法,是具有十分重要的意義的。
【板書】 第二節(jié) 金屬的腐蝕與防護(hù)
一、金屬腐蝕
【閱讀】回答什么是金屬腐蝕?
【板書】金屬腐蝕:金屬(或合金)跟周圍接觸到的氣體(或液體)反應(yīng)而腐蝕損耗的過程。
【講述】 金屬的化學(xué)腐蝕:金屬跟接觸到的物質(zhì)直接發(fā)生化學(xué)反應(yīng)而引起的腐蝕。
例如:鐵在高溫下與氧氣直接化合而被腐蝕,在工業(yè)生產(chǎn)中氯氣跟
3、鐵或與其他金屬化合使金屬銹蝕。特點(diǎn):反應(yīng)簡(jiǎn)單、金屬與氧化劑之間的氧化還原反應(yīng)。
【板書】1、 化學(xué)腐蝕:金屬跟接觸到的物質(zhì)直接發(fā)生化學(xué)反應(yīng)而引起的腐蝕。特點(diǎn):反應(yīng)簡(jiǎn)單、金屬與氧化劑之間的氧化還原反應(yīng)。
【講述】溫度對(duì)化學(xué)腐蝕的影響:
【科學(xué)探究】不同條件下鐵釘?shù)匿P蝕
注意:①光亮鐵釘浸沒在菜油之中;②光亮鐵釘半浸半露在菜油中;③光亮鐵釘完全浸沒在食鹽水中;④光亮鐵釘完全浸沒在酸性溶液中或堿性溶液中。學(xué)生分別觀察并寫出報(bào)告以培養(yǎng)學(xué)生的觀察與描述能力。教師不但要給學(xué)生出題目,還要發(fā)揮點(diǎn)撥作用,提出注意點(diǎn):①觀察的一周中不要振蕩試管,否則會(huì)破壞生銹的界面;②把各人設(shè)置的具體條件和的狀況詳
4、盡記錄在案,以利分析和歸納,寫出高質(zhì)量的家庭探究報(bào)告。
實(shí)驗(yàn)方案
記錄
結(jié)論
【總結(jié)】鐵釘生銹的條件:鐵釘含雜質(zhì)、與電解質(zhì)溶液接觸。
【思考】絕大多數(shù)鋼鐵生銹是否是化學(xué)腐蝕?為什么?
【板書】2、電化學(xué)腐蝕
【講解】由于金屬和液態(tài)介質(zhì)(常為水溶液)構(gòu)成微小的原電池而發(fā)生金屬腐蝕的過程.電化學(xué)腐蝕是金屬腐蝕的主要形式.例如:鋼鐵在潮濕的空氣中生銹就是電化學(xué)腐蝕造成的.
【板書】 電化學(xué)腐蝕 :不純的金屬或合金與電解質(zhì)溶液接觸,會(huì)發(fā)生原電池反應(yīng),比較活潑的金屬失電子被氧化的腐蝕。
【共同分析】形成原電池的原因。
【板書】
【投影】鋼鐵的吸氧腐蝕與析氫腐蝕:
5、
【講解】 吸氧腐蝕與析氫腐蝕:發(fā)生條件、正負(fù)極反應(yīng)、總反應(yīng)。
【板書】
分類
析氫腐蝕
吸氧腐蝕
條件
水膜酸性較強(qiáng)(弱酸)
水膜酸性較弱或呈中性
負(fù)極反應(yīng)
Fe –2e === Fe2+
2Fe –4e === 2 Fe2+
正極反應(yīng)
2H+ + 2e === H2
2H2O + O2 + 4e- == 4OH-
總反應(yīng)
Fe + 2H+ == Fe2+ + H2
2Fe + 2H2O + O2 == 2Fe(OH)2
?
?
4Fe(OH)2 + 2H2O + O2= 4Fe(OH)3
Fe2O3.xH2O
?
次要
主要
【歸納與交
6、流】化學(xué)腐蝕與電化腐蝕的對(duì)比。
【板書】3、化學(xué)腐蝕與電化腐蝕的對(duì)比
(1)本質(zhì):金屬原子失電子而被氧化
M – ne == Mn+
(2)
(3)?? 相互關(guān)系:往往同時(shí)發(fā)生,電化腐蝕要比化學(xué)腐蝕普遍得多。
【小結(jié)】略
【課堂練習(xí)】
1.把a(bǔ)、b、c、d4塊金屬片浸入稀硫酸中,用導(dǎo)線兩兩相連可以組成幾個(gè)原電池。若a、b相連時(shí)a為負(fù)極;c、d相連時(shí)電流由d到c;a、c相連時(shí)c極上產(chǎn)生大量氣泡;b、d相連時(shí)b上有大量氣泡產(chǎn)生;則四種金屬的活動(dòng)性順序由強(qiáng)到弱為: .(a>c>d>b)
2.燒過菜的鐵鍋未及時(shí)洗去含有NaCl的殘液,過一段時(shí)間便出現(xiàn)紅棕色的鐵銹
7、斑點(diǎn),已知該銹斑為Fe(OH)3失水的產(chǎn)物。表示Fe(OH)3生成的電極反應(yīng)式、離子方程式和化學(xué)方程式分別為;(1)負(fù)極 , 正極 ;(2) ;(3) 。(Fe-2e=Fe2+ ,2H2O+O2+4e=4OH-,) (Fe2++2OH-=Fe(OH)2;4Fe(OH)2+2H2O+O2=4Fe(OH)3)
3.有人設(shè)計(jì)以Pt和Zn為電極材料,埋入人體內(nèi)作為某種心臟病人的心臟起搏器的能源。它依靠人體內(nèi)血液種含有一定濃度的溶解氧、H+和Zn2+進(jìn)行工作。它的兩極電極反應(yīng)式分別為
8、: 。(正極:Zn-2e=Zn2+ ,負(fù)極:2H2O+O2+4e=4OH-,)
【過渡】金屬被腐蝕后,在外形、色澤以及機(jī)械性能等方面都將發(fā)生變化,會(huì)使機(jī)器設(shè)備、儀器、儀表的精密度和靈敏度降低,影響使用以至報(bào)廢,甚至發(fā)生嚴(yán)重事故。每年由于鋼鐵生銹會(huì)使我國損失大約100~150億元。在英國,每90秒鐘就有1噸鋼被銹蝕掉。因此防止金屬腐蝕有很重要的意義。
【板書】二、金屬的防護(hù)
【思考與交流】討論自行車不同構(gòu)件的防銹措施:
【復(fù)習(xí)】電化學(xué)腐蝕的實(shí)質(zhì),寫出兩極反應(yīng)方程式(析氫和吸氧)。
【思考】影響金屬腐蝕的因素有那些?(閱讀P56 最后一自
9、然段)
【練習(xí)】
1、影響金屬腐蝕的因素有__和__兩個(gè),就金屬本身來說金屬越__,金屬越易被
腐蝕,金屬中含雜質(zhì)越__,金屬越易被腐蝕;介質(zhì)對(duì)金屬腐蝕影響也很大,如果金屬在____、____和____,金屬越易被腐蝕。
【思考】海水中的金屬為何容易被腐蝕?(提示:電解質(zhì)溶液)
【討論】要想減少或避免電化學(xué)腐蝕,我們應(yīng)該采取什么措施?
① 對(duì)金屬做必要的精煉,以減少其中能導(dǎo)電的不活潑雜質(zhì)。
② 對(duì)機(jī)器、儀表及時(shí)保養(yǎng),減少金屬與腐蝕性氣體、電解質(zhì)溶液、潮濕氣體的接觸。
③ 根據(jù)用途不同采取不同的方法使金屬與造成發(fā)生的介質(zhì)隔離,如涂油脂、噴漆、鍍層、表面鈍化等。
④ 選用適宜
10、的金屬或非金屬制成耐腐蝕的合金,如煉制不銹鋼、耐酸鋼等。
⑤ 采用電化學(xué)防護(hù)方法,如在鋼鐵的船體上焊接上較活潑的金屬鋅。
【投影】常見金屬防腐蝕方法:
【板書】1、物理方法
【講述】以上投影中方法都是物理方法。剛才同學(xué)們回答時(shí)已提到電化學(xué)防護(hù)方法。
【投影】?jī)煞N電化學(xué)防護(hù)方法
【講述】金屬腐蝕本質(zhì)就是金屬失電子而被氧化的過程。金屬越活潑,金屬越易被腐蝕。因此在金屬鐵上連接一塊比它更活潑的金屬,發(fā)生原電池反應(yīng)時(shí),失電子的為活潑的金屬,而鐵被保護(hù)。
【探究活動(dòng)1】 決策——采用哪種防銹方法
1鍍鋁后涂漆 2鍍鋅后涂漆 3鍍鎘后涂漆 4鍍鉻 5鍍錫 6噴砂清
11、理后涂漆 7一般清理后涂漆 8在銹上涂漆
上圖對(duì)不同防銹方法的效果進(jìn)行了比較,同時(shí)也粗略給出了這些方法的成本。
【問題】 采用哪種方法來保護(hù)鐵不生銹,仔細(xì)考慮成本與效果。
(1)房子上的鑄鐵檐槽(2)海邊碼頭上的鋼軌(3)鐵的徽章(4)放電熨斗的支架(5)鋼刀片(6)鐵鑰匙(7)兒童游戲場(chǎng)中秋千的鋼架
1至7中,要求針對(duì)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(xiàng)工作最好在小組中進(jìn)行。有一些做決定時(shí)應(yīng)考慮的因素:
●物品需要保存多長(zhǎng)時(shí)間?很明顯,如果物品只需保存很短的時(shí)間,就沒有必要去考慮給它一個(gè)長(zhǎng)久的保護(hù)。
● 物品將用在哪里?如果物品主要用于室外,它就需要較好
12、地進(jìn)行保護(hù)。
● 物品是干什么用的?物品用途不同,保護(hù)方法也不同。例如,物品要接受高溫,就不能用油漆進(jìn)行保護(hù)。
● 物品外觀重要嗎?某些保護(hù)方法也是為了裝飾外觀用的。例如,鍍鉻。
【探究活動(dòng)2】決策——怎樣保護(hù)通向?qū)W校的小橋
假設(shè)你為地方政府的架橋部門工作,你要在一條河上修一座供人行走的小橋,有了這座橋,孩子們就可以從住宅區(qū)通過小河到學(xué)校上學(xué)了。這座橋要用鐵建造,你要決定采用什么樣的保護(hù)方法來防止它生銹.這座橋需要保存16年,因?yàn)?6年后學(xué)校就要搬到另一個(gè)新的地方。
有四種防銹措施供選擇:
選擇1 不防銹,不采取防銹措施的橋,10年后必須進(jìn)行更換,否則會(huì)由于銹蝕而發(fā)生危險(xiǎn)
13、。
選擇2 在對(duì)橋進(jìn)行一般性清理后,涂上油漆.這種保護(hù)措施需要每3年重新進(jìn)行一次。
選擇3 用噴砂清理法對(duì)橋清理后,涂上油漆。這種保護(hù)措施需要每6年重新進(jìn)行一次。
選擇4 將橋噴砂清理后,鍍上鋅再涂上漆。這種保護(hù)措施能使橋保存18年。
下面給出了以上四種選擇的成本。
表: 四種選擇的成本
【問題】 (1)計(jì)算每個(gè)選擇從橋建造開始,16年所花的費(fèi)用(包括建造費(fèi)和維修保護(hù)費(fèi))( 2)采用哪個(gè)選擇?
【討論】 1.只有鋼鐵才能生銹,很多其他的金屬,如鋁和銅,幾乎完全不發(fā)生銹蝕.可是為什么我們用鋼鐵比用其他金屬多呢?
2.假如有人發(fā)明了一種又便宜、又簡(jiǎn)單的方法,使銹永遠(yuǎn)不可
14、能發(fā)生.顯然這一發(fā)
明會(huì)帶來很大的益處,你認(rèn)為它也可能帶來壞處嗎?
3.汽車排氣系統(tǒng)受銹的影響很嚴(yán)重。一輛車,由普通鋼制造的排氣系統(tǒng)價(jià)值960元,由于生銹的原因,它使用大約2年就需要更換。對(duì)同一輛車,如果買一個(gè)由不銹鋼制造的排氣系統(tǒng),受銹的影響就會(huì)減少,并且可以使用6年,不銹鋼排氣系統(tǒng)價(jià)值1900元。 從長(zhǎng)遠(yuǎn)考慮,是普通鋼排氣系統(tǒng)便宜,還是不銹鋼排氣系統(tǒng)便宜?解釋你的回答。
4.在英國才有不到10%的汽車擁有者購買不銹鋼排氣系統(tǒng)。請(qǐng)你評(píng)論一下這個(gè)事實(shí)。
【課堂練習(xí)】
1.解釋下列現(xiàn)象并寫出有關(guān)原電池的電極反應(yīng):
(1)馬口鐵(鍍Sn鐵皮)做的罐頭,打開后為什么極易生銹?
(2)自
15、來水管(鍍Zn鐵管)和白鐵皮做的提桶,為什么不易生銹?
(3)輪船船殼的水線以下部分,為什么要裝上一定數(shù)量Zn塊?
2.橋梁上鋼結(jié)構(gòu)接頭處須用鉚釘連結(jié),以下三種鉚釘,選用何種為好?
(1)鋁鉚釘 (2)銅鉚釘 (3)鋼鉚釘
3.下列各燒杯中盛有海水,依次插入:
(1)Fe片;(2)Cu、Fe導(dǎo)線相連;(3)Sn、Fe導(dǎo)線相連;(4)Zn、Fe導(dǎo)線相連;(5)Al、Fe導(dǎo)線相連;鐵在其中被腐蝕時(shí)由快到慢的順序是:_________。
參考答案:1、略2、(3)3、(2)>(3)>(1)>(4)>(5)
板書設(shè)計(jì):
第二節(jié) 金屬的腐蝕與防護(hù)
一、金屬腐蝕
金屬(或
16、合金)跟周圍接觸到的氣體(或液體)反應(yīng)而腐蝕損耗的過程。
1、 化學(xué)腐蝕:金屬跟接觸到的物質(zhì)直接發(fā)生化學(xué)反應(yīng)而引起的腐蝕。特點(diǎn):反應(yīng)簡(jiǎn)單、金屬與氧化劑之間的氧化還原反應(yīng)。
2、電化學(xué)腐蝕
不純的金屬或合金與電解質(zhì)溶液接觸,會(huì)發(fā)生原電池反應(yīng),比較活潑的金屬失電子被氧化的腐蝕。
分類
析氫腐蝕
吸氧腐蝕
條件
水膜酸性較強(qiáng)(弱酸)
水膜酸性較弱或呈中性
負(fù)極反應(yīng)
Fe –2e === Fe2+
2Fe –4e === 2 Fe2+
正極反應(yīng)
2H+ + 2e === H2
2H2O + O2 + 4e- == 4OH-
總反應(yīng)
Fe + 2H+ == Fe2
17、+ + H2
2Fe + 2H2O + O2 == 2Fe(OH)2
?
?
4Fe(OH)2 + 2H2O + O2= 4Fe(OH)3
Fe2O3.xH2O
?
次要
主要
3、化學(xué)腐蝕與電化腐蝕的對(duì)比
(1)本質(zhì):金屬原子失電子而被氧化
M – ne == Mn+
(3)
二、金屬的防護(hù)
1、物理方法
2、電化學(xué)法
教學(xué)回顧:
本節(jié)課介紹了金屬腐蝕造成的嚴(yán)重危害、電化學(xué)腐蝕的原理及防止金屬腐蝕的幾種方法,重點(diǎn)是掌握金屬電化學(xué)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)和發(fā)現(xiàn)防護(hù)金屬電化學(xué)腐蝕的方法,教材具體地介紹了犧牲陽極的陰極保護(hù)法和外加電流的陰極保護(hù)法,不但運(yùn)用了原電池原理(犧牲陽極的陰極保護(hù)法),也再次運(yùn)用了電解池原理(外加電流的陰極保護(hù)法),加深了學(xué)生對(duì)化學(xué)能與電能相互轉(zhuǎn)化的認(rèn)識(shí)。