金屬的腐蝕與防護

編輯: 逍遙路 關鍵詞: 高二 來源: 高中學習網(wǎng)

學校 臨清三中 學科 化學

第四章 電化學基礎
第四節(jié) 金屬的電化學腐蝕與防護
一、教材分析
《金屬的電化學腐蝕與防護》是人教版高中化學選修四《化學反應原理》第四章第四節(jié),在學習了原電池原理及電解池原理的基礎上展開,介紹了金屬腐蝕造成的嚴重危害、電化學腐蝕的原理及防止金屬腐蝕的幾種方法,重點是掌握金屬電化學腐蝕(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),同時指出,人們根據(jù)對金屬電化學腐蝕本質(zhì)的認識,發(fā)現(xiàn)了防護金屬電化學腐蝕的方法,并具體地介紹了犧牲陽極的陰極保護法和外加電流的陰極保護法,不但運用原電池原理(犧牲陽極的陰極保護法),也再次運用了電解原理(外加電流的陰極保護法),加深了學生對化學能與電能相互轉(zhuǎn)化的認識。本節(jié)內(nèi)容是本章理論知識的實際應用,有利于培養(yǎng)學生發(fā)現(xiàn)問題、分析問題、解決問題的能力。
二、目標
1.知識目標:
(1) 知道金屬腐蝕的兩種類型(化學腐蝕和電化學腐蝕)。
(2) 能解釋金屬發(fā)生電化學腐蝕的原因,認識金屬腐蝕的危害。
(3) 知道防護金屬腐蝕的方法。
2.能力目標:
(1)學會設計控制單一變量進行對比實驗以及對實驗設計進行評價。
(2)從實驗探究過程中提高對實驗現(xiàn)象的觀察能力和分析能力。
3.情感、態(tài)度和價值觀目標:
(1)通過金屬腐蝕與生產(chǎn)、生活實際相聯(lián)系的內(nèi)容,增強學生學習興趣.
(2)通過課堂探究活動,發(fā)展學生的探究能力,學會與人合作與交流,共同研究,探討科學問
題。
(3)通過化學實驗(設計、驗證和評價)這一科學研究方法,培養(yǎng)學生實事求是的科學精神,幫助學生樹立正確的科學態(tài)度。
三、重點難點
重點:金屬的電化學腐蝕及金屬的電化學防護
難點:金屬發(fā)生吸氧腐蝕的電化學原理
四、學情分析
學生對金屬的腐蝕有一定的認識,包括它的產(chǎn)生和防治,生活中對金屬腐蝕的危害也有所見聞,而對金屬腐蝕及防腐的原理不太清楚,學生了解了鐵的腐蝕是氧氣和水共同作用的結(jié)果,并且學習了原電池原理,再此基礎上學習比較容易接受。
五、教學方法
1.閱讀討論 分析探究 計算機輔助教學 實驗輔助教學
2.學案導學:見后面的學案。
3.新授課教學基本環(huán)節(jié):預習檢查、總結(jié)疑惑→情境導入、展示目標→合作探究、精講點撥→反思總結(jié)、當堂檢測→發(fā)導學案、布置預習
六、課前準備
1.學生的學習準備:預習金屬的電化學腐蝕內(nèi)容。
2.教師的教學準備:多媒體課件制作,課前預習學案,課內(nèi)探究學案,課后延伸拓展學案。3.教學環(huán)境的設計和布置:四人一組,實驗室內(nèi)教學。課前打開實驗室門窗通風,課前準備好如下儀器裝置和藥品:鐵粉 碳粉 具支試管 導管 紅墨水 醋酸 NaCl溶液
七、課時安排:1課時
八、教學過程
[引入]在日常生活中,我們經(jīng)?梢钥吹揭恍┟利惖慕饘倨髅笫褂靡欢螘r間后會失去表面的光澤。如:鐵器會生銹、銅器會長出銅綠。實際上金屬的生銹,其主要原因與原電池的形成有關,下面我們就來分析一下金屬腐蝕的原因。
[板書]第四節(jié) 金屬的電化學腐蝕與防護
[指導閱讀]:引導學生閱讀P84?85金屬的電化學腐蝕內(nèi)容,回答下列問題。
1、什么是金屬腐蝕?其本質(zhì)是什么?
2、金屬腐蝕有哪些種類?化學腐蝕和哪些因素有關?
3、什么是電化學腐蝕?
[板書歸納]:
一、金屬的電化學腐蝕
(一)、金屬腐蝕:
1、定義:是指金屬或合金跟接觸的氣體或液體發(fā)生氧化還原反應而腐蝕損耗的過程。
2、本質(zhì):M ? ne- → Mn+(氧化反應)
3、類型:化學腐蝕??直接反應 電化學腐蝕??原電池反應
(二)、化學腐蝕
1、定義:
2、影響因素:
(三)、電化學腐蝕:
1、定義:
[過 渡]: 鋼鐵及其制品通常為含碳的鐵合金,若在潮濕的環(huán)境里或濕度較大的環(huán)境里長期放置,常易生銹變紅,是什么原因?下面我們就來討論鋼鐵在潮濕的空氣中生銹的原因?
[實驗探究]:P85將經(jīng)過酸洗除銹的鐵釘,用飽和食鹽水浸泡一下,放入下圖具支試管中,觀察導管中水柱變化,并思考引起變化的原因?吸氧腐蝕


2、類型:
⑴ 、吸氧腐蝕:中性或酸性很弱或堿性條件下易發(fā)生
負極:2Fe - 4e- = 2Fe2+ 正極:O2 + 2H2O + 4e-= 4OH-
電池反應:2Fe+ O2 +2 H2O =2Fe(OH)2 進一步反應:4Fe(OH)2 +O2 + 2H2O = 4 Fe(OH)3
2Fe(OH)3=Fe2O3?xH2O+(3-x) H2O
⑵、析氫腐蝕:當鋼鐵處于酸性環(huán)境中
負極:Fe - 2e- = Fe2+
正極:2H+ + 2e- =H2↑
電池反應:Fe + 2H+ =Fe2+ + H2↑
⑶、析氫腐蝕和吸氧腐蝕比較
析氫腐蝕吸氧腐蝕
條 件水膜呈 水膜呈
電極
反應負極(Fe極)
正極(C極)
總反應

聯(lián)系
3、化學腐蝕與電化學腐蝕的比較:
[
電化腐蝕化學腐蝕
條件不純金屬或合金與 接觸與 直接接觸
有無電流有微弱電流產(chǎn)生無電流產(chǎn)生
本質(zhì)較活潑的金屬被氧化金屬被氧化
聯(lián)系兩種腐蝕往往 發(fā)生,但 腐蝕更普遍,速度快,危害更重。
[典型例題]:例1、如圖, 水槽中試管內(nèi)有一枚鐵釘,放置數(shù)天觀察:
⑴、若液面上升,則溶液呈 性,
發(fā)生 腐蝕,電極反應式為:負極:
正極:
⑵、若液面下降,則溶液呈 性,發(fā)生 腐蝕,
電極反應式為:負極: 正極:
*例2、鋼鐵在銹蝕過程中,下列5種變化可能發(fā)生的是 ( C )
①、Fe由+2價轉(zhuǎn)化為+3價 ②、O2被還原 ③、產(chǎn)生H2
④、Fe(OH)3失水形成Fe2O3?H2O ⑤、雜質(zhì)碳被氧化除去
A. ①② B. ③④ C. ①②③④ D. ①②③④⑤

[提 問]:請大家根據(jù)鐵生銹的原因,我們可以采取哪些措施防止鐵生銹?
二、金屬的電化學防護
1、犧牲陽極的陰極保護法
原電池的負極(陽極)的金屬被腐蝕
原電池的正極(陰極)的金屬被保護
⑴、原理:
⑵、裝置圖:

[科學探究]:驗證犧牲陽極的陰極保護法

原因:
2、外加電流陰極保護法:
⑴、原理:
⑵、裝置圖:

[過 渡]:除此以外還有哪些防護方法?
[歸納小結(jié)]:
3、改變金屬的內(nèi)部結(jié)構(gòu)(鋼→不銹鋼,在鋼中加入鎳和鉻)。
4、覆蓋保護膜(涂油漆,電鍍,鈍化等)。
5、金屬被保護的效果比較:
電解池的陰極保護(外加電流陰極保護法)> 原電池的正極(犧牲陽極的陰極保護法)> 一
般保護
[典型例題]:例3、為了防止鋼鐵銹蝕,下列防護方法中正確的是 ( CD )
A. 在精密機床的鐵床上安裝銅螺釘
B. 在排放海水的鋼鐵閥門上用導線連接一塊石墨,一同浸入海水中
C. 在海輪舷上用鐵絲系住鋅板浸在海水里
D. 在地下輸油的鑄鐵管上接直流電源的負極
例4、下列事實不能用電化學理論解釋的是 ( B )
A.輪船水線以下的船殼上裝一定數(shù)量的鋅塊
B.鋁片不用特殊方法保存
C.純鋅與稀硫酸反應時,滴入少量硫酸銅溶液后速率加快
D.鍍鋅的鐵比鍍錫的鐵耐用
[解 析]:A選項是通過構(gòu)成Zn?Fe原電池,在船殼上加Zn塊構(gòu)成原電池負極,從而保護船體不被腐蝕。B選項是靠氧化膜保護鋁。C選項Zn+Cu2+====Cu+Zn2+,生成的Cu與Zn在溶液中構(gòu)成原電池加快反應的速率。D選項中Zn?Fe原電池Zn為負極,而Fe?Sn原電池中Fe為負極,故前者Zn被氧化保護了鐵。答案:B
[問題探究]:探究一:鍍鋅鐵皮和鍍錫鐵皮哪個更易被腐蝕?為什么?
探究二:純鋅和粗鋅哪個更易和酸反應?如向酸中再加硫酸銅又會什么現(xiàn)象?
三、影響金屬腐蝕快慢比較
[典型例題]:例5、下列各情況,在其中Fe片腐蝕由快到慢的順序是 5 2 1 3 4


[結(jié) 論]:1、原電池正極、電解池陰極受到保護
2、在同一電解質(zhì)溶液中,金屬腐蝕的快慢規(guī)律如下:
電解原理引起的腐蝕>原電池原理引起的腐蝕>化學腐蝕>防腐措施的腐蝕
九、板書設計
第四節(jié) 金屬的電化學腐蝕與防護
一、金屬的電化學腐蝕
(一)、金屬腐蝕:
1、定義:是指金屬或合金跟接觸的氣體或液體發(fā)生氧化還原反應而腐蝕損耗的過程。
2、本質(zhì):M ? ne- → Mn+(氧化反應)
3、類型:化學腐蝕??直接反應 電化學腐蝕??原電池反應
(二)、化學腐蝕
1、定義:
2、影響因素:
(三)、電化學腐蝕:
1、定義:
2、類型:
⑴ 、吸氧腐蝕:中性或酸性很弱或堿性條件下易發(fā)生
負極:2Fe - 4e- = 2Fe2+ 正極:O2 + 2H2O + 4e-= 4OH-
電池反應:2Fe+ O2 +2 H2O =2Fe(OH)2 進一步反應:4Fe(OH)2 +O2 + 2H2O = 4 Fe(OH)3
2Fe(OH)3=Fe2O3?xH2O+(3-x) H2O
⑵、析氫腐蝕:當鋼鐵處于酸性環(huán)境中
負極:Fe - 2e- = Fe2+
正極:2H+ + 2e- =H2↑
電池反應:Fe + 2H+ =Fe2+ + H2↑
⑶、析氫腐蝕和吸氧腐蝕比較
3、化學腐蝕與電化學腐蝕的比較:
二、金屬的防護
1、犧牲陽極的陰極保護發(fā)
正極:要保護的金屬 負極:比要保護金屬活潑的金屬
2、外加電流的陰極保護法
陰極:被保護的金屬 陽極:惰性電極 兩者均存在于電解質(zhì)溶液中接上外接直流電源。
十、教學反思
金屬的腐蝕及其防護是日常生活中非常普遍、非常常見的現(xiàn)象,也是急待解決的問題。所以本節(jié)課應在科學知識的綜合性、應用性、實踐性上入手,密切聯(lián)系生活實際,挖掘原電池的原理和組成條件(即金屬腐蝕的原理),以及金屬的腐蝕防護的重要意義,使學生認識到化學知識與工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、科學實驗、日常生活有密切的聯(lián)系,以激發(fā)學生學習化學的興趣,更重要的是啟發(fā)學生運用化學知識解決實際問題,從而培養(yǎng)學生的創(chuàng)新精神。

十一、學案設計(見下頁)

本文來自:逍遙右腦記憶 http://simonabridal.com/gaoer/70825.html

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