高一化学【金属的腐蚀与防护】导学案

金属腐蚀与防腐

柯昌鑫

1303230011

新能源材料与器件

摘要：金属腐蚀对人类社会产生巨大的危害，对金属材料的腐蚀进行防护是十分必要的。文章介绍了金属腐蚀的本质和危害，对金属腐蚀防护的方法和重要性进行了详细的阐述。

关键词：金属腐蚀本质危害防腐

引言：金属腐蚀研究的发展早在公元前3世纪,中国已采用金汞齐鎏金术在金属表面镀金以增加美观并可防腐蚀。在秦始皇陵墓中发掘出来的箭镞有的迄今仍毫无锈蚀。金属腐蚀问题有很多解决方法，随着科技进步，越来越多的金属防护方法面世，这些方法各有千秋，也有不足。

1.金属腐蚀的本质：金属材料受周围介质的作用而损坏，称为金属腐蚀。金属的锈蚀是最常见的腐蚀形态。腐蚀时，在金属的界面上发生了化学或电化学多相反应，使金属转入氧化（离子）状态。这会显著降低金属材料的强度、塑性、韧性等力学性能，破坏金属构件的几何形状，增加零件间的磨损，恶化电学和光学等物理性能，缩短设备的使用寿命，甚至造成火灾、爆炸等灾难性事故。

2.金属腐蚀的危害：金属腐蚀的危害首先在于腐蚀造成了巨大的经济损失。这种损失可分为直接损失和间接损失。直接损失包括材料的损耗、设备的失效、能源的消耗以及为防止腐蚀所采取的涂层保护、电化学保护、选用耐蚀材料等的费用。由于腐蚀,使大量有用材料变为废料,估计全世界每年因腐蚀报废的钢铁设备约为其年产量的30% ,造成地球上的有限资源日益枯竭. 全世界每90s就有1t钢被腐蚀成铁锈,而炼制1t钢所需的能源可供一个家庭使用3个月,因此,腐蚀造成了对自然资源的极大浪费。因腐蚀而造成的间接损失往往比直接损失更大,甚至难以估计。这些损失包括因腐蚀引起的停工停产,产品质量下降,大量有用有毒物质的泄漏、爆炸,以及大规模的环境污染等。一些腐蚀破坏事故还造成了人员伤亡,直接威胁着人民群众的生命安全。

3.金属腐蚀的分类：根据金属腐蚀的反应机理，腐蚀可以分为电化学腐蚀和化学腐蚀。电化学腐蚀是指金属表面与离子导电的介质因发生电化学作用而产生的破坏；化学腐蚀是指金属表面与非电解质直接发生化学作用而引起的破坏。电化学腐蚀是最常见、最普遍的腐蚀,因为只要环境的介质中有水存在,金属的腐蚀就会以电化学腐蚀的形式进行。金属在各种电解质溶液,比如大气、海水和土壤等介质中所发生的腐蚀都属于电化学腐蚀.。环境中引起金属腐蚀的物质主要是氧分子和氢离子,它们分别导致金属的吸氧腐蚀和析氢腐蚀,其中又以吸氧腐蚀最为普遍。

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第二节金属的腐蚀和防护（第１课时）

榆中七中 孙志彪

【教学目标】： 1、了解金属腐蚀的危害，认识金属腐蚀造成的经济影响． 2、应用原电池原理，了解金属电化腐蚀的原因，能解释金属发生电化学腐蚀的原因 3．了解一些选择防铁锈方法时应考虑的因素，通过实验探究防止金属腐蚀的措施，

【教学重点】：金属电化腐蚀 【教学难点】：金属电化腐蚀；钢铁腐蚀 【教学方法】：启发式、讨论式、实验法 【教具】：实验投影仪 教学过程： 【引言】在日常生活中,金属腐蚀的现象随处可见。现在，请各小组代表把课前搜索的信息给全班同学展示一下。 三个小组代表分别发言 【学生演讲】(二分钟)介绍金属腐蚀造成的影响。 【设问、过渡】钢铁为什么会生锈？我们怎么样利用化学知识来减小金属腐蚀？让我们一起来学习有关金属腐蚀的知识。以铁生锈为例来简单说明： 【板书】金属的腐蚀与防护 【小结】金属腐蚀就是游离态的金属单质被氧化成化合态的金属氧化物或其他化合物的过程，可表示为： 【板书】金属腐蚀的实质：M → Mn++ ne- 金属腐蚀的分类：化学腐蚀与电化学腐蚀 【提问】举例说明什么是化学腐蚀和电化学腐蚀? 【学生回答】铁和氯气直接反应而腐蚀;钢管被原油中的含硫化合物腐蚀均为化学腐蚀。钢铁在潮湿的空气中生锈是电化学腐蚀。 【过渡】钢铁在潮湿的空气里所发生的腐蚀，就是电化学腐蚀的最普通的例子。在一般情况下，金属腐蚀大多是电化学腐蚀。 【提问】电化学腐蚀是怎样形成的？它具有哪些特征？让我们通过实验来研究学习有关电化学腐蚀的知识。 【过渡】上学期我们已学习了有关原电池的知识，现在我们从金属腐蚀的角度来分析铜--锌原电池实验的原理。 【课件演示】铜-锌原电池实验 做如下实验：锌片投入稀硫酸中——腐蚀的种类及特点；用铜丝接触锌片——腐蚀的种类及特点。 【投影、复习】原电池反应：Zn(-)： Zn→ Zn2+ +2e- (氧化反应) Cu(+)： 2H++ 2e- 学习好资料

金属的电化学腐蚀与防护

1.了解金属腐蚀及其危害。

2．能理解金属电化学腐蚀的原因，能正确书写析氢腐蚀和吸氧腐蚀的电极反应式和总反应式。

3．了解金属防护方法，特别是金属的电化学防护。

1．金属的电化学腐蚀

(1)金属腐蚀：金属与周围的气体或液体物质发生氧化还原反应而引起损耗的现象。

(2)化学腐蚀：金属与接触到的干燥气体(如O2、Cl2、SO2等)或非电解质液体(如石油)等直接发生化学反应而引起的腐蚀。

(3)金属的电化学腐蚀

①定义：不纯的金属与电解质溶液接触时，会发生原电池反应，比较活泼的金属失去电子而被氧化。如钢铁在潮湿的空气中生锈。

②类型

a．析氢腐蚀(酸性较强的溶液)

负极：Fe－2e－===Fe2＋，

正极：2H＋＋2e－===H2↑，

总方程式：Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑。

b．吸氧腐蚀(碱性、中性或弱酸性溶液)

负极：Fe－2e－===Fe2＋，

正极：O2＋4e－＋2H2O===4OH－，

总方程式：2Fe＋O2＋2H2O===2Fe(OH)2。

Fe(OH)2继续与空气中的氧气作用：4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3。

铁锈的主要成分是 Fe2O3·xH2O，不能(填“能”或“不能”)阻止钢铁继续被腐蚀。

2．金属的电化学防护

(1)牺牲阳极阴极保护法

在被保护的钢铁设备上装上比铁活泼的镁合金或锌块，它们作为原电池的负极(或阳极)钢铁设备作为正极(或阴极)被保护下来。

(2)外加电流的阴极保护法 将被保护的钢铁设备作为阴极，用惰性电极作辅助阳极，在外加直流电源的作用下使阴极得到保护。

[新知探究]

钢铁吸氧腐蚀和析氢腐蚀的比较

分类 析氢腐蚀 吸氧腐蚀

形成条件 水膜酸性较强 水膜酸性极弱或呈中性

电极反应 负极 Fe－2e－===Fe2＋ 2Fe－4e－===2Fe2＋

正极 2H＋＋2e－===H2↑ 2H2O＋O2＋4e－===4OH－

课题名称：金属的腐蚀与防护 教材版本：普通高中课程标准实验教材

教学背景分析

（一） 本课时教学内容的功能和地位

本节选自普通高中课程标准实验教材化学选修1化学与生活第三章第二节，金属腐蚀与防腐蚀问题与现代科学技术发展和人民生活息息相关，几乎所有金属材料都是在一定环境中使用。是本章教材的重点，也是本册教材的重点。高一必修2中已对原电池的知识有所介绍，而且电化学的知识会在选修4化学反应原理中进一步学习，因此本节的重点应放在金属腐蚀的原理及探究归纳金属腐蚀的条件的过程上。

（二） 学生情况分析：学生对金属腐蚀的现象和防护并不十分陌生，而且通过在高一学习必修2的学习，对于电化学反应及氧化还原反应所了解，但是当时要求较低，学生理解并不深刻，金属腐蚀的原理缺乏全面、深刻的认识。通过高一的学习学生对于学案教学和探究式研究物质性质的基本方法并不陌生。

教学目标

（一）知识与技能：1、了解金属腐蚀的化学原理；

2、知道金属防护的常用方法，认识防止金属腐蚀的重要意义

（二）过程与方法：1、通过学案导学提高学生的自学能力。

2、通过对实验的分析及实验步骤的设计，提高学生分析问题的能力，进一步掌握科学探究的过程与方法。

（三）情感和价值观目标

1、通过本节内容的学习，使学生赞赏化学为社会发展作出的贡献，激发学生对生命科学的研究和探索的兴趣。

2、通过学生实验设计、探究的过程，使学生的科学态度，思想情趣味得取陶冶。

3、通过分组合作，培养学生的合作意识与团队精神。

教学重点和难点

（一）教学重点：金属腐蚀的化学原理 金属防护的常用方法

（二）教学难点：：电化学腐蚀

教学用品、教学手段和主要教学方法

（一）教学用品：TRACEBook课件，教学用预习学案

（二）教学手段：学案教学、教师指导下的实验探究教学，多媒体（白板）辅助教学

（三）主要教学方法：学案导学法、科学探究法

教学流程示意图