第一章第2節(jié)化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能一一電池（第四課時）

----金屬的腐蝕與防護

安徽省亳州市第三十二中學(xué)教師姓名：段中雨指導(dǎo)老師：王士忠

一、課標呈現(xiàn)

1.內(nèi)容標準

了解金屬發(fā)生電化學(xué)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(xué)業(yè)要求

能利用電化學(xué)原理解釋金屬腐蝕現(xiàn)象，選擇并設(shè)計防腐措施。

能舉例說明化學(xué)在解決能源危機中的重要作用，能分析能源的利用對自然環(huán)境和社會發(fā)

展的影響。

二、教學(xué)分析

1.內(nèi)容分析

本節(jié)課是在學(xué)生已經(jīng)認識了原電池的構(gòu)成特點、理解了原電池工作原理，建立了電化學(xué)

認知模型的基礎(chǔ)上，通過分析一些實例介紹金屬電化學(xué)腐蝕的原理和防腐措施，并以一次性

保暖貼為例介紹了金屬的電化學(xué)腐蝕原理在實際生活中應(yīng)用。

2.素養(yǎng)呈現(xiàn)

學(xué)生通過實驗探究，在原電池認知模型的基礎(chǔ)上分析解釋金屬電化學(xué)腐蝕的原理，設(shè)計

防腐方案，理解保曖貼的設(shè)計原理，體會金屬的電化學(xué)腐蝕原理在真實問題解決中的創(chuàng)造性

應(yīng)用，發(fā)展了學(xué)生“宏觀辨識與微觀探析”“證據(jù)推理與模型認知''和“科學(xué)態(tài)度與社會責(zé)任''的

化學(xué)學(xué)科素養(yǎng)。

3.策略分析

大單元學(xué)習(xí)的教學(xué)策略，不僅能促進學(xué)生在形成知識體系過程中深度學(xué)習(xí)，在實驗探究、

分析、設(shè)計等活動中解決真實問題，同時也體現(xiàn)了化學(xué)學(xué)科中科學(xué)探究、證據(jù)推理、模型建

構(gòu)等科學(xué)素養(yǎng)。

化學(xué)教學(xué)與現(xiàn)代信息技術(shù)相結(jié)合，體現(xiàn)現(xiàn)代化學(xué)學(xué)科教學(xué)方法的多樣性，讓學(xué)生了解到

更多描述、表征實驗現(xiàn)象的方法和手段，激發(fā)了科學(xué)探究的思維習(xí)慣，促進學(xué)生對電化學(xué)的

深度學(xué)習(xí)。

三、學(xué)情分析

I.知識層面

(1)氧化還原反應(yīng)和原電池內(nèi)容相關(guān)學(xué)習(xí)有助于學(xué)生理解金屬腐蝕的原理。

(2)高二學(xué)生已初步具備了一定的分析問題能力與合作實驗探究的精神，具備了一定的

實驗設(shè)計、實驗操作和比較歸納能力。

2.認知瓶頸

(1)對金屬腐蝕的認知較片面，還不能較好理解金屬腐蝕的本質(zhì)。

(2)對于金屬腐蝕的應(yīng)用和相關(guān)的科學(xué)知識、信息了解較少。

3.能力提升

(1)通過金屬腐蝕的實驗探究深化原電池二維模型的認知，獲得分析問題、解決問題的

思維方法。

(2)對金屬腐蝕的認知更加全面，學(xué)會辯證的思維去認識事物。

四、教學(xué)目標

1.了解金屬電化學(xué)腐蝕的原理以及金屬電化學(xué)防腐的方法，能夠利用電化學(xué)腐蝕的模型

解釋生產(chǎn)、生活中的某些現(xiàn)象及應(yīng)用，提高利用相關(guān)知識解決實際問題的能力。

2.學(xué)會利用實驗驗證假設(shè)的學(xué)習(xí)方法，培養(yǎng)尊重事實的科學(xué)態(tài)度，提高學(xué);J化學(xué)的興趣,

培養(yǎng)分析和解決問題的能力。

3.體會化學(xué)知識與生活的密切關(guān)系，學(xué)會用可持續(xù)發(fā)展的眼光看待資源的開發(fā)和使用。

五、教學(xué)方法

實驗法、討論法、探究法、文獻查閱法

六、實驗用品

實驗儀器：氧氣傳感器、具支試管、試管、燒杯

實驗藥品：鐵釘、NaCl溶液、暖寶寶、蒸儲水、硫氟化鉀溶液、鐵氟化鉀溶液

七、教學(xué)重點、難點

重點：運用二維模型認知金屬電化學(xué)腐蝕的原理以及金屬電化學(xué)防腐的方法

難點：能夠利用電化學(xué)腐蝕的模型解釋生產(chǎn)、生活中的某些現(xiàn)象及應(yīng)用，提高利用相關(guān)

知識解決實際問題的能力

八、教學(xué)流程

/,、

/\(----------------------------\［知識］1素養(yǎng)］

教學(xué)環(huán)節(jié)問題/任務(wù)活動

X________________/\________________/

，、

’問題1鐵釘生銹還需、（活動1探究海水環(huán)境中、1證據(jù)推理）

環(huán)節(jié)一深化理解

要什么物質(zhì)的參與？是否參與鋼鐵的腐蝕

探究金屬02了吸氧腐

問題2如何驗證鐵釘活動鋼鐵電化學(xué)腐蝕

腐蝕的原2

腐蝕的產(chǎn)物？過程中的物質(zhì)變化蝕的原電Z、

理一一港

問題3利用二維模型活動3利用二維圖分析池模型及模型認知

分析你的猜想。鐵釘吸氧腐蝕的原理

珠澳大橋半極反應(yīng)

問題設(shè)計實驗驗證

防腐問題4活動4探究鐵釘腐蝕的

鐵釘腐蝕過程形成了過程能否形成原電池式的書寫f科學(xué)探究'

原電池創(chuàng)新意識

\_________y、------------、-----------'

/、

環(huán)節(jié)二問題1海水中的鋼閘|\結(jié)合原電池的知識，學(xué)］證據(jù)推理

金屬防護CJ生通過分析比較、歸納犧牲陽極

的方法一總結(jié)，最終設(shè)計出保護的陰極保

一鋼閘門鋼閘門的方案護法科學(xué)態(tài)度

的防腐社會責(zé)任

\）\___________/

/、

（\/問題1你們針對暖寶動1學(xué)生討論并總:/---------------X

科學(xué)探究

環(huán)節(jié)三寶的發(fā)熱原理的猜結(jié)，認為暖寶寶里的鐵便攜發(fā)熱創(chuàng)新意識

金屬腐蝕想？粉、活性炭構(gòu)成了原電裝置的原

的應(yīng)用一問題2能否設(shè)計實驗池理及表征

多重:衣征

一暖寶寶來模仿“暖寶寶發(fā)熱活動2結(jié)合鐵釘腐蝕

的發(fā)熱原原理”，并證明是氧的實驗探究，學(xué)生利用

理

氣參加了反應(yīng)呢？氧氣傳感器，對暖寶寶'科學(xué)態(tài)度

的發(fā)熱原理進行實驗

\探究j社會責(zé)任

\）\><_______________Z

九、教學(xué)過程

【情境】展示地球上金屬腐蝕問題的相關(guān)視頻

金屬在我們?nèi)粘Ｉ钪校褂脧V泛；但是腐蝕帶來的危害和損失是觸目驚心的。

環(huán)節(jié)一：探究金屬腐蝕的原理

圖片展示：央視紀錄片中關(guān)于“探秘港珠澳大橋防腐防銹”

【過渡】2018年，我國建成的港珠澳大橋也要克服腐蝕的問題，它是如何防腐防銹的

呢？解決問題之前，我們先要探明金屬腐蝕的本質(zhì)原因是什么？

【問題1-1］在初中化學(xué)的學(xué)習(xí)中我們做過鐵釘腐蝕的實驗，鐵釘?shù)氖裁次恢酶g的最

嚴重？

【活動1-1】學(xué)生回答鐵釘腐蝕最嚴重的位置是與空氣、水接觸的地方。

【問題1-2］我們知道鐵銹的主要成分是FezCh,請你從氧化還原的角度考慮鐵釘生銹還

需要什么物質(zhì)的參與？如何來證明？

【活動1-2】小組討論，給出方案一：測定壓強的變化。方案二：測定氧氣的含量。

【問題1-3］請大家根據(jù)剛才討論的方案和所提供的實驗器材進行實驗。

【活動1-3］進行實驗并匯報實驗原理和現(xiàn)象。

【歸納展示】

【問題2】鐵釘在腐蝕過程中發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)是什么？如何進行驗證？

【活動2】根據(jù)資料卡片利用鐵氨化鉀對鐵釘腐蝕的生成物進行檢驗。

【過渡】實驗使用的鐵釘是用NaCl溶液浸泡過一段時間的。為什么浸泡在海水中的鋼

鐵制品更容易腐蝕呢？我們發(fā)現(xiàn)電解質(zhì)溶液不同，腐蝕程度不同。腐蝕過程中發(fā)生了氧化還

原反應(yīng)，NaCl溶液又是電解質(zhì)溶液，這里是否符合原電池的構(gòu)成條件，形成電流了呢？

【問題3］請大家利用原電池的二維模型來分析判斷你的猜想。

【活動3】學(xué)生分組討論，利用原電池的二維認知模型分析鐵釘腐蝕過程中的四個要素

以及半極反應(yīng)。

【歸納展示】

5一

八|

得

電

1子

?

02碳

I

負極電子導(dǎo)體離子導(dǎo)體正極裝置維度

學(xué)生在學(xué)案上完成了裝置維度和原理維度下，吸氧腐蝕的相關(guān)內(nèi)容，在理論上分析了吸

氧腐蝕是符合原電池的構(gòu)成要素的。利用已有的模型進行分析問題，建立了分析問題、解決

問題的一般思路。

【過渡】鐵釘中的雜質(zhì)碳可以作為正極材料，這樣的金屬與電解質(zhì)溶液接觸，會在雜質(zhì)

附近形成許多微小的原電池。

【問題4】理論上，我們在二維模型上構(gòu)建了鐵釘腐蝕的原電池模型；那么實際上，大

家能否將“鐵釘腐蝕過程中形成了原電池”這一猜想進行實驗驗證呢？

【活動4】學(xué)生在學(xué)案上設(shè)計鐵釘腐蝕的原電池圖形，并書寫半極反應(yīng)和總反應(yīng)方程式。

設(shè)計意圖：學(xué)生通過利用原電池的二維模型對鐵釘腐蝕的原理進行分析，對生成物的進

行檢測等活動，促進學(xué)生深化理解了吸氧腐蝕的原電池模型及半極反應(yīng)式的書寫。同時進一

步強調(diào)負極反應(yīng)式中鐵的價態(tài)是+2價，這一易錯點。培養(yǎng)了學(xué)生實驗探究、分析歸納的能

力。

【拓展】我們知道酸雨會加速金屬的腐蝕，那pH值的變化對金屬的腐蝕有什么影響呢？

通過查閱文獻，我們看出通過壓強傳感器可以測出隨著pH的降低，壓強增大。在這個過程

中H+代替氧氣得到電子，生成H2。

SystempressurechangeswithtimrwhenpH=20~4L。

pll=ZB-4.0時體系壓強隨時間變化

基于傳感器探究酸性條件下鐵的吸氧腐蝕

【問題5】請大家根據(jù)以上探究，對析氫腐蝕和吸氧腐蝕進行總結(jié)。

【活動5】

析氫腐蝕吸氧腐蝕

條件水膜呈酸性（PH<4.3）水膜呈中性或酸性很弱

電

極

反

應(yīng)

總反應(yīng)4Fe(OH)2+2H2O+O2=4Fe(OH)3

(鐵銹)FezChnHzO-----1

金屬的腐蝕以電化學(xué)腐蝕為主

聯(lián)系

電化學(xué)腐蝕又以吸氧腐蝕為主。

【歸納總結(jié)】金屬與其表面接觸到的物質(zhì)直接反應(yīng)叫化學(xué)腐蝕。像這種，不純的金屬或

合金與電解質(zhì)溶液接觸，較活潑的金屬發(fā)生氧化還原反應(yīng)形成電流，叫電化學(xué)腐蝕。

設(shè)計意圖：通過一段金屬腐蝕的視頻，正視金屬腐蝕的危害和損失，提出解決問題的前

提，要先探明金屬腐蝕的本質(zhì)。通過4個活動，利用問題推進的方式，促進學(xué)生進行合理、

嚴謹?shù)奶骄窟^程。學(xué)生理解金屬腐蝕本質(zhì)的同時，提高了實驗探究、分析、歸納、設(shè)計等能

力，培養(yǎng)了學(xué)生的探究能力和科學(xué)精神。根據(jù)學(xué)生的表現(xiàn)判斷課時目標1的達成水平。

環(huán)節(jié)二：金屬防護的方法

【問題6】那么海水中的鋼閘門，我們該如何防止腐蝕呢？

【活動6】學(xué)生討論并回答。

【過渡】但是對于海水中的鋼閘門的防腐，覆蓋保護層治標不治本，使用不銹鋼成本又

太高。

【問題7］展示銅片和鋅片分別與鐵釘在氯化鈉溶液中的腐蝕情況圖片對比。

【活動7】結(jié)合原電池的知識，學(xué)生通過分析比較、歸納總結(jié)，最終設(shè)計出保護鋼閘門

的方案。

設(shè)計意圖：探明金屬腐蝕原理后，再提出金屬腐蝕的方法時，同學(xué)們的回答已不再止

步于刷油漆，使用不銹鋼等。有的同學(xué)可以講出使用原電池，并且有同學(xué)已經(jīng)能很好的運用

原電池的知識解釋相關(guān)原理了。通過合作討論，歸納總結(jié)，不斷完善學(xué)生的知識體系。根據(jù)

學(xué)生的表現(xiàn)判斷課時目標2的達成水平。

環(huán)節(jié)三：金屬腐蝕的應(yīng)用

【過渡】任何事情都具有兩面性，了解了金屬腐蝕的原理，我們能否做到趨利避害，探

究金屬腐蝕中產(chǎn)生的能量及物質(zhì)，能否科學(xué)地進行應(yīng)用？大家看到實驗盒里的暖寶寶，你知

道它的發(fā)熱原理嗎？

【問題8］你們針對暖寶寶的發(fā)熱原理的猜想？

【活動8】學(xué)生討論并總結(jié)，認為暖寶寶里的鐵粉、活性炭構(gòu)成了原電池?；瘜W(xué)能轉(zhuǎn)化

為熱能。跟鐵釘?shù)奈醺g原理是類似的。

【問題9】能否設(shè)計實驗來模仿“暖寶寶發(fā)熱原理”，并證明是氧氣參加了反應(yīng)呢？

【活動9】結(jié)合鐵釘腐蝕的實驗探究，學(xué)生利用氧氣傳感器，對暖寶寶的發(fā)熱原理進行

實驗探究。

【歸納總結(jié)】圖片展示，在實驗室利用氧氣傳感器和溫度傳感器測定一定時間內(nèi)暖寶寶

主要成分放熱過程的曲線變化圖，并從宏觀-微觀—符號表征進行總結(jié)。

【課堂小結(jié)】日常生活中類似的便攜發(fā)熱裝置還有蒸汽眼罩、自熱飯、自嗨鍋等，金屬

的腐蝕不僅限于鐵、銅；金屬腐蝕的應(yīng)用也不止于此。

【視頻】播放金屬腐蝕的廣泛應(yīng)用的視頻。

【總結(jié)】通過視頻，我們了解到金屬腐蝕的應(yīng)用，在生產(chǎn)、生活、醫(yī)療、航天等各個領(lǐng)

域發(fā)揮著巨大的作用。同時，我們也看到了在港珠澳大橋的防腐問題上，我國科學(xué)家做出不

懈努力。

設(shè)計意圖：在原電池理論的基礎(chǔ)上，引導(dǎo)學(xué)生從“任何事情都具有兩面性”的辯證唯物主

義思想，趨利避害去認識金屬的腐蝕。引導(dǎo)學(xué)生探究思考腐蝕中產(chǎn)生的能量及物質(zhì)是否科學(xué)。

利用生活常見的暖寶寶，同學(xué)們進行暖寶寶發(fā)熱原理的實驗探究和科學(xué)頻道的視頻；深入的

了解了金屬腐蝕的應(yīng)用。體會化學(xué)知識與生活的密切關(guān)系，學(xué)會用可持續(xù)發(fā)展的眼光看待資

源的開發(fā)和使用。根據(jù)學(xué)生的表現(xiàn)判斷課時目標3的達成水平。

板書設(shè)計

r1.定義

一、金屬的腐蝕2.本質(zhì)

「化學(xué)腐蝕

3.類型-析氫腐蝕

L電化學(xué)腐蝕-

析氧腐蝕

r-1.覆蓋保護屋

—'金屬的防護方法」2.改變組成結(jié)構(gòu)

3.電化學(xué)保護法一犧牲陽極的

三、金屬腐蝕的應(yīng)用陰極保護法

十、教學(xué)反思

本節(jié)課以情境教學(xué)的方式，將知識建構(gòu)、深化模型與實驗探究相結(jié)合。教學(xué)過程中沿著

問題解決和素養(yǎng)達成的設(shè)計思路全