金屬的腐蝕與保護一、課標解讀1．內(nèi)容要求了解金屬發(fā)生電化學腐蝕的本質(zhì)，知道金屬腐蝕的危害，了解防止金屬腐蝕的措施。2．學業(yè)要求能利用電化學原理解釋金屬腐蝕的現(xiàn)象，選擇并設計防腐措施。二、教材分析新教材在金屬的腐蝕部分突出使用已建構的原電池模型，引導學生研究電化學腐蝕的反應原理。結(jié)合已學的原電池知識進行探究不同條件的電化學腐蝕情況，并應用電子守恒原理書寫電極反應式和總反應，培養(yǎng)學生“證據(jù)推理與模型認知”素養(yǎng)。通過實驗科學探究金屬腐蝕的本質(zhì)及其原因，認識金屬腐蝕的主要類型，培養(yǎng)學生“科學探究與創(chuàng)新意識”素養(yǎng)。在對金屬的防護教學中，突出對電化學保護的兩種模型的建構與認識，從生活中的應用著手，分析現(xiàn)象背后的微觀本質(zhì)，用電化學理論進行解釋和表征，促進學生運用現(xiàn)象與本質(zhì)相結(jié)合的方法思考化學問題、解決化學問題，發(fā)展學生“宏觀辨識與微觀探析”素養(yǎng)。認識金屬腐蝕產(chǎn)生的危害和影響，樹立防止金屬腐蝕的意識，發(fā)展學生“科學態(tài)度與社會責任”素養(yǎng)。人教版舊教材中，化學電源的內(nèi)容屬于第四章第四節(jié)的內(nèi)容，在新教材中屬于選擇性必修一第四章第三節(jié)的內(nèi)容，在章節(jié)位置和內(nèi)容上并未有明顯變化。新教材刪除了關于金屬腐蝕給經(jīng)濟帶來的損失，弱化化學在生活中的負面性。新教材在“實驗4-3”部分增加了模擬化學腐蝕和電化學腐蝕的實驗，使學生更能直觀理解“電化學腐蝕速率比化學腐蝕快得多”這一結(jié)論。在金屬的防護這部分內(nèi)容上，新教材增加了通過“改變金屬材料的組成”和“在金屬表面覆蓋保護層”這兩類防護方式，內(nèi)容更加全面，邏輯編排更為合理。在電化學保護法命名上，舊教材為“犧牲陽極的陰極保護法”和“外加電流的陰極保護法”，而新教材為“犧牲陽極法”和“外加電流法”，新教材在命名上更為簡潔，在保有每種電化學保護法特點的基礎上進行刪減，極大地減輕了學生的記憶負擔。新教材在“實驗4-4”部分增加了鐵與不同活動性金屬接觸時腐蝕程度不同的實驗，這組對比實驗趣味性強、現(xiàn)象明顯，可以極大地調(diào)動學生的學習興趣，注重發(fā)展學生“科學探究與創(chuàng)新意識”素養(yǎng)。新教材增加了兩個“思考與討論”模塊，第一個是“分析并說明白鐵皮、馬口鐵的腐蝕情況”，第二個是“犧牲陽極法和外加電流法都是用的輔助陽極有何異同點”，注重理論知識與實際相結(jié)合，讓學生通過分析、推理等方法認識研究對象的本質(zhì)特、構成要素及其相互關系，揭示現(xiàn)象的本質(zhì)和規(guī)律。新教材更加突出思路和方法的引導，更突顯培養(yǎng)學生的學科素養(yǎng)。新教材更加具有證據(jù)意識，注重通過分析推理對已有結(jié)論加以證實，建立觀點、結(jié)論和證據(jù)之間的邏輯關系。新教材更加強調(diào)通過分析、推理等方法認識研究對象的本質(zhì)特征、構成要素及其相互關系，建立認知模型，并能運用模型解釋化學現(xiàn)象，解釋現(xiàn)象的本質(zhì)和規(guī)律。三、學情分析通過之前章節(jié)的學習和生活經(jīng)驗，學生已經(jīng)初步了解了金屬腐蝕的危害、鐵制品銹蝕的條件和金屬防護的方法等，但是對鐵制品在潮濕的空氣中為什么更易生銹及金屬的電化學保護法還沒有認識。盡管學生已經(jīng)學習了原電池和電解池原理，但短期內(nèi)還沒有達到熟練掌握的程度，部分學生也缺乏將理論知識應用于解決實際問題的能力。四、素養(yǎng)目標【學習目標】1．認識金屬腐蝕的嚴重性及危害，能用電化學原理解釋電化學腐蝕的原因；2．能書寫析氫腐蝕和吸氧腐蝕的電極反應及總反應；3．能根據(jù)電化學原理選擇并設計金屬防護的措施?！驹u價目標】1．通過對金屬腐蝕的現(xiàn)象和原理的討論，診斷學生對金屬腐蝕的本質(zhì)的掌握程度；2．通過對兩類電化學腐蝕的條件、電極反應、總反應等方面的分析對比研究，明確不同類型電化學腐蝕的特點，診斷并發(fā)展學生的歸納總結(jié)能力；3．通過對金屬防護措施的討論，在探討金屬腐蝕與防護措施中的價值中診斷并發(fā)展學生的電化學思維模型。五、教學重點、難點教學重點：金屬的電化學腐蝕及電化學防護原理。教學難點：金屬發(fā)生吸氧腐蝕的原理。七、教學過程環(huán)節(jié)教師活動學生活動環(huán)節(jié)一：情境引入，探究金屬腐蝕的本質(zhì)【新課導入】展示金屬腐蝕的圖片，引起學生思考?！咀灾鲗W習】閱讀教材，回答以下三個問題：什么是金屬腐蝕？金屬腐蝕的本質(zhì)是什么？金屬腐蝕的種類有哪些？【講授】金屬腐蝕是金屬或合金與周圍的氣體或液體發(fā)生氧化還原反應而引起損耗的現(xiàn)象。金屬腐蝕的本質(zhì)是金屬原子失去電子變?yōu)榻饘訇栯x子。金屬腐蝕的種類有兩種分別是化學腐蝕和電化學腐蝕。了解金屬腐蝕的危害和對經(jīng)濟造成的影響，培養(yǎng)社會責任感。掌握金屬腐蝕的本質(zhì)和種類。環(huán)節(jié)二：應用原電池模型，構建電化學思維模型【講授】化學腐蝕是金屬與其表面接觸的一些物質(zhì)直接反應而引起的腐蝕，如鐵與氯氣直接反應而被腐蝕。掌握化學腐蝕的原理?！局v授】電化學腐蝕是當不純的金屬與電解質(zhì)溶液接觸時發(fā)生原電池反應，比較活潑的金屬發(fā)生氧化反應而被腐蝕。掌握電化學腐蝕的原理?！咎釂枴繛槭裁翠撹F在潮濕的空氣中容易生銹？【講授】鋼鐵中含有鐵和碳，暴露在潮濕的空氣中會在表面形成水膜，空氣中的二氧化碳、二氧化硫、硫化氫等物質(zhì)溶于水膜中形成電解質(zhì)溶液，從而在鋼鐵表面形成無數(shù)微小原電池。根據(jù)已有知識，分析鋼鐵和潮濕的空氣的特點，應用原電池模型解釋。【實驗探究】取兩支試管，分別加入兩顆鋅粒和等體積、等濃度的稀鹽酸。向左邊的試管中滴加硫酸銅溶液，觀察現(xiàn)象并解釋原因。觀察實驗現(xiàn)象，意識到電化學腐蝕速率比化學腐蝕大得多。【講授】根據(jù)電解質(zhì)溶液性質(zhì)不同電化學腐蝕分為析氫腐蝕和吸氧腐蝕?！局v授】講授析氫腐蝕的原理，并給出鋼鐵的析氫腐蝕示意圖。【練習】觀察圖中細節(jié)并結(jié)合已有知識，書寫電極反應方程式。認識析氫腐蝕模型，掌握析氫腐蝕原理，根據(jù)已有知識書寫電極反應方程式?！局v授】講授吸氧腐蝕的原理，并給出鋼鐵的吸氧腐蝕示意圖?！揪毩暋坑^察圖中細節(jié)并結(jié)合已有知識，書寫電極反應方程式。認識吸氧腐蝕模型，掌握吸氧腐蝕原理，根據(jù)已有知識書寫電極反應方程式，并與析氫腐蝕模型相對比?！緦嶒炋骄俊繉⒔?jīng)過酸洗除銹的鐵釘用飽和食鹽水浸泡一下，放入具支試管中，觀察導管中水柱的變化并解釋原因。觀察實驗現(xiàn)象，判斷金屬腐蝕類型為吸氧腐蝕，意識到吸氧腐蝕更為普遍。環(huán)節(jié)三：應用電化學思維模型，深入剖析電化學保護法【提問】根據(jù)所展示的自行車圖片，談一下為避免金屬腐蝕自行車做了哪些防護措施。根據(jù)生活經(jīng)驗討論交流，可分析得出為避免金屬腐蝕，自行車做了噴漆處理，鏈條處要涂機油，自行車車圈采用不銹鋼材質(zhì)等防腐措施?！局v授】自行車車圈采用不銹鋼材質(zhì)，表明可通過改變金屬材料的組成進行金屬的防護；還可以通過在金屬表面覆蓋保護層，比如自行車車鈴鍍鉻、軸承鍍鋅、車座做發(fā)藍處理等。結(jié)合金屬腐蝕的原理，意識到可通過阻斷原電池反應讓金屬得到保護，可以從本質(zhì)上和介質(zhì)兩個角度考慮金屬的防護。【實驗探究】演示犧牲陽極法實驗。觀察實驗現(xiàn)象，結(jié)合所學知識，解釋產(chǎn)生實驗現(xiàn)象的原因。【提問】白鐵皮和馬口鐵均為生活中常見的金屬材料，若二者表面出現(xiàn)破損時，請分析白鐵皮和馬口鐵的腐蝕情況應用電化學模型對兩種金屬材料的腐蝕進行分析，初步建構犧牲陽極法模型。【講授】將被保護金屬作為正極，活潑金屬作為負極的電化學保護法叫做犧牲陽極法。建構犧牲陽極法模型?！局v授】外加電流法是另一種電化學保護法，將被保護金屬作為陰極，惰性電極作為輔助陽極，外接直流電源，使金屬被迫成為陰極而受到保護。建構外加電流法模型，并與犧牲陽極法模型相對比。意識到犧牲陽極法模型應用的是