高中化学人教版 (新课标)选修4 化学反应原理第四节 金属的电化学腐蚀与防护教学设计及反思

这是一份高中化学人教版 (新课标)选修4 化学反应原理第四节 金属的电化学腐蚀与防护教学设计及反思，共8页。教案主要包含了金属腐蚀，金属腐蚀的防护等内容，欢迎下载使用。
通过对金属的腐蚀和防护的学习，培养学生科学探究的意识，同时增强学生社会责任感。
教学目标
（1）知识与技能目标
①了解金属腐蚀的危害，认识防护金属腐蚀重要意义。
②理解金属腐蚀含义，掌握钢铁腐蚀的类型、发生的条件及电极反应方程式和总反应方程式的书写。
③理解金属防护常用的方法和原理。
（2）过程与方法目标
①通过对钢铁吸氧腐蚀和析氢腐蚀探究，提高学生观察分析实验现象的能力，提高实验操作能力，进设计实验验证猜想的能力。
②通过电化学腐蚀发生的原理，提高学生运用知识的能力。
(3)情感态度与价值观
①通过实验探究增强学生与交流合作能力，探究真理的兴趣。
②通过本节内容的学习让学生认知到腐蚀对人们生活的影响，增强学生的社会担当。
学情分析
本届学生基础较好，自学能力较强，具有一定的分析问题的能力，可以根据生活中现象得出较为科学合理的猜想，并根据猜想设计试验、验证猜想、得出结论。本节内容和生活紧密联系，发生在身边，学生对腐蚀本质的探究的兴趣很高，同时本节知识相对简单，而且又学习了原电池和电解池的相关内容，在此基础上，学生完全可以自学解决问题，但对吸氧腐蚀本质的探究还是有一定难度，尤其是氧气参与电极反应的过程和产物存在一定困难。
教材分析
（1）教材内容
本节是高中化学（人教版）选修4第四章《电化学基础》中第四节的内容。教材重点介绍了金属发生电化学腐蚀的条件和本质——金属表面形成了微型原电池,讲述了采用电化学原理防护金属腐蚀方法。是原电池原理和电解池原理的知识的综合。
（2）教材的特点
①从知识角度看,是氧化还原反应知识的延伸，电化学知识的综合运用。
②从教材的呈现方式看,在电化学内容的编写采用了阶梯式结构，初中化学探究过铁钉锈蚀的条件；必修2中又学习了原电池的概念及构成条件；在本章前三节详尽的介绍了原电池的工作原理、常见的化学电源以及电解池的工作原理及应用，在这些知识的基础上,及时学习本节内容就顺理成章，丰富了电化学在日常生活的应用。
课时划分
为了保持本节内容的系统性和连贯性,结合学生接受知识的能力，利用一课时完成金属电化学腐蚀原理，发生条件及防护知识的学习。第二课时做适当练习, 巩固知识。
重点难点
依据课程标准确立的最基本要求,结合教材的性质和功能、教学目标及学生的实际,确定本节课的教学重点为:金属电化学腐蚀发生的条件和本质及电化学防护方法。根据教材所呈现的内容和学生学习的思维规律及特点,学生虽然有一定的生活经验,但要将感性认识与相关理论联系起来,清晰区分钢铁发生吸氧腐蚀和析氢腐蚀的原理,并用化学用语表达出来,对学生而言,仍存有一定困难,由此确定的教学难点是:吸氧腐蚀的原理和条件。
教学方法
为了达到教学目标、突出重点、突破难点、解决疑点，根据学生的现状和本节内容，采用学生实验探究，主动发现吸氧腐蚀和析氢腐蚀的不同现象，主动思考不同条件、本质不同等问题达到突破难点，完成教学内容。体现学生主动学习，老师指导小结的形式。
教学过程
教 学 环 节
教 师 活 动
学 生 活 动
设计意图
引 入
（1）组织学生讨论
（2）展示PPT
（3）板书标题
（1）分组展示自己身边发生腐蚀的金属。
（2）讨论腐蚀的本质。
（1）把生活引入课堂，体现化学与生活密切相关。 （2）通过视频了解金属对生活危害及影响，增强学习兴趣。
切 入 主 题
提问问题：
（1）展示PPT
（2）钢铁在什么情况下更容易发生腐蚀。
（1）讨论，总结。
（2）回答金属易发生腐蚀的条件：在潮湿的空气中。
（1）让学生合作交流，深入生活，归纳总结生活经验。
提出 探究 金属 腐蚀 的目 的和 过程
通过模拟钢铁在自然环境条件下腐蚀的过程，探究金属腐蚀的本质。
（1）如何模拟钢铁腐蚀的情况，金属在腐蚀的过程中都有哪些现象？
设计实验
（1）钢铁用铁钉代替，碳用碳棒代替；
（2）自然界中的水用相同性质的溶液代替；
（3）热量用温度探针，电能用电流表
（4）模拟钢铁腐蚀过程，控制实验条件观察具体物理量的变化。
（1）设计实验的能力
（2）分析问题的能力
探 究
1
（1）腐蚀过程中的能量转化形式。
实验探究（三个学生代表演示实验）
（1）根据器材组装原电池。
（2）观察实验
（3）分析现象得出原电池的正负极，
（4）得出均是Fe电极失去电子（但生成Fe2+还是Fe3+有待验证。）。
（保留下装置，以便探究生成物）
（1）通过实验，获得新知识。
探 究
2
（2）钢铁腐蚀过程还有哪些实验现象？
（3）展示实验过程并指导学生实验。
实验探究（学生分组实验，共6小组）
（1）按照如下实验步骤进行实验：（见ppt）
①检验装置气密性；
②用镊子取8枚铁钉小心放入大试管，用量筒加入约4ml溶液，打开止水夹，把双孔塞塞入大试管；
③在小试管中加入约四分之三的红墨水，将细导管插入红墨水中；
④将装置放置在试管架上，
⑤夹上止水夹，观察细导管中液柱变化；
⑥展示实验成果，并介绍自己的实验现象和分析结果。 （注意：第1、2小组加入NaCl溶液；第3、4小组加入NaOH溶液；第5、6小组加入H2SO4溶液）
（2）小组分别展示实验结果：中性和碱性溶液中水柱上升，酸性时水柱下降，
（1）强化学生实验能力，
（2）锻炼展示自我的能力。
探 究
3
继续探究一：
在原电池的两个电极上检验生成物。
（1）继续实验一观察现象：分别在正、负极上滴加铁氰化钾和酚酞。
（2）现象：
NaCl溶液负极变蓝，正极溶液变红。
NaOH溶液负极无明显现象，正极变红。
H2SO4溶液负极变蓝，正极有气泡生成。
掌握Fe2+检测新方法
分 析 实 验 现 象
指导学生分析现象。
（1）提出问题：书写NaCl溶液和H2SO4溶液中的电极反应和总反应。
（1）讨论总结正负极反应， （结合原电池实验，在原电池的负极加上铁氰化钾-证明有Fe2+生成，指出碱性时Fe2+检测不到的原因；对于正极反应，在酸性时有明显的气泡生成说明是H2，在中性时，加入酚酞有变红的现象，说明是OH-，结合有压强减少的情况说明是O2发生花园反应；在碱性时，压强有相同的变化，说明反应相同。）
（2）学生代表展示正负极反应和总反应
（负极）：2Fe – 4e- = 2Fe2+ （正极）：O2 + 2 H 2 O + 4 e- = 4OH-
2Fe + O2 + 2H2O = 2Fe(OH)2 （负极）：Fe – 2e- = Fe2+ （正极）：2H+ + 2e- = 2H2↑ Fe + 2H+ = Fe2+ + H2↑
（1）强化学生分析现象的能力。
（2）通过自身试验证实和思考突破本节难点。
（3）检测学生突破难点情况。
金 属 腐 蚀 的 本 质 和 类 型
（1）总结金属腐蚀的类型及条件
总结金属腐蚀的类型及条件 1、电化学腐蚀
（1）吸氧腐蚀（弱酸性、中性、碱性的溶液）
（负极）：2Fe – 4e- = 2Fe2+ （正极）：O2 + 2 H2O + 4e- = 4OH-
总反应：2Fe + O2 + 2H2O = 2Fe(OH)2
（2）析氢腐蚀（较强酸性溶液）
（负极）：Fe – 2e- = Fe2+
（正极）：2H+ + 2e- = 2H2↑
Fe + 2H+=Fe2+ + H2↑
（1）学习本节重点知识，达到教学目标。
（1）展示PPT内容提出如下问题：
①讨论总结析氢腐蚀与吸氧腐蚀的发生的范围。
②解释生活中广泛出现铁锈的原因。
③纯铁会腐蚀吗，比较化学腐蚀与电化学腐蚀的区别？
讨论结果：
①吸氧腐蚀远大于析氢腐蚀
②4Fe(OH)2 + O2 + 2H2O = 4Fe(OH)3
2Fe(OH)3 = Fe2O3 + 3H2O
③纯铁会腐蚀，化学腐蚀过程中没有形成原电池。
强化本节重点知识
金 属 腐 蚀 的 防 护
（1）提出问题：如何防护金属腐蚀
（2）金属因为接触气体或液体而发生腐蚀。（展示ppt）
（3）金属发生腐蚀的主要类型是电化学腐蚀，所以可采用电化学的相关原理进行防护。
（4）金属发生腐蚀的内因是自身的结构和性质。
思考防护的思路并回答如下内容：
（1）隔离法：如涂油漆、包裹塑料层、镀层、烤蓝、钝化等。
（2）电化学原理防护法
①牺牲阳极的阴极保护法（原电池原理）
②外加电流的阴极保护法（电解池原理）
（3）改变自身结构法：如不锈钢
（1）运用所学知识的能力，
（2）学习新知识
小 结
本节课的过程是从模拟自然界钢铁腐蚀的情况出发，设计实验，观察实验现象，进而对现象进行分析，得出腐蚀的本质，并在认知本质的基础上，对金属进行保护。
系统本节知识体系，方便学生记忆
课 后 作 业
展示PPT内容
（1）做配套练习
（2）了解家中用到的金属材料发生腐蚀类型和防护措施。
（1）巩固新知识
（2）把课堂引入生活，指导生活。
板 书 设 计
第四节金属的电化学腐蚀与防护
一、金属腐蚀
1、电化学腐蚀
（1）吸氧腐蚀（弱酸性、中性、碱性的溶液）
（负极）：2Fe – 4e- = 2Fe2+
（正极）：O2 + 2 H2O + 4 e- = 4OH-
2Fe + O2 + 2H2O = 2Fe(OH)2
4Fe(OH)2 + O2 + 2H2O = 4Fe(OH)3 Fe2O3
（2）析氢腐蚀（较强酸性溶液）
（负极）：Fe – 2e- = Fe2+
（正极）：2H+ + 2e- = 2H2↑
Fe + 2H+ = Fe2+ + H2↑
2、化学腐蚀
二、金属腐蚀的防护
1、隔离法
2、电化学法
（1）牺牲阳极的阴极保护法（原电池原理）
（2）外加电流的阴极保护法（电解池原理）
3、改变自身结构
课 后 反 思
（1）本节课教学，是模拟环境中钢铁腐蚀的过程引入，在通过实验现象探究腐蚀发生的本质，再根据腐蚀的原理对金属腐蚀进行防护结束，结构合理完整，学生容易理解，教学效果比较理想。
（2）通过改进演示实验为学生实验，学生主动学习的兴趣高涨，容易突破难点完成教学目标。
（3）通过调查学生和老师对本节教学的评价，非常满意。