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视频标签：金属的,电化学腐蚀
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视频课题：苏教版高中化学选修化学反应原理1.3.1《金属的电化学腐蚀》福建省 - 莆田
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苏教版选修4《化学反应原理》
专题1第三单元金属的腐蚀与防护
§1.3.1《金属的电化学腐蚀》教学设计
一、教材分析
本节内容位于苏教版选修4《化学反应原理》专题1第三单元，安排在电化学之后，是对电化学原理知识的应用和总结。金属腐蚀原理的教学是本节课的重难点，内容的设置充分考虑到学生的认知发展规律，教材编排主要围绕“什么是金属的腐蚀？金属腐蚀的本质是什么？金属腐蚀的主要途径是哪两类？……”等问题展开。在学生实验探究的基础上，引导学生总结现象产生的原因，进一步认识金属腐蚀的原理，进而从微观角度加以解释，从而实现由感性认识向理性认识的升华。通过本节内容的学习，让学生对氧化还原反应和原电池等知识有进一步的理解认识。另外本节内容的知识在社会生产、生活和科学研究中有着广泛的应用，与我们每个人的生活息息相关，具有非常强的实用价值。 二、学情分析
本节课的教学对象是高二理科学生。在知识储备上，通过必修以及本书前两单元的学习，学生已经掌握原电池的基本原理及金属的还原性与活泼性的关系；在心理特点上，学生正处于求知欲强、想象力丰富的年龄阶段，对新事物接受较快，感知能力较强；在能力水平上，学生已具备一定的实验基础，初步具备简单化学实验方案的设计能力，能够合作完成实验探究，具备一定的观察、分析、质疑和表达能力。但抽象思维还不成熟，对于宏观现象的微观解释能力有待于提高，对于实验方案的选择和评价，缺乏多角度的综合分析能力。 三、学习目标分析
课标要求知道金属腐蚀的危害，了解金属发生电化学腐蚀的本质，能利用电化学原理解释金属腐蚀的现象。
知识目标：了解金属腐蚀的本质和种类，能解释金属发生电化学腐蚀的原因，能正确书写析氢腐蚀和吸氧腐蚀的电极反应式和总反应，辩证地认识金属腐蚀对生产生活的影响。
能力目标：通过分组实验探究活动，培养实验操作能力和运用所学知识分析问题、解决实际问题的能力，体会科学探究的一般过程。
核心素养目标：通过宏观辨识与微观探析，基于证据推理建构解决问题模型，深化对电化学本质的认识。
四、教学重难点确立与分析
依据课标，根据学情，本节课的重难点确定如下： 重点：金属的电化学腐蚀原理 难点：金属的吸氧腐蚀原理 五、教学设计理念
从化学课程标准的精神出发，遵循“学生为主体，教师为主导，探究过程为主线，培养科学素养为主旨”的原则，增强学生的创新精神和实践能力。本节课从“今日播报～探“锈”行动～分组实验探究～金属腐蚀在生产生活中的应用～收获与感悟”等五个环节组织教学，使学生认识到“化学来源于生活，生活需要化学”的理念，学生获得知识的同时发展了化学核心素养。
苏教版选修4 §1.3.1 《金属的电化学腐蚀》教学设计
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六、教学过程 教学环节 教师活动
学生活动
设计意图 环节一 今日播报
邀请值日播报员从她的视角对本节新课《金属的电化学腐蚀》相关的内容进行简单的报道。
值日播报员课前提前查阅资料、搜集资料，制作PPT介绍金属在生活中腐蚀的普遍现象，通过新闻链接介绍金属腐蚀的危害，不仅带来经济损失，也会造成桥梁塌陷、油管穿孔等安全威胁。
信息化发展时代，上网查找并搜集资料，应该成为学生必备的能力。通过“今日播报”环节，检验学生课前预习的效果，培养学生查阅资料、筛选资料的能力和语言组织表达能力。
分享播报内容中金属腐蚀造成经济损失的数据：我国每年钢铁的腐蚀量占全年钢铁总产量的十分之一，占国民生产总值的4%。
【问题1】你了解铜绿、铁锈的主要成分么？
【问题2】用氧化还原反应的观点看，金属腐蚀的本质是什么？
铜绿成分：Cu2(OH)2CO3 铁锈成分：Fe2O3·nH2O 金属原子失电子变成金属阳离子：M－ne－
→Mn+
通过触目惊心的腐蚀图片和震撼人心的腐蚀数据，让学生直观感受到金属腐蚀的巨大危害，激发学生探究金属腐蚀的兴趣，充分意识到保护金属资源的重要性，培养学生的社会责任感。 根据金属的纯度和金属接触的介质的不同，金属的腐蚀可分为哪两类？ 【板书】
学生阅读课本。
学生陈述金属腐蚀的概念和分类，阐述对化学腐蚀和电化学腐蚀的区别、理解。
引导学生与原电池原理相联系，达到温故知新的目的。
环节二 探“锈”行动
如何控制由于金属腐蚀而给国民经济带来的巨大损失。我们首先要做的就是分析清楚金属为什么会被腐蚀？发生怎样的腐蚀？
【课前探究实验】铁钉在不同条件下的锈蚀。
仪器和药品：洁净无锈的铁钉若干、试管若干、植物油、CH3COOH溶液、 NaCl溶液和煮沸后迅速冷却的蒸馏
根据提供的仪器和药品，各小组集思广益，最终达成了共同优化的实验方案：
试管①，用无水氯化钙将铁钉隔绝水蒸气；试管②，用煮沸后迅速冷却的蒸馏水浸没铁钉，上层用植物油密封；试管③，将铁钉下半部分浸没在水中；试管④，用氯化钠溶液浸没铁钉的一半；
试管⑤，用醋酸溶液浸没铁钉的一半。
能运用简单仪器设计对比实验，培养学生的实验设计能力、实验观察分析能力和团队协作能力。鼓励学生敢于质疑，善于发现问题、解决问题。发展实验探究与创新意识的学科核心素养。
分类
电化学腐蚀 化学腐蚀
苏教版选修4 §1.3.1 《金属的电化学腐蚀》教学设计
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水、无水氯化钙、棉花。 任务要求：通过几组对比实验现象的观察，探究铁钉锈蚀的条件。小结在什么条件下铁钉基本不锈蚀？在什么条件下铁钉锈蚀严重？ 与学生探讨设计思路，并对学生的设计给予评价。 通过几组对照实验，一个月内的现象变化追踪观察，各小组总结铁钉锈蚀的条件。
请小组代表上台汇报本组的实验结果和观察小结。
倾听汇报并板书：
试管①②，铁钉基本无锈蚀；试管③④⑤铁钉均有不同程度的锈蚀，且锈蚀速率为：⑤＞④＞③。
小组代表课堂上回顾实验步骤，汇报实验结果，分析得出结论。
能对观察记录的实验信息进行加工并获得结论，培养学生的综合分析能力、语言表达能力和实验中认真、细致、严谨的实验态度。
环节三 分组实验探究
“纸上得来终觉浅，绝知此事要躬行。”事实是否如此呢？接下来就通过一组系列实验来验证上述的推测。进一步探究试管④和⑤铁钉腐蚀的具体原理。
【问题1】钢铁腐蚀过程中有没有电流的产生？是否存在其他形式的能量转化？ 提供的仪器和药品：电解槽、电流表、导线、温度计、铁片、石墨棒、4mol · L -1醋酸溶液、4mol · L -1氯化钠溶液。 引导学生从原电池的能量转化形式角度思考。 【问题2】钢铁腐蚀过程中有没有气体的生成或消耗？ 老师借此推广研究性小组的创新改进成果。
共同讨论、分析问题，形成解决问题的实验方案。
需要的仪器和药品：试管、小烧杯、滴管、带有针头的橡皮塞、还原铁粉、活性炭粉、4mol · L -1
氯化钠溶液、4mol · L -1醋酸溶液。 在思考讨论中剖析钢铁的锈蚀过程，加深学生对锈蚀过程的认识与理解，让学生学会科学探究的一般方法，培养学生分析问题、解决问题的能力，归纳总结的能力，语言表达能力和团队协作能力。
第7天
第1天
第20天
第30天
苏教版选修4 §1.3.1 《金属的电化学腐蚀》教学设计
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环节三 分组实验探究
【问题3】Fe发生腐蚀失电子转化为Fe2+还是Fe3+ ？ 引导学生思考，这个问题的解决可转化为Fe2+和Fe3+的检验。
提供的仪器和药品：铁片、酚酞溶液、铁氰化钾溶液、硫氰酸钾溶液、4mol · L -1氯化钠溶液、4mol · L -1醋酸溶液。
追问：为什么最先看到液滴边缘区域溶液变红？
研究性小组组长简述实验改进原理及操作：用滴管取氯化钠溶液或盐酸溶液沿试管壁缓慢滴入，使试管壁湿润。将已混合好的铁粉和活性炭粉，借助纸槽均匀地撒在湿的试管壁上。立即塞上带有注射器针头的橡皮塞，将试管倒扣在装有水的小烧杯中。若观察到小烧杯中的水，通过针头进入试管，则说明反应体系的压强减小，腐蚀过程中有气体参加反应。若观察到针头不断有气泡冒
出，则说明反应体系的压强增大，腐蚀过程中有气体生成。
回忆、思考、交流、阐述 Fe2+和Fe3+的检验方法。
分组操作实验，记录实验现象，汇报实验结果，并解释现象产生的原因。
学生以实验手段获取宏观现象，并从微观角度讨论其本质，建立起“宏观﹣微观﹣符号”三者的联系。
培养学生的实验操作能力，严谨求实、
勇于探索与创新的
科学态度和综合分析能力。发展宏观辨识与微观探析的学科核心素养，并从合作中体验快乐，从实验中感受化学的神奇。
吸氧腐蚀实验效果图
析氢腐蚀实验效果图
苏教版选修4 §1.3.1 《金属的电化学腐蚀》教学设计
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学生提出疑问：电解质溶液是氯化钠时，为什么正极是O2得电子而不是H2O中的H+得电子？
【教师演示，解析疑问】为了解释上述疑问，也为了增强实验的直观性，我们借助氧气传感器、温度传感器等进一步证实钢铁在氯化钠溶液中的腐蚀情况。
实验原理及操作：将滤纸用氯化钠溶液润湿后，贴在广口瓶内壁，然后将2.0g铁粉和2.5g活性炭粉充分混合，均匀地洒在广口瓶内壁滤纸上。迅速塞上橡皮塞，通过连接的氧气传感器、温度传感器和数据采集器以及显示器上的实验数据变化，直观感受装置内O2的体积分数和温度变化。
学生观察，记录。
根据前面的分析和探究，学生独自完成导学案中的表格“吸氧腐蚀与析氢腐蚀的比较”。
两位同学上台板演电极反应式。
将数字手持技术引入课堂，让学生感受先进教学仪器的使用，让微观现象宏观化，使学生对吸氧腐蚀有更加直观具体的认知，提高数据分析处理的能力，拓展
学生的思维方法。
及时地了解学生的学习效果和掌握情况。
环节四
金属腐蚀在生产生 活中的应用
金属腐蚀对生产生活一定不利吗？化学是一把双刃剑，我们不仅要看到金属腐蚀造成生锈不利的一面，同时还
要看到它的可用之处。请同学们结合生活经验想一想，金属腐蚀在生产生活中有哪些正面的应用？
暖贴成分表中有一种特殊的物质。蛭石是一种硅酸盐矿物，是一种超级保温的材料。这也很好地解释了为什么暖宝宝可以持续10多小时均匀放热，而老师刚才利用传感器演示的吸氧腐蚀实验则会出现温度先升高后降低的现象。
学生思考、回忆、讨论。 印刷电路板、铝槽车运输浓硫酸、暖宝宝……
了解暖宝宝的发明史：虽然中国、英国、比利时等国家也很早就在金属的腐蚀领域有所研究，但暖宝宝的发明却是日本人的专利，
70年代初他们拥有这个专利的关键，在于他们找到了最合适的铁粉/碳粉比，从而保证了暖宝宝的发热效率和发热时间。
引导学生用辩证的思想看待金属的腐蚀，关注化学在生产生活中的实际应用，加深学生对物质世
界和化学反应的认识。通过化学史介绍，渗透学生在化学
研究过程中所需的科学态度。
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七、板书设计
§1.3.1金属的电化学腐蚀
八、教学反思
本节课以提升学生的学科核心素养为宗旨，符合“学生为主体，教师为主导，探究过程为主线，培养科学素养为主旨”的新课程教学理念。找到学生的最近发展区，设计“探锈活动”环节，充分调动学生的积极性，发挥其潜能，达到了超越其最近发展区而进入下一发展阶段能力水平的目的。引导学生设计实验方案，以“预测—演示—观察—解释”的模式完成“分组实验探究”环节的教学，教学中关注学生的动态生成，引导学生深度学习。整节课以学生汇报、教师引导、自主学习、实验探究、合作讨论等形式相结合的方式展开教学，学习金属腐蚀的危害、本质、分类和应用，培养学生的思维能力与合作意识，学生获得知识的同时发展了化学核心素养。从本节课的课前预设和课堂实际教学完成度来看，本节课还有很多可以改进的地方。比如，①教学环节课堂时间的安排上稍过紧凑，导致留给学生合作讨论、实验的时间不是很充足。②学生分组实验的结果，可以借助希沃等
环节五 收获与感悟
结合板书，请同学们谈谈通过本节课的学习，知识上你有哪些收获？知识外又有哪些感悟？
教师引导，
学生思考、归纳、发言， 并记忆、整理。
养成及时总结的良好习惯，并将所学的知识纳入已有的认知结构，提升学生的学科素养。
课后拓展思考
如图是实验室研究海水对铁闸不同部位腐蚀情况的剖面示意图。
①该电化学腐蚀称为_____。 ②图中A、B、C、D四个区域，生成铁锈最多的是___(填字母)。
学生思考、讨论。
及时巩固所学的知识，夯实知识基础。
吸氧腐蚀
化学腐蚀 （直接反应）
危害
金属的腐蚀
本质 分类
应用
电化学腐蚀 （原电池反应）
M－ne－
→ M n+
析氢腐蚀 负极： 2Fe－4e－
= 2Fe2＋
正极： O2＋2H2O＋4e－= 4OH－
总反应：2Fe＋O2＋2H2O = 2Fe(OH)2 负极： Fe－2e－
= Fe2＋
正极： 2H＋＋2e－
= H2↑ 总反应： Fe＋2H＋
= Fe2＋
＋ H2↑
苏教版选修4 §1.3.1 《金属的电化学腐蚀》教学设计
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教学软件，进行同屏展示，让学生在观看、对比不同组的实验方法及结果的同时，提升自身的实验能力。③利用数字化的手持技术来突破金属的吸氧腐蚀原理这个教学难点，教学条件允许的话，若能让学生分组自己操作，体会实验的全过程对理解掌握其原理更有帮助。
视频来源：优质课网 www.youzhik.com
