1、选修4第1章3节 化学能转化为电能-电池第3课时金属的腐蚀与防治教学设计2【教学目标】1.知识与技能目标通过对铜锌原电池的分析,了解原电池的工作原理,根据电流的方向判断原电池的正极和负极的方法,以及电池反应的概念。来源:Zxxk.Com通过学习、了解常见化学电池的种类及其工作原理,认识化学能与电能相互转化的实际意义及其重要应用。通过分析铜-铁接触处形成原电池的例子,理解金属腐蚀的电化学原理以及防护的原理。2.过程与方法目标通过原电池装置的设计实验,培养学生动手、动脑的能力,以及分析、处理实验数据的能力。通过交流讨论,训练学生的思维能力,培养学生获取分析处理、归纳信息的能力。3.情感态度与价值观
2、目标通过学习,使学生从能量的角度比较深刻的了解化学学科学对人类的贡献,从而赞赏化学的作用。【教学过程】一、金属的腐蚀与防护1. 金属的腐蚀化学腐蚀电化学腐蚀条件金属与接触到的物质直接反应不纯金属接触到电解质溶液发生原电池反应本质Mne=Mn现象金属被腐蚀较活泼金属被腐蚀区别无电流产生有微弱电流产生联系普遍性：电化学腐蚀比化学腐蚀普遍得多，危害也更严重2钢铁的电化学腐蚀析氢腐蚀吸氧腐蚀水膜环境水膜呈酸性水膜呈弱酸性或中性负极反应Fe2e=Fe22Fe4e=2Fe2正极反应2H2e=H2O24e2H2O=4OH总反应Fe2H= Fe2H22FeO22H2O=2Fe(OH)24Fe(OH)2O22H
3、2O=4Fe(OH)3联系吸氧腐蚀更普遍二、思考探究实验1：将经过酸洗除锈的铁钉，用饱和食盐水浸泡一下，放入下图所示的具支试管中。一段时间后，观察导管中水柱和铁钉的变化。如图1。图1图2实验2：向100 mL烧杯中加入约50 mL饱和食盐水后，插入两个玻璃筒(无底)；将一个无锈铁钉和一个碳棒分别用导线与电流计连接后，再分别插入两个玻璃筒中。如图2。问题思考：(1)实验1的实验现象是什么？铁钉为什么会生锈？说明什么问题？请分析变化的原因。【提示】实验1中导管中的水柱上升，铁钉生锈。说明该过程铁钉被腐蚀。铁钉发生的是吸氧腐蚀。(2)实验2的电流计的指针是否偏转？说明什么问题？若向实验2的插入碳棒的
4、玻璃筒内滴入酚酞溶液，将会看到什么现象？说明什么问题？请写出相关电极反应式。【提示】电流计指针偏转。说明有电流通过。向碳棒一端加入酚酞，显红色。说明该极的电极反应为：O22H2O4e=4OH。(3)若将实验1和实验2的溶液换为盐酸(均足量)。实验1存在哪些形式的化学腐蚀？实验2中是否有电流通过？写出相关电极反应式。【提示】若换为盐酸，则实验1中会发生铁与盐酸的化学腐蚀，同时也有电化学腐蚀。实验2中则发生电化学腐蚀。正极：2H2e=H2，负极：Fe2e=Fe2。三、认知升华1金属腐蚀类型的判断方法(1)根据是否发生原电池反应来判断。发生原电池反应引起的金属腐蚀，属于电化学腐蚀，否则属于化学腐蚀。
5、(2)根据金属的活动性及电解质溶液的酸性判断，位于金属活动性顺序表中氢前面的金属，在酸性较强的电解质溶液中发生析氢腐蚀，在中性或酸性较弱的电解质溶液中发生吸氧腐蚀；金属活动性顺序在氢后面的金属只可能发生吸氧腐蚀。2影响钢铁腐蚀的因素水、空气、电解质溶液、不活泼金属杂质的存在。四、金 属 的 电 化 学 防 护1.牺牲阳极的阴极保护法应用原电池原理，让被保护金属做正极，一种活泼性较强的金属做负极，用导线相连。2外加电流的阴极保护法利用电解原理，把被保护的钢铁设备作为阴极，用惰性电极作为辅助阳极。在电解质溶液里，接外加直流电源。3金属的其他保护方法（1）把金属制成防腐的合金，如不锈钢。（2）加保护
6、层。如喷油漆、涂油脂、电镀、喷镀或表面钝化。五、思考探究按如图所示连接好装置；往Fe电极区滴入2滴黄色K3Fe(CN)6(铁氰化钾)溶液。已知Fe2与Fe(CN)63反应生成带有特征蓝色的铁氰化亚铁沉淀：3Fe22Fe(CN)63=Fe3Fe(CN)62。问题思考：(1)电压表指针有何变化？为什么？【提示】电压表指针发生偏转。ZnFe酸化NaCl溶液形成原电池。(2)Zn、Fe两个电极上发生了什么反应？【提示】Zn电极：Zn2e=Zn2Fe电极：2H2e=H2。(3)在这种装置中有没有Fe2产生？说明了什么问题？【提示】没有。Fe被保护，Zn被腐蚀。(4)若用该方法对金属进行防护，则被保护金属
7、作为原电池的哪个电极？【提示】正极。(5)若改用外加直流电源对金属进行防护，则被保护金属应与电源哪个电极连接？【提示】负极。六、 认知升华1金属腐蚀快慢比较(1)在同一电解质溶液中：电解池原理引起的腐蚀原电池原理引起的腐蚀化学腐蚀有防护措施的腐蚀。(2)同一种金属在相同浓度不同介质中腐蚀由快到慢的顺序为强电解质溶液弱电解质溶液非电解质溶液。(3)有无保护措施的腐蚀快慢顺序：无保护措施的金属腐蚀有一定保护措施的金属腐蚀牺牲阳极的阴极保护法引起的金属腐蚀有外加电流的阴极保护法引起的金属腐蚀。(4)对同一种电解质溶液来说，电解质溶液浓度越大，腐蚀速率越快。2金属的防护措施与方法3金属防护的关键(1)
8、防止金属与氧化性介质直接接触。(2)防止金属表面形成电解质溶液层。(3)改善金属的内部结构。检测题1. 如图装置中，U型管内为红墨水，a、b试管内分别盛有食盐水和氯化氢溶液，各加入生铁块，放置一段时间。下列有关描述错误的是()A生铁块中的碳是原电池的正极B红墨水柱两边的液面变为左低右高C两试管中负极电极反应相同Da试管中发生了吸氧腐蚀，b试管中发生了析氢腐蚀2. 列哪个装置可防止铁棒被腐蚀()3. 为保护地下钢管不受腐蚀，下列属于牺牲阳极的阴极保护法的是()A与石墨棒相连B与铜板相连C埋在潮湿、疏松的土壤中D与锌板相连4. 下列关于牺牲阳极的阴极保护法的叙述正确的是()A正极就是阳极B负极就是
9、阴极C阳极上发生氧化反应D正极上发生氧化反应5. 铜板上铁铆钉处的吸氧腐蚀原理如图所示，下列有关说法不正确的是()A正极的电极反应式为：2H2e=H2B此过程中还涉及反应：4Fe(OH)22H2OO2=4Fe(OH)3C此过程中铜并不被腐蚀D此过程中电子从Fe移向Cu6. 下列与金属腐蚀有关的说法，正确的是()图1图2图3图4A图1中，插入海水中的铁棒，越靠近底端腐蚀越严重B图2中，插入溶液中的铁棒容易溶解，主要是发生电化学腐蚀C图3中，燃气灶的中心部位容易生锈，主要是由于高温下铁发生化学腐蚀D图4中，用牺牲镁块的方法来防止地下钢铁管道的腐蚀，镁块相当于原电池的正极参考答案1. 【解析】a、b
10、试管内分别盛有食盐水和氯化氢溶液，各加入生铁块，a、b中均构成原电池，a中发生铁的吸氧腐蚀，气体减少；b中发生铁的析氢腐蚀，气体增多；生铁块中的碳是原电池的正极，故A正确；红墨水柱两边的液面变为左高右低，故B错误；两试管中都是铁为负极，负极电极反应相同，故C正确；a试管中发生了吸氧腐蚀，b试管中发生了析氢腐蚀，故D正确。【答案】B2. 【解析】当铁棒作为原电池的正极或作为电解池的阴极时不被腐蚀。【答案】B3. 【解析】A项，石墨棒与铁构成原电池，铁活泼失电子作负极，被腐蚀；B项，铜板与铁构成原电池，铁比铜活泼，失电子作负极，被腐蚀；C项，在潮湿、疏松的土壤中，铁与水、空气构成原电池，氧气得电子
11、，铁失电子，被腐蚀；D项，锌板与铁构成原电池，锌比铁活泼，锌失电子作负极，锌被腐蚀，铁被保护。【答案】D4. 【解析】牺牲阳极的阴极保护法就是原电池的负极(阳极)的金属发生氧化反应被腐蚀，作为正极(阴极)的金属不被腐蚀。【答案】C5. 【解析】该图表示为吸氧腐蚀，其中铁铆钉为负极，电极反应式为Fe2e=Fe2，铜板为正极，电极反应式为O24e2H2O=4OH，当形成Fe(OH)2后，还有4Fe(OH)2O22H2O=4Fe(OH)3这个反应，故A项错误，B、C、D三项均正确。【答案】A6. 【解析】A项，铁棒越靠近海水液面处腐蚀越严重，因为该处O2浓度最大；B项，铁棒作为电解池的阴极被保护；D项，镁块相当于原电池的负极。【答案】C