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視頻標簽：金屬的電化學,腐蝕與防護
所屬欄目：高中化學優質課視頻
視頻課題：蘇教版高中化學選修化學反應原理第三單元金屬的電化學腐蝕與防護教學-海南省 - 海口
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蘇教2003課標版 專題1 化學反應與能量變化
第三單元 金屬的電化學腐蝕與防護教學設計
一、教材分析
本節是蘇教2003課標版 專題1 化學反應與能量變化的完結篇。從知識角度看，是氧化還原反應知識的延伸；電化學知識原理均是利用氧化還原反應完成電能和化學能之間的轉化。從教材的呈現方式看，采用螺旋式組織結構編寫；初中化學中曾進行過“活動與探究”《鐵釘銹蝕的條件》實驗；在必修2“電化學知識”中初步學習了原電池的概念及構成條件等知識；在本章已學習原電池的工作原理、幾種常見的電池和電解池的工作原理及應用。這樣的安排，讓學生對電化學知識的學習得到鞏固和補充，并逐步深化，既體現了教材循序漸進、由易到難的編排意圖，又符合學生的知識水平和認知水平；既分散了難點，讓學生分期“消化”，又減輕了負擔，有利于學生更好的掌握知識。從育人價值功能看，是電化學理論知識在生產生活中的應用；本節是在氧化還原反應和電化學原理知識的學習后出現的。不難看出，這樣的安排是對前面學習的知識進行重組、加工、細化的過程，也是將前面學習過的理論知識，在具體環境中進行實踐應用的過程。
二、學情分析
知識儲備：學生在初中已經知道鐵制品銹蝕原理及防銹措施；高中已經掌握氧化還原反應理論、原電池和電解原理及其簡單應用。
能力層面：學生具備合作探究和實驗動手能力，有分類和歸納的基礎。
認知障礙：學生初學電化學，對原電池、電解池原理容易混淆，邏輯思維、綜合分析能力仍有待提高。
三、教學任務分析 1.教學目標
（1）以暖寶寶放熱為線索，引導提出有探究價值的問題，在探究中尋找證據進行推理，發現鋼鐵發生吸氧腐蝕的表觀特征和本質原因，提升從宏觀和微觀相結合的視角分析與解決實際問題的能力。 （2）運用手持技術有效地培養學生的化學實驗興趣、提高化學實驗的準確性和說服力、簡化化學實驗的操作步驟，培養學生對問題的分析、歸納、總結能力，發展科學探究與創新意識的核心素養。
（3）通過對比暖寶寶、鋁空氣海水電池與生活中常見金屬的腐蝕，認識防止金屬腐蝕的重要意義，感受化學對人類進步的意義，培養學生的社會責任意識和對與化學有關的社會問題做出正確價值判斷的能力。
2.教學重、難點
教學重點：能利用電化學原理解釋金屬腐蝕現象。
教學難點：鋼鐵發生吸氧腐蝕的原理，并用化學用語表達出來。
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四、教學過程
環節一 創設情境 探究暖寶寶發熱原理
教師活動
學生活動
設計意圖
【引入】我們國家幅員遼闊，北方與海南在氣候上差異很大。北方羨慕海南四季溫暖，鳥語花香，海南羨慕北方冰天雪地，堆雪人，打雪仗。北方冬天寒冷的時候，人們會使用各種方式御寒保暖，其中有一種很方便的貼片---暖寶寶，攜帶方便、發熱持久穩定，下面我們一起來了解一下。
【交流研討1】請結合暖寶寶成分和使用方法，預測其發熱的原理？
【交流研討2】如何證明暖寶寶中：鐵粉是被H2O（H+）還是O2氧化呢？請從壓強變化的角度思考，設計并畫出實驗草圖。 【演示實驗】利用壓強傳感器，測定暖寶寶 放熱時，裝置中壓強變化
【展示】利用數字傳感器，測定暖寶寶放熱時，裝置中O2%變化曲線
觀看、聆聽
思考、交流
依據原電池電極反應物和產物設計實驗。
結合壓強、氧氣含量變化的實驗現象分析得出：在NaCl溶液作電解質溶液時，氧氣
創設情境，引出線索-暖寶寶，采用學生熟悉的物品引入，激發學生學習興趣，并且可以展現學生對原電池已有的認知水平。
從暖寶寶放熱原理探究，為后續吸氧腐蝕的學習做鋪墊。
通過手持技術的使用，使學生體會到現代教育技術在
化學學習、研究中的重要作用。
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【交流研討 3】請對比鐵粉和暖寶寶裝置中，壓強曲線，為什么暖寶寶裝置中壓強迅速減小？
【小結】暖寶寶放熱原理：1.鐵粉被氧氣氧化，同時放出熱量；2.由于形成原電池，加快氧化還原反應速率，所以短時間就能放出大量熱。
【講述】鋼鐵是鐵和碳的合金，所以鋼鐵的腐蝕與暖寶寶放熱原理完全相同。鋼鐵（Fe-C合金）在電解質溶液中形成無數微小原電池，活潑金屬鐵作負極，Fe-2e-=Fe2+，被腐蝕。金屬腐蝕的實質：M-e-= Mn+，根據是否形成原電池又分為化學腐蝕與電化學腐蝕。
在正極的電子發生還原反應。
思考暖寶寶放熱與出鐵的電化學腐蝕二者的區別與聯系。
從暖寶寶的放熱原理自然過渡到鐵的電化學腐蝕。
環節二 實驗探究 金屬的電化學腐蝕原理
教師活動
學生活動
設計意圖
【交流研討 4】
鐵粉被氧氣氧化，失電子的產物是什么？如何檢驗鐵粉氧化產物？
【講述】Fe2+的檢驗方法----K3[Fe(CN)6]溶液遇亞鐵鹽生成沉淀離子方程式： 3Fe2+ +2[Fe(CN)6]3-=Fe3[Fe(CN)6]2↓
重新認識初中學習的金屬
腐蝕，并根據實驗現象，討論、分析鐵的吸氧腐蝕的產物。
從探究暖貼發熱原理和鋼鐵腐蝕原理2條情境線入手，從生活走向化學。 讓學生體驗通過合作討論解決問題的過程，提出合理的假說。
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【實驗探究 1】分別向鐵片上各滴 1 滴NaCl溶液，約10秒鐘后，再分別向這兩處
滴 1 滴KSCN溶液和K3[Fe(CN)6]溶液，觀察、對比實驗現象。
【交流研討 5】
O2在活性炭上得電子的還原產物是什么？如何檢驗O2的還原產物？
【實驗探究 2】向鐵片上滴 1 滴NaCl溶液，約10秒鐘后，再向該位置滴 1 滴酚酞溶液，觀察實驗現象。
【交流研討6】結合實驗結果，分析鐵在
NaCl溶液---中性、酸性較弱的環境中，發生吸氧腐蝕時，負極、正極、總反應式
【展示】打開一周左右的暖寶寶，觀察顏色。負極只生成Fe2+，但是我們看到使用過的暖
寶寶中鐵粉被氧化成紅棕色鐵銹，這一轉化是如何實現的？
【交流研討7】若鐵在電解質溶液酸性較強的環境中，負極、正極、總反應式？
書寫正、負極反應式，根據
反應特點對這樣的電化學腐蝕命名。
思考鐵的電化學腐蝕形成鐵銹的后續反應。
讓學生體會到理論研究是科學研究的一種重要活動。
通過實驗探究，啟發學生的 創新意識，并使其深入認識條件控制對于化學實驗的重要意義。
通過對吸氧腐蝕與析氫腐蝕的對比分析、交流研討，突出教學重點。
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【整合】展示金屬電化學腐蝕認知模型。當不純的金屬與電解質溶液接觸時就會發生電化學腐蝕，他的特點是較活潑金屬被氧化，同時產生腐蝕電流。電化學腐蝕的類型有析氫腐蝕和吸氧腐蝕，當金屬的活動性排在氫前面且金屬表面電解質溶液酸性較強時，氫離子得電子生成氫氣發生析氫腐蝕；當金屬表面電解質溶液酸性較弱或呈中性時，氧氣得電子發生吸氧腐蝕。
體會金屬電化學腐蝕認知模型。
通過模型，使學生從鐵的電化學腐蝕上升到對金屬的電化學腐蝕的認知；并能運用模型解釋化學現象，揭示現象的本質和規律。
環節三 原理應用 體會化學學科的實用性
教師活動
學生活動
設計意圖
【遷移引用1】1991年我國首創“鋁－空氣－海水”電池， 被稱為海洋電池。徹底改變
了以往海上航標燈供電方式，以海水為電解質，靠空氣中的氧氣使鋁不斷氧化而產生電流，只要把燈放入海水中數分鐘，就會發出耀眼的白光。請根據總反應式 4Al+3O2十
H2O=4Al(OH)3，書寫“鋁-空氣-海水”電池的正極、負極反應式
交流、思考，應用電化學原理和本節課所學知識解決
問題。
深化對金屬電化學腐蝕的認識，并體會電化學原理的廣泛存在及對生產、生活等的影響和價值。
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【遷移引用2】海南四面環海，環境優美，很多人慕名而來。就像海子說的：我想有一
所房子，面朝大海，春暖花開。你覺得海景房有什么缺點？
【展示】暖寶寶、鋁-空氣-海水電池、生銹的自行車、汽車。
【思考】從“暖寶寶”發熱原理的探究過程中，發現同樣是鐵粉被氧化的化學反應，一方面可以利用它放出的熱量，制作出“暖寶寶”等，給人們的生活帶來便利；另一方面這個反應卻也是鋼鐵生銹的原理，給社會生產帶來危害。同學們如何看待這一問題呢？ 【講述】認識化學反應，應該從物質變化和能量變化2個角度來看。有的化學反應可能從產物的角度看是有害的，但是從能量的角度看是有利的。所以要從多角度認識化學反應，更要在現實生活或生產中更好地應用所學習的知識來趨利避害。
體會認識化學反應，應該從物質變化和能量變化2個角度來看。
聆聽、思考
培養學生從多角度認識化學反應，更要在現實生活或生產中更好地應用所學習的知識來趨利避害，讓知識更好地為生活服務，幫助學生形成未來發展需要的正確價值觀念，發展學生的社
會責任意識。
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環節四 歸納整理 發展正確的價值判斷能力
教師活動
學生活動
設計意圖
【小結】通過今天的學習，我們知道了金屬的電化學腐蝕的原理與電化學保護的方法，同時也看到了相同的電化學原理，產生了不一樣的結果，更加認識到要從多個角度，辨證地看待化學問題，用我們所學的知識趨利避害，更好的為我們的生活服務。
整理、交流、表達
對本節課知識進行概括、整合、提升，形成金屬電化學腐蝕的認知模型；發展學生對與化學有關的社會問題作出正確的價值判斷的能力。
五、板書設計
第4節 金屬的電化學腐蝕與防護
六、教學反思
1. 教學目標：學生已經學習了氧化還原反應、原電池、電解池、離子反應的有關內容，但對于這幾部分綜合運用，舉一反三還有待提高。本節針對學生認知發展線索，制定教學目標為以暖寶寶放熱為線索，引導提出有探究價值的問題，在探究中尋找證據進行推理，發現鋼鐵發生吸氧腐蝕的表觀特征和本質原因，提升從宏觀和微觀相結合的視角分析與解決實際問題的能力；運用手持技術有效地培養學生的化學實驗興趣、提高化學實驗的準確性和說服力、簡化化學實驗的操作步驟，培養學生對問題的分析、歸納、總結能力，發展科學探究與創新意識的核心素養；通過對比暖寶寶、鋁空氣海水電池與生活中常見金屬的腐蝕，幫助學生豐富對電化學的認識——能量轉化視角，感受化學對人類進步的意義，培養學生的社會責任意識和對與化學有關的社會問題做出正確價值判斷的能力。
2. 教學過程：暖寶寶→探究發熱原理→金屬的電化學腐蝕→實驗探究→金屬的電化學腐蝕原理→金屬的電化學腐蝕模型→解決問題→正確的價值判斷。
金屬的電化學腐蝕原理：
1. 中性或酸性較弱---吸氧腐蝕 2. 酸性較強---析氫腐蝕 負極：Fe→Fe2+，Fe-2e-=Fe2+ Fe-2e-=Fe2+ 正極：O2→OH-，O2+4e-+2H2O=4OH- 2H++2e-=H2↑ 總反應：2Fe+O2+2H2O=2Fe(OH)2 Fe+2H+=Fe2++H2↑ 后續反應：Fe(OH)2→Fe(OH)3→Fe2O3∙xH2O
暖寶寶發熱原理
1. Fe+O2 △H<0 2. Fe、C、NaCl溶 液形成原電池
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本節課為避免金屬的腐蝕給學生帶來“金屬的腐蝕都是化學導致的”錯誤價值判斷，并未從生活生產中觸目驚心的金屬腐蝕情況切入課題，而是從身邊的原理相同的暖寶寶放熱引發思考，探討暖寶寶發熱的原理；自然過渡到金屬的電化學腐蝕原理探究，在探究中尋找證據進行推理，發現鋼鐵發生吸氧腐蝕的表觀特征和本質原因并建立金屬電化學腐蝕模型，形成分析問題的思路和方法，建構“能量觀”、“轉化觀”、“微粒觀”等核心觀念；最后應用模型分析鋁空氣海水電池，培養學生從多角度認識化學反應，在現實生活或生產中更好地應用所學習的知識來趨利避害，讓知識更好地為生活服務，幫助學生形成未來發展需要的正確價值觀念，發展學生的社會責任意識。
3. 有待改進之處：本節課由于數字化實驗條件限制，無法有效開展學生的動手實驗，學生的自主學習活動略顯不足，如何最大限度地發揮學生實驗的功能，有待進一步探討。
視頻來源：優質課網 www.jixiangsibao.com
