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視頻標簽：金屬的,電化學腐蝕
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1.3.1《金屬的電化學腐蝕》福建省 - 莆田
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蘇教版選修4《化學反應原理》
專題1第三單元金屬的腐蝕與防護
§1.3.1《金屬的電化學腐蝕》教學設計
一、教材分析
本節內容位于蘇教版選修4《化學反應原理》專題1第三單元，安排在電化學之后，是對電化學原理知識的應用和總結。金屬腐蝕原理的教學是本節課的重難點，內容的設置充分考慮到學生的認知發展規律，教材編排主要圍繞“什么是金屬的腐蝕？金屬腐蝕的本質是什么？金屬腐蝕的主要途徑是哪兩類？……”等問題展開。在學生實驗探究的基礎上，引導學生總結現象產生的原因，進一步認識金屬腐蝕的原理，進而從微觀角度加以解釋，從而實現由感性認識向理性認識的升華。通過本節內容的學習，讓學生對氧化還原反應和原電池等知識有進一步的理解認識。另外本節內容的知識在社會生產、生活和科學研究中有著廣泛的應用，與我們每個人的生活息息相關，具有非常強的實用價值。 二、學情分析
本節課的教學對象是高二理科學生。在知識儲備上，通過必修以及本書前兩單元的學習，學生已經掌握原電池的基本原理及金屬的還原性與活潑性的關系；在心理特點上，學生正處于求知欲強、想象力豐富的年齡階段，對新事物接受較快，感知能力較強；在能力水平上，學生已具備一定的實驗基礎，初步具備簡單化學實驗方案的設計能力，能夠合作完成實驗探究，具備一定的觀察、分析、質疑和表達能力。但抽象思維還不成熟，對于宏觀現象的微觀解釋能力有待于提高，對于實驗方案的選擇和評價，缺乏多角度的綜合分析能力。 三、學習目標分析
課標要求知道金屬腐蝕的危害，了解金屬發生電化學腐蝕的本質，能利用電化學原理解釋金屬腐蝕的現象。
知識目標：了解金屬腐蝕的本質和種類，能解釋金屬發生電化學腐蝕的原因，能正確書寫析氫腐蝕和吸氧腐蝕的電極反應式和總反應，辯證地認識金屬腐蝕對生產生活的影響。
能力目標：通過分組實驗探究活動，培養實驗操作能力和運用所學知識分析問題、解決實際問題的能力，體會科學探究的一般過程。
核心素養目標：通過宏觀辨識與微觀探析，基于證據推理建構解決問題模型，深化對電化學本質的認識。
四、教學重難點確立與分析
依據課標，根據學情，本節課的重難點確定如下： 重點：金屬的電化學腐蝕原理 難點：金屬的吸氧腐蝕原理 五、教學設計理念
從化學課程標準的精神出發，遵循“學生為主體，教師為主導，探究過程為主線，培養科學素養為主旨”的原則，增強學生的創新精神和實踐能力。本節課從“今日播報～探“銹”行動～分組實驗探究～金屬腐蝕在生產生活中的應用～收獲與感悟”等五個環節組織教學，使學生認識到“化學來源于生活，生活需要化學”的理念，學生獲得知識的同時發展了化學核心素養。
蘇教版選修4 §1.3.1 《金屬的電化學腐蝕》教學設計
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六、教學過程 教學環節 教師活動
學生活動
設計意圖 環節一 今日播報
邀請值日播報員從她的視角對本節新課《金屬的電化學腐蝕》相關的內容進行簡單的報道。
值日播報員課前提前查閱資料、搜集資料，制作PPT介紹金屬在生活中腐蝕的普遍現象，通過新聞鏈接介紹金屬腐蝕的危害，不僅帶來經濟損失，也會造成橋梁塌陷、油管穿孔等安全威脅。
信息化發展時代，上網查找并搜集資料，應該成為學生必備的能力。通過“今日播報”環節，檢驗學生課前預習的效果，培養學生查閱資料、篩選資料的能力和語言組織表達能力。
分享播報內容中金屬腐蝕造成經濟損失的數據：我國每年鋼鐵的腐蝕量占全年鋼鐵總產量的十分之一，占國民生產總值的4%。
【問題1】你了解銅綠、鐵銹的主要成分么？
【問題2】用氧化還原反應的觀點看，金屬腐蝕的本質是什么？
銅綠成分：Cu2(OH)2CO3 鐵銹成分：Fe2O3·nH2O 金屬原子失電子變成金屬陽離子：M－ne－
→Mn+
通過觸目驚心的腐蝕圖片和震撼人心的腐蝕數據，讓學生直觀感受到金屬腐蝕的巨大危害，激發學生探究金屬腐蝕的興趣，充分意識到保護金屬資源的重要性，培養學生的社會責任感。 根據金屬的純度和金屬接觸的介質的不同，金屬的腐蝕可分為哪兩類？ 【板書】
學生閱讀課本。
學生陳述金屬腐蝕的概念和分類，闡述對化學腐蝕和電化學腐蝕的區別、理解。
引導學生與原電池原理相聯系，達到溫故知新的目的。
環節二 探“銹”行動
如何控制由于金屬腐蝕而給國民經濟帶來的巨大損失。我們首先要做的就是分析清楚金屬為什么會被腐蝕？發生怎樣的腐蝕？
【課前探究實驗】鐵釘在不同條件下的銹蝕。
儀器和藥品：潔凈無銹的鐵釘若干、試管若干、植物油、CH3COOH溶液、 NaCl溶液和煮沸后迅速冷卻的蒸餾
根據提供的儀器和藥品，各小組集思廣益，最終達成了共同優化的實驗方案：
試管①，用無水氯化鈣將鐵釘隔絕水蒸氣；試管②，用煮沸后迅速冷卻的蒸餾水浸沒鐵釘，上層用植物油密封；試管③，將鐵釘下半部分浸沒在水中；試管④，用氯化鈉溶液浸沒鐵釘的一半；
試管⑤，用醋酸溶液浸沒鐵釘的一半。
能運用簡單儀器設計對比實驗，培養學生的實驗設計能力、實驗觀察分析能力和團隊協作能力。鼓勵學生敢于質疑，善于發現問題、解決問題。發展實驗探究與創新意識的學科核心素養。
分類
電化學腐蝕 化學腐蝕
蘇教版選修4 §1.3.1 《金屬的電化學腐蝕》教學設計
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水、無水氯化鈣、棉花。 任務要求：通過幾組對比實驗現象的觀察，探究鐵釘銹蝕的條件。小結在什么條件下鐵釘基本不銹蝕？在什么條件下鐵釘銹蝕嚴重？ 與學生探討設計思路，并對學生的設計給予評價。 通過幾組對照實驗，一個月內的現象變化追蹤觀察，各小組總結鐵釘銹蝕的條件。
請小組代表上臺匯報本組的實驗結果和觀察小結。
傾聽匯報并板書：
試管①②，鐵釘基本無銹蝕；試管③④⑤鐵釘均有不同程度的銹蝕，且銹蝕速率為：⑤＞④＞③。
小組代表課堂上回顧實驗步驟，匯報實驗結果，分析得出結論。
能對觀察記錄的實驗信息進行加工并獲得結論，培養學生的綜合分析能力、語言表達能力和實驗中認真、細致、嚴謹的實驗態度。
環節三 分組實驗探究
“紙上得來終覺淺，絕知此事要躬行。”事實是否如此呢？接下來就通過一組系列實驗來驗證上述的推測。進一步探究試管④和⑤鐵釘腐蝕的具體原理。
【問題1】鋼鐵腐蝕過程中有沒有電流的產生？是否存在其他形式的能量轉化？ 提供的儀器和藥品：電解槽、電流表、導線、溫度計、鐵片、石墨棒、4mol · L -1醋酸溶液、4mol · L -1氯化鈉溶液。 引導學生從原電池的能量轉化形式角度思考。 【問題2】鋼鐵腐蝕過程中有沒有氣體的生成或消耗？ 老師借此推廣研究性小組的創新改進成果。
共同討論、分析問題，形成解決問題的實驗方案。
需要的儀器和藥品：試管、小燒杯、滴管、帶有針頭的橡皮塞、還原鐵粉、活性炭粉、4mol · L -1
氯化鈉溶液、4mol · L -1醋酸溶液。 在思考討論中剖析鋼鐵的銹蝕過程，加深學生對銹蝕過程的認識與理解，讓學生學會科學探究的一般方法，培養學生分析問題、解決問題的能力，歸納總結的能力，語言表達能力和團隊協作能力。
第7天
第1天
第20天
第30天
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環節三 分組實驗探究
【問題3】Fe發生腐蝕失電子轉化為Fe2+還是Fe3+ ？ 引導學生思考，這個問題的解決可轉化為Fe2+和Fe3+的檢驗。
提供的儀器和藥品：鐵片、酚酞溶液、鐵氰化鉀溶液、硫氰酸鉀溶液、4mol · L -1氯化鈉溶液、4mol · L -1醋酸溶液。
追問：為什么最先看到液滴邊緣區域溶液變紅？
研究性小組組長簡述實驗改進原理及操作：用滴管取氯化鈉溶液或鹽酸溶液沿試管壁緩慢滴入，使試管壁濕潤。將已混合好的鐵粉和活性炭粉，借助紙槽均勻地撒在濕的試管壁上。立即塞上帶有注射器針頭的橡皮塞，將試管倒扣在裝有水的小燒杯中。若觀察到小燒杯中的水，通過針頭進入試管，則說明反應體系的壓強減小，腐蝕過程中有氣體參加反應。若觀察到針頭不斷有氣泡冒
出，則說明反應體系的壓強增大，腐蝕過程中有氣體生成。
回憶、思考、交流、闡述 Fe2+和Fe3+的檢驗方法。
分組操作實驗，記錄實驗現象，匯報實驗結果，并解釋現象產生的原因。
學生以實驗手段獲取宏觀現象，并從微觀角度討論其本質，建立起“宏觀﹣微觀﹣符號”三者的聯系。
培養學生的實驗操作能力，嚴謹求實、
勇于探索與創新的
科學態度和綜合分析能力。發展宏觀辨識與微觀探析的學科核心素養，并從合作中體驗快樂，從實驗中感受化學的神奇。
吸氧腐蝕實驗效果圖
析氫腐蝕實驗效果圖
蘇教版選修4 §1.3.1 《金屬的電化學腐蝕》教學設計
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學生提出疑問：電解質溶液是氯化鈉時，為什么正極是O2得電子而不是H2O中的H+得電子？
【教師演示，解析疑問】為了解釋上述疑問，也為了增強實驗的直觀性，我們借助氧氣傳感器、溫度傳感器等進一步證實鋼鐵在氯化鈉溶液中的腐蝕情況。
實驗原理及操作：將濾紙用氯化鈉溶液潤濕后，貼在廣口瓶內壁，然后將2.0g鐵粉和2.5g活性炭粉充分混合，均勻地灑在廣口瓶內壁濾紙上。迅速塞上橡皮塞，通過連接的氧氣傳感器、溫度傳感器和數據采集器以及顯示器上的實驗數據變化，直觀感受裝置內O2的體積分數和溫度變化。
學生觀察，記錄。
根據前面的分析和探究，學生獨自完成導學案中的表格“吸氧腐蝕與析氫腐蝕的比較”。
兩位同學上臺板演電極反應式。
將數字手持技術引入課堂，讓學生感受先進教學儀器的使用，讓微觀現象宏觀化，使學生對吸氧腐蝕有更加直觀具體的認知，提高數據分析處理的能力，拓展
學生的思維方法。
及時地了解學生的學習效果和掌握情況。
環節四
金屬腐蝕在生產生 活中的應用
金屬腐蝕對生產生活一定不利嗎？化學是一把雙刃劍，我們不僅要看到金屬腐蝕造成生銹不利的一面，同時還
要看到它的可用之處。請同學們結合生活經驗想一想，金屬腐蝕在生產生活中有哪些正面的應用？
暖貼成分表中有一種特殊的物質。蛭石是一種硅酸鹽礦物，是一種超級保溫的材料。這也很好地解釋了為什么暖寶寶可以持續10多小時均勻放熱，而老師剛才利用傳感器演示的吸氧腐蝕實驗則會出現溫度先升高后降低的現象。
學生思考、回憶、討論。 印刷電路板、鋁槽車運輸濃硫酸、暖寶寶……
了解暖寶寶的發明史：雖然中國、英國、比利時等國家也很早就在金屬的腐蝕領域有所研究，但暖寶寶的發明卻是日本人的專利，
70年代初他們擁有這個專利的關鍵，在于他們找到了最合適的鐵粉/碳粉比，從而保證了暖寶寶的發熱效率和發熱時間。
引導學生用辯證的思想看待金屬的腐蝕，關注化學在生產生活中的實際應用，加深學生對物質世
界和化學反應的認識。通過化學史介紹，滲透學生在化學
研究過程中所需的科學態度。
蘇教版選修4 §1.3.1 《金屬的電化學腐蝕》教學設計
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七、板書設計
§1.3.1金屬的電化學腐蝕
八、教學反思
本節課以提升學生的學科核心素養為宗旨，符合“學生為主體，教師為主導，探究過程為主線，培養科學素養為主旨”的新課程教學理念。找到學生的最近發展區，設計“探銹活動”環節，充分調動學生的積極性，發揮其潛能，達到了超越其最近發展區而進入下一發展階段能力水平的目的。引導學生設計實驗方案，以“預測—演示—觀察—解釋”的模式完成“分組實驗探究”環節的教學，教學中關注學生的動態生成，引導學生深度學習。整節課以學生匯報、教師引導、自主學習、實驗探究、合作討論等形式相結合的方式展開教學，學習金屬腐蝕的危害、本質、分類和應用，培養學生的思維能力與合作意識，學生獲得知識的同時發展了化學核心素養。從本節課的課前預設和課堂實際教學完成度來看，本節課還有很多可以改進的地方。比如，①教學環節課堂時間的安排上稍過緊湊，導致留給學生合作討論、實驗的時間不是很充足。②學生分組實驗的結果，可以借助希沃等
環節五 收獲與感悟
結合板書，請同學們談談通過本節課的學習，知識上你有哪些收獲？知識外又有哪些感悟？
教師引導，
學生思考、歸納、發言， 并記憶、整理。
養成及時總結的良好習慣，并將所學的知識納入已有的認知結構，提升學生的學科素養。
課后拓展思考
如圖是實驗室研究海水對鐵閘不同部位腐蝕情況的剖面示意圖。
①該電化學腐蝕稱為_____。 ②圖中A、B、C、D四個區域，生成鐵銹最多的是___(填字母)。
學生思考、討論。
及時鞏固所學的知識，夯實知識基礎。
吸氧腐蝕
化學腐蝕 （直接反應）
危害
金屬的腐蝕
本質 分類
應用
電化學腐蝕 （原電池反應）
M－ne－
→ M n+
析氫腐蝕 負極： 2Fe－4e－
= 2Fe2＋
正極： O2＋2H2O＋4e－= 4OH－
總反應：2Fe＋O2＋2H2O = 2Fe(OH)2 負極： Fe－2e－
= Fe2＋
正極： 2H＋＋2e－
= H2↑ 總反應： Fe＋2H＋
= Fe2＋
＋ H2↑
蘇教版選修4 §1.3.1 《金屬的電化學腐蝕》教學設計
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教學軟件，進行同屏展示，讓學生在觀看、對比不同組的實驗方法及結果的同時，提升自身的實驗能力。③利用數字化的手持技術來突破金屬的吸氧腐蝕原理這個教學難點，教學條件允許的話，若能讓學生分組自己操作，體會實驗的全過程對理解掌握其原理更有幫助。
視頻來源：優質課網 www.jixiangsibao.com
