資源簡介

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選擇性必修1
第四章 化學反應與電能
第三節 金屬的腐蝕與防護
01
03
02
宏觀辨識與微觀探析
科學態度與社會責任
科學探究與創新意識
通過觀察到的實驗現象，證據推理得到實驗結論，初步形成分析推理、對比歸納的能力及宏觀辨識與微觀探析的核心素養。
通過對金屬腐蝕原理的探析， 加深對與原電池工作原理的認識初步建立金屬腐蝕的基本模型，提高設計實驗能力、創新能力及模型認知能力。
通過創設真實有意義的教學情境，認識化學知識與人類生活的密切聯系，體會化學科學的重要性，激發學生積極參與學習的激情，感受科學精神與社會責任核心素養。
學習目標
任務一 探究金屬腐蝕的原理
品 名：一次性保暖貼
主要成分：鐵粉、活性炭、食鹽、水、蛭石、 吸水性樹脂。
使用說明：使用時將外包裝袋撕開，取出內袋，將保護紙揭下，貼在需要取暖或熱敷部位的內衣外側；嚴禁直接接觸皮膚。
“暖寶寶”是冬天保暖措施之一， 請結合一次性保暖貼的說明書
思考討論：保暖貼的發熱原理是什么？
實驗目的： 探究O2 是否參與反應
實驗用品：鐵-碳粉、食鹽水、錐形瓶、導管(帶塞)、燒杯
實驗方案：
實驗現象：
實驗結論：
任務一 探究金屬腐蝕的原理
如右圖
實驗目的： 探究O2 是否參與反應
實驗用品：鐵-碳粉、食鹽水、錐形瓶、導管(帶塞)、燒杯
實驗方案：
實驗現象：
實驗結論：
任務一 探究金屬腐蝕的原理
氧氣參與反應
右端導管中的液面上升
如右圖
數字化實驗證明鋼鐵腐蝕時氧氣參與反應
數字化實驗測定鋼鐵腐蝕時氧氣濃度變化
實驗目的：探究 Fe-C-食鹽水 能否形成原電池
實驗藥品：鐵片、碳棒、食鹽水
實驗儀器：燒杯、導線、靈敏電流計
實驗方案：
實驗現象：
實驗結論：
任務一 探究金屬腐蝕的原理
Fe-C-食鹽水 形成原電池
靈敏電流計指針偏轉
如右圖
實驗目的：探究電極產物
實驗藥品：鐵氰化鉀溶液、酚酞
實驗步驟：
實驗現象：
實驗結論：
負極溶液生成藍色沉淀，
正極溶液變紅，pH增大
負極產物為Fe2+，正極產物為OH-
任務一 探究金屬腐蝕的原理
負極：Fe-2e-=Fe2+
正極：O2+2H2O+4e-=4OH-
電極反應物與產物分別是
什么？如何驗證？
資料卡片：已知Fe2＋與K3[Fe(CN)6]溶液，反應生成KFe[Fe(CN)6]沉淀
(黃色) （帶有特征藍色）
取負極附近溶液少許于試管中，
加入鐵氰化鉀溶液；取正極附近溶液少許于
另一試管中，滴加酚酞溶液。
負極材料
離子導體
正極材料
電子導體
電極反應
電極產物
微觀過程
電極
反應物
失電子
氧化反應
電子移動方向
自發的氧化還原反應
得電子
還原反應
Fe-2e-=Fe2+
O2+4e-+2H2O=4OH-
2Fe+O2+2H2O=2Fe(OH)2
/
Fe
Fe
/
O2
C
Fe2+
OH-
Fe(OH)3
Fe2O3 nH2O
宏觀現象
原理維度
裝置維度
NaCl溶液
導線
陽離子
陰離子
任務一 探究金屬腐蝕的原理
吸氧腐蝕
模型構建
任務一 探究金屬腐蝕的原理
文獻研究表明SO2、NO2 會加重鋼的腐蝕，請結合原電池原理來分析原因。
析氫腐蝕
負極：Fe - 2e- = Fe2+
正極：2H+ + 2e- = H2↑
總反應：
Fe +2H+ =
Fe2+ + H2↑
1.結合圖像分析吸氧腐蝕
與析氫腐蝕時溶液的pH。
2. pH不同時，正極放電
物質不同的原因。
交流討論：
酸性條件下析氫腐蝕與吸氧腐蝕同時發生；
pH在2.0~3.5時，主要發生
析氫腐蝕，pH≥4.0時主要發生吸氧腐蝕。
任務一 探究金屬腐蝕的原理
不同pH條件下體系壓強隨時間的變化情況
水膜酸性較強，
c(H+)較大
氧化性
H+>O2
析氫腐蝕
2H++ 2e- = H2↑
水膜酸性較弱或呈
中性，c(H+)較小
氧化性
H+吸氧腐蝕
O2+2H2O+4e-=4OH-
或O2+4H++4e-=2H2O
濃度
性質
反應
影響
決定
歸納總結
負極材料
離子導體
正極材料
電化學腐蝕
中性或
弱酸性環境
酸性環境
e-
e-
/
得電子
還原反應
O2
C
OH-
/
C
H+
H2
/
失電子
氧化反應
Fe
Fe
Fe2+
/
Fe
Fe
Fe2+
吸氧腐蝕
析氫腐蝕
原電池反應
負極：
被腐蝕的金屬
M -ne- = Mn+
正極：
不活潑金屬
或雜質
離子導體：
潮濕空氣或
電解質溶液
概括提升
模型完善
1. 含義：
金屬或合金與周圍的氣體或液體發生氧化還原反應而引起損耗的現象。
2. 本質：
金屬單質失電子被氧化成陽離子。
金屬的腐蝕
輸送原油的鋼管在無水無氧的情況下被腐蝕而漏油
任務一 探究金屬腐蝕的原理
化學腐蝕：
金屬與其表面接觸的一些物質(如O2, Cl2, SO2等 )直接反應而引起的腐蝕。
經濟
據統計，我國每年因金屬腐蝕而造成的損失
約占國民生產總值的3%~5%，遠遠超過各
項大災損失的總和。
安全
腐蝕不僅造成經濟損失，也常造成安全
事故。如油管因裂縫而漏油，引起著火
爆炸；橋梁因鋼梁產生裂縫而塌陷等。
腐蝕的危害
【探究時間】3分鐘
任務二 探究金屬的防護方法
【探究內容】假如你們組是港珠澳大橋（主梁使用了約42萬噸的鋼鐵）的設計成員，從金屬腐蝕的本質及原理出發，設計防腐方案。
【探究要求】小組為單位，積極發言，互相啟發，小組長負責整理記錄。
【成果展示】小組代表分享成果
任務二 探究金屬的防護方法
3、 電化學保護法
1、改變金屬材料的組成，如不銹鋼
2、在金屬表面覆蓋保護層，如電鍍、噴漆
犧牲陽極法
(原電池原理)
外加電流法
(電解池原理)
海水
比Fe活潑的電極
海水
惰性電極
習近平總書記提出
“藍色信念”
要進一步關心海洋、認識海洋、經略海洋，推動我國的海洋強國建設不斷取得新成就。建設海洋強國是中國特色社會主義事業的重要組成部分。
雙重防腐緩蝕劑
新型防腐材料：緩蝕涂層
揚波大海，走向深藍，期待將來的你們，發現更多的防腐材料和技術。
任務三 金屬腐蝕的應用
矛盾的對立統一規律揭示任何事物都具有兩面性
哲學
化腐朽為神奇
金屬腐蝕
化學能轉化為電能
化學能轉化為熱能
動力電池
能量變化
探究金屬腐蝕
的原理
裝置要素與原理要素
實驗探究與數據分析
金屬的腐蝕
電化學腐蝕
化學腐蝕
金屬的防護
切斷原電池反應
給予金屬電子
物質變化
腐蝕原理
的應用
原理維度
裝置維度
電極反應物
電極產物
微觀過程
宏觀現象
負極
正極
電子導體
離子導體
從生活中來 到生活中去
發現問題
分析問題
解決問題
創造應用
課堂小結
析氫腐蝕 吸氧腐蝕
條件
電極反應 負極Fe(-)
正極C(+)
總反應 進一步反應
聯系
水膜呈酸性
水膜酸性很弱或呈中性
2H +2e = H2
+
_
2Fe-4e =2Fe
2+
_
Fe-2e =Fe
2+
_
O2+2H2O+4e = 4OH
_
_
2Fe+2H2O+O2= 2 Fe(OH)2
Fe +2H =
+
Fe + H2
2+
4Fe(OH)2+2H2O+O2=4Fe(OH)3
Fe2O3 · nH2O
通常兩種腐蝕同時存在，但以吸氧腐蝕為主。
學習評價
食品脫氧劑可吸收氧氣，減緩食品氧化作用，有效地抑制霉菌和好氧性細菌的生長，延長食品保質期。
請結合所學知識及實際需求，設計一款食品脫氧劑。
作業布置
敬請批評指正
謝 謝

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