視頻標簽：金屬的電化學,腐蝕與防護

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視頻課題：蘇教版高中化學選修化學反應(yīng)原理第三單元金屬的電化學腐蝕與防護教學-海南省 - �？�

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蘇教2003課標版 專題1 化學反應(yīng)與能量變化 
第三單元 金屬的電化學腐蝕與防護教學設(shè)計 
一、教材分析 
    本節(jié)是蘇教2003課標版 專題1 化學反應(yīng)與能量變化的完結(jié)篇。從知識角度看，是氧化還原反應(yīng)知識的延伸；電化學知識原理均是利用氧化還原反應(yīng)完成電能和化學能之間的轉(zhuǎn)化。從教材的呈現(xiàn)方式看，采用螺旋式組織結(jié)構(gòu)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(gòu)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(yīng)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(xiàn)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(chǎn)生活中的應(yīng)用；本節(jié)是在氧化還原反應(yīng)和電化學原理知識的學習后出現(xiàn)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(huán)境中進行實踐應(yīng)用的過程。 
二、學情分析 
知識儲備：學生在初中已經(jīng)知道鐵制品銹蝕原理及防銹措施；高中已經(jīng)掌握氧化還原反應(yīng)理論、原電池和電解原理及其簡單應(yīng)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(chǔ)。 
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(wù)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(jù)進行推理，發(fā)現(xiàn)鋼鐵發(fā)生吸氧腐蝕的表觀特征和本質(zhì)原因，提升從宏觀和微觀相結(jié)合的視角分析與解決實際問題的能力。 （2）運用手持技術(shù)有效地培養(yǎng)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(yǎng)學生對問題的分析、歸納、總結(jié)能力，發(fā)展科學探究與創(chuàng)新意識的核心素養(yǎng)。 
（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(yǎng)學生的社會責任意識和對與化學有關(guān)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(xiàn)象。 
教學難點：鋼鐵發(fā)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(huán)節(jié)一 創(chuàng)設(shè)情境 探究暖寶寶發(fā)熱原理 
教師活動 
學生活動 
設(shè)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(fā)熱持久穩(wěn)定，下面我們一起來了解一下。 
【交流研討1】請結(jié)合暖寶寶成分和使用方法，預(yù)測其發(fā)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(shè)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(shù)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(jù)原電池電極反應(yīng)物和產(chǎn)物設(shè)計實驗。      
  
 
結(jié)合壓強、氧氣含量變化的實驗現(xiàn)象分析得出：在NaCl溶液作電解質(zhì)溶液時，氧氣
創(chuàng)設(shè)情境，引出線索-暖寶寶，采用學生熟悉的物品引入，激發(fā)學生學習興趣，并且可以展現(xiàn)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(xù)吸氧腐蝕的學習做鋪墊。        
通過手持技術(shù)的使用，使學生體會到現(xiàn)代教育技術(shù)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�。� 
【小結(jié)】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(yīng)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(zhì)溶液中形成無數(shù)微小原電池，活潑金屬鐵作負極，F(xiàn)e-2e-=Fe2+，被腐蝕。金屬腐蝕的實質(zhì)：M-e-= Mn+，根據(jù)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(fā)生還原反應(yīng)。       
     
思考暖寶寶放熱與出鐵的電化學腐蝕二者的區(qū)別與聯(lián)系。 
             
從暖寶寶的放熱原理自然過渡到鐵的電化學腐蝕。      
 
環(huán)節(jié)二 實驗探究 金屬的電化學腐蝕原理 
教師活動 
學生活動 
設(shè)計意圖 
【交流研討 4】 
鐵粉被氧氣氧化，失電子的產(chǎn)物是什么？如何檢驗鐵粉氧化產(chǎn)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(jù)實驗現(xiàn)象，討論、分析鐵的吸氧腐蝕的產(chǎn)物。   
從探究暖貼發(fā)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(xiàn)象。 
【交流研討 5】 
O2在活性炭上得電子的還原產(chǎn)物是什么？如何檢驗O2的還原產(chǎn)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(xiàn)象。 
         
 
【交流研討6】結(jié)合實驗結(jié)果，分析鐵在
NaCl溶液---中性、酸性較弱的環(huán)境中，發(fā)生吸氧腐蝕時，負極、正極、總反應(yīng)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(zhuǎn)化是如何實現(xiàn)的？ 
【交流研討7】若鐵在電解質(zhì)溶液酸性較強的環(huán)境中，負極、正極、總反應(yīng)式？ 
  
       
          
 
書寫正、負極反應(yīng)式，根據(jù)
反應(yīng)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(xù)反應(yīng)。 
    
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(fā)學生的 創(chuàng)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(zhì)溶液接觸時就會發(fā)生電化學腐蝕，他的特點是較活潑金屬被氧化，同時產(chǎn)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(zhì)溶液酸性較強時，氫離子得電子生成氫氣發(fā)生析氫腐蝕；當金屬表面電解質(zhì)溶液酸性較弱或呈中性時，氧氣得電子發(fā)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(xiàn)象，揭示現(xiàn)象的本質(zhì)和規(guī)律。 
 
環(huán)節(jié)三 原理應(yīng)用 體會化學學科的實用性 
教師活動 
學生活動 
設(shè)計意圖 
【遷移引用1】1991年我國首創(chuàng)“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(zhì)，靠空氣中的氧氣使鋁不斷氧化而產(chǎn)生電流，只要把燈放入海水中數(shù)分鐘，就會發(fā)出耀眼的白光。請根據(jù)總反應(yīng)式 4Al+3O2十
H2O=4Al(OH)3，書寫“鋁-空氣-海水”電池的正極、負極反應(yīng)式 
   
 
交流、思考，應(yīng)用電化學原理和本節(jié)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(chǎn)、生活等的影響和價值。        
 
                    
             
             
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【遷移引用2】海南四面環(huán)海，環(huán)境優(yōu)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(fā)熱原理的探究過程中，發(fā)現(xiàn)同樣是鐵粉被氧化的化學反應(yīng)，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(yīng)卻也是鋼鐵生銹的原理，給社會生產(chǎn)帶來危害。同學們?nèi)绾慰创�這一問題呢？ 【講述】認識化學反應(yīng)，應(yīng)該從物質(zhì)變化和能量變化2個角度來看。有的化學反應(yīng)可能從產(chǎn)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(yīng)，更要在現(xiàn)實生活或生產(chǎn)中更好地應(yīng)用所學習的知識來趨利避害。 
  
        
體會認識化學反應(yīng)，應(yīng)該從物質(zhì)變化和能量變化2個角度來看。     
 聆聽、思考 
           
培養(yǎng)學生從多角度認識化學反應(yīng)，更要在現(xiàn)實生活或生產(chǎn)中更好地應(yīng)用所學習的知識來趨利避害，讓知識更好地為生活服務(wù)，幫助學生形成未來發(fā)展需要的正確價值觀念，發(fā)展學生的社
會責任意識。 
 
                    
             
          
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環(huán)節(jié)四 歸納整理 發(fā)展正確的價值判斷能力 
教師活動 
學生活動 
設(shè)計意圖 
【小結(jié)】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(chǎn)生了不一樣的結(jié)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(wù)。 
 
整理、交流、表達 
對本節(jié)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(fā)展學生對與化學有關(guān)的社會問題作出正確的價值判斷的能力。 
 
五、板書設(shè)計 
           第4節(jié) 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(jīng)學習了氧化還原反應(yīng)、原電池、電解池、離子反應(yīng)的有關(guān)內(nèi)容，但對于這幾部分綜合運用，舉一反三還有待提高。本節(jié)針對學生認知發(fā)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(jù)進行推理，發(fā)現(xiàn)鋼鐵發(fā)生吸氧腐蝕的表觀特征和本質(zhì)原因，提升從宏觀和微觀相結(jié)合的視角分析與解決實際問題的能力；運用手持技術(shù)有效地培養(yǎng)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(yǎng)學生對問題的分析、歸納、總結(jié)能力，發(fā)展科學探究與創(chuàng)新意識的核心素養(yǎng)；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(zhuǎn)化視角，感受化學對人類進步的意義，培養(yǎng)學生的社會責任意識和對與化學有關(guān)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(fā)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+，F(xiàn)e-2e-=Fe2+                    Fe-2e-=Fe2+ 正極：O2→OH-，O2+4e-+2H2O=4OH-         2H++2e-=H2↑ 總反應(yīng)：2Fe+O2+2H2O=2Fe(OH)2             Fe+2H+=Fe2++H2↑ 后續(xù)反應(yīng)：Fe(OH)2→Fe(OH)3→Fe2O3∙xH2O 
暖寶寶發(fā)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(jié)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(chǎn)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(fā)思考，探討暖寶寶發(fā)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(jù)進行推理，發(fā)現(xiàn)鋼鐵發(fā)生吸氧腐蝕的表觀特征和本質(zhì)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(gòu)“能量觀”、“轉(zhuǎn)化觀”、“微粒觀”等核心觀念；最后應(yīng)用模型分析鋁空氣海水電池，培養(yǎng)學生從多角度認識化學反應(yīng)，在現(xiàn)實生活或生產(chǎn)中更好地應(yīng)用所學習的知識來趨利避害，讓知識更好地為生活服務(wù)，幫助學生形成未來發(fā)展需要的正確價值觀念，發(fā)展學生的社會責任意識。 
3. 有待改進之處：本節(jié)課由于數(shù)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(fā)揮學生實驗的功能，有待進一步探討。 

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