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1、第一章第2 节 化学能转化为电能一一 电 池（第四课时）-金属的腐蚀与防护安徽省亳州市第三十二中学教师姓名：段中雨指导老师：王士忠一、课标呈现1.内容标准了解金属发生电化学腐蚀的本质，知道金属腐蚀的危害，了解防止金属腐蚀的措施。2.学业要求能利用电化学原理解释金属腐蚀现象，选择并设计防腐措施。能举例说明化学在解决能源危机中的重要作用，能分析能源的利用对自然环境和社会发展的影响。二、教学分析1.内容分析本节课是在学生已经认识了原电池的构成特点、理解了原电池工作原理，建立了电化学认知模型的基础上，通过分析一些实例介绍金属电化学腐蚀的原理和防腐措施，并以一次性保暖贴为例介绍了金属的电化学腐蚀原理在实
2、际生活中应用。2.素养呈现学生通过实验探究，在原电池认知模型的基础上分析解释金属电化学腐蚀的原理，设计防腐方案，理解保暧贴的设计原理，体会金属的电化学腐蚀原理在真实问题解决中的创造性应用，发展了学生“宏观辨识与微观探析”“证据推理与模型认知 和“科学态度与社会责任 的化学学科素养。3.策略分析大单元学习的教学策略，不仅能促进学生在形成知识体系过程中深度学习，在实验探究、分析、设计等活动中解决真实问题，同时也体现了化学学科中科学探究、证据推理、模型建构等科学素养。化学教学与现代信息技术相结合，体现现代化学学科教学方法的多样性，让学生了解到更多描述、表征实验现象的方法和手段，激发了科学探究的思维习
3、惯，促进学生对电化学的深度学习。三、学情分析I.知识层面(1)氧化还原反应和原电池内容相关学习有助于学生理解金属腐蚀的原理。(2)高二学生已初步具备了一定的分析问题能力与合作实验探究的精神，具备了一定的实验设计、实验操作和比较归纳能力。2.认知瓶颈(1)对金属腐蚀的认知较片面，还不能较好理解金属腐蚀的本质。(2)对于金属腐蚀的应用和相关的科学知识、信息了解较少。3.能力提升(1)通过金属腐蚀的实验探究深化原电池二维模型的认知，获得分析问题、解决问题的思维方法。(2)对金属腐蚀的认知更加全面，学会辩证的思维去认识事物。四、教学目标1.了解金属电化学腐蚀的原理以及金属电化学防腐的方法，能够利用电化
4、学腐蚀的模型解释生产、生活中的某些现象及应用，提高利用相关知识解决实际问题的能力。2.学会利用实验验证假设的学习方法，培养尊重事实的科学态度，提高学;J化学的兴趣,培养分析和解决问题的能力。3.体会化学知识与生活的密切关系，学会用可持续发展的眼光看待资源的开发和使用。五、教学方法实验法、讨论法、探究法、文献查阅法六、实验用品实验仪器：氧气传感器、具支试管、试管、烧杯实验药品：铁钉、NaCl溶液、暖宝宝、蒸储水、硫氟化钾溶液、铁氟化钾溶液七、教学重点、难点重点：运用二维模型认知金属电化学腐蚀的原理以及金属电化学防腐的方法难点：能够利用电化学腐蚀的模型解释生产、生活中的某些现象及应用，提高利用相关
5、知识解决实际问题的能力八、教学流程/,、教学环节/问题/任务X_/(-活动 _/知 识1素 养 环节一探究金属腐蚀的原理一一港珠澳大桥防腐问题 _y 问题1铁钉生锈还需、要什么物质的参与？问题2如何验证铁钉腐蚀的产物？问题3利用二维模型分析你的猜想。问题4设计实验验证铁钉腐蚀过程形成了原电池（活动1探究海水环境中、02是否参与钢铁的腐蚀活动2钢铁电化学腐蚀过程中的物质变化活动3利用二维图分析铁钉吸氧腐蚀的原理活动4探究铁钉腐蚀的过程能否形成原电池，、深化理解了吸氧腐蚀的原电池模型及半极反应式的书写1证 据 推 理）Z、模型认知f科学探究创新意识、-、-/、环节二金属防护的方法一一钢闸门的防腐）
6、问题1海水中的钢闸|CJ 结合原电池的知识，学生通过分析比较、归纳总结，最终设计出保护钢闸门的方案牺牲阳极的阴极保护法证据推理科学态度社会责任_/（环节三金属腐蚀的应用一一暖宝宝的发热原理）/问 题1你 们 针 对 暖 宝 动1学 生 讨 论 并 总:宝的发热原理的猜 结，认为暖宝宝里的铁想？粉、活性炭构成了原电问题2能否设计实验 池来模仿“暖宝宝发热 活动2结合铁钉腐蚀原理”，并证明是氧 的实验探究，学生利用气参加了反应呢？氧气传感器，对暖宝宝的发热原理进行实验探究 j/-X便携发热装置的原理及表征/、科学探究创新意识多重:衣征 科学态度社会责任_ Z九、教学过程【情境】展示地球上金属腐蚀问
7、题的相关视频金属在我们日常生活中，使用广泛；但是腐蚀带来的危害和损失是触目惊心的。环节一：探究金属腐蚀的原理图片展示：央视纪录片中关于“探秘港珠澳大桥防腐防锈”【过渡】2018年，我国建成的港珠澳大桥也要克服腐蚀的问题，它是如何防腐防锈的呢？解决问题之前，我们先要探明金属腐蚀的本质原因是什么？【问 题1-1在初中化学的学习中我们做过铁钉腐蚀的实验，铁钉的什么位置腐蚀的最严重？【活 动1-1】学生回答铁钉腐蚀最严重的位置是与空气、水接触的地方。【问 题1-2我们知道铁锈的主要成分是FezCh,请你从氧化还原的角度考虑铁钉生锈还需要什么物质的参与？如何来证明？【活 动 1-2】小组讨论，给出方案一
8、：测定压强的变化。方案二：测定氧气的含量。【问题1-3请大家根据刚才讨论的方案和所提供的实验器材进行实验。【活 动 1-3进行实验并汇报实验原理和现象。【归纳展示】【问题2】铁钉在腐蚀过程中发生的化学反应是什么？如何进行验证？【活动2】根据资料卡片利用铁氨化钾对铁钉腐蚀的生成物进行检验。【过渡】实验使用的铁钉是用NaCl溶液浸泡过一段时间的。为什么浸泡在海水中的钢铁制品更容易腐蚀呢？我们发现电解质溶液不同，腐蚀程度不同。腐蚀过程中发生了氧化还原反应，NaCl溶液又是电解质溶液，这里是否符合原电池的构成条件，形成电流了呢？【问题3请大家利用原电池的二维模型来分析判断你的猜想。【活动3】学生分组讨
9、论，利用原电池的二维认知模型分析铁钉腐蚀过程中的四个要素以及半极反应。【归纳展示】一得电子5|八102碳I负 极 电 子 导 体 离 子 导 体 正 极装置维度学生在学案上完成了装置维度和原理维度下，吸氧腐蚀的相关内容，在理论上分析了吸氧腐蚀是符合原电池的构成要素的。利用已有的模型进行分析问题，建立了分析问题、解决问题的一般思路。【过渡】铁钉中的杂质碳可以作为正极材料，这样的金属与电解质溶液接触，会在杂质附近形成许多微小的原电池。【问题4】理论上，我们在二维模型上构建了铁钉腐蚀的原电池模型；那么实际上，大家能否将“铁钉腐蚀过程中形成了原电池”这一猜想进行实验验证呢？【活动4】学生在学案上设计铁
10、钉腐蚀的原电池图形，并书写半极反应和总反应方程式。设计意图：学生通过利用原电池的二维模型对铁钉腐蚀的原理进行分析，对生成物的进行检测等活动，促进学生深化理解了吸氧腐蚀的原电池模型及半极反应式的书写。同时进一步强调负极反应式中铁的价态是+2价，这一易错点。培养了学生实验探究、分析归纳的能力。【拓展】我们知道酸雨会加速金属的腐蚀，那pH值的变化对金属的腐蚀有什么影响呢？通过查阅文献，我们看出通过压强传感器可以测出随着pH的降低，压强增大。在这个过程中H+代替氧气得到电子，生成H 2。System pressure changes with timr when pH=2 0 4 L。p ll=Z B
11、-4.0时体系压强随时间变化基于传感 器 探 究 酸 性条件下铁的吸氧腐蚀【问题5】请大家根据以上探究，对析氢腐蚀和吸氧腐蚀进行总结。【活动5】析氢腐蚀吸氧腐蚀条件水膜呈酸性（PH4.3）水膜呈中性或酸性很弱电极反应总反应4Fe(OH)2+2H2O+O2=4Fe(OH)3(铁锈)FezCh nHzO-1联系金属的腐蚀以电化学腐蚀为主电化学腐蚀又以吸氧腐蚀为主。【归纳总结】金属与其表面接触到的物质直接反应叫化学腐蚀。像这种，不纯的金属或合金与电解质溶液接触，较活泼的金属发生氧化还原反应形成电流，叫电化学腐蚀。设计意图：通过一段金属腐蚀的视频，正视金属腐蚀的危害和损失，提出解决问题的前提，要先探明
12、金属腐蚀的本质。通过4 个活动，利用问题推进的方式，促进学生进行合理、严谨的探究过程。学生理解金属腐蚀本质的同时，提高了实验探究、分析、归纳、设计等能力，培养了学生的探究能力和科学精神。根据学生的表现判断课时目标1 的达成水平。环节二：金属防护的方法【问题6】那么海水中的钢闸门，我们该如何防止腐蚀呢？【活动6】学生讨论并回答。【过渡】但是对于海水中的钢闸门的防腐，覆盖保护层治标不治本，使用不锈钢成本又太高。【问题7展示铜片和锌片分别与铁钉在氯化钠溶液中的腐蚀情况图片对比。【活动7】结合原电池的知识，学生通过分析比较、归纳总结，最终设计出保护钢闸门的方案。设计意图：探明金属腐蚀原理后，再提出金属
13、腐蚀的方法时，同学们的回答已不再止步于刷油漆，使用不锈钢等。有的同学可以讲出使用原电池，并且有同学已经能很好的运用原电池的知识解释相关原理了。通过合作讨论，归纳总结，不断完善学生的知识体系。根据学生的表现判断课时目标2 的达成水平。环节三：金属腐蚀的应用【过渡】任何事情都具有两面性，了解了金属腐蚀的原理，我们能否做到趋利避害，探究金属腐蚀中产生的能量及物质，能否科学地进行应用？大家看到实验盒里的暖宝宝，你知道它的发热原理吗？【问题8你们针对暖宝宝的发热原理的猜想？【活动8】学生讨论并总结，认为暖宝宝里的铁粉、活性炭构成了原电池。化学能转化为热能。跟铁钉的吸氧腐蚀原理是类似的。【问题9】能否设计
14、实验来模仿“暖宝宝发热原理”，并证明是氧气参加了反应呢？【活动9】结合铁钉腐蚀的实验探究，学生利用氧气传感器，对暖宝宝的发热原理进行实验探究。【归纳总结】图片展示，在实验室利用氧气传感器和温度传感器测定一定时间内暖宝宝主要成分放热过程的曲线变化图，并从宏观-微观符号表征进行总结。【课堂小结】日常生活中类似的便携发热装置还有蒸汽眼罩、自热饭、自嗨锅等，金属的腐蚀不仅限于铁、铜；金属腐蚀的应用也不止于此。【视频】播放金属腐蚀的广泛应用的视频。【总结】通过视频，我们了解到金属腐蚀的应用，在生产、生活、医疗、航天等各个领域发挥着巨大的作用。同时，我们也看到了在港珠澳大桥的防腐问题上，我国科学家做出不懈
15、努力。设计意图：在原电池理论的基础上，引导学生从“任何事情都具有两面性”的辩证唯物主义思想，趋利避害去认识金属的腐蚀。引导学生探究思考腐蚀中产生的能量及物质是否科学。利用生活常见的暖宝宝，同学们进行暖宝宝发热原理的实验探究和科学频道的视频；深入的了解了金属腐蚀的应用。体会化学知识与生活的密切关系，学会用可持续发展的眼光看待资源的开发和使用。根据学生的表现判断课时目标3 的达成水平。板书设计r 1.定义一、金属的腐蚀2.本质化学腐蚀3.类型-L 电化学腐蚀-r-1.覆盖保护屋析氢腐蚀析氧腐蚀 金属的防护方法 2.改变组成结构三、金属腐蚀的应用3.电化学保护法一牺牲阳极的阴极保护法十、教学反思本节
16、课以情境教学的方式，将知识建构、深化模型与实验探究相结合。教学过程中沿着问题解决和素养达成的设计思路全面展开;教学环节由宏观现象的感知发展到微观原理的分析，逐步的落实核心素养。立足生产生活实际，从金属腐蚀原理的能量变化与物质变化两个角度不断深化金属电化学腐蚀的模型，培养学生形成二维认识化学反应的思维模式。同时在教学过程中，通过实验装置的设计和重组等一系列的探究活动，落实了学生“探究思维与创新能力”“科学态度与社会责任”的化学学科素养；培养了学生辩证思维的能力，知道利用已有的知识，从事物的不同视角去分析问题，解决问题；在探究过程中，领会了化学学科的魅力，激发了学习化学学科的兴趣。任然存在以下不足
17、：为了更直观快速的看到实验现象，实验设计还需要进一步改进。由于实验条件对学生现有能力的限制，还可以通过计算02的消耗量或者曲线的拟合公示,或者残余物中铁、氧化铁含量的测定，进一步金酸暖宝宝的能量转化，探究如何优化暖宝宝的设计课堂上评价方式应该更多样化。十一、教学评价1.立足情境，引导学生深度学习本节课遵循深度学习基本教学模式：情境一问题/任务一活动一知识一素养。真实、具体的问题情境是学生化学学科核心素养形成和发展的重要平台，为学生化学学科核心素养提升提供了真实的表现机会。深度学习也始于情境，教学中依据每个环节的核心内容，给予与之相契合并可以引发学生思考、探究的情境。比如环节一提出腐蚀问题后，以
18、“港珠澳大桥的防腐”新闻，引发学生思考与应用。2.基于实验，培养学生的创新能力指向核心素养的课堂教学不能脱离核心知识，而实践活动是理解并运用知识的途径。本节课以铁钉腐蚀这一初中熟知的化学实验引入，逐步引导学生从反应物生成物理论分析实验探究的系列活动，逐步引导学生自主建构分析问题的方法，最终真正认识到腐蚀的本质。3.利用模型，突出单元教学的系统性大单元教学下的深度学习，在完成本课时教学内容的同时，对本单元中“原电池的二维模型”这一核心知识的理解和应用，在学生分析铁钉腐蚀过程中，也得到了应用和强化。解决了课时教学的割裂，有利于对单元核心知识重组、规划，促进学生从解决问题中，建立系统性、连贯性思维，从而推进情境、模型、认识、素养的多元同步发展。