鐵的腐蝕實驗設計

1、鋼鐵的電化學腐蝕實驗探究-教學設計一、教材分析：鋼鐵的電化學腐蝕是我們現實生活中常見的腐蝕形式?！敖饘俚母g和防護”是電化學基礎知識在實際中的重要應用，這部分知識在日常生產和生活中的應用非常廣泛，所涉及的化學知識主要是原電池和電解池的基本原理，這部分內容對學生的知識應用能力要求較高。而新教材又提出要將過去的單純落實化學基礎知識與基本技能目標轉變?yōu)槎嘟嵌嚷鋵嵢S目標，尤其強調學生獲取知識的過程與方法，這就要求我們教師在知識的呈現方式上面下功夫，注重教學設計，盡量讓學生參與到知識的獲取過程中來，從知識的獲取過程中體驗科學研究的方法。二、學生分析在學習這部分知識之前，學生已有了原電池和電解池的工作原

2、理的相關知識以及很多元素化合物的知識。學生所欠缺的就是如何將所學到的理論知識和日常實際生產和生活中的應用聯(lián)系起來，真正做到學以致用，拓寬知識面，并且能夠在學習的過程中不斷體會科學的研究方法和提高分析解決問題的能力。本著這樣的思路，我們分別進行了二次教學的探索。三、教學目標1知識與技能目標（1）能解釋金屬發(fā)生電化學腐蝕的原因,認識金屬腐蝕的危害。（2）掌握化學腐蝕與電化學腐蝕的比較2過程與方法目標（1）學會設計控制單一變量進行對比實驗以及對實驗設計進行評價。（2）從實驗探究過程中提高對實驗現象的觀察能力和分析能力。3情感態(tài)度與價值觀目標（1）通過金屬腐蝕與生產、生活實際相聯(lián)系的內容,增強學生學習

3、興趣.（2）通過課堂探究活動,發(fā)展學生的探究能力,學會與人合作與交流,共同研究，探討科學問題。四、教學重難點鋼鐵電化學腐蝕的原理探究不同條件下鋼鐵腐蝕的程度五、教學方法：分組實驗探究法六、教學用具鐵粉、炭粉、0.5mol/LNaCl溶液、0.5mol/LNa2SO4溶液、稀醋酸、啟普發(fā)生器（用于產生CO2）、紅墨水,具支試管、玻璃導管、橡膠管、小試管、橡膠塞。、具支試管、玻璃導管、橡膠管、小試管、塞子。七、教學流程：課下學生分組調查金屬的腐蝕和防護情況。例如：調查生活中的金屬的腐蝕和防護情況，可以調查自行車、汽車等器具或學校、社區(qū)等場所的金屬的腐蝕和防護情況。做一些鋼鐵制品的防護小實驗，提供一

4、些有用的實驗用品：水，濃硝酸，機油或凡士林或油漆，鐵釘；小刀，酒精燈，火柴，燒杯等。師：下面讓我們看一段實驗錄像（新教材實驗，“鐵的吸氧腐蝕實驗”），注意觀察導管中的液面和試管中的液面的位置。向鐵粉中加入少量的炭粉，混合均勻后，撒入內壁分別用氯化鈉和稀醋酸潤濕過的兩支試管分別標記為a、b中，按圖1-28裝置好儀器。幾分鐘后，打開止水夾，觀察、比較導管中水柱（在水中滴加幾滴紅墨水）的變化和試管中的現象。幾分鐘后,裝 置中的導管中水柱上升 學生觀察并回答 略師：產生這一現象的原因是什么？生：大試管中有氣體被消耗，大氣壓將試管中液體壓入導管中。師：對，但這個實驗有一個缺點，就是反應速率較慢，不利于很

5、快觀察到現象，那么，我們想一想，如何改進這個實驗，加快反應速率呢？生1:鐵釘和NaCl溶液接觸面積太小，用鐵片吧。生2：用鐵粉不更好嗎?接觸面積更大。生3：鐵粉和NaCl溶液不反應啊，怎么消耗氣體呢？生4：我知道，鐵釘是合金，含有碳，這是原電池反應，在鐵粉中加少量炭粉就可以了。師：非常好！那我們就用實驗來探究一下吧，實驗出真知嘛。實驗探究一:提供的實驗用品：鐵粉、炭粉、0.5mol/LNaCl溶液、0.5mol/LNa2SO4溶液、紅墨水、具支試管、玻璃導管、橡膠管、小試管、橡膠塞。實驗操作：用0.5mol/LNaCl溶液或0.5mol/LNa2SO4溶液潤洗具支試管，裝入鐵粉和炭粉的混合物，

6、立即塞上塞子，裝置如右圖。實驗現象：伸入小試管中的導管液面很快上升，產生的高度差明顯。如右圖照片所示。學生解釋： 產生該現象的原因（略） 總結學生經過親手實踐，印象深刻，理解透徹，容易按教師的要求歸納以下知識要點：(1)鋼鐵吸氧腐蝕的電極反應式；(2)生成鐵銹的化學方程式；(3) 總結吸氧腐蝕的發(fā)生條件（4）進一步思考：若把碳棒換成鋅片再進行實驗，現象及結論又怎樣? 師：剛才我們探究的是在中性環(huán)境下，金屬鐵的吸氧腐蝕作用，那么如果換成弱酸性溶液還會出現上述現象嗎？我們又應如何設計實驗進行探究呢？生1：將NaCl溶液改為弱酸性的醋酸溶液不就可以了嗎？生2：好像還是不行，具支試管中有空氣，鐵粉還會

7、同時發(fā)生吸氧腐蝕，會對實驗造成干擾，需把空氣趕走，對！可用CO2趕空氣，既能趕走空氣，又不影響弱酸性環(huán)境。師：同學們的思維很嚴密嘛，那我們何不試試看？實驗探究二：提供的實驗用品：鐵粉、炭粉、稀醋酸、啟普發(fā)生器（用于產生CO2）、紅墨水,、具支試管、玻璃導管、橡膠管、小試管、塞子。實驗操作：稀醋酸潤洗具支試管后，向其中裝入炭粉和鐵粉的混合物，用啟普發(fā)生器向試管中通入CO2,并用燃著木條檢驗空氣是否排盡，燃著木條熄滅后立即塞上塞子，裝置如右圖。實驗現象：伸入小試管中的導管液面下降（如右圖照片），一段時間后又有氣泡逸出。學生解釋原因：略。實驗探究三純金屬的電化學腐蝕學生通過實驗探究認識到鋼鐵等金屬的

8、合金在大氣中的腐蝕是因為金屬表面的水膜中氧氣分布不均勻而引起，金屬中較不活潑的能導電的雜質并不參加電極反應，于是很自然地聯(lián)想到純金屬能否發(fā)生電化學腐蝕的問題。探究延伸請思考純金屬能否發(fā)生吸氧腐蝕?怎樣通過實驗證實?經教師啟發(fā)、引導，學生仍采用鹽水滴實驗進行探究。學生實驗在擦去氧化膜的Al、Zn、Fe、Cu4種金屬片上各滴1滴含酚酞的NaCl溶液，在空氣中放置。觀察到的現象如下：(1)放置數分鐘后，Al、Zn、Fe片上鹽水滴邊緣的溶液顯紅色，呈現紅色的速率是Zn>Fe>Al，Cu片上鹽水滴邊緣的溶液沒有明顯現象；而各金屬片上鹽水滴中心逐漸出現不溶物。(2)繼續(xù)放置至鹽水滴蒸發(fā)干，各金

9、屬片上鹽水滴中心處均出現圓形銹斑(或銹環(huán))：Al、Zn片上為白色粉末，Fe片上為紅褐色粉末，Cu片上為藍綠色粉末?？偨Y純金屬也能發(fā)生吸氧腐蝕，其腐蝕速率的大小與金屬活動性有關。實驗中Al的腐蝕速率比Zn、Fe都小，應是其表面形成較穩(wěn)定的氧化膜延緩了腐蝕的進程。Al、Zn、Fe片上的銹斑主要成分為金屬的氫氧化物或其脫水產物；Cu片上的銹斑即銅綠，其成分為Cu2(OH)2CO3，溶液中的總反應為：2Cu + O2 + H2O + CO2 = Cu2(OH)2CO3。八、教學效果和反思本節(jié)課非常注重從社會生活背景中學習化學知識，學生學習的積極性很高，較大程度地實現了多元化教學目標。另外本節(jié)課的內容與

10、生產、生活實際緊密相關，學生有一定的實際生活經驗，而前期如氧化-還原反應理論，原電池、電解池等內容的學習也為這部分內容的學習作了一定鋪墊，學生對此部分知識的掌握沒有困難，再加上這節(jié)課中有實驗作依托，課堂氣氛較為活躍。1、充分將課上探究和課下探究相結合以探究為核心的多樣化教學需要足夠的教學時間，教學中學生在實驗探究活動中發(fā)現的新問題課上45分鐘不能得到解決，我們讓學生進行課下探究活動，使學生自我釋疑，自我獲得新知，學生發(fā)現問題、解決問題的能力得以提高。課上進行匯報，拓展了同學們的知識面，提高了課堂效益。2、讓學生注重知識獲得的過程、學會獲得知識的方法曾經有位學者表示，學生在上學期間，包括大學教育

11、，所學到的知識本身將來在工作中用到的不超過10%，這就要求我們在教學中注重教給學生獲得知識的方法，注重知識取得的過程。本節(jié)課就是本著這樣的思路設計的：從社會生活中發(fā)現問題（金屬的腐蝕是普遍存在的現象）合理解釋問題產生的原因（金屬腐蝕的原理）怎樣解決問題（金屬的防護問題）。這樣的設計，不但能激發(fā)和促進學生的認知活動和實踐活動，而且能夠讓學生的學習不再是被動地接受知識的過程，而是主動地感知信息，加工信息，建構知識的過程。教師的角色更像一個引導者，引導學生去探究、去發(fā)現，在探究發(fā)現的過程中學習知識。3、 注重引導學生在探究過程中發(fā)現有價值的、值得探究的新問題，并加以鼓勵，指導學生作較為深入的探究。學生在自主學習探究的過程中難免會發(fā)現這樣或那樣的問題，老師應當善于發(fā)現學生提出的有價值的問題，并鼓勵引導學生進行更深入的探究，激發(fā)他們學習化學的積極性，培養(yǎng)學生的創(chuàng)新能力，在教學實踐中讓學生逐漸形成“實踐出真知”的科學態(tài)度。比如本文中提到的學生意外的發(fā)現了Cl-較SO4