4.3探究金属的电化学腐蚀 教学设计 2023-2024学年高二上学期化学人教版（2019）选择性必修1

《探究金属的电化学腐蚀》 一、教材分析 （一）教材实验：本实验位于选择性必修一第四章第三节第108页实验4-3。 图1 教材实验 （二）课标分析： 内容要求：了解金属发生电化学腐蚀的本质；知道金属腐蚀的危害 学生活动建议：开展吸氧腐蚀等实验及探究活动 二、学情分析 学生在九年级下册已经探讨过钢铁发生腐蚀的条件，必修一学习过原电池的基本理论，具备一定的知识基础和实验探究能力。 已有知识：熟悉氧化还原反应的基本原理和原电池的基本模型，了解电极反应式的书写。 已有能力：能识别原电池和判断正负极，具备初步学会宏微结合的分析能力，并具备一定实验设计和操作能力 三、教学目标 教学理念：不仅要教给学生知识、满足学生需求（授人以鱼），还要教给学生获得知识的方法和技能（授人以渔），更重要的是给学生提供学习工具、学习资源和学习机会。（授人以筌（quán）） 教学目标：通过对课本实验的创新改进，加深对腐蚀的本质认识，提高设计实验能力和创新能力，发展科学探究与创新意识核心素养； 利用传感器，将钢铁腐蚀过程中发生的反应可视化，结合数据变化趋势，促进高阶分析思维的提升，发展宏观辨识与微观探析核心素养； 通过探究钢铁腐蚀的临界pH，了解科学探究的一般过程与方法，发展证据推理与模型认知核心素养； 通过传感的应用和数值分析，培养变化观念和严谨的科学态度。 评价目标：通过对课本实验的讨论和点评，诊断和发展学生实验本质的认识水平； 利用数字化实验仪器进行探究，发展学生数据分析能力以及实验探究设计水平； 通过对实验改进的探讨和点评，诊断并发展学生获取信息能力、问题解决问能力以及对化学价值的认识水平； 通过读取数值和分析，发展定量分析能力和严谨科学态度。 教学重点：能设计实验探究金属发生电化学腐蚀的本质，发展“证据推理与模型认知”的化学学科核心素养 教学难点：利用数字化实验仪器探究钢铁腐蚀的本质，建立变化观念，并发展“科学探究与创新意识”的核心素养 教学策略：真实情境促进观念建构，引导学生批判性理解知识 （实验、合作、探究、交流） 四、实验仪器及药品 （一）实验仪器： （1）生活中的材料：扎带、钢钉线卡、泡沫板、输液管、藿香正气口服液的吸管，矿泉水瓶、食品密封罐、锉刀、起子、手工刀、小剪刀，红墨水 （2）化学实验仪器：氢气传感器、氧气传感器、pH计、烧杯、具支管、导管、球形干燥管、毛细管，胶头滴管 （二）实验药品：氯化钠、醋酸、醋酸钠，蒸馏水 五、教学过程 教学环节：实验回顾→小组汇报→深入思考→实验创新→课堂总结 （一）实验回顾：上一节课，学生按照教材实验步骤进行试验，观察并记录实验现象。讨论、分析未看到预期实验现象的原因，总结实验存在的不足：一，铁钉的腐蚀速率比较慢；二，导管内径太粗，液面上升不明显；三，水无色，小试管内液面和导管内液面对比不显著。鼓励学生根据实验中存在的不足，自主查阅资料，利用生活中的材料改进创新。 （二）小组汇报 （1）展示实验装置图和装置 图2 实验装置改进图 （2） 评选最具创意的改进装置 图3 改进装置一 图4 改进实验装置二 （3）评价改进实验装置的优缺点。 装置一：大约一分钟就能看到细管中红墨水上升，现象明显，操作便捷 装置二：输液管的红墨水很快呈现出左低右高的现象。现象明显，操作比较麻烦。实验开始时，向输液管中加红墨水容易产生气泡，另外液面调平需要技巧。 装置一更具优势。 （三）深入思考 （1）教师设问：这两套装置能测定酸性条件下钢铁的腐蚀吗？ 学生预测可能出现的现象： 装置一无法观测到液面下降； 而装置二，可以观察输液管中红墨水左低右高的现象。 装置二更具优势。 (2)学生使用改进装置二，采用控制变量法，只改变溶液的pH值，分组探究钢铁在pH值不同的电解质中腐蚀的情况 （3） 小组总结，汇报探究结果 表1 钢铁在pH值不同的电解质中腐蚀的结果汇总 铁碳混合物质量 溶液体积 pH 红墨水左右高度 腐蚀类型 3.0g 1mL 1 左低右高 析氢腐蚀 3.0g 1mL 2 左低右高 3.0g 1mL 3 左低右高 3.0g 1mL 4 左高右低 吸氧腐蚀 3.0g 1mL 5 左高右低 3.0g 1mL 6 左高右低 3.0g 1mL 7 左高右低 （四）改进创新 学生质疑：pH=4、5、6时，溶液中有H+，吸氧腐蚀过程会不会伴随着析氢腐蚀呢？ 组织学生进行两组数字化演示实验，决解心中疑惑。 数字化实验：分别向食品密封罐中pH不同的的醋酸和醋酸钠的混合溶液以及暖贴粉，使用数字传感器测定氢气和氧气的体积分数变化 图5 数字化实验装置图 图6 数字化实验结果一