内容正文:
第3节 金属的冶炼与防护 (第二课时 金属的腐蚀与防护)教案
一、教学目标
通过实验探究,认识铁锈蚀的条件,了解金属腐蚀对生产生活的影响。
结合铁锈蚀的条件,理解金属防护的基本原理与常用方法,能解释生活中常见金属防锈措施的原理。
了解废旧金属回收利用的意义,树立保护金属资源的意识,形成可持续发展的观念。
体会化学在解决实际问题、保护金属资源中的重要作用,增强社会责任感。
二、教学重难点
重点:铁锈蚀的条件;金属防护的原理与方法。
难点:铁锈蚀条件的实验探究与控制变量法的应用;铁锈蚀的本质理解。
三、教学过程
(一)情境导入
日常生产和生活中离不开金属材料,但世界上每年因腐蚀而损失的金属材料和设备占其年产量的 20%~40%,金属抗腐蚀技术是科学研究的重要课题。本节课我们将探究金属腐蚀的条件与防护方法。
(二)探究铁钉生锈的条件
1. 探究・实践
探究目的:探究铁钉生锈的条件。
猜想与假设:铁钉生锈的条件是与氧气(或空气)和水同时接触,依据是生活中潮湿环境下的铁制品更容易生锈,干燥或隔绝空气的铁制品不易生锈。
实验设计(控制变量法):
实验装置
实验条件
实验现象
1
铁钉只接触干燥空气(密封干燥试管)
铁钉无明显锈蚀
2
铁钉只接触煮沸冷却后的蒸馏水(油封隔绝空气)
铁钉无明显锈蚀
3
铁钉同时接触水和空气(敞口试管,部分浸入水中)
铁钉表面出现铁锈,且水面处锈蚀最严重
探究结论:铁生锈的条件是铁与氧气(或空气)和水同时接触,二者缺一不可。
2. 思考讨论
(1)实验依据与控制变量:通过对比三组实验现象,只有同时接触水和空气的铁钉发生锈蚀,说明铁生锈需要同时接触氧气和水;实验中控制了 “水” 和 “氧气” 两个变量,通过设置只接触单一条件的对照组,验证铁生锈的必要条件。
(2)防止铁制品锈蚀的思路:破坏铁生锈的条件,使铁制品与水或氧气隔绝,或同时隔绝二者。
(3)验证 “食盐水中铁锈蚀更快” 的实验证据:装有食盐水润湿滤纸的装置中,氧气浓度传感器测得的氧气浓度下降更快,说明铁粉消耗氧气的速率更快,证明铁在食盐水中锈蚀更快。
填写教材思考讨论内容:
(三)钢铁锈蚀的本质与特点
钢铁制品的腐蚀过程是复杂的化学反应过程,钢铁由铁、碳等元素组成,与空气中的氧气、水等反应而被腐蚀。铁锈的主要成分是,它疏松多孔,不能阻碍内部的铁与氧气、水蒸气继续接触,最终会导致钢铁全部被腐蚀。
(四)金属的防护方法
根据铁生锈的条件,防止铁制品锈蚀的核心思路是使铁制品与水和氧气隔绝,常见方法如下:
防锈方法
实例
原理
涂覆保护层
自行车链条涂油、健身器材喷漆、水杯搪瓷
在金属表面形成一层致密的保护膜,隔绝水和氧气
镀耐腐蚀金属
水龙头镀铬
铬耐磨、耐腐蚀,形成保护层,隔绝水和氧气
改变内部结构
制成不锈钢(加入合金元素)
增强钢铁的抗腐蚀能力
(五)金属资源的保护
废旧金属回收利用:金属制品的腐蚀、损坏和自然淘汰会产生大量废旧金属,回收并循环利用废旧金属,可减少资源浪费和环境污染。
合理开采矿物:有计划、合理地开采金属矿物,避免资源过度消耗。
寻找金属代用品:如用塑料代替金属材料制造管道、齿轮和汽车零部件等,减少金属资源的使用。
(六)课外实践任务
搜集有关钢铁锈蚀造成经济损失的资料,与同学交流。
观察身边生锈的钢铁制品,记录铁锈的颜色、状态,调查钢铁制品在什么环境中最容易被腐蚀。
向家人提出几条合理使用金属制品的防锈建议。
(七)课堂小结
本节课我们通过实验探究了铁锈蚀的条件,理解了铁生锈需要同时接触氧气和水;学习了基于防锈原理的多种防护方法,了解了保护金属资源的有效途径,认识到化学在解决金属腐蚀问题、实现资源可持续利用中的重要价值。
四、板书设计
铁生锈的条件:与氧气(空气)和水同时接触
铁锈主要成分:(疏松多孔)
金属防护的原理:隔绝氧气或水,或同时隔绝二者
常见方法:涂油、喷漆、搪瓷、镀铬、制成不锈钢
保护金属资源的途径:回收利用废旧金属、合理开采矿物、寻找金属代用品
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