4.3 金属的腐蚀与防护 课件-2025-2026学年高二上学期化学人教版选择性必修1

该高中化学课件聚焦金属腐蚀与防护，系统讲解腐蚀原理（化学腐蚀、电化学腐蚀及吸氧/析氢腐蚀）和防护方法（电化学保护、表面覆盖、改变组成）。以五菱汽车部件腐蚀现象导入，通过任务一追溯根源（本质、类型、反应原理）、任务二设计防护方案，搭建“现象-原理-应用”学习支架，结合实验探究（如铁钉吸氧腐蚀实验）衔接前后知识。 其亮点在于情境深度融合（五菱汽车），以任务驱动实验探究（如小组设计Zn-Fe、Cu-Fe原电池验证防护原理）和合作交流，培养科学探究与实践能力。通过宏观现象（导管液面上升）与微观电极反应结合，落实化学观念与科学思维，课堂评价与延伸实践（调研车主设计养护指南）提升科学态度与责任。学生能增强知识应用能力，教师可获得素养导向的完整教学方案。

同样是金属部件，五菱汽车有的光亮如新，有的却锈迹斑斑。 金属腐蚀的原理是什么， 我们该如何保护自己的爱车？ 人教版高中化学选择性必修一第四章第三节《金属的腐蚀与防护》 ——护“菱”行动：解码金属腐蚀与防护的秘密 项目式学习 《第5课时 金属的腐蚀与防护》 【学习目标】 1. 知道金属腐蚀的原理及类型。 2.明确吸氧腐蚀、析氢腐蚀的发生条件、电极反应及总反应。 3.熟知金属防护的三类核心方法。 4.能结合五菱汽车实际场景，关联腐蚀原理与具体部位的腐蚀原因。 铜绿主要成分：Cu2(OH)2CO3 铁锈主要成分：Fe2O3 • xH2O 金属原子失去电子，被氧化： M − ne− = Mn+ 1.金属腐蚀本质： 任务一 追溯五菱金属“生锈密码”根源 阅读课本资料 2.金属腐蚀类型： 电化学腐蚀 金属与其表面接触的一些物质（如Cl2、O2、SO2）直接反应。 不纯的金属与电解质溶液接触会发生原电池反应。 高温条件被腐蚀的燃气灶 铁索生锈 铜管生锈 化学腐蚀 任务一 追溯五菱金属“生锈密码”根源 阅读课本资料 【思考】 五菱汽车底盘在潮湿环境中生锈，属于哪种电化学腐蚀？ 如何通过实验验证？ 任务一 追溯五菱金属“生锈密码”根源 【实验4-3】铁钉的吸氧腐蚀实验 用除了锈的铁钉代替汽车钢板进行探究 用传感器测量装置内O2浓度的变化 导管内液面上升说明了什么？ 任务一 追溯五菱金属“生锈密码”根源 观察分析 钢铁的吸氧腐蚀示意图 负极 正极 2Fe-4e-=2Fe2+ O2+4e-+2H2O=4OH- 2Fe+O2+2H2O=2Fe(OH)2 4Fe(OH)2 + O2 + 2H2O = 4Fe(OH)3 Fe2O3 · xH2O（铁锈） 部分失水 负极(Fe) 正极(C) 总反应 吸氧腐蚀：钢铁表面吸附的水膜酸性很弱或呈中性，且溶有一定量的氧气。 底盘、排气管生锈，水和氧气是关键，且盐水会加速腐蚀。 大家知道为什么五菱汽车的底盘、排气管往往比车身外壳、车把手更容易腐蚀了吧？ 底盘缝隙易积水，长期处于潮湿状态，为腐蚀提供“电解液”。 工作时排气管温度高，同时接触尾气，加速腐蚀。 金属腐蚀是“环境+金属特性”共同作用的结果，不同场景下腐蚀原因有差异。 思考回答 析氢腐蚀：在酸性环境中，腐蚀过程中不断有H2放出。 钢铁的析氢腐蚀示意图 负极(Fe) 正极(C) 总反应 Fe − 2e− ＝ Fe2+ 2H+ + 2e− ＝H2↑ Fe + 2H+ ＝ Fe2+ + H2↑ 自主分析 任务一 追溯五菱金属“生锈密码”根源 【思考交流】 结合原电池和电解原理，我们发现通常是是负极或者阳极的金属失去电子。我们是否可以利用他们的原理来对五菱汽车实施保护呢？ 将保护的金属放到原电池的正极或者电解池的阴极。 任务二：科技护“菱”方案设计 请同学们分成两组，合作设计实验以上两个操作的可行性。 任务二：科技护“菱”方案设计 任务二：科技护“菱”方案设计 装置 操作 现象 结论 + − 3％NaCl溶液 均取铁片附近的溶液于试管中，滴加K3[Fe(CN)6] 溶液 无蓝色沉淀 产生蓝色沉淀 Zn作负极被腐蚀，Fe作正极被保护（铁未被腐蚀） 小组合作 装置 操作 现象 结论 3％NaCl溶液 无蓝色沉淀产生 外加电流将铁作为阴极得以保护（铁未被腐蚀） 接通电源，一段时间后取铁片附近的溶液于试管中，滴加K3[Fe(CN)6] 溶液 小组合作 任务二：科技护“菱”方案设计 电化学防护法 类型 方法 原理 实例 牺牲阳极的阴极保护法 在被保护的设备上装上比它更活泼的金属 被保护的金属作原电池的正极 船舶的外壳上装锌块 外加电流的阴极保护法 将被保护的设备与惰性电极置于电解质溶液中，接上外加直流电源 被保护的金属作电解池的阴极 保护海水中的钢闸门 任务二：科技护“菱”方案设计 思考交流 【思考】除了电化学保护，还有哪些方法能保护五菱汽车金属部件？ 任务二：科技护“菱”方案设计 防止金属腐蚀的措施 能防止金属腐蚀的原理 金属的表面覆盖保护层 改变金属组成或结构 在金属中添加铬、镍制成不锈钢制成性能优异的合金，增强抗腐蚀性能 隔绝外界空气、水、电解质溶液等 烤蓝 涂机油 烤漆 涂凡士林 镀锌 镀铬 任务二：科技护“菱”方案设计 不同区域进行不同处理 【深度思考】为何五菱不采用整车镀锌？ 工艺成本较高，与五菱高性价比的定位存在矛盾。且镀层一旦破损，修复困难，反而加速局部腐蚀 【课堂评价】 1．下列关于金属腐蚀的说法正确的是(　　) A．合金都比纯金属易被腐蚀 B．金属化学腐蚀的实质是：M − ne−＝Mn＋，电子直接转移给氧化剂 C．金属的电化学腐蚀必须在酸性条件下进行 D．镀锌铁皮的镀层损坏后，铁更容易被腐蚀 B 2．某学生为研究金属腐蚀的条件，用金属丝把三根大小相同的铁钉分别固定在如图所示的三个装置中，放置一星期后观察现象，下列描述错误的是 (　　) A．装置Ⅰ的U形管铁钉一侧的液面一定会上升 B．装置Ⅱ中的铁钉腐蚀最严重 C．比较U形管铁钉一侧的液面：装置Ⅰ比装置Ⅱ的低 D．装置Ⅲ中的铁钉几乎没有被腐蚀 C 【课堂评价】 【课堂小结】 金属的腐蚀与防护 金属的腐蚀 金属的防护 改变金属材料的组成 金属表面覆盖保护层 化学腐蚀 电化学腐蚀 析氢腐蚀 吸氧腐蚀 电化学保护法 牺牲阳极法 外加电流法 【课堂延伸】——护“菱”行动实践 1.实践任务：调研身边五菱新能源车主，收集“金属部件腐蚀故障案例”，结合课堂知识，设计《金属部件日常养护指南》。 2.拓展思考：海洋平台、输油管道的腐蚀该如何防护？查阅资料了解国家防腐技术突破。 金属的腐蚀与防护 ——基于学科大概念的项目式教学 教 学 阐 述 CONTENTS 目录 01 教材分析 教学目标 教学重难点 06 教学过程 07 教学反思 02 学情诊断 03 04 05 教学方法 06 23 01 教材分析 教材整合 大概念 大情景 大任务 大情景：习总书记发表致辞 大任务：电能与化学能的转化与实际应用 大概念：基于氧化还原反应的电能与化学能转化支撑能源与材料发展 本节内容承上启下，通过原电池的工作原理 搭建理论与实际应用的桥梁，是电化学知识体系的重要一环。 内容定位：人教版高中化学选择性必修一第四章第三节，是对前面所学的原电池、电解池内容综合应用。 教学价值：引导学生认识化学在新能源领域的应用，理解“科技赋能产业”，培养民族自豪感与社会责任感。 02 01 03 01 教材分析 课标分析 【内容要求】 01 教材分析 课标分析 【教学提示】 01 教材分析 【学业要求】 【知识层面】 已掌握原电池和电解池基本工作原理，能写出简单电极反应式；对金属生锈有生活化认知，但尚未将生锈现象与电化学原理建立关联。 【能力层面】 具备初步的实验操作能力和逻辑推理能力，但在宏观现象与微观粒子行为的关联、原理与实际场景的结合上存在不足，难以自主设计实验验证防护方案。 【认知障碍】 学生对汽车养护这一生活化主题兴趣浓厚，但应用电化学原理设计防护方案时，难以区分牺牲阳极法与外加电流法的原理及适用场景 02 学情诊断 03 教学目标 能利用电化学原理解释金属腐蚀的现象。 了解金属的防护措施。 懂 原理 建 模型 明 责任 将五菱汽车锈蚀与电子转移、电极反应等微观现象的关联，建立宏观现象与微观本质的认知模型。 宏观辨识与微观探析 基于K3[Fe(CN)6]溶液是否产生蓝色沉淀、O2浓度变化等证据，推理防护方法的有效性，用原电池、电解池模型解释腐蚀与防护原理。 通过分析五菱汽车腐蚀问题，认识化学对工业生产的价值；通过设计金属部件养护指南，培养服务生活的责任意识。 科学态度与社会责任 评价目标 “教、学、评”一体化 01 02 证据推理与模型认知 素养目标 29 难点 重点 化学腐蚀与电化学腐蚀的区别；钢铁吸氧腐蚀的原理； 电化学保护法的原理及实验验证。 钢铁吸氧腐蚀中铁锈生成的多步反应分析； 电化学防护的本质。 04 教学重难点 问题启发法 情境引入法 合作交流法 实验探究法 教法 学法 以学促教 以教辅学 归纳总结法 05 教学方法 31 06 教学过程 教学思路 提出猜想 设计实验 观察分析 得出结论 验证 提升 情境导入，护“菱”行动启动 基于五菱新能源汽车大情景下，通过展示汽车部件腐蚀情况图，作出“金属腐蚀的原理是什么，我们该如何保护自己的爱车？”问题驱动。 06 教学过程 创设情境 33 溯生锈根源 06 教学过程 创设情境 金属腐蚀的本质： M − ne− = Mn+ 提出问题 铁→铁锈如何演变？属于哪种腐蚀类型？ 阅读资料 腐蚀类型：化学腐蚀、电化学腐蚀 铜绿主要成分：Cu2(OH)2CO3 铁锈主要成分： Fe2O3 • xH2O 06 教学过程 创设情境 【观察分析】用除了锈的铁钉代替汽车钢板进行探究。 导管内液面上升（宏观现象）说明了什么？ 4Fe(OH)2 + O2 + 2H2O = 4Fe(OH)3 Fe2O3 · xH2O（铁锈） 部分失水 溯生锈根源 06 教学过程 创设情境 【设计意图】 通过观察宏观实验现象，进行微观探析，了解铁发生腐蚀的过程； 同时培养学生“观察-分析-推理”的科学探究核心素养。 溯生锈根源 吸氧腐蚀：钢铁表面吸附的水膜酸性很弱或呈中性，且溶有一定量的氧气。 析氢腐蚀：在酸性环境中，腐蚀过程中不断有H2放出。 探护菱方案 06 教学过程 创设情境 溯生锈根源 【思考交流】 结合原电池和电解原理，我们发现通常是是负极或者阳极的金属失去电子。我们是否可以利用他们的原理来对五菱汽车实施保护呢？ 主动引导 资料信息 小组合作探究 教师主导 学生主体 06 教学过程 探护菱方案 创设情境 溯生锈根源 装置 操作 现象 结论 + − 3％NaCl溶液 均取铁片附近的溶液于试管中，滴加K3[Fe(CN)6] 溶液 无蓝色沉淀 产生蓝色沉淀 Zn作负极被腐蚀，Fe作正极被保护（铁未被腐蚀） 06 教学过程 探护菱方案 创设情境 溯生锈根源 装置 操作 现象 结论 3％NaCl溶液 无蓝色沉淀产生 外加电流将铁作为阴极得以保护（铁未被腐蚀） 接通电源，一段时间后取铁片附近的溶液于试管中，滴加K3[Fe(CN)6] 溶液 06 教学过程 【设计意图】 采用小组合作探究方式开展自主设计防护方案活动，增强学生合作意识和动手能力，提升科学探究与创新意识。 探护菱方案 创设情境 溯生锈根源 【深化概念】 06 教学过程 课堂评价 【设计意图】 精准匹配课堂核心任务，检验与强化教学目标的达成度，并及时反馈学生对基础知识的掌握程度， 进而实现能力落地。 探护菱方案 创设情境 溯生锈根源 06 教学过程 【设计意图】 将课堂知识延伸到课外实践， 培养用化学解决实际问题的能力； 关联国家基建需求， 提升学生的社会责任感， 落实科学态度与社会责任素养。 课堂评价 探护菱方案 创设情境 溯生锈根源 课后作业 教学亮点 情境贯穿，素养落地：五菱情境深度融合， 实现价值引领。 教师主导，学生主体：任务带动学生活动， 有效提升创新意识。 合作探究，思维递进：自主设计实验， 培养探究与创新意识。 价值引领，家国情怀：结合国家战略， 激发科技报国热情。 2 3 4 1 07 教学反思 43 不足之处 01 课堂评价方式单一， 主要以学生回答问题为主， 缺乏对学生探究过程的动态评价； 02 学生实验参与度不均衡， 部分学生未能亲自动手。 07 教学反思 谢谢您的耐心聆听！ $