第四节 钢铁的腐蚀
第四节：钢铁的腐蚀
【教学目标】
1．知识与技能目标
（1）认识金属腐蚀的普遍性及危害性
（2）知道金属腐蚀的类型和钢铁腐蚀的原理。
（3）掌握吸氧腐蚀和析氢腐蚀的电化学原理。
2．过程与方法目标
（1）从现象到本质的分析，学会设计对比实验。
（2）从实验探究过程中提高对实验现象的观察能力和分析能力。
3．情感态度与价值观目标
（1）通过钢铁腐蚀与生活实际相联系的内容,增强学生学习兴趣.
（2）通过课堂探究活动,发展学生的探究能力。
【教学重点】金属的电化腐蚀
【教学难点】】析氢腐蚀和吸氧腐蚀的电化学原理
【教学手段】计算机辅助教学 实验辅助教学
【教学方法】通过视图，实验激发学生的兴趣，引导启发学生分析、认识问题的本质
【教学过程】
【图片】鸟巢
【问 】鸟巢，奥运会标志性建筑物之一，它是什么材料做成的呢？
【答 】
【讲述】钢铁具有广泛的用途，但也有它致命的弱点。
【问 】弱点是什么呢？
【答 】
【投影】生活中一些金属腐蚀的图片
【图片】空调支架，水龙头，消防栓等
【问 】由此可见，钢铁的腐蚀普遍不普遍呐？
【答 】
【讲述】钢铁的腐蚀非常普遍，目前，我国钢铁产量已高达亿吨，而其中的30%，是由于锈蚀白白浪费掉了。
【板书】一 钢铁腐蚀的普遍性和危害性
【讲述】①全世界，每年，因为钢铁腐蚀造成的，直接经济损失，约达7000亿美元，远远超过地震、水灾、台风等自然灾害，造成损失的总和。
【讲述】②我国，因钢铁腐蚀造成的损失，占国民生产总值的4%，(2009年钢铁腐蚀损失超过1万亿元）。
【讲述】③钢铁腐蚀，所造成的损失，远远超过国家对教育的投入，到2012年，中国教育经费的支出目标是：占国民生产总值的4%。
【过渡】面对钢铁腐蚀的危害事实，防腐就显得尤为重要，要防腐，首先得弄清楚腐蚀的原理。
【讲解】钢铁的腐蚀，是指钢铁跟接触的气体或液体，发生氧化还原反应而腐蚀损耗的过程。
【板书】第四节：金属的腐蚀
【板书】金属的腐蚀
【板书】二 钢铁腐蚀的原理
【引导】要弄清楚腐蚀的原理，我们首先得知道钢铁是什么。
【问 】钢铁是什么呢？
【答 】
【讲述】铁碳合金
【板书】1钢铁的成分：铁碳合金
【引导】在初中，我们学习知道，纯铁具有较好的抗腐蚀能力。而钢铁容易腐蚀，这肯定是由于含的碳所导致。
【讲述】联系上节课原电池原理的学习。
【引导】将铁棒和碳棒用导线连接插入稀硫酸中，会有什么现象呢？
【生答】碳棒上有气泡冒出。
【讲述】Fe，C，稀硫酸构成了原电池，Fe作为负极，失去电子转变为Fe2+而损耗， H+在正极碳棒上，得电子转变成氢气而析出。
【讨论】讨论在排放大量SO2等酸性气体的工厂附近钢铁腐蚀的原因
【讲述】空气中的水分子在钢铁表面形成水膜，当水膜中溶有SO2，等酸性气体时，水膜就呈酸性，Fe，C，酸性水膜，构成了原电池，铁作为负极，失电子，不断溶解而损耗腐蚀，酸中氢离子得电子生成氢气而析出。
【过渡】像这样，钢铁在酸性环境中发生原电池反应，析出氢气，引起的腐蚀就叫析氢腐蚀。
【练习】请大家写出析氢腐蚀的电极反应式，和电极总反应。
【生1演板】
【板书】2 析氢腐蚀：钢铁在酸性环境中，发生原电池反应析出氢气，引起的腐蚀叫析氢腐蚀。
－负极（铁）：Fe－2e＝Fe2+
－正极（碳）：2H+＋2e＝H2↑
电极总反应：Fe + 2H+ ＝ Fe2+ + H2↑
【设疑】用NaCl溶液浸泡的钢铁是怎样被腐蚀的呢？我们来探究一下吧！
【实验探究1】取两只铁钉，用稀盐酸除去表面的铁锈，再用蒸馏水冲洗干净，然后放在NaCl溶液中浸泡一段时间，取出，放入具支试管中，按所示装置进行实验。
【引导】观察导管末端液面
【问 】导管末端液面是上升还是下降？这个过程是析氢腐蚀吗？为什么？
【答2 】
【讲解】钢铁在空气中不是发生析氢腐蚀
【引导】导管末端液面上升，说明具支试管有气体被吸收了。
【问 】是什么气体被吸收了呢？
【答 】
【讲解】钢铁在空气中吸收了氧气而引起的腐蚀就叫吸氧腐蚀。
【探究结论】钢铁在空气中发生吸氧腐蚀。
【板书】3 吸氧腐蚀：钢铁吸收氧气而引起的腐蚀就叫吸氧腐蚀。
【
【板书】（2）吸氧腐蚀的原理
【视图】空气中的水分子在钢铁表面形成水膜，请同学思考，表述原理。
【答3 】
【讲解】非常正确，在潮湿的空气中有H2O，钢铁表面吸附了一层薄薄的水膜，水膜中溶有来自大气中的O2，CO2等气体，钢铁里的铁和少量的碳，与溶有O2的水膜构成无数微小的原电池发生了原电池反应。
【讲解】请大家写出该过程的，电极反应式和电池总反应。
【生4演板】
【板书】活泼金属铁做负极，惰性电极碳做负极
－负极（铁）：2Fe－4e＝2Fe2+
－－正极（碳）：2H2O+O2＋4e＝4OH
电池总反应： 2Fe+ O2+2H2O =2Fe(OH)2
【讲解】生成的Fe(OH)2 与O2进一步反应生成铁锈
【板书】4Fe(OH)2 +O2 + 2H2O =4 Fe(OH)3
2Fe(OH)3→Fe2O3·nH2O+(3-n) H2O
铁锈的主要成分Fe2O3·nH2O
【讲解】铁锈疏松地覆盖在钢铁表面，不能阻止钢铁继续腐蚀。
【引导】通过以上的学习和探究，思考问题。
【思考】钢铁在空气中是发生析氢腐蚀还是吸氧腐蚀？
【回答】
【讲解】钢铁在空气中既发生析氢腐蚀，又发生吸氧腐蚀，但以吸氧腐蚀为主。
【讲解】空气呈弱酸性。在排放大量SO2等酸性气体的工厂附近，钢铁以析氢腐蚀为主。
【引导】下面，我们再对钢铁在空气中，发生两种腐蚀的条件做个对比。
【板书】（3）析氢腐蚀和吸氧腐蚀的条件：
析氢腐蚀：水膜呈酸性
吸氧腐蚀：水膜呈中性或酸性很弱或碱性。
【过渡】钢铁不管是发生析氢腐蚀还是发生吸氧腐蚀，钢铁表面必须要形成水膜。
【讲解】像钢铁这样，不纯的金属或合金，在潮湿的空气中，发生原电池反应，引起的腐蚀，统称叫电化学腐蚀。
【板书】4 电化学腐蚀 ：像钢铁这样，不纯的金属与电解质溶液接触时，发生原电池反应，比较活泼的金属失去电子而被氧化，这种腐蚀叫做电化学腐蚀。
【过渡】但当钢铁表面没有形成水膜的时候，钢铁也会被腐蚀。
【讲解】例如铁与氯气反应生成三氯化铁，铁丝放在酒精灯上加热变黑。
【问 】这样腐蚀是电化学腐蚀吗？
【答 】
【讲解】铁的这种腐蚀没有发生原电池发生，所以不是电化学腐蚀，是铁与氯气，氧气直接反应而引起的腐蚀
【讲解】铁的这种腐蚀方式叫化学腐蚀。
【板书】5 化学腐蚀：金属与接触到的干燥气体如O2，Cl2，SO2，等直接发生化学反应而引起的腐蚀。
【思考】钢铁在空气中是发生电化学腐蚀还是化学腐蚀？
【回答】
【讲解】钢铁在空气中既发生电化学腐蚀，又发生化学腐蚀，但电化学腐蚀为主。
【讲解】空气中有大量的水分子，钢铁表面容易形成水膜。
【讲述】运用这节课你所学习的知识，思考下面的问题。
【思考】烧菜用过的铁锅，若洗净未擦干，会有什么现象？
哪个地方最容易生锈？
【生5】发生锈蚀，在锅底更容易生锈。
腐蚀得本质就是：金属原子失去电子被氧【引导】通过以上的学习，现在对钢铁的腐蚀做个小结。
【板书】三 化学腐蚀（次要）（直接反应）
析氢腐蚀 （次要）
吸氧腐蚀 （主要）
【讲述】钢铁腐蚀给生产、生活带来了很大的危害。
【讲解】钢铁防腐已被列入”十二五” 规划：力争到“十二五”末，海洋防腐产业产值突破20亿元，海洋腐蚀损失减少200亿元 。
【结束】如何防腐，我们下节课继续学习。
【布置作业】 完成新坐标
【板书 】 第四节：钢铁的腐蚀
钢铁跟接触的气体或液体发生氧化还原反应而腐蚀损耗的过程。
一 钢铁腐蚀的普遍性和危害性
二 钢铁腐蚀的原理
1钢铁的成分：铁碳合金
2 析氢腐蚀 ：钢铁在酸性环境中引起的腐蚀叫析氢腐蚀。
－负极（铁）：Fe－2e＝Fe2+
－正极（碳）：2H+＋2e＝H2↑
电池总反应：Fe + 2H+ ＝ Fe2+ + H2↑
3 吸氧腐蚀：钢铁吸收氧气而引起的腐蚀就叫吸氧腐蚀
（1）钢铁在空气中腐蚀的条件是：要有O2和H2O。
（2）吸氧腐蚀的原理
－负极（铁）：2Fe－4e＝2Fe2+
－－正极（碳）：2H2O+O2＋4e＝4OH
电池总反应： 2Fe+ O2+2H2O =2Fe(OH)2
4Fe(OH)2 +O2 + 2H2O =4 Fe(OH)3
2Fe(OH)3→Fe2O3·nH2O+(3-n) H2O
铁锈的主要成分Fe2O3·nH2O
（3）析氢腐蚀和吸氧腐蚀的条件：
析氢腐蚀：水膜呈酸性
吸氧腐蚀：水膜呈中性或酸性很弱。
4 电化学腐蚀 ：不纯的金属与电解质溶液接触时，发生原电池反应，比较活泼的金属失去电子而被氧化，这种腐蚀叫做电化学腐蚀。加快钢铁的腐蚀速度。
5 化学腐蚀：钢铁与接触到的干燥气体如O2，Cl2，SO2，等直接发生化学反应而引起的腐蚀。
三 钢铁的腐蚀 化学腐蚀（次要）（直接反应）
析氢腐蚀 （次要）
吸氧腐蚀 （主要）