钢铁防锈案例

钢铁防锈案例

[资源背景]

据统计全世界每年因锈蚀而损失的钢铁量占全年生产量的1/4。我国的钢铁产量已经连续十多年位居世界之首，但钢铁的锈蚀同样以惊人的数字迅速增长。防止金属腐蚀特别是钢铁材料的锈蚀已成为科学研究和技术领域中的重大课题。

我们课题组把金属的内容作为一个专题既符合教学标准，又能有效地拓展九年级学生的知识视野，还能对培养学生学习化学的浓厚兴趣起到非常重要的作用。

[设计思路]

新的教学目标从身边的化学物质入手，期待通过这些学生熟悉的物质的教学对学生进行化学启蒙教育。引导学生观察和探究一些身边常见的物质，帮助学生了解它们对人类生活的影响，体会科学进步对提高人类生活质量所起的巨大贡献。本教学案例围绕日常生活中常见的材料---钢铁来创设学习情境，引导学生开展社会调查，进行实验探究，收集资料，充分发挥学生学习的主体作用，培养学生解决实际问题的各种能力。

[研究目标]

1、知道常见金属与氧气的反应；了解钢铁锈蚀对我国造成的经济损

失情况；

2、了解防止金属锈蚀特别是钢铁锈蚀的简单方法；

3、初步学会运用观察、实验等方法获取信息，初步学会运用比较、

分类、归纳、概括等方法对获取的信息进行加工；

4、初步建立科学的物质观，增进对“世界是物质的”“物质是变化的”等

辨证唯物主义观点的认识，逐步树立崇尚科学的观念；发展善于合作、勤于思考、严谨求实、勇于创新和实践的科学精神。

[研究步骤]

1、收集资料：调查本地金属使用情况和金属回收情况；收集金属锈

蚀的情况（课前准备）；

2、整理分析获取的信息；

3、成果：写出分析报告

[研究方法]

1、实地调查

2、收集资料

3、实验探究

[教学活动安排]

教学活动一：查找资料了解一般钢铁的主要成分及分类，查找近几年我国金属（钢铁）生产情况，了解全国钢铁锈蚀情况，了解金属防锈的原理与方法。

一、钢铁的主要成分及分类

普通钢铁是铁与碳(C)、硅(Si)、锰(Mn)、磷(P)、硫(S)以及少量的其他元素所组成的合金。其中除铁(Fe)外，碳的含量对钢铁的机械性能起着主要作用，故统称为铁碳合金。它是工程技术中

最重要、用量最大的金属材料。

根据碳含量的不同把铁碳合金分为钢和生铁两大类。

钢是含碳量为0.03%～2%的铁碳合金。按所含元素的不同又分为普通碳素钢和合金钢。碳素钢是最常用的普通钢。按含碳量不同，碳素钢又分为低碳钢、中碳钢和高碳钢。随含碳量升高，碳素钢的硬度增加、韧性下降。合金钢又叫特种钢，在碳钢的基础上加入一种或多种金属或非金属元素，使钢的组织结构和性能发生变化，从而具有一些特殊性能，如高硬度、高耐磨性、高韧性、耐腐蚀性，等等。如铬钢、锰钢、铬锰钢、铬镍钢等。经常加入钢中的元素有硅（Si）、钨（W）、锰（Mn）、铬（Cr）、镍（Ni）、钼（Mo）、钒（V）、铊（Ti）等。我国合金钢的资源相当丰富，除铬（Cr）、钴（Co）不足，锰（Mn）品位较低外，钨（W）、钼（Mo）、钒（V）、铊（T）i和稀土金属储量都很高。21世纪初，合金钢在钢的总产量中的比例有大幅度增长。

生铁是含碳量为2﹪-4.3﹪的铁碳合金。生铁硬而脆，但耐压耐磨。根据生铁中碳存在的形态不同又可分为白口铁、灰口铁和球墨铸铁。白口铁中碳以Fe3C形态分布，断口呈银白色，质硬而脆，不能进行机械加工，是炼钢的原料，故又称炼钢生铁。碳以片状石墨形态分布的称灰口铁，断口呈银灰色，易切削，易铸，耐磨。若碳以球状石墨分布则称球墨铸铁，其机械性能、加工性能接近于钢。在铸铁中加入特种合金元素可得特种铸铁，如加入铬（Cr），耐磨性可大幅度提高，在特种条件下有十分重要的应用。

二、我国钢铁生产情况及锈蚀情况

1996年我国钢铁产量突破1亿吨，钢铁生产总量跃居世界第一，随后我国钢铁产量连年递增，2008年我国钢铁产量达到5亿吨，成为世界上钢铁最大的生产国与消耗国。但每年因腐蚀而报废的金属设备和材料相当于年产量的20﹪-40﹪。

三、金属防锈原理及常见方法

铁制品锈蚀的过程实际上是铁与空气中的氧气、水蒸气等发生化学反应的过程。破坏其锈蚀的两个必备条件就会阻碍反应的发生，达到防锈的目的。因此，保护铁制品要做到两点：一、保持铁制品的洁净和干燥；二、隔绝空气。

保护铁制品的常见方法有物理方法与化学方法两种。

常见的物理方法有涂防锈漆，涂油，以及使用替代材料（如塑料，陶瓷等）。

化学防锈方法有：搪瓷，电镀，制成合金，烤蓝，原电池防护法（阴极防护，阳极防护）等。

教学活动二：农村生产生活中常用金属情况调查

（附调查表）

农村生产生活中常用金属调查表

教学活动三：实验探究钢铁锈蚀的条件。

实验用品：洁净无锈的铁钉4枚、试管4支、蒸馏水1瓶、食盐水若

干、植物油、棉花、和干燥剂氯化钙，试管架，橡皮塞。

实验过程：

1、取洁净无锈的铁钉4枚分别加入4支试管中，在第一支试管中加入一定量的食盐水，使铁钉的一半浸在食盐水中；在第二支试管中加入一定量的蒸馏水，使铁钉的一半浸在蒸馏水中；在第三支试管加入蒸馏水使铁钉完全浸没在其中，然后再加入一层植物油，最后塞上塞子；第四支试管里放一小团棉花，再塞上塞子。

2、注意每天观察铁钉锈蚀的情况，连续观察七天，做好记录，相互交流讨论。

结论：钢铁制品的锈蚀过程是铁与空气中的氧气、水蒸气等发生的化学反应的过程。防止铁制品的锈蚀只要破坏铁制品锈蚀的条件即可，即隔绝氧气，隔离水分。

交流：列举日常生活中常见的钢铁保护方法，如刷油漆，涂油等。

分析讨论：日常生活中常见的钢铁保护方法应用的原理。

提出问题：铁与氧气的反应形式有哪些？其反应特点如何？

学生讨论：

小结：铁在氧气中的燃烧是剧烈氧化反应；铁的锈蚀是缓慢氧化，特点是不易被人类觉察。两者的共同点是都会放出热量，都需要氧气参与。日常生活中的铁制品锈蚀主要是缓慢氧化。

教学活动四：自主学习金属资源的保护。

交流讨论保护金属的有效途径是：

1、防止金属制品的腐蚀；

2、金属的回收再利用；

3、有计划、合理开采矿物；

4、寻找金属的代用品等。

交流各自调查的情况，了解金属回收的现状，树立金属回收的观念。

四、课堂小结

这节课我们学习了钢铁制品的锈蚀问题，知道了钢铁锈蚀的原因，了解了防止钢铁生锈的常见方法，知道了保护金属制品的方法和回收金属的意义。希望同学们能学以致用，把化学知识带进生活。

五、教学反思

本课教学前期工作量大，但大部分学生热情高，兴趣浓，能积极的投入调查探究中；不过由于本校条件的限制，学生寻找资料的途径比较少，提供的信息比较片面；一部分人表现非常突出，也有少数人人云亦云。在今后的教学中还必须加强学生之间的互动作用和合作意识。

化学科

《钢铁防锈》教学案例

横洲中学贺武容

2009年9月