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22—4放射性的应用与防护

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22—4放射性的应用与防护

教学目标

1、知识与能力

⑴.知道什么是放射性同位素,人造和天然放射性物质的主要不同点。

⑵.了解放射性在生产和科学领域的应用。

⑶.知道放射性污染及其对人类和自然产生的严重危害,了解防范放射线的措施,建立防范意识。

2、过程与方法

渗透和安全地开发利用自然资源的教育。

3、情感态度与价值观

培养学生收集信息、应用已有知识、处理加工信息、探求新知识的能力。

教学重点、难点分析

重点:三种射线的应用。

难点:理解“示踪原子”的应用原理。

课时安排

1课时

课前准备

教师:放射性应用的图片、挂图(可以是多媒体图片资料),放射性污染与防护资料影片,相关阅读资料。

附:阅读资料(参见〖背景资料〗)。

学生:通过查阅图书、上网或向有关人员请教咨询查找收集以下几方面材料或信息:

1.放射性的应用(实例介绍)。

2.放射性污染的危害性(史实资料)、放射性污染的防护措施。

教学过程

○引入新课

上一节课我们研究了放射性和三种放射线的特点,这节课主要研究放射性的应用。

四、放射性的应用与防护

○新课教学

一、分组讨论

最近大家又通过各种渠道收集了许多有关“放射性的利用”和“放射性污染的危害与防护”的资料。下面我们以小组(4~5个人)为单位综合处理每个人的资料(此过程学生可以在课前有所准备),然后准备在课堂上作包含以下方面的陈述:

⑴什么是放射性同位素?为什么生产和科研中采用人造而非天然放射性物质?

⑵α、β、γ三种放射线对物质的作用各自有何特点?

⑶利用实例分别介绍三种放射线的应用并简要说明应用原理(或依据)。

⑷什么是示踪原子,怎样理解示踪原子的作用?

⑸什么是放射性污染及放射性污染有什么可怕后果?

⑹哪些事件或事物会导致放射性污染?并请举出实例。

⑺对放射性物质有哪些有效的防护措施?

以上问题要通过多媒体(幻灯片)展示。

二、组织课堂进行小组(代表)陈述

选一个小组进行陈述(一个同学陈述后,其它同学补充),配合该小组的陈述教师作相应内容的标题性板书:

一、放射性的应用:

二、放射性污染和防护

三、小组陈述完以后组织进行答辩:同学们就相关内容提出问题,先由该小组成员回答,也可以由其它同学回答。

教师视情况作必要的补充或重点内容的强调。特别是应该及时引导、把握、控制提问及讨论的方向。对讨论中的重点内容,教师做适当的板书(见下一项)。

四、问题解答(这些问题在答辩中解决并作相应的板书)

1.放射性同位素:有些元素的同位素具有放射性,叫做放射同位素。

人工放射性的优点:半衰期短;放射性材料的放射强度容易控制等等。

(解释:第一,人造放射性同位素可以通过核反应获得,下一节将学习“核反应”。第二。虽然放射性元素衰变的快慢由核内部因素决定,但可以控制材料中放射性同位素的含量。)

2.γ射线探伤仪可检查金属内部的损伤。其物理依据是有很强的惯穿本领。

(解释:在“探伤”这个问题上,有些学生可能联想到“X射线探伤”和“超声波探伤”。γ射线的穿透能力比X射线穿透能力更强,而且X射线不是原子核的放射线,其设备复杂庞大不易于室外应用,所以在探伤这方面的许多场合现在多用γ射线探伤仪。γ射线和X射线都是电磁波,而超声波则是进行波,在金属和许多物质中衰减很小,穿透能力甚至可达数米,探伤手段和前两者不同,所以超声波与γ射线应用场合不同。)

3.α射线带电、能量大,可使放射源周围的空气电离,变成导电气体从而消除静电积累。应用时,可将α射线源;安装在机器运转中会产生静电的适当部位。

4.放射线能引起生物体内DNA的突变。这种作用可以应用在放射线育种、放射线灭害虫、放射作用保存食品以及医学上的“放疗”等等。

(解释:放射线照射害虫会导致害虫不育,从而减少害虫数量,最终消灭害虫。教材图22—10说明的是是放射线的作用抑制了马铃薯发芽生长。而另外一种保存食品的原理是利用放射线可以杀死微生物的功能。在医学上除了“放疗”外,“γ刀”治疗肿瘤上将其“烧死”。)

5.把放射性同位素通过物理或化学反应的方式掺到其它物质中,然后用探伤测仪器进行追踪,以了解这些物质的运动、迁移情况。这种使物质带有“放射性标记”的放射性同位素就是示踪原子。

(解释:示踪原子的获得可用物理方法和化学方法。化学方法的原理是同位素具有相同的化学性质。在制造化合物时用适量的放射性同位素取代非放射性同位素,以后便可通过仪器探测跟踪该元素的“去向”。)(这是教学的难点)

示踪原子应用补充:除了课文中所讲用于农业科学和医学研究外,在工业中可以用以测定输油管中的流速,测定油管的漏油情况等;在生命科学中可用于环境监测,比如用示踪原子“跟踪”污水对海洋的污染,以便提供防治污染的原始资料和依据。

(解释:过量的放射线对人体内DNA作用使之发生突变,造成对人体的伤害。科研或生产中使用的放射源物质丢失、遗落,核爆炸、核电站泄露等都会导致放射性污染。)

五、演示:放映资料片《切尔诺贝利核泄漏事故》片断。

本节内容知识性强,而且可浅可深,涉及范围宽,只靠教师讲解既不可能有合适的深度又枯燥无味。而采用上述--既开放了学生的手脚,使课堂生动充实,又使教师能从学生学习过程中发现半单刀直入突破其认识弱点,从而化解教学中的难点。同时由于教学方式不是灌输式,不同接受能力的学生可从中获得不同层次的知识内容。

○随堂练习

1.人造放射性同位素的应用,放射性废料容易处理,这是因为___________________。

2.放射线对生物体最一般的作用是__________________________________。

3.简述示踪原子的作用。

○作业

1.每个小组将课堂讨论内容总结整理成一篇短文。

2.访问医院有关人员了解“放疗”和“γ刀”的基本原理和相关应用。

1.下列关于放射线的说法中正确的是

A.放射线可以用来进行工业探伤

B.放射线可以使细胞发生变异

C.放射同位素可以用来做示踪原子

D.放射线对人体无害

2.用哪种方法可以减缓放射性元素的衰变

A.把该元素放在低温处

B.把该元素密封在很厚的铅盒里

C.把该元素同其它的稳定元素结合成化合物

D.上述方法均不可以

3.下列哪些应用是把放射性同位素作为示踪原子

A.γ射线探伤仪

B.利用含有放射性碘131的油,检测地下输油管漏油情况

C.利用钴60治疗肿瘤等疾病

D.把含有放射性元素的肥料施给农作物,用以检测确定农作物吸收养分的规律

⑴在一开始讨论放射线应用时,可能会有学生提出X射线透视。但是经过学习课文后知道,虽然X射线与γ射线有许多类似的性质和作用,X射线却不属于原子核内放出的射线,不是放射性同位素的作用。教师要及时说明。

⑵放射性应用资料的相关网址:

①http://.cn

③http:///prod01(02).htm

精选阅读

高三物理放射性的应用与防护教学设计25


3.3放射性的应用与防护
三维教学目标
1、知识与技能
(1)知道什么是核反应,会写出人工转变方程;
(2)知道什么是放射性同位素,人造和天然放射性物质的主要不同点;
(3)了解放射性在生产和科学领域的应用;
(4)知道放射性污染及其对人类和自然产生的严重危害,了解防范放射线的措施,建立防范意识。
2、过程与方法:渗透和安全地开发利用自然资源的教育。
3、情感、态度与价值观:培养学生收集信息、应用已有知识、处理加工信息、探求新知识的能力。
教学重点:人工转变的两个核反应方程及反应过程中遵循的规律。
教学难点:人工转变的两个核反应方程及反应过程中遵循的规律
教学方法:教师启发、引导,学生讨论、交流。
教学用具:
(1)挂图,实验器材模型,课件等;
(2)多媒体教学设备一套:可供实物投影、放像、课件播放等。
(一)引入新课
前面已经学习了核反应的一种形式:衰变。本节课我们要学习核反应的另一种形式:人工转变以及人工转变产生的放射性同位素的应用和核辐射的防护。

(二)进行新课
1、核反应:原子核在其它粒子的轰击下产生新原子核的过程叫核反应。在核反应中质量数守恒、电荷数守恒。
人工转变核反应方程:
例如:写出下列原子核人工转变的核反应方程。
(1)1123Na俘获1个α粒子后放出1个质子
(2)1327Al俘获1个α粒子后放出1个中子
(3)816O俘获1个中子后放出1个质子
(4)1430Si俘获1个质子后放出1个中子
理解并记住核反应方程,通过方程理解核反应中遵循的规律。
2、人工放射性同位素
(1)放射性同位素:有些同位素具有放射性,叫做放射性同位素。放射性同位素有天然和人造两种,它们的化学性质相同。
(2)人工放射性同位素
AlHeP
(3)人工放射性同位素的优点:放射强度容易控制;形状容易控制;半衰期短,废料容易处理。
(4)凡是用到射线时,都用人造放射性同位素。
3、放射性同位素的应用:
利用射线:
射线测厚装置:烟雾报警器;放射治疗;培育新品种,延长保质期。
作为示踪原子:棉花对磷肥的吸收;甲状腺疾病的诊断。
4、辐射与安全
通过看书与上网查找资料,了解放射性辐射的用处以及危害,知道只要控制好辐射量,我们就可以利用它的射线,知道身边的一些放射性物质,以及如何防护一些有害的放射性物质。

《放射性元素的衰变》教学设计


《放射性元素的衰变》教学设计

【课堂引入】

江苏省卫生厅发布的一份紧急公告引发南京市民强烈关注,公告称南京一家公司在作业期间丢失了一枚放射性物质(铱-192),对人体有严重辐射伤害。

那么什么是放射性呢?放射性物质有哪些、有什么特点和规律呢?今天我们就来学习《放射性衰变》。

【课堂学习】

学习活动一:天然放射现象

老师:请同学们阅读课本P70“天然放射性”这一部分内容,思考以下三个问题:

问题1:天然放射现象首先是谁发现的?他发现什么物质具有放射性?

问题2:居里夫妇发现了哪些新的放射性元素?

问题3:哪些元素具有天然放射性?

(学生阅读课本后回答。)

(ppt展示答案及贝克勒尔的相关图片。)

(ppt展示答案及居里夫人及居里夫妇的工作照片等。)

学习活动二:衰变

问题4:放射性元素放出的射线是否带电呢?你能否想出方法来确定射线的带电性质呢?

老师引入:1900年前后,卢瑟福设计了一个实验:他在铅块上钻了一个小孔,孔内放上一点镭,使射线只能从这个小孔里发出,随后他将射线引入强磁场中,奇怪的现象出现了,一束射线立即分成三股,其中两股左右分开,分别向两个方向偏转,另外一股不偏不倚一直向前。卢瑟福将它们分别命名为α射线、β射线、γ射线。如图3所示。

问题5:请问α射线、β射线、γ射线分别带什么电?

老师:请同学们阅读课本P40-P42“衰变”这一部分内容,思考以下问题:

问题6:α射线、β射线、γ射线的本质是什么?分别有什么特点?

(学生阅读课本后回答。)

老师补充强调:三种放射线的本质,如图片4和表格所示。


种类

组成

速度

电离能力

穿透本领

在磁场(向内)偏转

α射线

氦核流

约10光速

弱(一张纸)

左偏

β射线

电子流

约为光速

较弱

较强(几mm的铝板)

右偏

γ射线

光子流

光速

最弱

最强(几cm的铅板)

不偏

问题7:什么是放射性衰变?有几种衰变形式?

问题8:什么是α衰变?请举例说明。

问题9:α衰变生成的新核在元素周期表中的位置与原核相比如何移动?核内的质子数、中子数以及核子数如何变化?

问题10:α衰变一般方程式如何书写?

老师补充:为什么放射性元素会发生α衰变呢?因为事实表明,2个中子和2个质子能十分紧密地结合在一起,因此在一定条件下它们会作为一个整体从较大的原子核中被抛射出来,于是放射性元素就发生了α衰变,即。

问题11:什么是β衰变?请举例说明。

问题12:β衰变生成的新核在元素周期表中的位置与原核相比如何移动?核内的质子数、中子数以及核子数如何变化?

问题13:β衰变一般方程式如何书写?

问题14:原子核中并没有电子,那么你认为β衰变中所释放出来的电子是如何产生的?

老师提醒学生,β衰变时核内的中子数少1个而质子数和电子数各多1个。

老师补充强调:正如大家所猜测的,研究表明,β衰变的实质在于核内的一个中子转化成了一个质子和一个电子,即:。

问题15:什么是γ衰变?

老师引导学生:γ射线是电磁波,能量以γ光子的形式出现,可以联想到之前讲的玻尔原子结构模型中能级的跃迁,能量也以光子的形式出现。可以猜测原子核的能量也和原子的能量一样也存在着能级。

老师补充说明:原子核的能量也和原子的能量一样,其变化是不连续的,也只能取一系列不连续的数值,因此也存在着能级,同样是能级越低越稳定。放射性的原子核在发生α衰变、β衰变时,蕴藏在核内的能量会释放出来,使产生的新核处于高能级,这时它要向低能级跃迁,能量以γ光子的形式出现。因此,γ射线经常是伴随着α射线和β射线产生的。

【典型例题1】衰变为,要经过几次a衰变和几次β衰变?

参考答案:5次a衰变和4次β衰变.

(学生积极思考完成,老师适当指导。)

学习活动三:半衰期

老师:下面请同学们阅读课本P71-P72“半衰期”这一部分内容,思考以下问题:

问题16:放射性元素原子核的衰变遵循什么规律?

(学生阅读课本后回答。)

问题17:什么是半衰期?

问题18:若一放射性元素衰变前的质量是m0,其半衰期为T,则经过时间t,这种放射性元素的质量m还剩下多少?

问题19:半衰期的长短与什么因素有关?

问题20:一放射性元素有10个原子核,经过一个半衰期是否只有5个了呢?

【典型例题2】如果的半衰期是6000年,起初有100g纯,18000年后还剩下多少?现在只剩下3g,大约过去了多长时间?

参考答案:12.5g;3年。

(学生独立思考完成,老师适当指导并补充:地球生物的生存环境中每1g碳所含的放射性碳原子核的数目是不变的,直到生物体死亡。生物体死亡之后,的含量就因衰变而不断减少,所以如果测得生物体内的含量,就能知道该生物体死亡时所处的年代。考古学家们就是用这一方法来确定各种出土文物、古代遗址和具有考古价值的遗物的年代的。)

电磁波的应用及防护


一名优秀的教师就要对每一课堂负责,作为教师就需要提前准备好适合自己的教案。教案可以让学生更好地进入课堂环境中来,让教师能够快速的解决各种教学问题。教案的内容具体要怎样写呢?为了让您在使用时更加简单方便,下面是小编整理的“电磁波的应用及防护”,希望能为您提供更多的参考。

第三节电磁波的应用及防护
三维教学目标
1、知识与技能
(1)了解光信号和电信号的转换过程;
(2)了解电视信号的录制、发射和接收过程;
(3)了解雷达的定位原理。
2、过程与方法:
3、情感、态的与价值观
教学重点:电磁波在信息社会的作用。
教学难点:电磁波在信息社会的作用。
1、电视和雷达
(1)电视
电视的历史:
1927年,美国人研制出最早的电视机。1928年,美国通用公司生产出第一台电视机。
1925年,美国开始试验发射一些电视图像,不仅小,而且模糊不清。1927年,纽约州斯克内克塔迪一家老资格的无线电台开始每周三次进行试验性广播。1939年,全国广播公司在纽约市试验广播。
美国最早的电视机,荧光屏是圆形的,只有5-9英寸大,差不多要坐在电视机跟前才能看清。但是,电视很快以惊人的速度冲进了美国人的家庭(第二次世界大战中,电视的发展一度陷入停顿。1947年美国家庭中约有1.4万台电视机,1949年达到近100万台。1955年,将近3000万台,1960年,达6000万台,于1951年问世的彩色电视机以及大屏幕电视机也进入美国人家庭。目前美国约有l.2l亿台电视机,平均不到两个人就有一台电视机)。
中国最早的电视诞生在1958年3月17日。
这天晚上,我国电视广播中心在北京第一次试播电视节目,国营天津无线电厂(后改为天津通信广播公司)研制的中国第一台电视接收机实地接收试验成功。
这台被誉为“华夏第一屏”的北京牌820型35cm电子管黑白电视机,如今摆在天津通信广播公司的产品陈列室里。我国在1958年以前还没有电视广播,国内不能生产电视机。1957年4月,第二机械工业部第十局把研制电视接收机的任务交给国营天津无线电厂,厂领导立即组织试制小组,黄仕机同志主持设计。当年,试制组多数成员只有20岁上下,他们对电视这门综合电、磁、声、光的新技术极其生疏,没有见过电视机,参考资料也很少,通过对资料、国外样机、样件的研究,他们根据当时国内元器件生产能力和工艺加工水平,制定了“电视接收和调频接收两用、通道和扫描分开供电、采用国产电子管器件”的电视机设计方案。
我国第一台电视机的试制成功,填补了我国电视机生产的空白,是我国电视机生产史的起点,今天我国已成为世界电视机生产大国。

电视的录制
电视在电视发射端,由摄像管(图18-14)摄取景物并将景物反射的光转换为电信号。
摄像镜头把被摄景物的像投射在摄像管的屏上,电子枪发出的电子束对屏上的图像进行扫描。扫描的路线如图所示,从a开始,逐行进行,直到b。电子束把一幅图像按照各点的明暗情况,逐点变为强弱不同的信号电流。天线则把带有图像信号的电磁波发射出去。
扫描行数:普通清晰度电视(LDTV——LowDefinitionTelevision的简称)200-300线,标准清晰度电视(SDTV)500-600线,高清晰度电视(HDTV)1000线以上。

信号的调制与发射
调制过程见图18-17甲图。请注意,摄象机无法在屏幕上显现声音信号,因此,这里还有一个同步录音后,将声波(机械波)转换成点信号的过程。最后,图象(电)信息和声音(电)信息都要同时调制在高频载波中去。
摄像机在一秒内传送25张画面,这些画面都要通过发射设备发射出去。电视接收机也以相同的速率在荧光屏上显现这些画面。由于画面更换迅速,眼睛又有视觉暂留现象,所以我们感觉到的是连续的活动景像。
⑷电视信号的接收
在电视接收端,天线收到电磁波后产生感应电流,经过调谐、解调等处理,将得到的图像信号送到显像管(图18-16),还原成景物的像。显像管里的电子枪发射的电子束也在荧光屏上扫描,扫描的方式和步调与摄像管的扫描同步。同时,显像管电子枪发射电子束的强弱受图像信号的控制,这样在荧光屏上便出现了与摄像屏上相同的像。电视机天线接收到的电磁波除了载有图像信号外,还有伴音信号。伴音信号经解调取出后送到扬声器。
电视技术还广泛应用在工业、交通、文化教育、国防和科学研究等各个方面。
现代化的办公室常常用到传真机。电视传递的是活动的图像,而传真传递的是静止的图像,如图表、书信、照片等。传真的原理和电视相似,也是把图像逐点变成电信号,然后通过电话线或其他途经传送出去。
介绍:数字电视和等离子电视
数字电视是电视数字化和网络化后的产物。相对于传统的模拟电视,它可以同时传输和接收多路视频信号和其他数字化信息,同时令信息数字化存储以便观众随时调用。其图像水平清晰度达到1200线以上,声音质量也非常高。与传统的模拟电视相比,数字电视的优点体现在:第一,提高了频率资源的利用率。利用数字压缩技术可以在一个标准有线电视模拟频道中传输4—10套电视节目。第二,提高电视信号的传输和接收质量,可以保证用户接收到和前端播出效果基本相同的电视信号。第三,可以提供数据广播。第四,逐步改变观众传统的收视习惯,由被动收看到准视频点播(NVOD)收看,以至下一步的收看真正的视频点播(VOD)。频率资源的增加有利于节目数量的增加和频道的专业化,可满足不同观众群体的需要。我国将在2008年全面推进数字高清晰度电视,2010年基本实现数字化,2015年停止模拟信号的播出。观众家里只要能够收看有线电视,那么,再接上一个机顶盒就可以收看丰富多彩的数字电视了。
等离子电视(PDM——PlasmaDisplayMonitor的简称):等离子(PDP)是指通过在两张薄玻璃板之间充填混合气体,施加电压使之产生离子气体,然后使等离子气体放电并与基板中的荧光体发生反应,从而产生彩色影像的电视产品。它以等离子管作为发光元件,大量的等离子管排列在一起构成屏幕,每个等离子对应的每个小室内都充有氖氙气体,在等离子管电极间加上高压后,封在两层玻璃之间的等离子管小室中的气体会产生紫外光,并激发平板显示屏上的红绿蓝三基色荧光粉发出可见光。每个等离子管作为一个像素,由这些像素的明暗和颜色变化组合使之产生各种灰度和色彩的图像,类似显像管发光。等离子电视又被称做“壁挂式电视”,不受磁力和磁场影响,具有机身纤薄、重量轻、屏幕大、色彩鲜艳、画面清晰、亮度高、失真度小、视觉感受舒适、节省空间等优点。目前,常见的等离子电视有42、52、60寸。

(2)雷达
雷达是利用无线电波测定物体位置的无线电设备。
电磁波如果遇到尺寸明显大于波长的障碍物就要发生反射,雷达就是利用电磁波的这个特性工作的.波长越短的电磁波,传播的直线性越好,反射性能越强,因此雷达用的是微波。
雷达的天线可以转动。它向一定的方向发射不连续的无线电波(叫做脉冲)。每次发射的时间不超过1ms,两次发射的时间间隔约为这个时间的100倍。这样,发射出去的无线电波遇到障碍物后返回时,可以在这个时间间隔内被天线接收。测出从发射无线电波到收到反射波的时间,就可以求得障碍物的距离,再根据发射电波的方向和仰角,便能确定障碍物的位置了。
实际上,障碍物的距离等情况是由雷达的指示器直接显示出来的。当雷达向目标发射无线电波时,在指示器的荧光屏上呈现一个尖形脉冲;在收到反射回来的无线电波时,在荧光屏上呈现第二个尖形脉冲,如图所示。根据两个脉冲的间隔可以直接从荧光屏上的刻度读出障碍物的距离.现代雷达往往和计算机相连,直接对数据进行处理。
利用雷达可以探测飞机、舰艇、导弹等军事目标,还可以用来为飞机、船只导航。在天文学上可以用雷达研究飞近地球的小行星、慧星等天体,气象台则用雷达探测台风、雷雨云。
2、电磁波谱
按电磁波的波长或频率大小的顺序排列成谱,叫电磁波谱。按波长从长到短的顺序排列,依次是无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线、γ射线。
【例1】某防空雷达发射的电磁波频率为f=3×103MHZ,屏幕上尖形波显示,从发射到接受经历时间Δt=0.4ms,那么被监视的目标到雷达的距离为______km。该雷达发出的电磁波的波长为______m。
解:由s=cΔt=1.2×105m=120km。这是电磁波往返的路程,所以目标到雷达的距离为60km。由c=fλ可得λ=0.1m
【例2】一台收音机,把它的调谐电路中的可变电容器的动片从完全旋入到完全旋出,仍然收不到某一较高频率的电台信号。要想收到该电台信号,应该______(增大还是减小)电感线圈的匝数。
解:调谐电路的频率和被接受电台的频率相同时,发生电谐振,才能收到电台信号。由公式可知,L、C越小,f越大。当调节C达不到目的时,肯定是L太大,所以应减小L,因此要减小匝数。

金属的腐蚀与防护


学校临清三中学科化学

第四章电化学基础
第四节金属的电化学腐蚀与防护
一、教材分析
《金属的电化学腐蚀与防护》是人教版高中化学选修四《化学反应原理》第四章第四节,在学习了原电池原理及电解池原理的基础上展开,介绍了金属腐蚀造成的严重危害、电化学腐蚀的原理及防止金属腐蚀的几种方法,重点是掌握金属电化学腐蚀(析氢腐蚀和吸氧腐蚀)的本质(金属表面形成了微型原电池),同时指出,人们根据对金属电化学腐蚀本质的认识,发现了防护金属电化学腐蚀的方法,并具体地介绍了牺牲阳极的阴极保护法和外加电流的阴极保护法,不但运用原电池原理(牺牲阳极的阴极保护法),也再次运用了电解原理(外加电流的阴极保护法),加深了学生对化学能与电能相互转化的认识。本节内容是本章理论知识的实际应用,有利于培养学生发现问题、分析问题、解决问题的能力。
二、教学目标
1.知识目标:
(1)知道金属腐蚀的两种类型(化学腐蚀和电化学腐蚀)。
(2)能解释金属发生电化学腐蚀的原因,认识金属腐蚀的危害。
(3)知道防护金属腐蚀的方法。
2.能力目标:
(1)学会设计控制单一变量进行对比实验以及对实验设计进行评价。
(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、态度和价值观目标:
(1)通过金属腐蚀与生产、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,学会与人合作与交流,共同研究,探讨科学问
题。
(3)通过化学实验(设计、验证和评价)这一科学研究方法,培养学生实事求是的科学精神,帮助学生树立正确的科学态度。
三、教学重点难点
重点:金属的电化学腐蚀及金属的电化学防护
难点:金属发生吸氧腐蚀的电化学原理
四、学情分析
学生对金属的腐蚀有一定的认识,包括它的产生和防治,生活中对金属腐蚀的危害也有所见闻,而对金属腐蚀及防腐的原理不太清楚,学生了解了铁的腐蚀是氧气和水共同作用的结果,并且学习了原电池原理,再此基础上学习比较容易接受。
五、教学方法
1.阅读讨论分析探究计算机辅助教学实验辅助教学
2.学案导学:见后面的学案。
3.新授课教学基本环节:预习检查、总结疑惑→情境导入、展示目标→合作探究、精讲点拨→反思总结、当堂检测→发导学案、布置预习
六、课前准备
1.学生的学习准备:预习金属的电化学腐蚀内容。
2.教师的教学准备:多媒体课件制作,课前预习学案,课内探究学案,课后延伸拓展学案。3.教学环境的设计和布置:四人一组,实验室内教学。课前打开实验室门窗通风,课前准备好如下仪器装置和药品:铁粉碳粉具支试管导管红墨水醋酸NaCl溶液
七、课时安排:1课时
八、教学过程
[引入]在日常生活中,我们经常可以看到一些美丽的金属器皿使用一段时间后会失去表面的光泽。如:铁器会生锈、铜器会长出铜绿。实际上金属的生锈,其主要原因与原电池的形成有关,下面我们就来分析一下金属腐蚀的原因。
[板书]第四节金属的电化学腐蚀与防护
[指导阅读]:引导学生阅读P84—85金属的电化学腐蚀内容,回答下列问题。
1、什么是金属腐蚀?其本质是什么?
2、金属腐蚀有哪些种类?化学腐蚀和哪些因素有关?
3、什么是电化学腐蚀?
[板书归纳]:
一、金属的电化学腐蚀
(一)、金属腐蚀:
1、定义:是指金属或合金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。
2、本质:M–ne-→Mn+(氧化反应)
3、类型:化学腐蚀——直接反应电化学腐蚀——原电池反应
(二)、化学腐蚀
1、定义:
2、影响因素:
(三)、电化学腐蚀:
1、定义:
[过渡]:钢铁及其制品通常为含碳的铁合金,若在潮湿的环境里或湿度较大的环境里长期放置,常易生锈变红,是什么原因?下面我们就来讨论钢铁在潮湿的空气中生锈的原因?
[实验探究]:P85将经过酸洗除锈的铁钉,用饱和食盐水浸泡一下,放入下图具支试管中,观察导管中水柱变化,并思考引起变化的原因?吸氧腐蚀

2、类型:
⑴、吸氧腐蚀:中性或酸性很弱或碱性条件下易发生
负极:2Fe-4e-=2Fe2+正极:O2+2H2O+4e-=4OH-
电池反应:2Fe+O2+2H2O=2Fe(OH)2进一步反应:4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3
2Fe(OH)3=Fe2O3xH2O+(3-x)H2O
⑵、析氢腐蚀:当钢铁处于酸性环境中
负极:Fe-2e-=Fe2+
正极:2H++2e-=H2↑
电池反应:Fe+2H+=Fe2++H2↑
⑶、析氢腐蚀和吸氧腐蚀比较
析氢腐蚀吸氧腐蚀
条件水膜呈水膜呈
电极
反应负极(Fe极)
正极(C极)
总反应
联系
3、化学腐蚀与电化学腐蚀的比较:
[
电化腐蚀化学腐蚀
条件不纯金属或合金与接触与直接接触
有无电流有微弱电流产生无电流产生
本质较活泼的金属被氧化金属被氧化
联系两种腐蚀往往发生,但腐蚀更普遍,速度快,危害更重。
[典型例题]:例1、如图,水槽中试管内有一枚铁钉,放置数天观察:
⑴、若液面上升,则溶液呈性,
发生腐蚀,电极反应式为:负极:
正极:
⑵、若液面下降,则溶液呈性,发生腐蚀,
电极反应式为:负极:正极:
*例2、钢铁在锈蚀过程中,下列5种变化可能发生的是(C)
①、Fe由+2价转化为+3价②、O2被还原③、产生H2
④、Fe(OH)3失水形成Fe2O3H2O⑤、杂质碳被氧化除去
A.①②B.③④C.①②③④D.①②③④⑤

[提问]:请大家根据铁生锈的原因,我们可以采取哪些措施防止铁生锈?
二、金属的电化学防护
1、牺牲阳极的阴极保护法
原电池的负极(阳极)的金属被腐蚀
原电池的正极(阴极)的金属被保护
⑴、原理:
⑵、装置图:

[科学探究]:验证牺牲阳极的阴极保护法

原因:
2、外加电流阴极保护法:
⑴、原理:
⑵、装置图:

[过渡]:除此以外还有哪些防护方法?
[归纳小结]:
3、改变金属的内部结构(钢→不锈钢,在钢中加入镍和铬)。
4、覆盖保护膜(涂油漆,电镀,钝化等)。
5、金属被保护的效果比较:
电解池的阴极保护(外加电流阴极保护法)原电池的正极(牺牲阳极的阴极保护法)一
般保护
[典型例题]:例3、为了防止钢铁锈蚀,下列防护方法中正确的是(CD)
A.在精密机床的铁床上安装铜螺钉
B.在排放海水的钢铁阀门上用导线连接一块石墨,一同浸入海水中
C.在海轮舷上用铁丝系住锌板浸在海水里
D.在地下输油的铸铁管上接直流电源的负极
例4、下列事实不能用电化学理论解释的是(B)
A.轮船水线以下的船壳上装一定数量的锌块
B.铝片不用特殊方法保存
C.纯锌与稀硫酸反应时,滴入少量硫酸铜溶液后速率加快
D.镀锌的铁比镀锡的铁耐用
[解析]:A选项是通过构成Zn—Fe原电池,在船壳上加Zn块构成原电池负极,从而保护船体不被腐蚀。B选项是靠氧化膜保护铝。C选项Zn+Cu2+====Cu+Zn2+,生成的Cu与Zn在溶液中构成原电池加快反应的速率。D选项中Zn—Fe原电池Zn为负极,而Fe—Sn原电池中Fe为负极,故前者Zn被氧化保护了铁。答案:B
[问题探究]:探究一:镀锌铁皮和镀锡铁皮哪个更易被腐蚀?为什么?
探究二:纯锌和粗锌哪个更易和酸反应?如向酸中再加硫酸铜又会什么现象?
三、影响金属腐蚀快慢比较
[典型例题]:例5、下列各情况,在其中Fe片腐蚀由快到慢的顺序是52134

[结论]:1、原电池正极、电解池阴极受到保护
2、在同一电解质溶液中,金属腐蚀的快慢规律如下:
电解原理引起的腐蚀>原电池原理引起的腐蚀>化学腐蚀>防腐措施的腐蚀
九、板书设计
第四节金属的电化学腐蚀与防护
一、金属的电化学腐蚀
(一)、金属腐蚀:
1、定义:是指金属或合金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。
2、本质:M–ne-→Mn+(氧化反应)
3、类型:化学腐蚀——直接反应电化学腐蚀——原电池反应
(二)、化学腐蚀
1、定义:
2、影响因素:
(三)、电化学腐蚀:
1、定义:
2、类型:
⑴、吸氧腐蚀:中性或酸性很弱或碱性条件下易发生
负极:2Fe-4e-=2Fe2+正极:O2+2H2O+4e-=4OH-
电池反应:2Fe+O2+2H2O=2Fe(OH)2进一步反应:4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3
2Fe(OH)3=Fe2O3xH2O+(3-x)H2O
⑵、析氢腐蚀:当钢铁处于酸性环境中
负极:Fe-2e-=Fe2+
正极:2H++2e-=H2↑
电池反应:Fe+2H+=Fe2++H2↑
⑶、析氢腐蚀和吸氧腐蚀比较
3、化学腐蚀与电化学腐蚀的比较:
二、金属的防护
1、牺牲阳极的阴极保护发
正极:要保护的金属负极:比要保护金属活泼的金属
2、外加电流的阴极保护法
阴极:被保护的金属阳极:惰性电极两者均存在于电解质溶液中接上外接直流电源。
十、教学反思
金属的腐蚀及其防护是日常生活中非常普遍、非常常见的现象,也是急待解决的问题。所以本节课应在科学知识的综合性、应用性、实践性上入手,密切联系生活实际,挖掘原电池的原理和组成条件(即金属腐蚀的原理),以及金属的腐蚀防护的重要意义,使学生认识到化学知识与工农业生产、科学实验、日常生活有密切的联系,以激发学生学习化学的兴趣,更重要的是启发学生运用化学知识解决实际问题,从而培养学生的创新精神。

十一、学案设计(见下页)

文章来源:http://m.jab88.com/j/97768.html

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