【AR教育】初中化学九年级下册《铁钉锈蚀条件的探究》

时间:2021-07-20 来源:云幻科教


一、教学目标

1、知识与技能

了解铁生锈与铁的不同,知道铁变化后变成的新物质;

知道铁生锈的原因以及防止铁生锈的基本方法。

2、过程与方法

通过实验探究,观察与记录实验数据,分析实验现象,提出铁钉锈蚀的条件。

3、情感态度与价值观

通过实验探究与操作掌握科学的知识,能够熟练的应用科学知识于生活之中。

二、教学重点与难点

设计实验操作方案,探究铁生锈的原因。

三、AR教学优势

铁钉锈蚀条件的探究实验反应周期较长,AR模拟真实实验反应,加快实验发生的时间,让学生在课堂之中就可以观察到实验现象,辅助教师演示实验,讲解实验原理。

四、教学过程

1、新课引入

【教师】(展示课件PPT)同学们请看一下你看到了什么?

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【学生】铁上布满铁锈

【教师】是的,那你们知道铁锈是怎么产生的么?

【学生】……(学生自由发表,教师根据学生回答进行统计总结)

【教师】铁会生锈在我们日常生活中很常见,那么为什么会生锈以及我们应该如何避免铁生锈呢?今天我们就来探究一下铁钉锈蚀的条件以及如何防止锈蚀。

2、新课教学

【教师】根据你的生活经验,已经知道铁制品在干燥的空气中不宜生锈,但在潮湿的空气中容易生锈,同学们刚刚也说了关于铁钉锈蚀的一些猜想,现在我们假设铁生锈的原因与水和氧气有关,接下来我们通过实验来验证。

(打开AR化学仿真实验资源/第八章金属和金属材料/铁钉锈蚀条件的探究)

【教师】我们通过几组实验来对比分析:

在第一个装了铁钉的试管内,倒入淹没过铁钉一半的植物油,无水无空气环境;

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在第二个装了铁钉的试管内,倒入刚没过铁钉的经煮沸迅速冷却的蒸馏水,上面倒入植物油,有水无空气环境;

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在第三个装了铁钉的试管内,在试管口处塞入棉花球,在棉花球的上方加入氧化钙,同时使用橡胶塞塞住试管口,无水有空气环境。

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试问:为什么倒入的是经煮沸迅速冷却的蒸馏水?加入氧化钙的作用是什么?

【学生】蒸馏水中含氧量比较小,氧化钙是干燥剂作用,吸收空气中的水分。

【教师】是的,蒸馏水中的含氧量比较小,迅速冷却是为了避免实验中温度对反应速率的影响,AR实验节约了我们在真实实验中制作的时间及工序。

【教师】接下来我们打开时间,看一下实验的现象。(抓握“时钟”按钮)

 

【教师】你们看到了什么?

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【学生】第一个试管中,植物油中的铁钉没有锈蚀,暴露在空气中的铁钉锈蚀了;

第二个试管中,铁钉没有锈蚀;

第三个试管中,铁钉没有锈蚀;

【教师】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,发生了比较复杂的化学反应生成了红色到红棕色的Fe2O3·xH2O

【教师】有没有人好奇铁钉直接置于空气中和置于蒸馏水中哪个锈蚀的更快呢?我们来试一下。(抓握菜单-重做按钮,重新打开实验)

在一个试管中加入蒸馏水;

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另一个试管中加入蒸馏水以及植物油。

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观察实验现象。

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【教师】我们可以看到置于空气中的铁钉有锈蚀,置于蒸馏水中的铁钉严重锈蚀,置于蒸馏水及植物油中的铁钉有轻微锈蚀。

【教师】铁制品的锈蚀是需要条件的,如要有能够发生反应的物质,反应物要能够相互接触,生成物不会对反应起阻碍作用等。铝与氧气反应生成致密的氧化铝薄膜,能够覆盖铝的表面,从而保护里层的铝不再与氧气反应。而铁锈(Fe2O3·xH2O)很疏松,不阻碍里面的铁与空气中的氧气、水等反应,因此铁制品是可以全部生锈的。

 

3、教学应用

【教师】同学们都知道了铁制品为什么会生锈,日常生活中你见到的防锈蚀的方法有哪些呢?

【学生】栏杆上刷漆,自行车上的刷漆……

【教师】是的,我们可以通过在铁制品的表面上覆盖保护层,使铁制品与周围可反应环境隔离,从而防止腐蚀。同样的,其它金属资源也可以通过防腐蚀的方式进行保护,如在钢铁表面用电镀、热镀等方法镀上一层不易生锈的金属,如锌、锡、铬、镍等,这些金属表面都能形成一层致密的氧化物薄膜,从而防止铁制品和水、空气等物质接触而生锈。

【教师】矿物的储量是有限而且不能再生的,那么我们该怎么保护金属资源呢?

【学生】防腐蚀、回收利用……

【教师】是的,回收利用也是保护金属资源的一个重要途径。请同学们阅读学习一下课本第19页的内容。充分的回收利用、有计划合理的开采矿物、寻找及开发替代材料等方式都可以有效保护金属资源。

 

五、板书设计

铁钉锈蚀条件的探究

1、锈蚀原因:水、空气……

2、实验探究:

1)植物油浸没过一半钉子,无氧无水,植物油中的钉子没有锈蚀

2)无氧蒸馏水及植物油,无氧有水,铁钉无锈蚀

3)干燥剂氧化钙,无水有氧,铁钉无锈蚀

4)蒸馏水,有水有氧,严重锈蚀

3、防腐蚀保护:刷漆、刷油、镀不宜腐蚀金属

4、金属防护:防腐蚀、回收利用、有计划的开采矿物


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