Тема урока: «Коррозия металлов».
Цель урока:
-формирование у учащихся представление о коррозии металлов
-развитие умения логически мыслить, обобщать и получать полученные знания
-воспитание внимания при работе с металлическими конструкциями и изделиями
Задачи урока:
Образовательные:
формирование представления о коррозии металлов, как самопроизвольном окислительно-восстановительном процессе, её видах, причинах, механизме и способах защиты;формирование личностных УУД.
Развивающие:
развитие умений проведения химического эксперимента с соблюдением правил техники безопасности, умения делать выводы из наблюдений, прогнозировать решение некоторых проблем; развитие познавательных УУД.
Воспитательные:
развитие коммуникативных УУД, установление межпредметных связей
Методы и приемы обучения: метод проблемного изложения материала, метод поисковой беседы, исследовательский метод.
Оборудование: мультимедиапроектор, таблицы: «Коррозия металлов», «Защита металлов от коррозии».
Реактивы для выполнения демонстрационных опытов: раствор NaCl, Al, Fe, Cu, Zn, медная проволока, 7 пробирок, фенолфталеин.
Тип урока: комбинированный
Ход урока.
I.Организационный момент.
Добрый день, ребята, сегодня на нашем уроке гости, но прошу вас не стесняться. Для начала, давайте проверим наши знания.
II. Актуализация знаний по изученным темам.
Раздаются индивидуальные карточки разного варианта.
Вариант №1:
1.В природе встречаются четыре изотопа железа:54Fe 56Fe 57Fe 58Fe.
Определите количество протонов и нейтронов в составе ядер атомов этих изотопов железа.
2.Опираясь на особенность физических свойств железа, расскажите в каких
отраслях промышленности используются железо.
3.Рассчитайте массовую долю железа в составе природных минералов железа:
— магните Fe3O4 — гематите Fe2O3 — пирите FeS2 — сидерите FeCO3
Вариант № 2
1.Составьте план разделения смеси из железа, деревянных стружек, речного
песка.
2.Напишите уравнение реакции взаимодействия оксида железа (III) с водородом, определите окислитель и восстановитель.
Вариант №3.
1.Завершите приведенные ниже схемы реакций с участием железа, расставьте коэффициенты и назовите образовавшиеся вещества:
А) Fe +HCL →
Б) Fe +CL2 →
В) Fe +O2 →
Г) Fe +S →
Д) Fe +CuSO4 →
III. Изучение новой темы.
На экране показываются местные сооружения, которые подвергаются коррозии.
Ученики предполагают, что (какой процесс) же объединяет эти картинки.
1.Металлы и сплавы, постоянно соприкасаясь с различными веществами могут взаимодействовать с ними, образуя различные соединения.(слайд 3).
Свойства металлов при этом меняются, часто идет полное разрушение металлических конструкций.
Явление разрушения металлов под действием факторов окружающей среды называется коррозией.Me0 – ne = Me+n…
Коррозия – от латинского слова «corrodere» – разъедать.(слайд 4)
Способность металлов сопротивляться воздействию среды называется коррозионной стойкостью или химическим сопротивлением материала. Металл, подвергающийся коррозии, называют корродирующим металлом, а среда, в которой протекает коррозионный процесс - коррозионной средой. В результате коррозии изменяются свойства металла, и часто происходит ухудшение его функциональных характеристик.
Но не все металлы подвергаются коррозии. (слайд 5)
Металлы, стоящие в ряду напряжений после серебра, так называемые благородные металлы, практически не разрушаются. Поэтому эти металлы и их сплавы используют там, где недопустимы даже незначительная коррозия.
Противоположными свойствами обладают металлы, стоящие в ряду напряжений левее магния. При обычных условиях они легко взаимодействуют со многими веществами окружающей среды, поэтому для изготовления конструкций и аппаратов не применяются.
В средней части ряда напряжений находятся умеренно координирующие металлы.
Некоторые из них, например, Mq, Zn, AL, Cr, Ni, устойчивы к коррозии на их поверхности → прочная оксидная плёнка, которая предохраняет металл от контактов с окружающими веществами.
Ежегодно в мире вследствие коррозии теряется около ¼ массы получаемого железа (окислителем обычно является кислород): пишут в карточках ОВР
2Fe0 +2H2O +O20 → 2Fe+2 (OH)2
Fe – 2е → Fe+2 2 2 восстановитель,пр.окисления
O20 +4е → 2О-2 4 1 оксилитель,пр.восстановления
2. Определение факторов, способствующих коррозии.
а) роль кислорода воздуха в коррозии железа (учащийся представляет результаты заранее проведенного домашнего эксперимента). В две пробирки была налита вода, в одной из них кипяченая. В обе пробирки были помещены железные гвозди, очищенные наждачной бумагой. Пробирки закрывались резиновыми пробками. Происходит обсуждение результатов эксперимента, учащиеся делают выводы о влиянии кислорода на процесс коррозии.
Вывод: кислород(чего нет в кипяченной воде) оказывает огромное влияние на процесс коррозии, являясь одним из наиболее агрессивных ее факторов.
б) коррозия металлов при наличии двух условий:
=электропроводной среды
=контакта двух различных металлов
Наливают в семь пробирок раствора поваренной соли.
В каждую пробирку прибавляют по 2-3 капли фенолфталеина.
Помещают в каждую пробирку тщательно зачищенные кусочки металлов: 1-алюминий, 2-железо, 3-медь, 4-цинк, 5-алюминий, обвитый медной проволокой, 6-железо, обвитое медной проволокой, 7-цинк, обвитый медной проволокой.
Учащиеся наблюдают появление розового окрашивания, отмечая, где оно появляется быстрее.
Делают выводы. Анализ результатов позволяет перейти к следующей части урока.
Виды коррозии.
По процессу разрушения металла различают: (слайд 6)
-химическую (газовая) коррозию – происходит в сухих газах, при полном отсутствии влаги.
вос-ль Сu0 – 2e→ Cu2+ /2/ окисление
ок-ль O20+4e→2O2-/1/ восстановление
А вы знаете, что Эйфелева башня неизлечимо больна – она изготовлена из обычной стали и неотвратимо ржавеет и разрушается, и только постоянная химиотерапия помогает бороться с этим смертельным недугом: Каждые 7 лет Эйфелеву башню, в целях защиты от коррозии, требуется заново красить. На это уходит около 57 тонн краски, цвет которой со времён постройки варьировался от жёлтого до красно-коричневого. (слайд 7)
-электрохимическую коррозию – происходит в среде электролита(сернистая нефть) с возникновением электрического тока. Это такая коррозия, в результате которой наряду с химическими процессами (процесс окисления), происходят электрические.
В качестве примера -коррозия трубопроводов с токопроводящими жидкостями.(слайд 8)
В обоих случаях протекает окислительно-восстановительная реакция, в ходе которой металл окисляется, а окислитель внешней среды – восстанавливается (сходство).
Различие заключается в том, что при химической коррозии электроны переходят от металла к окислителю непосредственно, а при электрохимической коррозии окислительно-восстановительная реакция разбивается на полуреакции окисления и восстановления. И электроны переходят по металлу от восстановителя к окислителю. Поток электронов направлен от более активного металла (анод (+)) к менее активному металлу (катод (-)) и коррозии подвергается, более активный металл. Чем дальше в ряду напряжений стоят металлы, тем выше скорость коррозии.
Однако химически чистое железо почти не корродирует. Техническое железо, содержащее различные примеси, например, в чугунах и сталях, ржавеет. Если на контакт двух металлов (железо и медь) попадает раствор электролита, например, соляная кислота, то образуется гальванический элемент, и начинается окислительно-восстановительная реакция. В результате реакции более активный металл (железо) окисляется и переходит в раствор, а ионы водорода восстанавливаются на менее активном металле (меди):
в-ль Fe0 – 2e →Fe 2+ (ок-ие)
ок-ль 2H+ + 2e → H2 (вос-ие)
По характеру разрушения металла различают коррозию сплошную и местную.
Сплошная коррозия распределяется равномерно по всей поверхности металла или сплава (например, процесс ржавления сплавов железа на воздухе или их взаимодействие с сильными кислотами).(слайд 9)
При местной коррозии ее очаги распределяются неравномерно — в виде коррозионных пятен или точек, что особенно опасно для промышленной химической аппаратуры.
Все методы защиты условно делятся на следующие группы: (слайд 10)
а) легирование металлов.Это эффективный (хотя и дорогой) метод повышения коррозионной стойкости металлов. При легировании в состав сплава вводят компоненты, вызывающие пассивность металла. В качестве таких компонентов применяют хром, никель, вольфрам;
б) защитные покрытия (металлические, неметаллические). Слои, искусственно создаваемые на поверхности металлических изделий и сооружений для предохранения их от коррозии, называются защитными покрытиями. Если наряду с защитой от коррозии покрытие служит также для декоративных целей, его называют защитно-декоративным. Выбор вида покрытия зависит от условий, в которых используется металл
в) электрохимическая защита; Катодная поляризация (защита) используется для защиты от коррозии подземных трубопроводов, кабелей. Катодную защиту применяют также к шлюзовым воротам, подводным лодкам, водным резервуарам, буровым платформам, морским трубопроводам и оборудованию химических заводов.
г) изменение свойств коррозионной среды; Например, в нейтральных средах коррозия обычно протекает с поглощением кислорода. Его удаляют деаэрацией (кипячение, барботаж инертного газа)
д) рациональное конструирование изделий должно исключать наличие или сокращать число и размеры особо опасных, с точки зрения коррозии, участков в изделиях или конструкциях (сварных швов, узких щелей, контактов разнородных по электродным потенциалам металлов и др.), а также предусматривать специальную защиту металла) этих участков от коррозии.
Демонстрация опыта. Зашита металлов от коррозии с помощью ингибитора.
В пробирку с разбавленной серной кислотой помещаем цинковые стружки и нагреваем содержимое пробирки почти до кипения. Что мы увидели?
Наблюдаем выделение водорода и растворение цинковых стружек.
Добавляем в пробирку ингибитор сухое горючее. Что наблюдаем?
Отмечают прекращение выделения водорода.
IV.Закрепление новой темы. Подведение итогов.
— Что такое коррозия?
— Какие виды коррозии существуют? В чем сущность каждого вида?
— Какова зависимость коррозии металлов от его активности?
— Приведите примеры коррозии металлов в быту и в повседневной жизни.
— Почему алюминиевые конструкции нельзя соединять медными заклепками?
— Назовите способы защиты металлов от коррозии.
V. Д/з §10,написать синквейн по изученной теме.
Рефлексия. Продолжите предложения:
сегодня я узнал …
было трудно…
у меня получилось …
я попробую…
меня удивило…
урок дал мне для жизни…
мне захотелось…
Использованная литература:
О.С. Габриелян, И.Г. Остроумов О.С. Настольная книга учителя. Химия . 9 класс, - М.; Дрофа, 2002
О. С. Габриелян Химия. 9 класс: учеб. для общеобразоват. учреждений/ О.С. Габриелян. – 12-е изд., стереотип .-М.: Дрофа,2007.
Венецкий В.С. В мире металлов. М.,1998.
Ресурсы Интернета:
[link]
Дополнительные материалы.
Индивидуальные карточки разного варианта
Листочки для рефлексии
