Конспект открытого урока по теме:Коррозия металлов

Тема урока: Коррозия металлов

“Знать – значит победить.”
А. Н. Несмеянов

Цель:

·                       сформировать представление учащихся о механизме коррозийных процессов, об их последствиях и способах защиты от коррозии;

·                       развивать умение работать с опорным конспектом, наблюдать, делать выводы;

·                       воспитывать эмоциональное отношение к изучаемому явлению.

Задачи:

·                       познакомить учащихся с сущностью химической и электрохимической коррозии, со способами защиты от коррозии металлов и сплавов;

·                       восстановить в памяти учащихся объяснение окислительно-восстановительных процессов;

·                       сформировать эмоциональное отношение учащихся к данному явлению.

 Тип урока: объяснение нового материала.

 Ход урока

1. орг.момент
2. Мотивация

В 20-е годы ХХ в. с одним американским миллионером произошла неприятная история. По его заказу была построена роскошная яхта “Зов моря”. Для обшивки корпуса яхты использовался сплав никеля с медью, известный под названием монель-металл. Этот сплав отличался чрезвычайно высокой стойкостью во многих агрессивных средах, в том числе и в морской воде. Другие детали корпуса судна были изготовлены из специальных нержавеющих сталей, т.е. материалов, содержащих железо. Но когда яхту спустили на воду, она полностью вышла из строя. ( слайд 1)

На экране появляются фотоснимки храмов.

Во всем мире существует более 1,5 десятка храмов, посвященных небесному светиле, без которого не существовало бы жизни на земле - солнцу. Около 10 архитектурных сооружений находится в Индии, остальные – в Китае, Таиланде, Пакистане, США, Южной Америке. Один из храмов стоит на побережье солнечного индийского штата Орисса, в небольшом поселке Kaнарк. Это не самый крупный и не самый старый, но, наверное, самый величественный храм, сохранившихся до нашего времени. Сооружение, веками подвергавшееся действию соленых ветров и морской влаги, уже превратилось в руины, но его железная арматура сохранилась в хорошем состоянии до нашего времени. Древнее здание можно заменить издалека, так как его гладкая поверхность блестит, отражая яркие лучи солнца. Храм Солнца, сохранившись до наших времён, ещё раз подтверждает, каких успехов добились в Древней Индии мастера в обработке металлов. Храм Солнца является одной из тайн мастеров, которую учёные на протяжении долгих лет пытаются раскрыть.

Что объединяет эти два сюжета ? (учащиеся:  изделия созданы из металла)

3.Актуализация знаний.

Какие занания по теме Металлы нам понадобатся сегодня. ( учащиеся высказывают предположения)

Индивидуальный опрос:

1.       Положение металлов в ПС Д.И. Менделеева.

2.Особенности электронного строения атомов металла на примере натрия и железа ( у доски).

3.Дополни текст, вставь пропуски:

Радиус атомов металлов _____ радиуса атомов неметаллов.  Во всех соединениях _____ металлов имеют  степени окисления _____. Во всех металлах  химическая ______________________связь.  При комнатной температуре металлы находятся ______ агрегатном состоянии, за исключением ____. Металлы хорошо проводят _____ и _____. Самый тяжёлый металл – _____, самый легкий – _____, самый тугоплавкий – _______, самый легкоплавкий – _____.

4.Сообщения учащихся о металлах и их значении.

Давайте вернемся к нашей загадке. Ребята, как вы считаете, о чем поидёт речь?

Проводится мозговой штурм, на доске записываются версии учащихся.

Учитель. Версий высказано много. Давай разберёмся, чья же версия верна? А для этого я вам тоже загадаю загадку: Разрушение, или правильнее разъедание, в переводе на латинский звучит как “кородире”.

Этот процесс и станет предметом нашего изучения на уроке.( записывают тему урока: “Коррозия металлов”.

Коррозия металлов…

Что поставить в конце предложения? Может знак ! или ? И нашей задачей будет в ходе урока выработать собственное отношение к этому процессу. А в конце урока каждый поставит в название свой знак препинания.
- Как вы думаете, почему здесь изображен дракон?( работа со слайдом презентации)

Коррозию можно сравнить со сказочным Змеем Горынычем. Это давний и коварный враг большинства металлов. Но в отличии от него коррозия реально существует и, оставаясь невидимой, наносит огромный урон металлам и сплавам. И чтобы его победить, человек должен проникнуть во все его тайны, ведь не случайно эпиграфом к нашему уроку выбрано высказывание академика Несмеянова “Знать – значит победить.”

Я хочу вас познакомить с предметом, чаще всего применяемый человеком. Без него не обходится ни один строительный процесс.Что лежит в чёрном ящике?

Вы правы в чёрном ящике гвоздь. Такие же гвозди в лотках ваших столов. Рассмотрите их и охарактеризуйте физические свойства. (блестящие, твёрдые, серебристые).

 Ну вот эти  везли в ящике, затем применили для скручивания деревянных щитов, согнули и бросили как не нужный предмет. Я подобрала его и принесла на урок.

Учитель раздаёт учащимся ржавые  и просит описать их внешний вид.

Ученики описывают предмет: железный, поверхность рыхлая, покрыта коричневыми пятнами.

-Как вы считаете, почему гвоздь имеет такой вид? (Учащиеся определяют, что он разрушился под действием окружающей среды.)

-А какие компоненты окружающей среды разрушают металл. (Учащиеся называют кислород, воду, углекислый газ.)

Дополение: Оксиды азота и серы, образующиеся в промышленных процессах, попадают в окружающую среду. Эти вещества взаимодействуют с парами воды, образуя кислоты. Сталь- наиболее популярный конструкционный материал, является активным к действию этих веществ.

Работа у доски:напишите уравнения реакций взаимодействия железа с кислородом, раствором серной кислоты, оксидом азота (4). Укажите окислительно-восстановительные процессы.

Через 5 минут на экране появляется слайд с данными реакциями и учащиеся проверяют выполненное задание.

4Fe +3O₂ =2Fe₂O₃

Fe + 2H⁺ = Fe²⁺ + H₂

Fe + NO₂ = FeO + NO

Вывод: Fe⁰ во всех реакциях восстановитель, протекает процесс окисления.

Коррозия – разрушение металлов под действием окружающей среды, при этом металлы окисляются по схеме:

Работа с презентацией учащегося : Виды коррозии.

В зависимости от вызываемых коррозией повреждений поверхности металлов различают следующие ее виды:

·                       равномерную (сплошную),

·                       язвенную,

·                       точечную (питтинг).

Как вы думаете какой вид коррозии самый опасный?

Почему? (Питтинг – большая глубина поражения и малая площадь)

Самостоятельная работа в группах.

Механизм  протекания коррозии и меры защиты

По механизму протекания коррозия делиться на два вида: химическую и электро-химическую.

Я предлагаю разбиться на группы, для этого вам необходимо отклеить  стикер от обратной стороны ваших стульев. Учащиеся с 1 полоской работаю в первой группе,  во второй, - в третьей, - в четвёртой, белой - в пятой.

Учащиеся распределяются по группам и получают задания. 15 минут

1 группа.

Выяснить причины химическойю коррозии (с.86 учебника и дополнительный материал)

2 группа.

Выяснить причину электрохимической коррозии (с.87 и . приложение).

3 группа.

Выяснить, как пройдёт коррозия, если между собой будут соприкасаться металлы разной активности.(с. 86.и дополнительный материал)

4 группа.

Изучить способы борьбы с коррозией.(с. 88учебника на компьютере сделать презентацию)

После идет заслушивание  групп учащихся.

Первичное закрепление:

 Исследование Работа в парах экспертов

Э-4

В пробирке под N5 железный гвоздь помещен в раствор гидроксида натрия (NаОH). В пробирке под N6 – в раствор хлорида натрия (NаCl).
1) В каком случае процесс коррозии интенсивнее?
2) Какая среда повлияла на скорость коррозии?
3) Какой метод защиты металлов от коррозии подтверждает данный опыт?

Э-3

Даны 2 пробирки: в пробирке N3 железный гвоздь соединён с медью, в пробирке под номером 4 - железный гвоздь соединен с цинком. Среда нейтральная.

1)Определите, в каком случае коррозирует железо? Почему?

2)Составьте уравнения реакций, протекающих в обоих случаях.

Э-2

В пробирке под N1 – цинк покрытый лаком, в пробирке под N2 – цинк, ранее обработанный кислотой. В обе пробирки добавьте соляную кислоту. В какой пробирке наблюдается выделение газа? Почему? Какой метод защиты металла демонстрирует данный опыт?

Э-1

Прокалите медную проволоку в пламени спиртовки. Что вы увидели? К какому типу коррозии вы отнесёте данный процесс? Запишите уравнение химической реакции, составьте схему электронного баланса, укажите окислитель и восстановитель. 

Отчет групп о проделанной работе

Решение практических задач ( слайды презентации)

Подведение итогов

Храм Солнца – это великое творение человека, пронесшееся через века и напоминающее человечеству о том, что разум способен противостоять даже самым масштабным разрушительным процессам.

Вы познакомились с понятием коррозия, с механизмом и видами коррозии и теперь вы решили, какой знак поставить в конце предложения?

Рефлексия.

Я предлагаю вам написать шесть слов относящихся к теме коррозия.

Прочитайте внимательно слова, предлагаемые ниже, и выберите три из них, которые наиболее точно передают ваше состояние на данном уроке (запишите соответствующие числа).

1) раздражение;

2) злость;

3) радость;

4) безразличие;

5) удовлетворение;

6) вдохновение;

7) скука;

8) тревога;

9) тоска:

10) спокойствие;

11) уверенность;

12) неуверенность.

Выставление оценок

Домашнее задание (параграф, вопросы к параграфу).

Исследования:

·          Поставьте опыты по коррозии железных гвоздей в «Фанте» и в растворе соды. Через неделю принесите гвозди в школу, чтобы обсудить результаты опытов.

·         Рассмотрите процесс коррозии при соединении медной трубы с гальванизированной (оцинкованной) стальной трубой, если обе трубы находятся в земле.

·          Как будет протекать процесс коррозии в том случае, если железную водосточную трубу прибить к дому алюминиевыми гвоздями?

 Почему цинк не используют при изготовлении консервных банок для покрытия им железа?

·                        

Приложение

Раздаточный материал 1 -2 группы.

Химическая коррозия

Данный вид коррозии протекает в результате взаимодействия металла с различными окислителями среды, такими как кислород, оксид азота (4); под действием кислой среды, которая образуется из-за наличия растворенного оксида углерода (4) или сернистого газа.

Электрохимическая коррозия

Это более сложный вид коррозии. Данный процесс является обратным электролизу. (Что такое электролиз? В чем его особенность? В каких условиях он протекает? Кто является участником полуреакций электролиза?).

Процесс электролиза – это самопроизвольный процесс, при котором работа электрического тока превращается в энергию химической реакции на поверхности электрода. В ходе же электрохимической коррозии (гальванический элемент) – окислительно-восстановительные реакции на поверхности электрода обуславливают возникновение электрического тока в цепи. В роли электродов выступают металлы, более активный – анод, разрушается в ходе реакции, менее активный – катодом, непосредственного участия в реакции не принимает. Электрохимические реакции нуждаются в наличии токопроводящей среды (раствор или расплав электролита).

Задание для самоконтроля

Две пластинки, цинковая и медная помещены в раствор серной кислоты. Через какое-то время вы увидите выделение газа. Почему?

Раздаточный материал 3  группы.

Две пластины соприкасаются. При этом также будет разрушаться цинковая пластина, но пузырьки газа будут образовываться на поверхности медной пластины!

Что же происходит?

Реакция записывается следующим образом

Анод(Zn): Zn – 2e = Zn²⁺, Zn – восстановитель, процесс окисления,

Kатод(Cu): 2H⁺ + 2e = H₂, H+ - окислитель, процесс восстановления