Урок по химии "Коррозия металлов"

Урок по теме “Коррозия металлов. Способы защиты от коррозии”.

Место урока в теме «Металлы»: третий урок в теме

Оборудование:  образцы изделий, подверженных коррозии, 5 стаканов с железным гвоздём, 1стакан - водопроводная вода, 2 стакан - вода с поваренной солью, 3 стакан - вода с поваренной солью и медная проволока, 4 стакан - вода с поваренной солью, алюминиевая проволока, 5 стакан - вода с поваренной солью, гидроксид натрия, оцинкованная пластинка, красная кровяная соль, жесть, кусочек консервной банки, таблицы “Виды коррозии”, “Методы защиты от коррозии”

Обучающая цель урока:

Организовать деятельность учащихся способствующую формированию представлений о сущности процесса коррозии металлов и способов их защиты от коррозии, классификации коррозионных процессов, методов защиты металлов от коррозии.

Личностно-развивающие задачи урока:

• Способствовать развитию  умений  наблюдать, сравнивать, обобщать, делать самостоятельные выводы, работать в группах, развитию познавательного интереса к предмету; 
•  обозначить  экологические проблемы, связанные с коррозией металлов,  рассмотреть влияние коррозии на здоровье человека. Объяснять происходящие явления, используя полученные  знания.
• Содействовать развитию коммуникативных умений, необходимых при работе в паре, в группе.

1.Организационный этап:

Приветствие. Учитель проверяет готовность учащихся к уроку.

Разбивает класс на группы(5 групп).

 Метод четыре угла:

 «щелочные металлы»

 «благородные металлы»

«щелочно-земельные металлы»

 «неметаллы»

 «переходные элементы»

Распределение  обязанностей:  автоответчик, секретарь, хранитель времени, сомневающийся.

2. Ориентировачно-мотивационный этап:

Сегодня нам предстоит провести необычный урок-исследование.  Классная доска на время станет исследовательским дневником, на ней мы будем записывать всё самое важное и нужное, что удаётся выяснить за время работы. А ваши тетради станут личными дневниками, не забывайте вести записи. Что же является объектом нашего исследования. Это коварный и давний, опасный враг большинства применяемых в технике и быту металлов. Днём и ночью он ведёт наступление на позиции своих недругов. Коварство этого извечного врага в том, что он невидимый, всегда остаётся целым и невредимым. А металлы и сплавы несут огромные потери.

Как вы уже догадались

Тема  урока « Коррозия металлов».

- что такое коррозия металлов?

- Какие виды коррозии бывают?

- Как протекает этот процесс?

-Какова роль коррозии в жизни человеческого общества и зачем ее изучать?

- Какие способы защиты от нее существуют?

Вот вопросы, на которые мы должны дать ответ к концу урока

Ключевой вопрос:

Почему консервная банка

3.Операционно-познавательный этап

3.1.Работа в группах:

Каждая из групп получает  задание и  составляет опорную схему по своему блоку информации. (Приложение 2)

Задания групп:

1 группа:

1.Изучить материал учебника с.250 «Коррозия железа»

2.Ответить на вопросы:

-Что такое коррозия?

 -Какие виды коррозии бывают?

3.Дополнить схему:  

                                   Виды коррозии

 

                  ?                              ?                                          ?

              Fe + ?                      Fe + ?                                      Fe + ?

Продукты коррозии - ?

2 группа:

1.Изучить материал  учебника с.250-251 «Коррозия железа»

2.Дополнить схему:

 Факторы, влияющие на коррозию:

________________________________

¯                    ¯                  ¯                       ¯                   

1.                  2.                  3.                        4.                 

3 группа:

1.Изучить материал учебника с.251 «коррозия железа»

2.Ответить на вопрос:

-Как влияет контакт железа с другими металлами на его коррозию?

3.Дополнить схему:

     Влияние на коррозию контакта с другими металлами:

Fe/более активный металл                       ?

Fe/менее активный металл                       ?

4 группа:

1.Изучить материал учебника с.251-252 «коррозия других металлов»

2.Ответить на вопросы:

-Подвергаются ли другие металлы коррозии?

- Какие металлы имеют высокую коррозионную стойкость?

3.Заполнить таблицу:

Металл	В-ва вызывающие коррозию	Продукт коррозии
Cu
Ag

5 группа:

1.Изучить материал учебника с.252 «защита от коррозии»

2.Ответить на вопрос:

-Как защитить металл от коррозии?

3.Дополнить схему:

Пассивные методы:                                                     Активные методы:                                               

1.                                                                                    1.

2.                                                                                    2.

3.                                                                                    3.

3.2. Выступление групп

3.2.1Выступление групп и представление своих продуктов (схем)

3.2.1Выступление участников школьного научного общества  и представление своих результатов:

Группа учащихся вашего класса, готовясь к школьной научно-практической конференции, работала над темой «Исследование влияния сред, контактов металлов на скорость коррозии ». Я попрошу их поделится своими результатами .

Практическая часть.(выступление учащихся)

При использовании металлических материалов очень важен вопрос о скорости их коррозии. Для того, что бы убедиться, мы решили провести опыт в различных средах и с различными металлами. Для проведения опыта мы приготовили 5 стаканов и 5 железных гвоздей.

1-й стакан – заполнили обыкновенной водопроводной водой и опустили в него гвоздь.

2-й стакан – заполнили водопроводной водой, добавили поваренной соли и опустили в него гвоздь.

3-й стакан – заполнили водопроводной водой с поваренной солью, к гвоздю прикрепили медную проволоку и опустили в стакан.

4-й стакан - заполнили водопроводной водой с поваренной солью, к гвоздю прикрепили предварительно зачищенную наждачной бумагой алюминиевую проволоку и опустили в стакан.

5й стакан - заполнили водопроводной водой с поваренной солью, добавили в раствор гидроксид натрия и опустили в него железный гвоздь.

1-й стакан – железо слабо коррозировало, в чистой воде коррозия идет медленнее, так как вода слабый электролит. В данном случае мы наблюдаем химическую коррозию.

2-й стакан – химическая коррозия. Но здесь скорость коррозии гораздо выше, чем в первом случае, следовательно, хлорид натрия увеличивает скорость коррозии.

3-й стакан – железный гвоздь в контакте с медной проволокой опущен в раствор хлорида натрия. Скорость коррозии очень велика, образовалось много ржавчины. Следовательно, хлорид натрия – это сильно коррозионная среда для железа, особенно в случае контакта с менее активным металлом – медью.

А (+) на железе    на меди К (-)

4-й стакан – так же наблюдается коррозия железного гвоздя, алюминиевая проволока остается без изменений, хотя её перед началом опыта была очищена от оксидной пленки наждачной бумагой, вероятно, оксидная пленка образовалась снова.

5-й стакан – железный гвоздь опущен в раствор хлорида натрия, к которому добавили гидроксид натрия. Коррозия железа в данном случае отсутствует.

Выводы: Мы убедились на опыте, что коррозию железа можно уменьшить с помощью гидроксида натрия. Он замедляет процесс коррозии, а гидроксид анионы являются ингибиторами, то есть замедлителями коррозии. Из наших наблюдений можно сделать вывод, что алюминий для протекторной защиты использовать нельзя, так как железо все равно разрушается.

3.3Демонстрационный эксперимент учителя.

Используя ПСХЭ, сравните коррозионные свойства металлов?

Какова эффективность защиты от коррозии некоторых металлических покрытий?

В два стакана с раствором соляной или серной кислот и красной кровяной соли кладутся пластинки.

В первый стакан белая жесть (луженое железо), во второй стакан оцинкованная жесть.

В первом стакане изменился цвет, т.е. железо разрушается. Вот почему луженый бак в местах повреждения быстро ржавеет, а оцинкованный при этих же условиях не разрушается.

Проблема коррозии появилась, как только появился первый металл. Очевидно, её никогда не удастся разрешить полностью, и самое большое, на что можно рассчитывать в настоящее время – это замедлить “Возвращение металлов к природе”.

Великий Гёте сказал: “Просто знать ещё не всё, знания нужно уметь использовать”.

3.4. Решение проблемных ситуаций в группах:

«Проблемные ситуации – причины и последствия коррозии»

Колосс Родосский

В III до нашей эры на острове Родос был построен маяк в виде огромной статуи Гелиоса. У Колосса Родосского бронзовая оболочка была смонтирована на железном каркасе. Колосс Родосский считался одним из семи чудес света, однако просуществовал всего 66 лет и рухнул во время землетрясения. Ученые считают, что  причиной произошедших событий были окислительно-восстановительные процессы. Какие именно?

Яхта миллионера.

 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. Когда яхта была спущена на воду, судно затонуло, ни сделав, ни одного рейса. Поясните почему.

Проблемы стоматологии

Иногда зубные коронки, изготовленные из различных металлов (золота и стали) и близко расположенные друг к другу, доставляют их носителям неприятнейшие болевые ощущения. Пациенты часто жалуются на  резкую  зубную боль. С чем это связано?

Символ Парижа.

Символом Парижа – Эйфелева башня. Стальной каркас 300 метровой конструкции  выполнен из сталей с различными добавками. Она неизлечимо больна, ржавеет и разрушается, и только постоянная химиотерапия помогает бороться с этим смертельным недугом: Её красили 18 раз, отчего её масса 9000 т каждый раз увеличивается на 70 т. Ученые считают, что  причиной  разрушений являются   окислительно-восстановительные процессы. Какие именно?

4.Контрольно-коррекционный этап:

Выполнение теста . (Приложение 1)

 Правильных ответов может быть несколько.

Ответы к тесту: 1б  2б,г  3б  4а  5в,г  6в  7а,б,д  8в  9в  10 б,г,д

Взаимопроверка работ

 5. Рефлексия:

Возвратимся к поставленным вопросам в начале урока, на все ли вопросы вы можете ответить?

- Что такое коррозия металлов?

- Какие виды коррозии бывают?

- Как протекает этот процесс?

-Какова роль коррозии в жизни человеческого общества и зачем ее изучать?

- Какие способы защиты от коррозии существуют?

И так мы закончили наше исследование, надеюсь, оно вам принесло много интересного и познавательного.

6. Домашнее задание

Параграф 51 ,№5,6

Для любознательных подготовить презентацию на тему “Коррозия - друг и враг”.

Приложение 1.

    Тест  по теме:  КОРРОЗИЯ МЕТАЛЛОВ

1.     Какие процессы происходят при химической коррозии металлов:

     а. Реакция разложения

     б. Окисление металлов

     в. Восстановление металлов

     г. Ядерная реакция

2.     Быстрее подвергается коррозии изделие, изготовленное из:

а.      Чистого железа

б.     Железа, имеющего примеси меди

в.      Железа, имеющего примеси магния

г.      Железа, имеющего примеси олова

3.     Металл, который нельзя использовать в качестве протектора для защиты стального корпуса корабля:

а.      Магний

б.     Медь

в.      Цинк

4.     Для защиты железа от атмосферной коррозии в качестве покрытия, при возможном ее нарушении, лучше использовать металл:

а.      Zn

б.     Cu

в.      Pb

г.      Ni

5.     Коррозия железа усиливается при его контакте с:

а.      Zn

б.     Mg

в.      Pb

г.      Sn    

6.     Две цинковые пластинки, чтобы их коррозия не усиливалась, лучше скрепить…… проволокой

а.      Медной

б.     Железной

в.      Алюминиевой

7.     Укажите металлы, которые могут окисляться ионами свинца:

а.       Zn

б.     Mg

в.      Ag

г.   Au

      д.    Fe

     8.  По отношению к каким ионам, медь может выступать в качестве восстановителя:

а.      Zn²⁺

б.     Mg²⁺

в.      Ag⁺

г.   Al³⁺

      д.   Sn²⁺

      9. Как изменится масса цинковой пластинки после того как её опустили на некоторое       время  в раствор сульфата меди(II)

а.      Уменьшится

б.     Увеличится

в.      Не изменится

     10. какие факторы ускоряют коррозию:

а.      Сухой климат

б.     Влажный климат

в.      Чистота воздуха

г.      Примеси в воздухе кислотных оксидов

д.     Морская вода

Приложение 2.

Выступления . Заполненные схемы групп

1 группа:

Схема:   

 Продукты коррозии : соединения железа -ржавчина (не имеет стехиометрического состава)

                                   Виды коррозии

 

          Химическая              электрохимическая                      атмосферная

    Fe + неэлектролиты                 Fe +электролиты                        Fe + кислород и пары воды

(О₂, SO₂, H₂S, галогены)           (растворы кислот,  

2Ме^о + О→ 2Ме⁺²О^-2               оснований и солей)

Ответ:

       Разрушение металлов и их сплавов под влиянием окружающей среды называется коррозией.

       Коррозия – это самопроизвольный окислительно-восстановительный процесс, при котором металлы отдают электроны, т.е. окисляются

I.  Химическая коррозия – разрушение металла при окислении его в среде, не проводящей электрический ток, но содержащей химически активные вещества: О₂, SO₂, H₂S, галогены.

                                        2Ме^о + О→ 2Ме⁺²О^-2

                                                       4

II. Электрохимическая коррозия – разрушение металла в среде электролита с возникновением внутри системы электрического тока.

        В этом случае наряду с химическими процессами(отдача ) идут и электрические (перенос от одного участка к другому). На поверхности Ме протекают 2 процесса:

 1.Анодный процесс – окисление металла. Ме в виде положительно заряженных ионов Меⁿ⁺   

    переходит в раствор, отдавая электроны.

2. Катодный процесс – восстановление окислителей(компонентов среды), в качестве которых

    выступают:

а) ионы Н⁺  - при этом на катоде выделяется водород Н₂:        2Н⁺ + 2 →  Н

б) растворенный в воде кислород О₂ – при этом образуются гидроксид-ионы ОН^–

                                  О₂ + 2Н₂О + 4→ 4 ОН^–

III.Атмосферная коррозия-разрушение металла под действием компонентов окружающей среды

                  2Fe⁰ +  О₂ + 2Н₂О → 2Fe(OH)₂↓         

2 группа:

Схема :

Факторы, влияющие на коррозию:

1.     Влажность воздуха

2.     Температура

3.     Наличие примесей  кислотных оксидов в воздухе

4.       Наличие примесей в металле

3 группа:

Схема:

     Влияние на коррозию контакта с другим металлом:

Fe/более активный металл                  коррозия замедляется

Zn⁰ -2e^- = Zn²⁺

Fe²⁺+2e^- = Fe⁰ восстанавливается

Fe/менее активный металл             коррозия усиливается

Sn²⁺ +2e^- = Sn⁰

Fe⁰-2e^- = Fe²⁺ окисляется

4 группа:

Другие металлы также подвергаются коррозии:

Металл	Вещества вызывающие коррозию	Продукт коррозии
Cu	Воздух и содержащиеся в нем пары воды	(CuOH)2CO3
Ag	H2S, O2  O3	Ag2S  Ag2O

5 группа:

Схема:

Пассивные методы:   

1.Использование смазочных материалов

2.Использование лаковых покрытий

3.Испольование красок и эмалей

Активные методы:

1. Лужение

2. Никилирование

3. Оцинковывание

4. Хромирование

              Государственное учреждение образования

                        «Ушачская средняя школа»

                                     Урок химии:

«Коррозия металлов.

 Методы защиты

металлов от коррозии»

               10 класс

                                            Подготовила:

                                            Морозова Е.В.

                                            учитель химии

                  2014-2015 учебный год