Конспект урока в 10 классе "Коррозия металлов. Способы защиты от коррозии"

Материал из ЗапоВики

Версия от 17:42, 21 июня 2013; Dominic28 (Обсуждение | вклад)
(разн.) ← Предыдущая | Текущая версия (разн.) | Следующая → (разн.)
Перейти к: навигация, поиск
Давиденко сертификат31 21062013.jpg

Конспект урока в 10 классе "Коррозия металлов. Способы защиты от коррозии"

Автор: Давыденко Оксана, Энергодарская общеобразовательная школа І-ІІІ ступеней №2, учитель химии

Программа МОН Украины: «Химия, 10-11 кл.: Программы для профильных классов общеобразовательных учебных заведений»./К.: Пед. пресса, 2011. – 44с.

Уровень стандарта Программа по химии


Цели:

обучающие – познакомить учащихся с понятием «коррозия», объяснить суть химической и электрохимической коррозии, с последствиями и основными способами защиты металлов от коррозии, продолжать формирование умений и навыков составления уравнений окислительно - восстановительных реакций на примере химической коррозии;

развивающие - создать условия для развития практических навыков, познавательных процессов: памяти, внимания, мышления, развитие умений работать вместе, развитие коммуникативных умений, навыков ориентироваться в информационном пространстве, развитие творческого и критического мышления;

воспитательные - способствовать формированию познавательной заинтересованности предметом, воспитание чувства уважения друг к другу;

практические - выполнение демонстрационного эксперимента, умения работать с лабораторным оборудованием и реактивами, соблюдение правил т/б.

Тип урока: изучение нового материала

Базовые понятия и термины: коррозия, химическая коррозия, электрохимическая коррозия.

Оборудование и реактивы: химические стаканы, пробирки, железные гвозди, гранулы цинка, медная проволока, вода, растворы натрий гидроксида и натрий хлорида.

Средства наглядности: таблица растворимости кислот, оснований и солей в воде, ПСХЭ, ряд активности металлов, оборудование и реактивы.

Формы: индивидуальная, фронтальная, групповая.

Методы и приёмы: словесные (рассказ, беседа, работа с учебником), наглядные (таблицы, исследовательский метод в сопровождении лабораторного проблемного эксперимента), коммуникативные (беседа по новой теме), метод проблемного изложения материала, формирование познавательного интереса, ситуация успеха.

Демонстрация №16. Последствия коррозии металлов и средства защиты металлов от коррозии.

СТРУКТУРА УРОКА

І. Организационный этап 1 мин.

ІІ. Актуализация опорных знаний 5 мин.

III. Изучение нового материала 26 мин.

3.1. Мотивация познавательной деятельности 2 мин.

3.2. Постановка целей урока 1 мин.

3.3. Проектирование деятельности (план урока)1 мин.

3.4. Реализация плана 22 мин.

3.4.1. выполнение демонстрационных опытов и ознакомление учащихся с работой групп

3.4.2. защита металлов от коррозии (фронтальная беседа)

IV. Обобщение и систематизация знаний 7 мин.

V. Домашнее задание 1 мин.

VI. Подведение итогов 5 мин.

ХОД УРОКА

I. Организационный этап

Добрый день, ребята! На прошлом уроке мы с Вами изучили общие химические свойства металлов и определили какие металлы являются более реакционноспособными. Металлы играют огромную роль в нашей практической деятельности. Ежедневно мы используем массу изделий из различных металлов, которые имеют разные сроки использования. Что же является причиной уменьшения срока использования изделий из металлов? В 7 классе при изучении темы "Железо" мы с Вами уже затрагивали этот вопрос, и сегодня нам необходимо вспомнить и углубить знания о процессе разрушения металлов. Но прежде чем перейти к изучению данного вопроса, нам необходимо вспомнить ранее изученный материал.

ІІ. Актуализация опорных знаний

Химический диктант

Затем взаимопроверка (учитель читает правильные ответы (или ключ с ответами написан на доске), учащиеся проверяют химический диктант и выставляют оценки – за один правильный ответ 1 балл)

III. Изучение нового материала

3.1. Мотивация учебной деятельности

Учитель. Металлические материалы – металлы и сплавы на основе металлов, - приходя в соприкосновение с окружающей их средой (газообразной или жидкой), подвергаются с той или иной скоростью разрушению. Причина этого разрушения лежит в химическом взаимодействии: металлы вступают в окислительно – восстановительные реакции с веществами, находящимися в окружающей среде и окисляются. Почему металлы и металлические конструкции разрушаются? Как называется процесс разрушения металла? (ответ: коррозия)

Проблемный вопрос:

Учитель: Как вы думаете, ребята, что же способствует, а что препятствует коррозии? Чтобы защитить металлы от разрушения, необходимо прежде всего понять суть этого процесса. Точный ответ на этот вопрос вы сможете найти в ходе нашего сегодняшнего занятия. Итак, тема нашего сегодняшнего урока «Коррозия металлов. Способы защиты от коррозии» (учащиеся записывают дату и тему урока в тетрадь)

3.2. Целеполагание

Учитель: Давайте сформулируем цель вашей сегодняшней работы Цель учащихся: в ходе урока и проведённых демонстрационных опытов познакомиться с понятием «коррозия», выяснить: суть химической и электрохимической коррозии, последствия и основные способы защиты металлов от коррозии.

3.3. Проектирование деятельности (план урока на столах)

Учитель: работаем согласно плану

  1. Постановка целей урока.
  2. Выполнение демонстрационных опытов и выступления групп
  3. Обобщение и систематизация знаний
  4. Домашнее задание.
  5. Подведение итогов урока.

3.4. Изучение основных вопросов темы

Учитель. Коррозия (от лат. Corrosio - разъедает) - процесс самостоятельного разрушения металла под воздействием окружающей среды. Коррозия делится на: химическую и электрохимическую. Химическая коррозия - обусловлена взаимодействием металла с сухими газами,жидкостями – неэлектролитами, твердыми веществами. При этом виде коррозии металл окисляется при непосредственном химическом взаимодействии с веществами окружающей среды:

4Fe0 + 3O20 = 2Fe23+O32-

Химическая коррозия происходит в соплах ракетных и автомобильных двигателей, в газовых турбинах, во время проката металлов на металлургических производствах. Скорость ее возрастает с повышением температуры. При окислении на воздухе поверхность некоторых металлов покрывается пленкой из очень тонкого слоя окислов, которая защищает эти металлы от дальнейшей коррозии. Примером может служить алюминий, изделия из которого имеют матовую поверхность из-за алюминий оксида Al2O3.

Коррозия металлов

Электрохимическая коррозия происходит при контакте двух металлических изделий из различных металлов при наличии электролита или воды и сопровождается возникновением электрического тока. Электрохимическая коррозия происходит тем быстрее, чем больше расстояние между металлами в вытеснительном ряде металлов. На скорость коррозии также влияет характер электролита. Его высокая кислотность и содержание окислителей значительно ускоряют коррозионное разрушение. Ровно неделю назад вы разделились на 5 групп (по 5 человек в одной группе) и получили задание заложить демонстрационный опыт к нашему сегодняшнему уроку и дать теоретическое обоснование согласно результатам опытов.

1 группа исследовала влияние воды на железный гвоздь. 2 группа исследовала влияние смеси воды и натрий хлорида на железный гвоздь. 3 группа исследовала влияние смеси воды, натрий хлорида и гидроксида натрия на железный гвоздь. 4 группа исследовала влияние смеси воды, натрий хлорида и меди (медная проволока прикручена к гвоздю) на железный гвоздь. 5 группа исследовала влияние смеси воды, натрий хлорида и цинка (соприкосновение гранул цинка с гвоздём) на железный гвоздь. Спустя несколько дней группы пронаблюдали следующие изменения.

3.4.1. выступления групп:

Участники всех групп сопоставили свои результаты и сделали соответствующие выводы.

Доклад 1 группы.

Коррозия железа в присутствии воды имеет меньшую скорость, чем в случае контакта железа с медью. Это объясняется тем, что микрогальваническая пара в самом железе имеет разницу потенциалов, поэтому железо растворяется значительно медленнее.

Доклад 2 группы.

Коррозия железа в присутствии воды и натрий хлорида также имеет меньшую скорость, чем в случае контакта железа с медью. Однако, со временем начинает проявляться влияние жидкости, в которой погружён железный гвоздь. Микрогальваническая пара на поверхности гвоздя в присутствии сильного электролита работает энергичнее, чем в воде. Анодные участки железа растворяются активнее.

Доклад 3 группы.

Коррозия железа в присутствии воды, натрий хлорида и едкого натра также как и в первом и втором опытах имеет наименьшую скорость, чем в случае контакта железа с медью. В данном опыте едкий натр, добавленный к раствору кухонной соли, проявляет сильное тормозящее действие на процесс образования гидрата закиси железа. Поэтому процесс разрушения (коррозии) железного гвоздя практически не наблюдается.

Доклад 4 группы.

В данном опыте образовалась активная гальваническая пара. Fe2+ переходит в раствор. Избыток электронов переходит от железа к меди в местах контакта и восстанавливает на ней атомы кислорода в виде О2 до ОН- (в плёнке электролита на металле).

Анод: Fe0 - 2ē → Fe2+

Катод: 2ē + O + H2O → 2OH-

OH- образует с ионами Fe2+ гидрат закиси железа

Fe2+ + 2ОН- → Fe(ОН)2↓, который окисляется до гидрата окиси железа (ІІІ):

4Fe(OH)2 + 2H2O + O2 → 4Fe(OH)3

Последний можно наблюдать в виде ржавых отложений.

Доклад 5 группы.

Возникает гальваническая пара, причём цинк переходит в раствор в виде ионов. На железе образуются гидроксильные группы. Цинк в данной гальванической паре, как более активный металл, будет являться анодом и в присутствии среды, проводящей электрический ток, будет разрушаться, железо же не ржавеет. Поэтому оцинкованные ведра сравнительно недороги и служат долго.

Анод: Zn0 - 2ē → Zn2+

Катод: 2ē + O + H2O → 2OH-

+ + 2ē → Н2

Гидроксильные ионы, взаимодействуя с ионами цинка, образуют гидрат окиси цинка в виде белого нерастворимого осадка:

Zn2+ + 2OH- → Zn(OH)2

На скорость работы гальванической пары сначала влияет тормозящее действие оксидной плёнки цинка, что затрудняет переход ионов цинка в раствор. После разрушения оксидной плёнки скорость работы гальванической пары заметно возросла. «Стригущий лишай цинковых покрытий» – это картина одного из видов коррозии цинка, внешне очень похожая на известное грибковое заболевание. Замечено, что в помещениях цинк подвергается коррозии быстрее, чем на открытой ветрам и дождям оцинкованной крыше. Происходит это потому, что продукты коррозии (оксид, гидроксид и карбонат цинка) не смываются дождями. Образовавшиеся отложения «белой ржавчины» впитывают влагу, и на оцинкованной поверхности разрастаются светлые пятна. Интересно еще одно обстоятельство: мягкая вода вызывает более сильную коррозию этого металла, чем вода, содержащая в большом количестве соли жесткости. Жесткая вода действует менее агрессивно, т. к. осадок карбонатов образует на цинковой поверхности довольно прочное защитное покрытие.

3.4.2. Защита металлов от коррозии (фронтальная беседа с учащимися).

Учитель. Как вы думаете, что является наиболее распространенными и доступными способами защиты металла от коррозии? (покрытия) Записываем в тетради: покрытия делятся на - неметаллические, металлические и химические.

Вопрос. Что мы относим к неметаллическим покрытиям? (относятся покрытия лаками, красками, эмалью, каучуком (гуммирование))

Вопрос. Что мы относим к металлическим покрытиям? (покрытие изделий металлами (цинком, никелем, хромом, оловом и др.)).

Учитель. Древнейшим способом защиты изделий из стали и меди от коррозии является горячее лужение – покрытие оловом. О применении олова с этой целью писал еще древнегреческий историк Геродот (V в. до н. н.э.), а профессия «лудильщик» была распространена и в 50-х годах ХХ ст. Несмотря на дефицитность олова, около половины всего производства используется для защиты металлов от коррозии. Луженые листы стали называют белой жестью. Она используется преимущественно для изготовления консервных банок.

Вопрос. Как вы думаете, а какие покрытия можно отнести к химическим? (покрытия с помощью оксидных, фосфатных и прочих пленок, наносимых на металлы и тормозящие коррозионные процессы).

Учитель. Эффективным способом борьбы с коррозией является создание сплавов, устойчивых к коррозии. Так, добавка к стали 12% хрома значительно повышает ее коррозионную стойкость к щелочам и кислотам. Электрохимические способы защиты от коррозии металлов базируются на сочетании их с более активным металлом, который первым испытывает воздействия окружающей среды. Например, подземные трубопроводы, корпуса судов, различные металлические конструкции постоянно находятся в растворах электролитов (морские, подземные и грунтовые воды). Именно поэтому к ним присоединяют более активный магний, цинк или их сплавы, разрушение которых предотвращает коррозию изделий и конструкций из стали. Этот способ называется протекторным (от лат. protector - охранник, защитник). Для замедления коррозии изделий из металла, соприкасающихся с агрессивными химическими растворами, ныне широко применяют ингибиторы (от лат. inhibeo - сдерживать, останавливать).

Вопрос. Ребята, давайте вспомним, что такое ингибиторы? Какую они выполняют функцию? (замедляют химические процессы)

Известно более 5 тыс. ингибиторов. Кардинальным способом борьбы с коррозией является замена металлов на другие материалы, например пластмассу, керамику, которые более устойчивы к негативному влиянию окружающей среды.

IV. Обобщение и систематизация знаний.

Каждая группа получает вопрос – задание, которое необходимо объяснить (2 минуты на обдумывание вопроса и 1 минута на объяснение).

Задания для групп

V. Домашнее задание:

учебник Ярошенко О.Г. Химия 10 класс - §18 (с. 150-153 выучить), упр. № 4 с.154 (выполнить письменно)

Дополнительное задание (средний уровень): Склепаны два металла. Укажите, какой из металлов подвергается коррозии: а) Mn – Al ; б) Sn – Bi . Ответ обоснуйте.

Ответы на дополнительное домашнее задание (средний уровень)

Дополнительное задание (достаточный уровень): Образец латуни (медь+цинк) массой 200 г с массовой долей меди 60% обработали избытком хлоридной кислоты. Вычислите объём газа, который выделяется (н.у.).

Ответы на дополнительное домашнее задание (достаточный уровень)

зад. №5* (высокий уровень) с.154 учебника Ярошенко О.Г. Химия 10 класс

Ответы на дополнительное домашнее задание (высокий уровень)

VI. Подведение итогов

Ответ на проблемный вопрос:

Учитель. В ходе демонстрационных экспериментов вами, ребята, было установлено, что же способствует, а что препятствует коррозии.

  • Способствует коррозии: воздействие сухих газов, а также жидкостей, не являющихся электролитами (нефть, бензин, фенол); воздействие жидких электролитов: водных растворов солей, кислот, щелочей, влажного воздуха, грунтовых вод, то есть растворов, содержащих ионы и являющихся проводниками электричества; при электрическом контакте двух металлов, обладающих разными электродными (электрохимическими) потенциалами и находящихся в электролите, когда образуется гальванический элемент.
  • Препятствуют коррозии: покрытие изделий металлами (цинком, никелем, хромом, оловом и др.), покрытия с помощью оксидных, фосфатных и прочих пленок, наносимых на металлы и тормозящие коррозионные процессы, ингибиторы.

Учитель: на завершение я хотела бы задать Вам несколько вопросов.

Рефлексия

  • Все ли что запланировано мы с Вами выполнили?
  • Какой вид работы сегодня на уроке понравился больше всего?
  • Где могут понадобиться полученные знания в жизни?
  • Что ещё Вы хотели бы узнать по этой теме?

Спасибо за урок. До свидания.


Использованная литература:

  1. Глинка Н.Л. Общая химия. Учебник для ВУЗов. – М. Изд.: Химия, 1985. – 730 с. (стр. 536: коррозия металлов).
  2. Ярошенко О.Г. Химия: Учебник для 10 класса общеобразовательных учебных заведений с русским языком обучения (уровень стандарта, академический уровень). – К.: Грамота, 2010. – 224 с.: ил.
  3. Хімія: Підручник для 10 кл. загальноосвіт. навч. закл. (профільн. рівень) / Авт. Буринська Н. М., Депутат В. М., Сударева Г. Ф., Чайченко Н. Н.; Кер. авт. кол. Буринська Н. М., доктор пед. наук, проф., гол. наук. співроб. лаб. хім. і біолог. освіти Ін-ту педагогіки НАПН України. – К.: Педагогічна думка, 2010. – 352 с., іл., табл.
  4. Попель П.П., Крикля Л.С. Химия: Учебник для 10 класса общеобразовательных учебных заведений (академический уровень, уровень стандарта). – К.: ИЦ «Академия», 2010. – 216 с.: ил.


Давыденко Оксана 20:20, 24 марта 2013 (EET)

Личные инструменты
правила на Заповики
Сайт кафедры ИИТО
переход на сайт центра
 
Наша награда.