Коррозия металлов открытый урок
Обновлено: 19.05.2024
Образовательные цели: сформировать представление о коррозии металлов как самопроизвольном окислительно-восстановительном процессе, её значении, причинах, механизме и способах защиты; показать влияние на скорость коррозии таких факторов, как природа веществ, температура и присутствие катализатора (ингибитора).
Развивающие: развить умение проведения химического эксперимента с соблюдением правил техники безопасности, строить логические цепочки и выводы из наблюдений, прогнозировать решение некоторых проблем.
Воспитательные: совершенствовать коммуникативные умения в ходе коллективного обсуждения, продолжать формировать убеждения учащихся в необходимости привлечения средств химии к пониманию и описанию процессов, происходящих в окружающем мире.
Оборудование: компьютер, мультимедийный проектор, оборудование и реактивы для лабораторного эксперимента, таблицы: «Коррозия металлов», «Защита металлов от коррозии», презентация к уроку.
Методы и приемы обучения: метод проблемного изложения материала, метод поисковой беседы, исследовательский метод и сопровождение лабораторного проблемного эксперимента.
Тип урока: изучение нового материала.
Ход урока
I. Организационный момент.
II. Объяснение нового материала.
В начале прошлого столетия по заказу одного американского миллионера, была построена роскошная яхта «Зов моря». Днище её было обшито сплавом меди и никеля, киль и другие детали были изготовлены из стали. Когда яхту спустили на воду, оказалось, что она не пригодна к использованию. И ещё до выхода в открытое море была полностью выведена из строя
31 января 1951 года обрушился железный мост в Квебеке (Канада), введенный в эксплуатацию в 1947 году.
В 1964 году рухнуло одно из самых высотных сооружений в мире – 400 метровая антенная мачта в Гренландии.
Разобраться, что произошло нам, поможет стихотворение:
Мы видим мрачную картину,
Вот ржавый гвоздь и ржавая труба,
И даже новую машину
За год буквально съела ржа.
Ползет она как змей ужасный
И вглубь, и вширь, и поперек.
Корабль, краскою блиставший,
С дырой в боку ко дну идет.
Ржавеет все – тросы, лебедка,
Опоры зданий и мостов,
И даже руль подводной лодки
Всегда к ржавлению готов.
И где же выход из проблемы,
И в чем причина бедствий тех?
Найдем ответ мы непременно
Пусть нам сопутствует успех.
Уч-ль: Итак, ребята, какова тема нашего урока?
Уч-ся: Коррозия металлов.
Уч-ль: мы знаем тему урока (слайд №1, приложение 1), давайте теперь сформулируем цели нашего урока, что нам необходимо сегодня изучить.
Уч-ся: Что такое коррозия, её причины, реакции, которые при этом происходят, как бороться с коррозией. (слайд №2, приложение 1)
Уч-ль: чтобы знать, как бороться с врагом надо хорошо изучить его. Обратите внимание на эпиграф к уроку: «Знать – значит победить!» (А.Н. Несмеянов) (Слайд №3, приложение 1)
Слово коррозия происходит от латинского corrodere, что означает разъедать (слайд №4, приложение 1). Хотя коррозию чаще всего связывают с металлами, но ей подвергаются также камни, пластмассы и другие полимерные материалы и дерево. Например, в настоящее время мы являемся свидетелями большого беспокойства людей в связи с тем, что от кислотных дождей катастрофически страдают памятники (здания и скульптуры), выполненные из известняка или мрамора. Таким образом, мы с вами подошли к формулировке понятия «коррозия»
Коррозия – называют самопроизвольный процесс разрушения материалов и изделий из них под химическим воздействием окружающей среды.
Процессы физического разрушения к коррозии не относят хотя часто они наносят не меньший вред памятникам культуры. Их называют истиранием, износом.
Уч-ль: чем покрывается железный гвоздь при коррозии?
Уч-ся: ржавчиной.
Уч-ль: Ржавлением называется только коррозия железа и его сплавов. Другие металлы коррозируют, но не ржавеют. Хотя коррозируют практически все металлы, но в повседневной жизни человек чаще всего сталкивается с коррозией железа.
Перейдем с вами теперь к классификации коррозии металлов. (слайд № 5, приложение 1)
«По природе агрессивных сред»: воздушная, газовая, морская, почвенная, биологическая.
«По механизму возникновения» (слайд № 7, приложение 1): химическая и электрохимическая.
Рассмотрим подробнее химическую коррозию. (слайд № 8, приложение 1) – запись в тетради.
Химическая коррозия – разрушение металла при взаимодействии его с сухими газами или жидкостями, не проводящими электрический ток (например, нефть).
Ей подвергается арматура печей, детали двигателей внутреннего сгорания и аппаратура химической промышленности. При этом происходит окислительно-восстановительные реакции, в ходе которой металл окисляется, а присутствующий в среде окислитель восстанавливается, электроны переходят от металла к окислителю без возникновения в цепи электрического тока.
Демонстрация. Прокалим медную проволоку на воздухе. Что наблюдаете.
Уч-ся: изменение окраски – появление черного налета, значит произошла химическая реакция.
При взаимодействии меди с кислородом идет реакция:
2Cu + O2 → 2CuO (запись в тетради и на доске)
Cu 0 – 2e → Cu 2+ | 2| - востановитель, процесс окисления
O2 0 + 4e → 2O 2- | 1| - окислитель, процесс восстановления
Некоторые металлы на воздухе покрываются плотной оксидной пленкой, например алюминий, и металл не корродирует. Что не скажешь о железе – ржавчина не прилегает к металлу, рыхлая, и металл может разрушиться весь.Оксидная пленка оксида железа содержит: FeO, Fe2O3, Fe3O4.
Мы рассмотрели с вами химическую коррозию, а теперь рассмотрим электрохимическую.
Электрохимическая коррозия – разрушение металла в среде электролита с возникновением электрического тока. (Запись в тетради). (Cлайд №9, приложение 1)
При данном виде коррозии требуется наличие электролита (конденсат, дождевая вода и т.д.), как например при ржавлении железа во влажном воздухе. При электрохимической коррозии возникает электрическая цепь.
4Fe + 3O2(воздух) + 6H2O(влага) → 4Fe(OH)3
Может подвергаться один металл, но и металлы в контакте друг с другом.
Демонстрация: Взаимодействие цинка с разбавленной соляной кислотой. Что происходит?
Уч-ся: Цинк реагирует с кислотой, выделяется газ водород.
Уч-ль: Добавим немного раствора хлорида меди (II). Что наблюдаем?
Уч-ся: На поверхности цинка выделяется медь и водород бурно выделяется.
Zn 0 – 2e → Zn 2+ (запись в тетради)
2H + + 2e → H2 0
Zn 0 + 2H + → Zn 2+ + H2 0
В результате возникает гальванический элемент. Замечено, что сверхчистые металлы устойчивы к коррозии.Например, сверхчистое железо намного меньше корродирует, чем обычное железо. (Слайд №10, приложение 1) Знаменитая Кутубская колонна в Индии близ Дели уже полторы тысячи лет стоит и не разрушается, несмотря на жаркий и влажный климат. Сделана она из чистого железа (99,72 %) и весом 6,5 тонн, высотой 7,2 метра и в диаметреот 42 см у основания и до 30 см у верха. Колонна была воздвигнута в честь царя Чандрагупты II . По народному поверью кто прислонится к колонне спиной и сведет за ней руки исполнится заветное желание. Ученые предполагают, что эта колонна изготовлена из метеоритного железа. Мы рассмотрели с вами виды коррозии.
Следующим этапом нашего урока будет рассмотрение факторов, влияющих на коррозию металлов.
Для этого необходимо провести ряд лабораторных орытов. У учащихся на столах карточки с инструкциями по проведению лабораторных опытов и соблюдению правил по технике безопасности.
Проведем лабораторные опыты:
- Fe + H2O→ (слайд № 11, приложение 1)
- Fe + NaCl (p-p) →
- Fe, Cu + NaCl(p-p)→
- Fe,Zn + NaCl (p-p) →
- Fe + NaCl + NaOH →
Учащиеся проводят опыты и сравнивают с опытным образцом проведенным несколько дней назад. Результаты обсуждаются и сравниваются с данными со слайда. (слайды № 12-13, приложение 1)
Стакан №1: Железо слабо прокорродировало, в чистой воде коррозия идет медленно, так как это слабый электролит.
Стакан №2: Скорость коррозии выше, чем в первом случае, следовательно хлорид натрия увеличивает скорость коррозии.
Стакан №3: Железный гвоздь в контакте с медной проволокой, опущенный в раствор хлорида натрия сильно прокорродировал.
Стакан №4: в контакте с цинком железо не корродирует.
Стакан №5: железный гвоздь, опущенный в раствор хлорида натрия, к которому добавили гидроксида натрия не корродирует.
Уч-ль: Какой вывод мы можем сделать?
Уч-ся: Скорость коррозии меняется в зависимости от контакта с другими химическими веществами.
Уч-ль: а есть ли способы защиты от коррозии?
Уч-ся: есть.
Уч-ль: зная механизм коррозии и причины её возникновения, человек научился защищать металлы от коррозии. Вспомним с вами эпиграф нашего урока (Знать - значит победить) (слайд №14, приложение 1)
- Неметаллическое покрытие (лаки, масла, краски и т.д.). Эти вещества изолируют металл от внешней среды. ( Работа с таблицей методы защиты от коррозии). Например, Эйфелева башня в Париже изготовлена из стали и требует покрытия краской для защиты от коррозии и стала весить вместо 9 тонн стала на 70 тонн больше. (слайд №15, приложение 1)
- Металлическое покрытие – некорродирующими металлами (Zn, Cr, Ag, Ni, Sn и т.д.). Кровельное железо покрывают цинком, который охраняет железо от коррозии, хотя цинк и является более активным металлом. Он сам покрыт оксидной пленкой. (слайд №16, приложение 1)
- Нержавеющие стали ( введение легирующих металлов: Cr, Ni, Co, Cu и т.д.). Основано на создании сплавов с антикоррозионными свойствами. Введение в сталь 12% хрома получают сталь устойчивую к коррозии. А введением никеля, кобальта и меди - усиливают антикоррозионные свойства, так как повышают склонность сплавов к пассивации (образование на поверхности металла устойчивой оксидной пленки). (слайд №17, приложение 1)
- Введение ингибитора. Ингибитор – это вещество, способное в малых количествах замедлять протекание химических процессов или останавливать их. Дамасские мастера для снятия окалины использовали растворы серной кислоты с добавками пивных дрожжей, муки, крахмала. Эти примеси были первыми ингибиторами. В результате растворялись лишь окалина и ржавчина. Посмотрите на табл. «Методы защиты от коррозии» Гвоздь в воде с маслом не корродирует – масло является ингибитором) Ингибиторы широко применяются при очистке от накипи паровых котлов, снятия окалины с обработанных изделий, при хранении и перевозке соляной кислоты в стальной таре.
- Протекторная (более активный металл, стоящий левее в ряду электрохимического напряжения металлов) – легко разрушается. Протекторная защита применяется в тех случаях если, когда защищается конструкция (подземный трубопровод, корпус корабля), находящаяся в среде электролита (морская вода, подземные почвенные воды и т.д.). Сущность такой защиты заключается в том, что конструкцию соединяют с протектором – более активным металлом, чем металл защищаемой конструкции. Например, дно корабля защищают кусочками из металла Zn, защищая железное дно от разрушения. В роли протекторов выступают и другие металлы: Mg, Al, Zn и сплавы из них. Мы рассмотрели с вами способы защиты металлов от коррозии.
III. Первичное закрепление материала (слайд №19, приложение 1)
Самостоятельная работа «Коррозия металлов» по вариантам.
Открытый урок по теме "Коррозия металлов"
план-конспект урока на тему
Открытый урок, который проводился в группе Автомеханников, 2 курс, дисциплина "Материаловедение".
| Вложение | Размер |
|---|---|
| otkrytyy_urok.docx | 27.29 КБ |
Предварительный просмотр:
Государственное бюджетное профессиональное образовательное учреждение Московской области
Методическая разработка открытого урока по дисциплине: Материаловедение
Разработала преподаватель спецдисциплин
Быкова Наталья Викторовна
Тема урока: Коррозия металлов.
- сформировать у студентов понятие о коррозии металлов и сплавов.
1. Развивать у студентов умение пользоваться опорными знаниями, закрепить умения и навыки эксперимента, умение работать с таблицами, справочными материалами и опорными лекциями.
2. Развивать мышление, умение делать логические выводы стимулировать критическое мышление учащихся и их самостоятельность.
3. Сформировать понимание практического значения коррозии в природе и жизни человека.
В результате пройденного материала студент должен:
- Внешние и внутренние факторы, влияющие на процесс, коррозии металлов лов и сплавов.
- Коррозионная стойкость металлов и сплавов.
- Влияние на нее легирующих элементов.
- Классифицировать коррозионные процессы по механизму протекания реакций, по характеру коррозионных разрушений.
Тип урока: комбинированный.
Материальное оснащение урока: Учебник «Материаловедение», компьютер, видеопроектор.
- Добрый день, садитесь!
1. Организационный момент.
1. Доклад старосты группы об отсутствии студентов.
2. Проверка готовности к уроку.
3. Заполнение журнала.
2. Повторение пройденного материала.
Прежде чем приступить к изучению новой темы проверим как вы усвоили материал предыдущего занятия. Тема предыдущего занятия была «Классификация цветных металлов»
Первый вопрос: «Основные цветные металлы?» ( Алюминий – цветной металл, который обладает высокой электропроводностью, хорошей пластичностью, но имеет низкие механические свойства. Медь – это металл, который наиболее распространён среди цветных, обладающей высокой пластичностью, электропроводностью и теплопроводностью. Медь хорошо сплавляется со многими металлами образуя сплавы, которые широко применяются в машиностроении.)
Второй вопрос: «Что такое сплавы?» (СПЛАВЫ, материалы, имеющие металлические свойства и состоящие из двух или большего числа химических элементов, из которых хотя бы один является металлом.)
Третий вопрос: «Какие сплавы вы знаете?» (Медные сплавы: Латуни – это сплавы меди с цинком, основным легирующим элементом. Бронзы – это сплав меди с оловом и другими химическими элементами, в которых основным может быть любой другой легирующий элемент (олово, свинец, кремний, алюминий), кроме цинка, который тоже может входить в состав бронз, но не как основной.)
3. Изучение нового материала. Тема сегодняшнего урока «Коррозия металлов».
Запишите в тетради определение:
Коррозией называется процесс разрушения материалов в результате взаимодействия с агрессивной средой.
Конструкционные материалы для химического машиностроения должны обладать высокой коррозионной стойкостью, т. е. способностью противостоять коррозионному воздействию среды.
По механизму процесса
Химическая коррозия — это процесс взаимодействия металла с коррозионной средой, при котором окисление металла и восстановление окислительного компонента среды протекают единовременно в одном акте.
Электрохимическая коррозия — это процесс взаимодействия металла с коррозионной средой (раствором электролита), при котором ионизация атомов металла и восстановление окислительного компонента коррозионной среды протекают не в одном акте и их скорости зависят от электродного потенциала.
Коррозия называется сплошной , если она охватывает всю поверхность металла. Сплошная коррозия может быть равномерной, если процесс протекает с одинаковой скоростью по всей поверхности металла, и неравномерной когда скорость процесса неодинакова на различных участках поверхности. Равномерная коррозия наблюдается, например, при коррозии железных труб на воздухе.
При избирательной коррозии разрушается одна структурная составляющая или один компонент сплава.
Местная (локальная) коррозия охватывает отдельные участки поверхности металла. Местная коррозия может быть выражена в виде отдельных пятен, не сильно углубленных в толщу металла; язв - разрушений, имеющих вид раковины, сильно углубленной в толщу металла. Первый вид наблюдается, например, при коррозии латуни в морской воде. Язвенная коррозия отмечена у сталей в грунте.
Подповерхностная коррозия начинается на поверхности, но затем распространяется в глубине металла. Продукты коррозии оказываются сосредоточенными в полостях металла. Этот вид коррозии вызывает вспучивание и расслоение металлических изделий.
Межкристаллитная коррозия характеризуется разрушением металла по границам зерен. Она особенно опасна тем, что внешний вид металла не меняется, но он быстро теряет прочность и пластичность и легко разрушается. Этому виду разрушений особенно подвержены хромистые и хромоникелевые стали, никелевые и алюминиевые сплавы.
Щелевая коррозия вызывает разрушение металла под прокладками, в зазорах, резьбовых креплениях и т.д.
Основные способы защиты металлов от коррозии.
Это эффективный метод повышения коррозионной стойкости металлов. При легировании в состав сплава или металла вводят легирующие элементы (хром, никель, молибден и др.), вызывающие пассивность металла. Пассивацией называют процесс перехода металла или сплава в состояние его повышенной коррозионной устойчивости, вызванное торможением анодного процесса. Пассивное состояние металла объясняется образованием на его поверхности совершенной по структуре оксидной пленки (оксидная пленка обладает защитными свойствами при условии максимального сходства кристаллических решеток металла и образующегося оксида).
Широкое применение нашло легирование для защиты от газовой коррозии.
Слои, искусственно создаваемые на поверхности металлических изделий для защиты их коррозии, называются защитными покрытиями. Нанесение защитных покрытий – самый распространенный метод борьбы с коррозией. Защитные покрытия не только предохраняют изделия от коррозии, но и придают поверхностям ряд ценных физико-химических свойств (износостойкость, электрическую проводимость и др.).
Всю эту информацию обобщим и запишем в тетради.
Прежде чем перейдем к закреплению нового материала, я вам расскажу несколько интересных фактов о ржавчине и мы их обсудим с вами.
Открытый урок по химии в 9 классе "Коррозия металлов"
план-конспект урока по химии (9 класс) на тему
Сформировать у учащихся представление о коррозии металлов, используя знания о гальваническом элементе, выяснить причины вызывающие процесс коррозии и меры борьбы с коррозией, формировать учебные компетенции, стремление к познанию и самопознанию, способствовать воспитанию культуры труда в группах.
| Вложение | Размер |
|---|---|
| korroziya_metallov.doc | 49.5 КБ |
Подтяните оценки и знания с репетитором Учи.ру
За лето ребенок растерял знания и нахватал плохих оценок? Не беда! Опытные педагоги помогут вспомнить забытое и лучше понять школьную программу. Переходите на сайт и записывайтесь на бесплатный вводный урок с репетитором.
Вводный урок бесплатно, онлайн, 30 минут
Тема. Коррозия металлов .
Цели урока. Сформировать у учащихся представление о коррозии металлов, используя знания о гальваническом элементе, выяснить причины вызывающие процесс коррозии и меры борьбы с коррозией, формировать учебные компетенции, стремление к познанию и самопознанию, способствовать воспитанию культуры труда в группах.
Методы обучения: объяснительно – иллюстративный, частично – поисковый, экспериментальный.
Оборудование: четыре стакана (один стакан с водой и три стакана с раствором NaCl), четыре железных гвоздя, медная и цинковая пластинка.
I этап –мотивация учебной деятельности. На доске записана тема урока.
Учитель. Сегодня я начну урок стихотворением Анны Ахматовой.
Молюсь оконному лучу
Он бледен, тонок, прям.
Сегодня я с утра молчу
А сердце - пополам.
На рукомойнике моём
Но так играет луч на нём
Что весело глядеть.
Такой невинный и простой
В вечерней тишине
Но в этой храмине пустой
Он словно праздник золотой
Какое отношение имеет это стихотворение к теме нашего урока?
Приведу в пример несколько фактов, которые помогут вам ответить на этот вопрос.
31 января 1951 года обрушился железнодорожный мост в Квебеке (Канада). Мост был введён в эксплуатацию в 1947 году. В 1964 году рухнуло одно из самых высоких сооружений в мире – 400 метровая антенная мачта на юго – западном побережье Гренландии. Список подобных разрушений можно значительно расширить, приведённые примеры объединяет один процесс, возможно вы знаете как он называется?
Ученик: Этот процесс называется коррозией металлов.
Учитель: для того чтобы разобраться в этом процессе, необходимо вспомнить как работает гальванический элемент?
Учитель помогает ученикам вспомнить, что такое гальванический элемент и как он работает.
Изучение нового материала.
Учитель. Теперь мы с вами готовы разобраться в процессе, который происходит с металлами. Работать будем по плану.
План изучения коррозии:
- Сущность процесса коррозии.
- Виды коррозии.
- Способы защиты металлов от коррозии.
Слово «коррозия» происходит от латинского слова «corrodere» - разъедать. Это саморазрушение металлов под действием внешней среды. Чаще всего коррозии подвергаются железо и его сплавы, этот металл широко используется человеком. Атомы железа под воздействием кислорода, ионов водорода и воды постепенно окисляются.
Результатом коррозии являются как прямые потери, связанные с уменьшением массы металла, так и косвенные, связанные с утратой практически важных свойств металла. Косвенные потери во много раз превышают прямые, поскольку разрушается вся металлическая конструкция.
По тому, в какой среде происходит разрушение металла, различают атмосферную, газовую, жидкостную, почвенную коррозию.
По механизму протекания различают химическую и электрохимическую коррозию.
Химическая коррозия – протекает в средах не проводящих электрический ток (газ, нефть, бензин), при высоких температурах, когда невозможна конденсация водяного пара. Ей подвергаются детали двигателей внутреннего сгорания.
Опыт 1. Прокаливание медной проволоки.
Cu 0 – 2е - → Сu 2+
Происходит окислительно – восстановительный процесс.
Электрохимическая коррозия протекает в среде электролита.
Учитель. Какие вещества называются электролитами? Приведите примеры.
Ученик . К электролитам относятся вещества, растворы которых проводят электрический ток. Электролитами являются растворы солей, кислот и щёлочей.
Учитель . На поверхности металлического изделия всегда имеется плёнка влаги, в ней растворяются имеющиеся в атмосфере газы.
СО 2 + Н 2 О → Н + + НСО 3 ─
SO 2 + H 2 O → H + + HSO 3 ─
При электрохимической коррозии наряду с химическими процессами (окислительно – восстановительный процесс) протекают и электрические, перенос электрона от одного участка к другому. Вспомним, где мы встречались с подобным процессом?
Рассматривается работа гальванического элемента (медно – цинкового гальванического элемента).
Вывод. Аналогично происходит коррозия сплавов. В присутствии электролитов одни участки поверхности сплава играют роль катода, а другие – анода.
Ученики совместно с учителем дают определение коррозии.
Коррозия – это химическое и электрохимическое разрушение металлов и их сплавов в результате воздействия на них окружающей среды.
Учитель. Коррозия нежелательный процесс, наносится большой ущерб народному хозяйству. Мы с вами должны выяснить, отчего зависит скорость коррозии? Как можно повлиять на этот процесс?
Учащиеся работают в группах (группы сформированы заранее ).
Учащимся раздаются стаканы:
1 стакан – железный гвоздь в воде.
2 стакан – железный гвоздь в растворе NaCl.
3 стакан – железный гвоздь вместе с медной проволокой в растворе NaCl.
4 стакан – железный гвоздь и цинк в растворе NaCl.
Задание учащимся. Объясните процессы, происходящие в выданном вам стакане. Где коррозия происходит быстрее? Скорость процесса можно определить по количеству ржавчины в стакане. Определить тип коррозии.
Почему в одних случаях коррозия усиливается, а в других замедляется?
№ 1 Химическая коррозия, вода слабый электролит.
2Fe + 2HOH + O 2 =2Fe 2+ (OH) 2 ↓
2Fe(OH) 2 + HOH + O = 2Fe(OH) 3 ↓
4Fe (OH) 2 + 2HOH + O 2 = 4Fe(OH) 3 ↓
№ 2 и № 3 Электрохимическая коррозия.
Р – р NaCl – это сильная коррозионная среда. Особенно, когда металл контактирует с менее активными металлами, в данном случае с медью, играющей роль катода.
На аноде: Fe 0 – 2e - = Fe 2+
На катоде: 2H + + 2e - = 2H 0 - H 2 ↑
В данном случае железо играет роль катода.
На аноде: Zn 0 – 2e - = Zn 2+
На катоде: 2H + + 2e - = 2H 0 – H 2 0 ↑
По сути дела получается гальванический элемент и если соединить железный гвоздь и цинк с гальванометром, то прибор покажет наличие тока в цепи. Цинковая пластинка служит источником электронов, она растворяется. Железо не корродирует до тех пор, пока не растворится цинковая пластинка.
Дети выходят со своими стаканчиками, демонстрируют их классу и с помощью учителя объясняют процессы коррозии. Все необходимые записи делаются в тетради и на доске.
Вывод: Коррозия протекает быстрее в присутствии электролита и когда металл соединён с менее активным металлом.
Основные методы защиты металлов от коррозии (работа с учебником).
Учитель: Мы рассмотрели сущность процесса коррозии и основные методы защиты металлов от коррозии, а теперь домашнее задание.
Объясните химические процессы о которых идёт речь в отрывке из стихотворения А. Ахматовой.
Открытый урок "Коррозия металлов"
Цели : создать условия для усвоения данного материала, смоделировать учебную проблему, чтобы обучающиеся открывали знания самостоятельно, не боялись высказывать свою точку зрения, развивали умение анализировать и делать выводы, используя теоретические данные и результаты групповой исследовательской работы.
Задачи:
обучающие: дать понятие о коррозии металлов, классификации коррозионных процессов и способов защиты от коррозии;
развивающие: развивать познавательный интерес, умение логически мыслить, прогнозировать, находить и объяснять причинно-следственные связи, развить умение на основании знаний об условиях коррозии предполагать способы защиты металлов от коррозии в быту, т. е. применять свои знания на практике;
воспитательные: воспитывать личности с высоким уровнем культуры,проиллюстрировать принцип познаваемости мира, возможность использования информационных технологий для описания и понимания химических процессов, происходящих в окружающей среде,
вырабатывать познавательную активность и интерес к предмету.
здоровьесберегающие- создать благоприятный психологический климат на уроке, соблюдать требования СанПИНа к гигиене учебного кабинета.
Методы обучения:
- словесный (беседа, постановка проблемы, объяснение)
- наглядный (показ рисунков, схем, таблиц))
- практический (показ результатов химического опыта, химического эксперимента с элементами исследования);
- методы проверки и оценки знаний обучающихся (фронтальная беседа при решении поставленной проблемы, индивидуальное тестирование с элементами обсуждения при закреплении изученного материала, проверка опережающего задания)
Используемое оборудование: компьютер, таблицы «Коррозия металлов», «Защита металлов от коррозии»,
Умения и навыки, развиваемые на уроке: находить причинно-следственные связи, умения анализировать, умения практической защиты металлов от коррозии, умения использовать компьютер для оформления теоретического материала в виде презентации.
Организационный момент
Повторение опорных знаний : мотивация и целеполагание
(коллективная мыследеятельность)
СИНКВЕЙН ( вставьте пропущенное слово)
………………………….
Блестящие и серебристые
Электро-, теплопроводны, пластичны
Используются в промышленности
Сплавы
1. Сплав меди с цинком:
М) инвар
2 . Чем являются металлы в соединениях?
О) восстановители
П) заменители
3. Явление намагничивания железа и его сплавов (ферромагнетизм) нашло широкое применение в:
П) теплотехнике;
Р) радиотехнике;
С) строительстве;
4. Русский химик, академик. В 1863 году составил вытеснительный ряд металлов, который называется по имени учёного.
П) Д. И. Менделеев
Р) Н. Н. Бекетов
5. Главный металл электротехники:
М) золото
Н) серебро
О) медь
6При Петре I вручалась медаль за пьянство. Из чего она была сделана?
Ж) цинк
З) чугун
И) сталь
7. Известный «автомобильный король» Форд сказал «Если бы не было …,- не было бы автомобиля». О каком металле говорил Форд?
И) ванадий
К) железо
Л) цинк
8. 24 солдатика были совершенно одинаковыми, а 25 солдатик был одноногий. Его отливали последним и этого металла немного не хватило
Э) алюминий
Ю) ртуть
Я) олово
Слово «КОРРОЗИЯ»
СИТУАЦИЯ
Я решила строить дачу. Крышу покрою кровельным железом. А вот заклепки какие для крыши взять не знаю. На строительных рынках всего навалом. В газете читала, что 10% металлоизделий разрушается от коррозии. Посоветуйте, как сделать, чтобы крыша служила дольше».
Какие будут мнения?
1. Покрыть лаком, краской.
2. Покрыть неактивным металлом.
3. Др. варианты.
Проблема.
Как же так? Вопрос был один, а мнений много. Какое же верное? Какой возникает вопрос?
Может, мы не все знаем о коррозии, и поэтому не можем выбрать способ защиты?
Записывает на доске
Обучающиеся определяют тему урока: Коррозия металлов и способы борьбы с ней
Геродот, Плиний старший - методы защиты от коррозии
М. Фарадей - 19 век изучали электрофизическую коррозию
А.Н.Фрумкин – 20 век – амальгамы металлов
Слово коррозия происходит от латинского «corrosio», что означает разъедать, разрушать.
Ученые дают следующее определение коррозии
«1. Коррозия – это процесс самопроизвольного разрушения металла под действием окружающей среды».
«2. Коррозия – это процесс перехода металла в то природное, естественное состояние, в котором мы встречаем его в земной коре».
Вопрос: как вы думаете, с каких позиций рассматриваются каждое из этих определений?
Записывают в тетрадь определение
первое определение дается с позиции человека «металл разрушается» - негативное явление;
второе с позиции металла «возвращается в свое естественное состояние»- благо для самого металла;
Т.е. человек «заставил» металл стать металлом в прямом его понимании, а он стремится вернуться обратно и помогает ему в этом окружающая среда.
ЛЕКЦИЯ . Далее рассмотрим коррозию с позиции человека, считая, что коррозия – это вредное явление.
Металлы составляют одну из основ цивилизации на планете Земля. Несмотря на широкое внедрение в нашу сегодняшнюю жизнь полимерных материалов, основным конструкционным материалом продолжает оставаться железо и сплавы на его основе. С изделиями из железа мы на каждом шагу встречаемся в быту и знаем, как много хлопот доставляют его ржавление и сама ржавчина.
Особое место в комплексе мероприятий по обеспечению бесперебойной эксплуатации оборудования отводится надежной защите его от коррозии и применению в связи с этим высококачественных химически стойких материалов.
Аппетит у «металлоедов» чудовищный – ежегодно они уносят до 30% производимого металла; 2/3 этого количества в виде металлолома возвращаются в промышленность, а 1/3 теряется безвозвратно.Ежегодно в мире по причине коррозии теряется 20 млн. тонн металла, в России – 5-6 млн.тонн
Но убытки этим не ограничиваются.
Стоимость деталей и конструкций, вышедших из строя вследствие коррозии, выше стоимости самого металла. По причине коррозии случаются аварии. По сравнению с затратами на восстановление металла более существенными являются косвенные потери, которые могут привести к человеческим жизням: взрыв газо- и нефтепровода, прорыв водопровода, поломка деталей автомобиля, изнашивание металлоконструкций зданий, мостов, разрушение памятников и т.д.
Схемы «Классификация коррозии»«Виды коррозии»
Вопрос: по характеру разрушений какая из представленных коррозий является наиболее опасной?
наиболее опасной из всех видов коррозии является точечная. Она мало заметна, но проникает в глубь металла, что может вызвать поломку деталей при незначительном ударе
Пословица «где тонко, там и рвется»
Вопрос: причины возникновения местной коррозии?
соль, рассыпанная на дорогах и морская соль
- Химическая коррозия - самопроизвольное разрушение металлов в среде окислительного газа (кислорода, галогенов и т.д.) при повышенных температурах или в жидких не электролитах.
Газовая: 2Fe + 3Cl2 = 2FeCl3,
4Fe + 3О2 = 2Fe2 О3
В жидких не электролитах: в нефти, сере, органических веществах.
- Электрохимическая коррозия металлов – самопроизвольный процесс разрушения металлов в среде электролитов:
Me – ne = Me + n ,
2С u + O 2 + 2 H 2 O + CO 2 = CuCO 3 ∙ Cu ( OH )2, 2 Fe + O 2 + 2 H 2 O = 2 Fe ( OH )2
Каковы же условия коррозии?
условиями коррозии являются:
1. наличие в металле примесей, играющих роль менее активного металла;
3. Доступ воздуха;
Как же можно уменьшить коррозию, как бороться с ней?
Рисунки Меры борьбы с коррозией
Защита металлов от коррозии
• Применение ингибиторов. Ингибиторы - это вещества, способные замедлять протекание химических процессов или останавливать их. Сейчас известно более 5 тыс. ингибиторов. Наиболее распространенный нитрат натрия.
• Нанесение защитных неметаллических покрытий: краска, лак, грунтовка, смола, эмаль, пластмассы, смазочные масла.
• Нанесение защитных металлических покрытий: никелирование, хромирование, оцинковка, лужение (покрытие оловом), нанесение алюминия, нанесение позолоты.
• Протекторная защита. Защищаемое изделие соединяют с более реакционно способным металлом, который корродирует в первую очередь. Основной металл при этом не разрушается.
Закрепление знаний
Составьте вопросы к теме «Коррозия металлов» используя вопросительные слова: что, почему, как, какая, для чего
- Что такое коррозия металлов?
- Почему возникает коррозия металлов?
- Как возникает коррозия металлов? (Как защитить металл от коррозии?)
- Какая бывает коррозия?
- Для чего надо изучать коррозию?
Задача 1. Сантехника попросили поставить водопроводный кран, на стальную трубу. В наличии оказались хромированный и медный краны. Какой кран лучше выбрать? Аргументируйте ответ.
Задача 2. Человек поставил на зуб золотую коронку, по истечении некоторого времени возникла необходимость в еще одной коронке, но средств на коронку у него нет. Возможен ли вариант, чтобы поставить на зуб стальную коронку? Что Вы можете предложить в решении данной проблемы?
(Ответ: оба крана приведут к ускорению коррозии стальной трубы, т.к. железо является более активным металлом. Предложение: использовать пластмассовые переходники, чтобы не произошло контактов металлов).
Ответ: произойдет ускорение разрушения стальной коронки, т.к. железо является более активным металлом. Предложение: использовать керамическую или пластмассовую коронку
Урок химии (9-й класс) "Коррозия металлов"
- 31 января 1951 г. обрушился железнодорожный мост в Квебеке (Канада ), введенный в эксплуатацию в 1947 г.
- в 1964 г. рухнуло одно из самых высотных сооружений в мире – 400-метровая антенная мачта в Гренландии.
- Из-за повреждений нефтепроводов в реки и на грунт выливается нефть.
Что же объединяет эти примеры? (разрушение металлических изделий)
Этот процесс и станет предметом нашего изучения на уроке.
Разрушение, или правильнее разъедание, в переводе на латинский звучит как “кородире”.
Тема нашего урока “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.
Рассказ сегодня я буду вести с помощью опорного конспекта. У вас на столах розданы такие же конспекты только в уменьшенном варианте.
- Как вы думаете, почему здесь изображен дракон?
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.”
Итак, что же такое коррозия?
В переводе с латинского слово “коррозия” - значит разъедать.
Примерно 20% железа ежегодно выплавляемого в мире разрушается от коррозии.
Коррозия – разрушение металлов под действием окружающей среды, при этом металлы окисляются по схеме:
- равномерную (сплошную),
- язвенную,
- точечную (питтинг).
Как вы думаете какой вид коррозии самый опасный?
Почему? (Питтинг – большая глубина поражения и малая площадь)
По механизму протекания коррозия делиться на два вида: химическую и электро-химическую.
- Как вы думаете, почему этот блок изображен в виде пламени?
Это вид коррозии протекает в средах, непроводящих электрический ток (газ, нефть, керосин ) или при высоких температурах, когда невозможна конденсация воды.
В результате химической коррозии происходит переход электронов от восстановителя к окислителю. Если прокалить медную проволоку в пламени, образуется серый налет, это и будет оксид меди.
Второй вид коррозии – электрохимическая.
- Какой процесс будет сопровождать этот вид коррозии?
- Что такое электрический ток с точки зрения физики?
Этот вид коррозии протекает в среде электролита.
Если в среде электролита находится контактная пара металлов (Cu – Fe ), то ионы более активного металла – железа переходят в раствор, при этом поверхность железа заряжается положительно, выполняя роль анода. Электроны с поверхности железа переходят на поверхность более электроположительного металла – меди. В результате она заряжается отрицательно, выполняя роль катода. На поверхности меди восстанавливаются ионы водорода, образуя газообразный водород. Это пример коррозии, протекающей в кислой среде.
Но на поверхности металлических изделий, находящихся в атмосферных условиях, всегда конденсируется влага. Капля воды играет роль электролита, в ней растворен кислород из воздуха. Кислород восстанавливается до гидроксид-ионов, а железо окисляется, переходя в гидроксид железа (II) и гидроксид железа (III). Смесь этих гидроксидов и есть ржавчина.
Обратите внимание на следующий элемент конспекта. Как вы думаете, о чем пойдет речь дальше?
- Крашение;
- Эмалироание (не металлическое покрытие);
- Металлопокрытие;
- Легирование – введение в сплав добавки, в результате образуются коррозийно-стойкие сплавы;
- Введение в среду ингибитора – специального вещества, замедляющего скорость коррозии;
- Протекторная защита – присоединение к защищаемому металлу более активного металла.
Ответить на вопросы теста.
(ответом будут буквы, составляющие слово “коррозия” )
1. Слово “коррозия” в переводе с латинского означает:
ж) электрохимическая коррозия;
н) язвенная коррозия;
о) точечная коррозия;
р) сплошная коррозия.
3. Окисление металла в среде не электролита:
а) электрохимическая коррозия;
г) язвенная коррозия;
о) точечная коррозия;
р) химическая коррозия.
4. Разрушение металла, находящегося в контакте с другим металлом в присутствии водного раствора электролита:
в) газовая коррозия;
и) химическая коррозия;
т) сплошная;
р) электрохимическая коррозия;
5. Эмалирование это:
б) способ предания красоты металлическому изделию;
е) электрохимический метод защиты металлов от коррозии;
о) защитное неметаллическое покрытие металла;
ч) защитное металлическое покрытие металла.
6. Легирование это:
з) специальное введение в сплав элементов, замедляющих процесс коррозии;
и) покрытие железного листа слоем олова;
к) создание контакта с более активным металлом;
т) покрытие металла краской.,
7. Вещества, замедляющие процесс коррозии называются:
8. Присоединение к защищаемому металлу другого, более активного металла называется:
а) металлопокрытие;
о) контактная защита;
р) легирование;
я) протекторная защита.
После проверки теста дается задание всему классу, которое выполняется в парах, по карточкам.
- Какие виды коррозии вам известны по характеру повреждений поверхности металлов?
- Какие ионы переходят в раствор при электрохимической коррозии? Какие процессы при этом протекают но катоде и аноде?
- Запишите уравнение реакции, отражающее процесс химической коррозии. Укажите окислитель и восстановитель.
- Перечислите способы защиты металлов от коррозии. Объясните, как вы их понимаете.
Работа в парах экспертов
Выполнение лабораторных опытов.
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
Вы познакомились с понятием коррозия, с механизмом и видами коррозии и теперь вы решили, какой знак поставить в конце предложения?
Выразить свое отношение к предмету изучения я вам предлагаю через синквейн:
Читайте также: