Коррозия металлов
план-конспект урока по химии (9 класс) по теме

Класс: 9

Тема урока: Коррозия металлов.

Тип урока: урок формирования новых знаний.

Вид урока:  урок-путешествие.

Цель урока. Дать понятие о коррозии металлов, ее видах, и способах защиты металлов от коррозии, а также  раскрыть сущность химической и электрохимической коррозии .

Задачи обучения.

1) Выяснить, что такое коррозия. Познакомить с сущностью химической и электрохимической коррозии, со способами защиты металлов от коррозии.

     Объяснить процессы окисления-восстановления, протекающие на  

     поверхности   металлов в результате коррозии.

     2)Продолжить развивать научно-познавательную и коммуникативную  

     компетенции, умения анализировать, выделять главное в изучаемом

     материале, делать выводы.

3)Воспитывать позитивное отношение к учению, прививать любовь к предмету, создавать комфортные отношения между участниками.

Оборудование: мультимедийный проектор, заранее приготовленные опыты демонстрирующие процесс коррозии, пробирки, серная кислота, цинковые стружки, держатель, спиртовка, спички и сухое горючее.

Ход урока.

1. Организационный момент. ( Отметить отсутствующих в классе, настроить детей на урок)
2. Мотивация учебной деятельности.

   Ребята! Сегодня у нас не совсем обычный урок, а урок – путешествие (слайд 5).  Перед нами стоит трудная задача. Нам надо узнать о коррозии как можно больше. Днем и ночью ведет она наступление на позиции металлов. Коррозия остается целой и невредимой, а металлы и их сплавы несут огромные потери. Мы должны узнать все ее тайны, чтобы научиться, с ней бороться. Именно поэтому, девизом нашего урока я выбрала слова

«Мы не знаем ни дня, ни часа, когда бы мы не нуждались в знаниях».

                                                                                                        Н.К. Рерих

Учитель: Итак, ребята, в путь. Наш маршрут (слайд № 6). Ваши тетради – это ваши личные путевые дневники, не забывайте вести в них записи, они вам пригодятся.

(Появляется проводница вагона Коррозия.)

Коррозия:

Что я слышу? Кто собирается со мной бороться? И даже собирается меня победить? Меня!? Коррозию!

Да знаете ли вы, что по подсчетам экономистов, ущерб, наносимый мною, во много раз превышает даже потери от такого страшного стихийного бедствия, как пожары? Огонь буйствует сравнительно редко, а я-то действую постоянно, ни на один час, ни на одно мгновение, не прекращая свою подрывную деятельность, Я держу в страхе металлы и сплавы всего мира. Около 15% всех производимых в мире металлов становятся ежегодно моими жертвами. Я их уничтожаю! Существенные убытки я причиняю даже косвенно. Утечки воды, газа, нефти из съеденного мною трубопровода.

 Я досрочно вывожу из строя детали, оборудование, целые сооружения! А вы тягаться со мной решили? Да хватит ли у вас смелости и знаний? Ладно, так уж и быть, я пропущу вас в свой вагон, но только тех, кто правильно ответит на вопросы: (слайд 7).

      1) Почему щелочные и щелочноземельные металлы хранят под слоем керосина?

1. Почему литий, в отличие от натрия и калия хранят в вазелине?
2. Можно ли получить водород при взаимодействии свинца с раствором серной кислоты?

Коррозия: Хорошо ответили на вопросы, можете занять вагон.

Учитель: Устроились, а теперь,  пока мы едем до станции «Информационная» вам предстоит выполнить тест «Химические свойства металлов» (слайд 8)

Учитель: Выполнили тесты, отложите их в сторону, они еще нам пригодятся.

3. Актуализация знаний учащихся

Учитель: Мы прибыли на  станцию – «Информационную» (слайд 9). Здесь мы познакомимся с сущностью процесса коррозии. Приготовьтесь внимательно слушать и записывать.

«Ржа ест железо» - гласит русская народная поговорка. Ржавчина, которая появляется на поверхности стальных и чугунных изделий, - это яркий пример коррозии.

      Ржавлением называют только коррозию железа и его сплавов. Другие металлы корродируют, но не ржавеют.

И так, что же такое коррозия металлов?

Коррозия – от латинского слова corrodere – разъедать ( слайд №10).

 Коррозия – разрушение металлов и сплавов под действием окружающей среды.

 Коррозия – окислительно-восстановительный процесс, при котором из атома металла образуются ионы металла. Следовательно, металл – восстановитель, а процесс – окисление. В роли окислителя выступают O2. Cl2,  SO2 , CO2 и т.д..

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.

       Металл при коррозии может частично или полностью разрушаться. Химические соединения, образующиеся в результате взаимодействия металла и коррозионной среды, называют продуктами коррозии. Продукты коррозии могут оставаться на поверхности металла в виде оксидных пленок, окалины или ржавчины. Например, ржавчина на поверхности железных сплавов образует рыхлый слой, процесс коррозии распространяется далеко в глубь металла и может привести к образованию сквозных язв и свищей (слайд 13).

       Учитель демонстрирует слайды с символами различных городов мира: Кремль-это символ Москвы (слайд 14), статуя свободы -символ Нью-Йорка (слайд 15), Эйфелева башня- символ Парижа (слайд16).

Но башня неизлечимо больна – она  изготовлена из обычной стали и неотвратимо ржавеет и разрушается, и только постоянная химиотерапия помогает бороться с этим смертельным недугом: Эйфелеву башню красили уже много раз отчего ее масса (9000 т) каждый раз увеличивалась на 70 тонн. (слайд17)

        Мы прибыли на станцию «Познавательную» (слайд 19). По характеру взаимодействия металла и среды  коррозия бывает  химическая (слайд 19- 21) и электрохимическая (слайд 22-24).

 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.

Катодный процесс зависит от среды, если среда кислая, на катоде выделяется водород.

 2Н+ + 2е = Н2

Если среда нейтральная или щелочная: происходит восстановление воды по схеме:

 О2 + 2Н2О + 4е = 4ОН-

На поверхности металла:

Меп+ + пОН- = Ме(ОН)п

Химическая реакция протекает в средах, не проводящих электрический ток (в газах) при высоких температурах, где невозможна конденсация водяного пара (детали двигателей внутреннего сгорания, арматура печей).

К электрохимической относятся все случаи коррозии в присутствии влаги, она встречается значительно чаще

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). При местной коррозии ее очаги распределяются неравномерно — в виде коррозионных пятен или точек, что особенно опасно для промышленной химической аппаратуры (слайд 25).

Учитель: Мы на станции  «Экспериментальная» (слайд 26). При использовании металлических материалов важен вопрос о скорости их коррозии. От чего зависит скорость коррозии? В этом помогут разобраться опыты.

Учитель: За неделю до этого урока мы с вами ребята сделали опыты, а сегодня посмотрим результаты. Перед вами пять пронумерованных стаканов.

 В стакане №1 железо слабо прокорродировало, в чистой воде коррозия идет медленнее, т.к. вода слабый электролит. Это химическая коррозия. (слайд №27).

В стакане №2 – тоже химическая коррозия, но скорость выше, т.к. вместо чистой воды мы взяли раствор хлорида натрия. Следовательно, это вещество усиливает коррозию (слайд №28).

В стакане №3 железный гвоздь находится  в контакте с медной проволокой и опущен в раствор хлорида натрия. Скорость коррозии очень велика, образовалось много ржавчины. Почему? Во-первых, NaCI – сильно коррозийная среда для железа. Во-вторых, железо более активный металл, находится в контакте с медью (менее активным металлом). Следовательно, более активный металл (Fe) является анодом, менее активный (Си) катодом. Более активный разрушается (слайд №29).

          В стакане №4 железный гвоздь находится в контакте с цинковой пластинкой, и в растворе NaCI коррозии железа нет, мы наблюдаем коррозию, но цинка. (Почему?).

 Цинк более активный металл, чем железо, именно он будет корродировать, а железо будет оставаться защищенным до тех пор, пока не прокорродировал весь цинк

(слайд №30).

В стакане №5 железный гвоздь опущен в раствор хлорида натрия, к которому добавили раствор гидроксида натрия. Коррозия практически отсутствует. Следовательно, гидроксид натрия замедлил коррозию, а ионы   являются замедлителями коррозии, т.е. ингибиторами (слайд №31).

Учитель:  Мы с вами прибыли на станцию «Практическую». На этой станции мы все становимся практиками. Используя полученные знания в нашем путешествии, решим, как на практике будем бороться с коррозией. Читайте учебник  ( с. 30-31) и предлагайте способы борьбы. И если она сейчас появится, мы будем во всеоружии.

Способы защиты металлов (слайд №33).

1. Нанесение защитных покрытий на поверхности предохраняемого металла от коррозии.
2. Изготовление сплавов, стойких к коррозии
3. Использование замедлителей коррозии.
4. Создание контакта с более активным металлом- протектором
5. Отделение металла от агрессивной среды.
6. Пассивация металлов.

     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.

     Вот и заканчивается наше путешествие. Мы много узнали о  коррозии, можем теперь с ней бороться и даже победить!

(Появляется Коррозия.)

Коррозия: (обиженно вздыхает, разводит руками, говорит плаксивым голосом). Все против меня! Вредная – я, опасная – я, коварная – тоже я. Неужели во мне нет ничего хорошего?

Ученик из класса: Ну что ты, перестань сейчас же, не нужны нам твои ржавые слезы.

Любопытную технологию превращения слоя ржавчины в … защитное покрытие удалось разработать индийским ученым. Для этого на стальное изделие, покрытое густым налетом ржавчины, наносят специальный состав, благодаря которому слой оксидов становится прочным панцирем черного цвета. Затем на него наносят краску, которая держится на этом защитном слое надежнее, чем на металлической поверхности. Теперь изделию и коррозия не страшна.

Учитель: Оказывается и у тебя есть свои плюсы. Загостились мы у тебя. Пора нам выходить на своей станции (слайд 34).

 Коррозия: (возмущенно говорит)

Как это возвращаться?! Я вас просто не выпущу!

Коль хотите домой возвратиться,

То придется вам потрудиться,-

Не робей, не вешай носа –

На мои ответь вопросы!

Учитель: Внимательно посмотрите в свои дневники и ответьте на вопросы проводницы.

Вопросы: (слайд №35)

1. Что такое коррозия? Какие виды коррозии существуют?
2. При каких условиях коррозия протекает особенно интенсивно?
3. Почему протезисты считают, что рядом со стальной коронкой не рекомендуется ставить золотую коронку?

Это интересно ( слайд № 36).

         Во время строительства метромоста и станции "Ленинские горы" в Москве в бетон  с арматурой добавляли большое количество хлорида натрия, чтобы не допустить замерзания еще не схватившегося бетона. Станция была сооружена в кратчайшие сроки (всего за 15 месяцев) и открыта 12 января 1959г.  Что  вызвало разрушение стальной арматуры?

Учитель. Итак, мы закончили наше путешествие.

 Я надеюсь, что оно вам запомнится, а те знания, которые вы сегодня получили, пригодятся вам дома в борьбе с коррозией (слайд №37).

4. Рефлексия. (слайд 38) П.10, упр 2 ,упр 1 с.51

         Выберите нужную букву:

А) Получил прочные знания, усвоил весь материал.

Б) Усвоил материал частично.

В) Мало что понял, необходимо ещё поработать.

Вставьте смайлик настроения:

Хорошо,    безразлично,  скучно.

Сдайте листы самоанализа и самооценки.

       5. Домашнее задание: П.10, упр 1 , 2 , с.51, сообщение о пользе коррозии. (слайд №39)

      6. Использованная литература: (слайд №40)

1. О.С. Габриелян, И.Г. Остроумов О.С. Настольная книга учителя. Химия . 9 класс, - М.; Дрофа, 2002
2. О. С. Габриелян  Химия. 9 класс: учеб. для общеобразоват. учреждений/ О.С. Габриелян. – 12-е изд., стереотип .-М.: Дрофа,2007.
3. Улиг Г.Г., Реви Р.У. Коррозия и борьба с ней. Л.,1989
4. Венецкий В.С. В мире металлов. М.,1998.

Ресурсы Интернета: (слайд №41)

http://slovari.yandex.ru/dict/krugosvet/article/5/57/1011691.htm -энциклопедия Кругосвет.

Дополнительные материалы.

I. Лист самоанализа и самооценки обучающегося

                                                                  ________________________ 9  класса.

Как я усвоил материал?

Выберите нужную букву:

А) Получил прочные знания, усвоил весь материал.

Б) Усвоил материал частично.

В) Мало что понял, необходимо ещё поработать.

Вставьте смайлик настроения на уроке:

Хорошо,    безразлично,  скучно.

II. Тест. Химические свойства металлов.

Вариант 1

А1.С водой при комнатной температуре реагирует

 1) Cu    2) Ag    3) Ca    4)Au

 А2.Какие вещества образуются при взаимодействии железа с разбавленной соляной кислотой?

1. Сульфат железа (II)  и вода;
2. хлорид железа(II)   и водород;
3. хлорид железа(III)   и водород;
4. хлорид железа(II)   и вода.

А3. Практически осуществима реакция  между раствором хлорида железа (II) и

1) цинком;

2) медью;

3) золотом;

4) серебром.

Вариант 2

А1. С водой при комнатной температуре не реагирует

1) Na   2)Ba      3)K     4)Hg

А2. Какие вещества образуются при взаимодействии цинка с разбавленной серной кислотой?

1. Сульфат цинка, вода и оксид серы и оксид серы (IV);
2. сульфат цинка и водород;
3. сульфит цинка и водород;
4. сульфит цинка и вода.

А3. Практически осуществима реакция  между раствором сульфата меди (II)  и

1. медью;  2) железом;  3) свинцом;  4) ртутью.