Проект по коррозии
презентация к уроку по химии на тему

Конспект урока

Дата  14.10.11 Класс      9     .

Тема: Коррозия металлов и способы борьбы с ней.

Тип урока: комбинированный урок          

Цель: сформировать понятия о коррозии металлов, познакомить учащихся со способами защиты металлов от коррозии.

Задачи:

- образовательные: изучить сущность химической и электрохимической коррозии металлов; закрепить представления об окислительно-восстановительных реакциях; научить использовать приобретённые знания для объяснения явлений окружающей среды; научить грамотному использованию металлических изделий; проверить знания о строении металлов и их физических свойствах;

- воспитательные: формирование логического и образного мышления; формирование устойчивого интереса к химии;

- развивающие: развитие памяти, внимания; следующих умений: умений четко и аргументировано отвечать на поставленные вопросы; умение слушать, наблюдать и самостоятельно делать выводы; умение выстраивать причинно-следственные связи и планировать свою деятельность.

План урока:

1. Организационный момент - 2 мин;

2. Проверка и повторение ранее изученного материала – 12 мин;

3. Изучение нового материала – 18 мин;

4. Закрепление изученного материала – 10 мин;

5. Подведение итогов урока и задание на дом – 3 мин.

Итого – 45 мин.

I. Организационный момент (2 мин):

 «Здравствуйте ребята! Садитесь! Дежурный, кто отсутствует? Тема нашего сегодняшнего урока «Коррозия металлов и способы борьбы с ней». Запишите тему себе в тетрадь. (слайд 1) Целью работы на этом уроке будет изучение основных закономерностей процесса коррозии, значения коррозии в жизни человека и возможных способов защиты металлических изделий от коррозии». (слайд 2) 

Эпиграфом урока будут слова великого мыслителя Б. Шоу: «Единственный путь, ведущий к знанию, - это деятельность». Но прежде чем перейти к новой теме, нам необходимо проверить, как вы усвоили предыдущий» (слайд 3)

II. Проверка и повторение ранее изученного материала (12 мин):

«Для этого будем работать по следующей схеме (слайд 4):

1 учащийся – составляет уравнения химических реакций по схеме:

                  +O2

  Zn           + H2O

                  + HCI

                  +CuCI2

«Каковы химические свойства металлов?»

«Что такое электрохимический ряд напряжения металлов? Что он показывает?»

3 учащихся работают в группе – задания по характеристики физических свойств металлов (см. приложение);

остальные – выполняют тестовые задания на местах по вариантам

III. Изучение нового материала (18 мин):

«Полученные ответы свидетельствуют о том, что для рационального использования металлов следует учитывать не только физические, но и химические свойства металлов. (слайд 5) Для каждого металла характерны как индивидуальные, так и общие с другими представителями этого класса веществ, свойства. Но у металлов есть и враг, который приводит к огромным безвозвратным потерям металлов, ежегодно полностью разрушается около 10% производимого железа. А как по другому называется этот процесс? – Коррозия.

Итак, тема нашего урока: «Коррозия металлов». Слово коррозия происходит от латинского «corrodere», что означает разъедать. 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 широких слоев людей в связи с тем, что от кислотных дождей катастрофически страдают памятники (здания и скульптуры), выполненные из известняка или мрамора.

(слайд ) Таким образом, коррозией называют самопроизвольный процесс разрушения материалов и изделий из них под химическим воздействием окружающей среды. Запишите определение в тетрадь.

У поэта В. Шефнера есть образные строки:

«Коррозия – рыжая крыса,

Грызет металлический лом»

Коррозию металлов и сплавов (их окисление) вызывают такие компоненты окружающей среды, как вода, кислород, оксиды углерода и серы, содержащиеся в воздухе, водные растворы солей (морская вода, грунтовые воды). Эти компоненты непосредственно окисляют металлы – происходит химическая коррозия.  

Ржавлением называют только коррозию железа и его сплавов. Другие металлы корродируют, но не ржавеют. Хотя корродируют практически все металлы, в повседневной жизни человек чаще всего сталкивается с коррозией железа.

В природе, хотя и очень редко, но встречается самородное железо. Его происхождение считают метеоритным, т.е. космическим, а не земным. Поэтому первые изделия из железа (они изготавливались из самородков) ценились очень высоко – гораздо выше, чем из серебра и даже золота.

Проблемное задание:

- актуализация знаний: «В результате коррозии железо ржавеет. Этот процесс очень сложен и включает несколько стадий.

- создание проблемной ситуации: «Давайте с вами посмотрим видео опыт.  Однако, как вы можете отметить, железные изделия не всегда подвергаются коррозии» (слайд 6) 

- формулировка проблемы: с чем связано то, что железные гвозди заржавели не везде? Какие условия наиболее благоприятны для этого процесса?»

- выдвижение гипотез: делают предположения;

- решение проблемы: «Давайте проанализируем результаты опыта. Для этого охарактеризуем условия, в которых находились металлические изделия с помощью таблицы, представленной на слайде:

Влияние условий окружающей среды на коррозию металлов (слайд7)

- формулировка выводов: (слайд 8) «Таким образом, коррозия металлических изделий протекает наиболее активно во влажном воздухе и в присутствии воды или электролита. Запишем суммарное уравнение протекающей химической реакции:

4Fe + 6H2O (влага) + 3O2 (воздух) = 4Fe(OH)3

«Многие неопытные химики в разное время были озадачены тем, что иногда реакция:

Zn + H2SO4 = ZnSO4 + H2

описанная во всех учебниках, не идет. Более опытные химики знают, что в такой ситуации в раствор нужно добавить немного сульфата меди (II) (медного купороса). В этом случае на поверхности цинка выделится медь:

CuSO4 + Zn = ZnSO4 + Cu

и водород начнет бурно выделяться. При объяснении данного явления в 1830 г. швейцарским химиком А. де-Ля Ривом была создана первая электрохимическая теория коррозии. Вскоре после открытия итальянцем Л. Гальвани электрохимического явления его соотечественник А. Вольта сконструировал (1800 г.) источник электрического тока (гальванический элемент), что открыло человечеству эру электричества и дало новый толчок для развития электрохимии.

(слайд 9) Если два различных металла, находящихся в контакте между собой, опустить в водный раствор электролита (в реальных условиях это, например, грунтовые воды, сконденсированная влага из атмосферы), то металл более активный, будет разрушаться, предохраняя менее активный металл от коррозии. Скажите, а как мы можем определить, какой из металлов более активный, а какой менее активный? 

В подтверждении электрохимической теории коррозии пронаблюдайте опыт. Для этого поместим в раствор электролита, а именно – раствор хлорида натрия, железный гвоздь, на который намотана медная спираль. Но поскольку временные рамки нашего урока ограничены, то я заранее заложила такой опыт, давайте проанализируем его результаты. Какие изменения произошли в реакционной смеси? 

Молодцы! А теперь давайте запишем химизм протекшей реакции. Какой из металлов (медь или железо) является более активным? 

Правильно, в среде электролита железо как более активный металл, постепенно корродирует, переходя в воду в виде ионов железа (II):

Fe0 – 2e = Fe2+;

  Электроны, высвободившиеся на железе, перейдут к меди на ее поверхности соединятся в ионами водорода, выделившимися из компонентов окружающей среды:

2H+ +2e = H2.

Или суммарно:

Fe0 + 2H+= Fe2+ + H2

Таким образом, протекает процесс электрохимической коррозии.

(слайд 10) В начале урока я вам уже сказала, что коррозия является одним из серьезнейших врагов металлургии, поскольку по подсчетам ученых около 10% всего производимого железа полностью разрушается коррозией. Ребята, а что является символом Парижа? Правильно, Эйфелева башня! 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. Кроме чисто экономической значимости коррозии, актуальным является и экологическая подоплека этого процесса. Коррозия вызывает серьезные экологические последствия. Утечки газа, нефти и других опасных химических продуктов из разрушенных коррозией трубопроводов приводит к загрязнению окружающей среды, что отрицательно влияет на здоровье и жизнь людей.

Таким образом, чрезвычайно важным становится вопрос защиты металлических изделий от коррозии. Проблема защиты металлов от коррозии возникла почти в самом начале их использования. Люди пытались защитить металлы от атмосферного воздействия с помощью жира, масел, а позднее и покрытием другими металлами и, прежде всего, легкоплавким оловом (лужением). В трудах древнегреческого историка Геродота (V в. до н.э.) уже имеется упоминание о применении олова для защиты железа от коррозии.

В настоящее время известны 4 основных способа защиты (слайд 11):

1. Нанесение защитных покрытий на поверхности предохраняемого от коррозии металла.

2. Использование нержавеющих сталей, содержащих специальные добавки.

3. Введение рабочую среду ингибиторов коррозии. Ингибиторы – вещества, замедляющие коррозию.

4. Создание контакта с более активным металлом – протектором.

 Давайте подробнее рассмотрим эти способы защиты металлов. Для этого вы разделяетесь на 4 группы, каждая из которой по прошествии 3 минут должна будет сделать сообщение по соответствующему способу защиты металла.

IV. Закрепление изученного материала (10 мин).

Итак, мы с вами рассмотрели основные вопросы, которые запланировали в начале урока. А теперь давайте проверим, насколько прочно вы усвоили основные положения, изученные нами сегодня. Для этого решим несколько творческих задач:

1. (слайд 12) 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. С чем связана столь скоротечная жизнь этого чуда света?

2. (слайд 13) В черном ящике предмет, коррозирует практически всегда при использовании. Процесс можно представить в схеме: Zn | Fe | H2O

Загадка: Когда наводят дружно порядок и уют

В него обычно все льют, и льют, и льют…

3. (слайд 14) Луженое железо (покрытое защитной оловянной пленкой)поцарапали. Что будет происходить с изделием? Sn | Fe | H2O

V. Подведение итогов и задание на дом (3 мин)

«Итак, на сегодняшнем уроке мы с вами изучили один из важнейших вопросов химической промышленности – коррозию металлов. Задачей химиков было и остается выяснение сущности явлений коррозии, разработка мер, препятствующих или замедляющих ее протекание. Коррозия металлов осуществляется в соответствии с законами природы и потому ее нельзя полностью устранить, а можно лишь замедлить, на что и направлена современная химическая наука.

Запишите задание на дом (слайд 15): §10, повторить §8-9; упр. № 1-3 на стр. 51. Подумайте над творческой задачей(слайд 16): Сияющие золотые купола православных церквей символизируют пламя свечи – знак обращения души верующего к Богу. Какие утилитарные цели преследовало золочение куполов? Что в данном случае важнее – польза или красота? Какие физико-химические свойства золота делают возможным золочение?

VI.Оценки за сегодняшний урок…

Тест к уроку  «Коррозия металлов»      1 вариант                                                                               

1. Порядковый номер элемента равен:

а) числу электронов; б) числу протонов;

в) числу нейтронов;  г) все варианты верны.

2. Элемент с порядковым номером 36 – это:

а) кадмий; б) криптон;

в) водород;  г) бром.

3. Из предложенного сплава выберите сплавы:

а) чугун, сталь, алюминий; б) чугун, железо, латунь;

в) латунь, бронза, дюраль; г) все варианты верны.

4. Бронза – это сплав:

а) меди и олова; б) меди и цинка;

в) цинка и олова; г) алюминия и меди.

5. В химических реакциях металлы Ме0 выполняют роль

а) окислителей;  б) восстановителей;

в) окислителей и восстановителей .

6. Неактивные металлы с водой…        

а) реагируют при нагревании;  б) не реагируют;

в) реагируют при нормальных условиях

7. К активным металлам относятся        

а) Cu, Ag, Hg, Pb;   б) Ca, Вe, Na, Li;

в) Ca, Na, Li, Ba..

8. С кислородом воздуха легко взаимодействуют        

а) железо, цинк, медь;   б) золото, ртуть, платиновые металлы;

в) калий, кальций, франций.

9. С хлороводородной кислотой взаимодействуют при н.у.        

а) литий, кальций, железо;    б) серебро, магний, медь;

в) цинк, ртуть, никель.

Тест к уроку  «Коррозия металлов»      2 вариант                                                                               

1. Порядковый номер элемента равен:

а) числу электронов; в) числу протонов;

б) числу нейтронов;  г) все варианты верны.

2. Элемент с порядковым номером 36 – это:

а) кадмий; в) криптон;

б) водород;  г) бром.

3. Из предложенного сплава выберите сплавы:

а) чугун, сталь, алюминий; в) чугун, железо, латунь;

б) латунь, бронза, дюраль; г) все варианты верны.

4. Бронза – это сплав:

а) меди и олова; б) меди и цинка;

б) цинка и олова; г) алюминия и меди.

5. В химических реакциях металлы Ме0 выполняют роль

а) окислителей;  б) восстановителей;

в) окислителей и восстановителей .

6. Неактивные металлы с водой…        

а) реагируют при нагревании;  б) не реагируют;

в) реагируют при нормальных условиях

7. К активным металлам относятся        

а) Cu, Ag, Hg, Pb;   в) Ca, Вe, Na, Li;

б) Ca, Na, Li, Ba..

8. С кислородом воздуха легко взаимодействуют        

а) железо, цинк, медь;   в) золото, ртуть, платиновые металлы;

б) калий, кальций, франций.

9. С хлороводородной кислотой взаимодействуют при н.у.        

а) литий, кальций, железо;    в) серебро, магний, медь;

б) цинк, ртуть, никель.

Оцинкованное железо, по сравнению с луженым, более долговечно. Почему? Какие процессы происходят, если на поверхности оцинкованной емкости (ведра, бака) имеется царапина?

В повседневной жизни человек чаще всего сталкивается с покрытиями железа цинком и оловом. Листовое железо, покрытое цинком, называют оцинкованным, а покрытое оловом (луженое) – белой жестью. Первое в больших количествах идет на кровли домов, а из второго изготавливают консервные банки. Уже из этого можно сделать вывод о том, что оцинкованное железо более долговечно, потому что кровли находятся в изменчивых метеорологических условиях и в более агрессивной среде, чем консервные банки. Но разберемся в этом вопросе шире. Для этого я предлагаю рассмотреть схему коррозии оцинкованного и луженого железа.

При нарушении покрывающего слоя коррозия протекает даже более интенсивно, чем без покрытия. Трещины и царапины заполняются влагой и образуются растворы. Цинк более электроотрицателен, чем железо, поэтому его ионы будут преимущественно переходить в раствор, а остающиеся электроны будут перетекать на более электроположительное железо, делая его катодом. К железу-катоду будут подходить ионы водорода и разряжаться, принимая электроны. Образующиеся атомы водорода объединяются в молекулу. Таким образом, потоки ионов будут разделены, а это облегчает протекание электрохимического процесса. Коррозии будет подвергаться цинковое покрытие, а железо на некоторое время будет защищено. Именно на этом основан протекторный метод защиты металлов от коррозии.

При наличии дефектов на белой жести процесс коррозии иной, чем для оцинкованного железа. Олово электроположительнее железа, поэтому катодом становится не железо, а олово. Это значит, что растворению подвергается железо. В результате коррозии слой олова сохраняется, а под ним активно коррозирует железо.

Что такое ржавчина? Укажите ее состав, запишите уравнения химических реакций, происходящих при образовании ржавчины.

Ржавчиной называют гидратированный оксид железа. Представляет собой рыхлый порошок светло-коричневого цвета.

Коррозия железа может быть описана упрощенным уравнением:

4Fe + 3O2  + 2H2O = 2 Fe2O3  .  H2O

задание к уроку

«Коррозия металлов»

Вашему вниманию представлен список предметов, в которых используются металлические изделия, на каком свойстве основано применение металлов в данном случае

задание к уроку

«Коррозия металлов»

Вашему вниманию представлен список предметов, в которых используются металлические изделия, на каком свойстве основано применение металлов в данном случае