Урок "Коррозия металлов"
методическая разработка по химии (9 класс) на тему

                                                                                                 КОНСПЕКТ  УРОКА

ТЕМА "Коррозия металлов"

Класс: 9

Цели урока:  

• обучающие:

       - изучить сущность химической и электрохимической коррозии металлов;

       - закрепить представления об окислительно-восстановительных реакциях;

        - научить использовать приобретённые знания для объяснения явлений    

          окружающей среды;  

        - проверить знания о строении металлов и их физических и химических  

          свойствах.

• развивающие:

       - продолжить работу над развитием умений проведения химического  

         эксперимента с соблюдением правил техники безопасности;  

       - развивать познавательный интерес, умение логически мыслить,

        прогнозировать, находить и объяснять причинно – следственные связи ;

• Воспитывающие: 

       - воспитание культуры общения, культуры диалога, способности иметь

        собственное мнение, интерес к родному краю.  

Тип урока: изучение нового материала

Используемые технологии: (приемы, методы и т.д.): информационно-коммуникационные технологии, технология проектной деятельности

Оборудование: 

• доска;
• периодическая система Д. И. Менделеева; 
• таблица: «Коррозия металлов»;
• электрохимический ряд напряжения металлов
• проектор для презентации;
• авторские презентации:  «Символы различных городов мира»  «Коррозия металлов»;
• оборудование для лабораторных опытов:    (пробирки, 6 железных гвоздей, раствор хлорида натрия, гранулы цинка,  медная проволока, старинные монеты)                                    

Дидактический материал:    

• учебник: «Химия 9 класс», О.С. Габриелян М.: Дрофа, 2007 г.;
• рабочая тетрадь к учебнику «Химия 9 класс», О.С. Габриелян М.: Дрофа, 2009г.;
• А.А. Журин. Окислительно-восстановительные реакции.- М:, Аквариум,1998
• А. М. Радецкий. Дидактический материал по химии для 8 – 9 классов: Пособие для учителя. – М.: Просвещение, 2003.

Формы работы учащихся на уроке: 

• фронтальная;
• групповая;
• индивидуальная

Оформление доски:

• записана тема, дата;
• записаны основные понятия: коррозия, ингибитор, метод протектора, лужение, патина;
• записано домашнее задание: Упражнение № 4, 5, 6, 8 (рабочая тетрадь)
• стр. 46-47

                                                     ПЛАН УРОКА

I. Организационный момент (1 минута)

II. Актуализация знаний. (10 минут)

III. Изучение нового материала.  (23 минуты)

• Вступительное слово учителя
• Коррозия металлов
• Способы защиты от коррозии
• Значение коррозии

IV. Закрепление  изученного материала (4 минуты)

V. Решение проблемы урока. (3 минуты)

VI. Постановка домашнего задания (3 минуты):

VII. Итог урока. (1 минута)

                                                     ХОД УРОКА

1. Организационный момент. (1 минута) 

Учитель: Здравствуйте ребята, садитесь! Начинаем урок. Сегодня мы продолжим

изучение свойств металлов.  Тема нашего урока – «Коррозия металлов».

На уроке мы должны выяснить, 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?

II. Актуализация знаний (10 минут)

       Чтобы лучше понять новую тему, нам нужно вспомнить свойства металлов. Для этого мы выполним самостоятельную работу.

 (Письменная работа для всех учащихся по вариантам (6 минут))

Приложение 1

Фронтальная беседа (4 минуты)

Вопросы для беседы:

• Какое положение металлы занимают в ПСХЭ?
• Какие свойства проявляют металлы: окислительные или восстановительные?
• Что такое восстановитель?
• Объясните сущность электрохимического ряда напряжений.

Подведение итогов проверки домашней работы

III. Изучение нового материала.  (27 минут)

• Постановка проблемного задания: Коррозия приносит вред или пользу?

Объяснение нового материала начинается с показа презентации:

«Символы различных городов мира» , (приложение 2) выполненная учащимися.

    Эйфелева башня изготовлено из обычной стали и неотвратимо ржавеет и разрушается, и только постоянная химиотерапия (лечение химическими веществами) помогает бороться с этим смертельным недугом: Эйфелеву башню красили уже 18 раз, отчего ее масса (9000 т) каждый раз увеличивалась на 70 т.

 Учитель: Коррозия наносит не только прямой ущерб (ежегодно от нее теряется около трети произведенного за год во всем мире металла), но и косвенный: ведь разрушаются конструкции,  на которые тоже был затрачен труд (машины, крыши, памятники, мосты), тратятся огромные средства на борьбу с этим явлением.

  Что же такое коррозия, какие факторы определяют ее протекание?

2. Коррозия металлов

    Учитель: 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.

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

     Процессы физического разрушения к коррозии не относят, хотя часто они наносят неменьший вред памятникам культуры. Их называют истиранием, износом, эрозией.

«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 коррозируют, но не ржавеют.

   Для того, чтобы определить факторы протекания коррозии, давайте вспомним состав воздуха:

(Азот – 78%, кислород – 21%, углекислый газ – 0,03%, благородные газы – 1%)

Демонстрируется результат опыта, поставленного заранее за 2 дня:

Приложение 3

Вывод:  Кислород воздуха оказывает огромное влияние на процесс коррозии, являясь одним из наиболее агрессивных ее факторов.

Кислородная коррозия железа : 4Fe + 2Н2О + ЗО2 = 2(Fe2O3+Н2О)

3. Виды коррозии

Презентация «Коррозия металлов» (приложение 4)

Это часть урока проводится в форме беседы и сопровождается составлением конспекта:                          

  Виды коррозии:

     По процессам:

• Химическая                
• Электрохимическая  

По виду коррозийной среды:

• Газовая
• Атмосферная
• Почвенная
• Жидкостная

По характеру разрушения:

• Равномерная
• Неравномерная

Вопрос:  А подвергается ли коррозии алюминий? 

    Многие металлы, в том числе и довольно активные (например, алюминий) при коррозии покрываются плотной, хорошо скрепленной с металлами оксидной пленкой, которая не позволяет окислителям проникнуть в более глубокие слои и потому предохраняет металл от коррозии. При удалении этой пленки металл начинает взаимодействовать с влагой и кислородом воздуха.

  Учитель показывает детям старинные монеты:  Почему серебро не подвергается коррозии, а медь зеленеет?

 Ответ: Во влажном воздухе поверхность меди покрывается зеленоватым налетом (патиной) в результате образования смеси основных солей.

  Основополагающим звеном для понимания электрохимических процессов является ряд напряжения металлов. Металлы можно расположить в ряд, который начинается с химически активных и заканчивается наименее активными благородными металлами:

РЯД НАПРЯЖЕНИЯ МЕТАЛЛОВ

Li, Rb, К, Ва, Sr, Са, Mg, Al, Be, Mn, Zn, Cr, Ga, Fe, Cd, Tl, Co, Ni, Sn, Pb, H, Sb, Bi, As, Cu, Hg, Ag, Pd, Pt, Au.

  Рассмотрим влияние различных электролитов на процесс коррозии металлов.

(демонстрируется опыт, поставленный заранее, за 4-5 дней)   Приложение 5

  Результаты опытов 1 и 2. В обоих случаях железо находилось в одном и том же растворе, но в одном случае оно соприкасалось с медью, а в другом – нет. И там и здесь произошла коррозия, и появился бурый осадок ржавчины. Но в опыте 1 ржавчины получилось мало, а в опыте 2 – много.

   Результаты опытов 1 и 3 в обоих случаях железо находилось в одном и том же растворе, но в одном случае оно соприкасалось с цинком, а в другом – нет. Наблюдается сильная коррозия, но в опыте 2 осадок бурого цвета – ржавчина, а в опыте 3 осадок белого цвета – это гидроксид цинка. Следовательно, в опыте 3 коррозировало не железо, а цинк. Таким образом, железо практически не коррозирует, если оно соприкасается с цинком.

Сравните  результаты опытов 1 и 4.   

Ответ: Добавка к воде хлорида натрия усилила коррозию металла.

Учащиеся записывают в тетрадь определения видов коррозии:

   Химическая – разрушение металлов в результате их химического взаимодействия с веществами окружающей среды

  Электрохимическая–разрушение металлов, которое сопровождается возникновением электрического тока, т. е. наряду с химическими процессами (отдача электронов атомами коррозируемого металла) протекают электрические (перенос электронов от одного участка изделия к другому)

Самостоятельная работа в печатной  рабочей тетради (стр 46- 47) упражнение № 2,3

Приложение 6

3. Способы защиты от коррозии

  Учитель:  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.

   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.

Вопрос: Какие существуют способы защиты металлов от коррозии?

Презентация: «Коррозия металлов» Слайды № 11- 16

Самостоятельная работа учащихся с текстом учебника (стр. 45-46)

Вывод: способы защиты металлов от коррозии (запись в тетради)

• легирование металлов
• нанесение на поверхность металлов защитных пленок
• введение ингибиторов (замедлителей коррозии)
• протекторный метод защиты от коррозии

4. Значение коррозии

   Учитель: Коррозия металлов наносит большой экономический вред. Коррозия приводит к уменьшению надежности работы оборудования: аппаратов высокого давления, паровых котлов, металлических контейнеров для токсичных и радиоактивных веществ. Коррозия приводит к простоям производства из-за замены вышедшего из строя оборудования, к потерям сырья и продукции. Коррозия также приводит к загрязнению продукции, а значит, и к снижению ее качества. Чтобы предотвратить глобальные катастрофы на судах, фабриках и заводах, нужно упорно изучать методы защиты от этой проблемы.

      И в то же время необходимо найти применение коррозии металлов. Одним из направлений может быть ее применение для разрушения конструкций в труднодоступных местах.  Если бы железо, подобно серебру и золоту, не ржавело, то мы не существовали бы, и ни одно растение не зеленело бы на Земле. Растворённая в воде его ржавчина составляет часть пищи растений и придаёт им зеленый цвет. Та же «ржавчина» снабжает железом нашу кровь и придаёт ей красный цвет.

    Изучая коррозию более подробно, мы видим, что она оказывает как отрицательные, так и положительные влияние. Разрушение металлов и сплавов можно применить как один из способов борьбы с космическим мусором.

IV. Закрепление  изученного материала (4 минуты) проводится в форме фронтальной беседы:

• Требуется скрепить железные детали. Какими заклепками следует пользоваться медными или цинковыми, чтобы замедлить коррозию железа?
• Как называются вещества, замедляющие коррозию?
• Введение каких элементов в сталь повышает ее коррозионную стойкость?
• К стальному днищу машины была предложена протекторная защита. Какой металл для этого лучше применить: Zn, Cu или Ni? 
• Лист железа, покрытый цинком, и лист железа, покрытый оловом, процарапали до железа. Будет ли подвергаться коррозии железо в обоих случаях?

V. Решение  проблемы урока. (2 минуты)

• Коррозия металлов приносит как вред, так и пользу.

VI. Постановка домашнего задания (2 минуты):

Упражнение № 4, 5, 6, 8 рабочая тетрадь, стр. 46-47

VII. Итог урока. (1 минута)

Приложение 1

Запишите уравнения практически осуществимых реакций. Если реакция не протекает, укажите причину. Для возможных уравнений реакций составьте электронный баланс и ионное уравнение.

1Вариант

а) Mg + HCI =………………………………………………………………………………

б) Hg + H3PO4 =……………………………………………………………………………

2 вариант

А) AI +  H2SO4(разб.)=………………………………………………………………………

Б) Ag + HCI =………………………………………………………………………………

3 вариант

Fe + HCI =…………………………………………………………………………………

Pb + H2SO4(разб)=……………………………………………………………………………

4 вариант

А) AI + HCI =………………………………………………………………………………

б) Cu + H2SO4(разб)=…………………………………………………………………………

Приложение 3 (постановка опыта)

 Наливают в две пробирки воды. В одной из них воду кипятят. Помещают в обе пробирки по очищенному наждачной бумагой железному гвоздю. Плотно закрывают пробирки резиновыми пробками, чтобы предотвратить новое растворение кислорода в прокипяченной воде.

Приложение 2  Презентация: «Символы различных городов мира» ,

Приложение 4  Презентация «Коррозия металлов»

Приложение 5 (постановка опыта)

В пробирку №1 - раствор хлорида натрия +ж. гвоздь

В пробирку №2 - раствор хлорида натрия +ж. гвоздь обвитый медной проволокой

В пробирку №3- раствор хлорида натрия +ж. гвоздь +цинк

В пробирку №4- вода + ж. Гвоздь

Приложение 6

Упражнение № 2  (курсивом обозначены возможные ответы учащихся)

Перечислите факторы, способствующие коррозии:

а) химической - вещества окружающей среды (кислород, вода, водород, агрессивные газы)

б) электрохимической – перенос электрона от одного участка изделия к другому

Упражнение № 3 (курсивом обозначены возможные ответы учащихся)

Опишите признаки реакций, происходящих при коррозии:

а) железо - ржавеет

б) бронза – зеленеет

в) серебро - тускнеет

Приложение 7 Презентация: слайд Скульптура «Рабочий и колхозница»

Спустя шесть лет скульптура Мухиной заняла свое привычное место на пьедестале возле ВВЦ. "Железные великаны" за время реставрации поправились более чем на 100 тонн: если прежде скульптура весила 80 тонн, то теперь - 185. Дело в том, что проржавевший каркас пришлось заменить практически полностью. Теперь он изготовлен из качественной нержавейки. По словам возглавлявшего реставрационные работы скульптора Вадима Церковникова, частично обновлены и верхние металлические "одежды". "Чтобы поднять отреставрированную скульптуру, потребовался специальный кран из Финляндии со стометровой башенной стрелой - в Москве такого не нашлось. Зато теперь, - уверен Церковников, - памятник простоит лет сто, не меньше".

И самая приятная новость: стоит скульптура сейчас не на одиннадцатиметровом пеньке, как называла прежний постамент Вера Мухина, а на 33,5-метровом павильоне. Точно с такого же стальные атлеты, призванные олицетворять мощь молодого советского государства, шагнули в историю на Всемирной Парижской выставке в 1937 году.