Конспект урока по теме "Коррозия металлов" химия 9 класс
план-конспект урока по химии (9 класс) на тему

Т. С. Берестовая

Купинская школа – интернат

УРОК-ПУТЕШЕСТВИЕ

«Владения Рыжего беса»

   Цель урока: создать условия для осознания и осмысления блока новой информации посредством системы вопросов и нестандартных заданий для самостоятельной работы, развивающих познавательную активность учащихся.

Образовательные цели: ознакомить учащихся с видами коррозии, её механизмом, со способами защиты металлов от коррозии;

объяснить процессы окисления и восстановления, протекающие на поверхности металла в результате коррозии.

Развивающие цели: развивать мышление учащихся, умения анализировать, сравнивать, обобщать, работать в нужном темпе, осуществлять самоконтроль.

Коррекционная цель: развивать наблюдательность, сообразительность, память.

Воспитательная цель: воспитание положительной мотивации учения, правильной само- и взаимооценки и чувства ответственности, коммуникативности , умения работать в команде. 

Оборудование: На столах учащихся: шесть пронумерованных пробирок с железным гвоздём (1), гвоздями, помещёнными 5 дней назад в воду (2) , раствор поваренной соли (3), раствор поваренной соли в контакте с цинковой пластиной (4) и медной проволокой (5), раствор кислоты, кристаллический дихромат калия.

Занятие сопровождается компьютерной презентацией.

Девиз: «Знать — значит победить!» (А Н Несмеянов).

                            Ход урока

Учитель. Сегодня не совсем обычный урок. Нам предстоит трудная задача: путешествие по владениям Рыжего беса. Рыжий бес — это давний и опасный враг большинства применяемых в технике и быту металлов. Коварство этого врага в том, что, невидимый, он всегда остаётся целым и невредимым, а металлы и сплавы несут огромные потери. Ну, как, догадались, кто этот враг? (Коррозия.)

Чтобы победить этого врага, мы должны проникнуть во все его тайны. Ведь не случайно в качестве девиза нашего урока выбрано высказывание академика Несмеянова. Чтобы уметь бороться с коррозией, нужно всё узнать о ней.

Неожиданно раздаётся скрип, скрежет. Появляется Рыжий бес.

Рыжий бес. Что я слышу?! Кто это смеет со мной бороться? И даже мечтает меня победить? Да знаете ли вы, что, по подсчётам экономистов, наносимый мною ущерб во много раз превышает потери даже от такого страшного стихийного бедствия, как пожар?! Это и неудивительно: ведь огонь буйствует сравнительно редко, а я действую постоянно, ни на один час, ни на одно мгновение, не прекращая свою подрывную работу. Я держу в страхе все металлы и сплавы и уничтожаю примерно 25% всех производимых в мире металлов  (200 млн. тонн)! Я досрочно вывожу из строя оборудование, детали и целые сооружения. Существенны и косвенные убытки: вспомните хотя бы утечку нефти или газа из съеденного мною трубопровода. А вы тягаться со мной решили! Да хватит ли у вас знаний? Проникнуть в мои владения сможет только тот, кто правильно начертит ключ — пропуск в него.

Учитель. Ключ — это ваши знания. Попробуйте справиться с этим заданием.

Учащиеся выполняют графический диктант по вариантам.

Графический диктант

Задание: на отрезке отметьте знаком < │ > номера утверждений, которые вы считаете неверными, с которыми не согласны. Все утверждения рассмотрите применительно к

вариант 1        вариант 2

меди.        калию.

1. Это активный щелочной металл.
2. Этот металл занимает второе место по электропроводности.
3. Это очень мягкий металл.
4. Этот металл входит в состав бронзы.
5. На внешнем энергетическом уровне атомов этого металла два электрона.
6. Металл не взаимодействует с водой.
7. Металл можно использовать для выделения цинка из раствора его соли.
8. В реакциях с галогенами выступает в роли окислителя.

9. Этот металл можно получить электролизом расплава его соли.

10. При хранении на открытом воздухе металл окисляется.

Критерии оценки: «5» - без ошибок; «4» -1-2 ошибки; «3» - 3-5 ошибок.      Рыжий дьявол собирает ключи.

   Рыжий дьявол. Ну что ж придется пропустить вас в мои огромные владения! Видно, что вы подготовились к путешествию.

Учитель. Итак, в путь! Классная доска превращается в путевой дневник, где мы будем записывать всё самое важное, что удастся выяснить за время путешествия.

Ты  слышишь  ровный  шум  колёс?

И вот перед перроном

Остановился паровоз

С прицепным вагоном.

Наша первая остановка на станции "Информационная».

Станция «Информационная»

Блеф-игра «Верите ли вы...»

Верите ли вы, что...

? ...коррозия включает физические и химические процессы? (Нет. Процессы физического разрушения к коррозии не относят, хотя часто они наносят не меньший вред памятникам культуры. Их называют истиранием, износом, эрозией.)

? ...слова «коррозия» и «ржавление» — это синонимы? (Нет, ржавлением называют только коррозию железа и его сплавов. Другие  металлы  коррозируют, но не ржавеют.)

? ...коррозия присуща только металлам? (Нет. Ей могут подвергаться камни, пластмассы и другие полимерные материалы, древесина. Например, от кислотных дождей катастрофически страдают памятники архитектуры, здания и скульптуры, выполненные из известняка или мрамора.)

Коррозия — это самопроизвольное разрушение материалов и изделий под воздействием внешней среды, это окислительно-восстановительный процесс, при котором атомы металла превращаются в ионы.

Слово «коррозия» происходит от латинского соrrоdеrе — разъедать.

? Какие факторы могут вызвать коррозию? (Воздействие воздуха, электролита, контакт двух металлов.)

Учащиеся заполняют схему.

\

   По характеру взаимодействия металла и среды различают два основных вида коррозии: химическую и электрохимическую.  (Демонстрация слайда.)

Химическая коррозия — разрушение металла в результате окисления его в окружающей среде без возникновения электрического тока в системе.

Например, окисление железа происходит под действием кислорода воздуха или кислорода, растворённого в воде.

Этап 1: железо окисляется до гидроксида железа (II)

2Fе° + О20 + 2Н20 = 2Fе+2(0-2Н)2

Fе° - 2е→ Fе+2

02° + 4е→ 20 -2

│  2 восстановитель

 │  1 окислитель

Этап 2: окисление гидроксида железа(II) до гидроксида железа (Ш):

4Fе+2(ОН)2 + О 20 + 2H 2O = 4Ре+3(ОН)3 

Fе+2-1e - =Fe+3

2O-2+4e- =O 20

2O-2 + 4e

4   восстановитель

1   окислитель

│4 восстановитель

│1 окислитель

Переходим к электрохимической коррозии.

? О чём свидетельствует появление в слове части электро -? (Наряду с химическим процессом — окислением протекает электрический — перенос электронов от одного участка к другому.)

Электрохимическая коррозия — разрушение металла в результате возникновения гальванической пары и появления внутри системы электрического тока.

Электрохимическая коррозия возникает при контакте двух металлов в среде электролита (в гальванической паре), электродами при этом являются сами металлы. При возникновении гальванической пары появляется электрический ток тем большей силы, чем дальше стоят друг от друта металлы в электрохимическом ряду напряжений. При этом поток электронов идёт от более активного металла к менее активному; более активный металл в этом случае разрушается (коррозирует).

Рассмотрим гальваническую пару, образовавшуюся при контакте железа с медью и раствором кислоты.

Активность металлов:

Fе>Cu

А(+): Fе° - 2е‾ → Fе+2.

Электроны через проводник переходят на медь, а с меди — на ионы водорода:

К(-): 2Н+ + 2e‾→ Н20.↑

При использовании металлических материалов важен вопрос о скорости коррозии. От чего она зависит, вы сможете выяснить на станции «Экспериментальная».

Станция «Экспериментальная»

Лабораторный заблаговременно заложенный опыт по коррозии металлов. В 6 пробирок опущены железные гвозди. В  первую -  в пустую пробирку, во вторую -  в воду, в третью — в раствор поваренной соли, в четвёртую -  в раствор поваренной соли опущен гвоздь в контакте с медной проволокой, в пятую — гвоздь в контакте с цинковой пластиной, в шестую пробирку добавлен ингибитор коррозии.

Учащиеся работают в группах по 3 человека. Они анализируют результаты опыта и отвечают на вопросы.

Вопросы

? Определите тип коррозии в каждом стакане.

? Где железный гвоздь подвергся коррозии сильнее, где — в меньшей степени, а где не подвергся коррозии? Почему?

? Объясните, что усиливает химическую коррозию, а что её замедляет? Сделайте вывод, расположив факторы, вызывающие химическую коррозию (влага, воздух, среда электролита), в порядке уменьшения их влияния. 

Сделайте вывод: как влияет на скорость коррозии контакт двух разных по активности металлов. Для этого вставьте пропущенные слова (более, менее) в следующую фразу: при контакте двух металлов в растворе электролита разрушается (окисляется)       активный  металл, а процесс восстановления веществ окружающей среды протекает на           активном металле.

   ? Подготовьте обобщённый вывод по результатам опыта.

   Станция «Практическая»

Учитель. Великий Гёте сказал: «Просто знать — ещё не всё, знания нужно уметь использовать». На станции «Практическая» все превращаются в практиков. Используя знания, полученные в путешествии по владениям Рыжего беса (а теперь вы знаете его слабые стороны), вы должны решить, в чём вред коррозии, есть ли от неё польза и как на практике можно с ней бороться.

Заполнение таблицы «Плюс – минус» с отметкой положительных и отрицательных сторон коррозии.

Сообщения учащихся о положительных эффектах коррозии и способах защиты металлов от неё

…У древних горцев существовал особый секрет приготовления сверхпрочных и острых клинков, которые легко разрубали не только ткани, но и сухожилия и кости. Изделия на несколько лет закапывали в землю, после специальной обработки поржавевших клинков они приобретали высокую прочность.

…Железо ржавеет. Его не причисляют к благородным металлам. Но благодаря свойству ржаветь оно и есть самый настоящий «благородный» металл, самый «благородный» из всех. Если бы железо, подобно серебру и золоту, не ржавело, то есть не окислялось, то мы не существовали бы, и ни одно растение не зеленело бы на Земле. Все краски, какими обладает наша Земля, зависят от присутствия в нём окисленного железа. Ионы железа составляют часть пищи растений и придают им зелёный цвет, а наша кровь от них становится красной.

Благодаря ржавчине на Земле есть жизнь, и благодаря ней же почва имеет определённый цвет. Именно благодаря ржавчине железо – самый лучший металл в мире. Английский писатель Дж. Рескин справедливо сказал, что железо есть дыхание жизни, которым оно одаряет всех.

После этого рассматриваем способы защиты от коррозии. Предлагаю учащимся в группах обсудить и предложить способы защиты от коррозии в конкретных бытовых ситуациях (водопроводная труба, автомобиль, металлический забор).

\

Далее они выполняют задание: на слайде представлена схема

 и изображения монеты, Эйфелевой башни, скульптуры В. Мухиной «Рабочий и колхозница», консервной банки, яхты, трубы, эмалированной посуды. Нужно найти соответствие между каждым изображением и способом защиты.

? Какие способы используют до начала применения изделия, какие — во время эксплуатации?

Учитель. Итак, вы многое узнали о Рыжем бесе. Оказывается, он не такой уж непобедимый, как хвастался. Используя наши знания, мы можем бороться с ним и даже победить его.

Рыжий бес (плаксивым голосом). Конечно, все на одного, все против меня, и вредный я, и страшный я, и коварный я... Эх, пропащая я душа! Вот сейчас расплачусь! А влага-то, да ещё соленая, усиливает коррозию…

Учитель. Ну что ты, перестань сейчас же! Совсем ни к чему нам твои ржавые слёзы. Загостились мы у тебя. Пора нам домой возвращаться.

Рыжий бес (возмущённо). Как это возвращаться? (Показывает на красный свет светофора на доске.) А это что? Разве вы не видите: красный свет — проезда нет!

Коль хотите домой возвратиться,

  То придётся вам всем потрудиться.

                          Если сделана будет работа,

Из владений открою ворота!

Учитель. Да. Рыжий бес хитёр и коварен! Но я думаю, вы легко справитесь с его заданиями.

Станция «Стоп! Красный свет!»

Учащиеся работают в группах по 4 человека.

Подумайте и объясните

? Почему рядом со стальной коронкой не рекомендуют ставить золотую?

? Трюмы норвежского грузового судна «Анатина», направлявшегося к берегам Японии, были заполнены медным концентратом. Корпус судна был сделан из стали. Внезапно судно дало течь. Объясните, что произошло.

Подумайте и напишите

   ? Очень чистый цинк не растворяется в разбавленной серной кислоте, но если прибавить несколько капель сульфата меди (П), начинает энергично выделяться водород. Объясните это явление, напишите уравнение реакции.

? Какой компонент загрязнённого городского воздуха наиболее коррозионно - активен по отношению к металлам, особенно при повышенной влажности: а) N2; б) СО; в) S02?

Докажите ответ уравнениями реакций.

Рыжий бес. Ну что ж, придётся открыть вам железные ворота из моих владений. Путь домой свободен!

Учитель. Итак, наше путешествие во владения Рыжего беса закончилось. Надеюсь, оно вам запомнилось, и вы не забудете то, что узнали на каждой станции.

Учитель подводит итоги занятия и предлагает домашнее задание.

Домашнее задание. Параграф в учебнике. Ответить на вопросы:

? Знаменитая Кутубская колонна в Индии близ Дели вот уже более полутора тысяч лет не разрушается, несмотря на жаркий и влажный климат. Сделана она из железа, в котором почти нет примесей. Предположите, почему колонна не подвергается коррозии.

? Объясните химические процессы, упоминаемые А. Ахматовой:

На  рукомойнике  моём              

Позеленела  медь,

Но  так  играет  луч  на  нём,

Что  весело  глядеть