Разработка урока "Коррозия металлов"

Тема: «Коррозия металлов». Методы и приемы обучения: метод проблемного изложения материала, метод поисковой беседы,   исследовательский   метод   и   сопровождение   лабораторного   проблемного эксперимента. Ожидаемые   результаты: Учащиеся   будут   знать   понятие   коррозия,   её   виды,   будут объяснять   механизм   этого   процесса,   будут   объяснять   значение   коррозии   для жизнедеятельности человека, будут отстаивать свою точку зрения и делать выводы, находя решение проблемы. Ход урока Мотивация Здравствуйте ребята. У меня сегодня настроение: «Во! А у вас? Вы все такие хорошие, умные, дружные, а теперь покажите это на деле»   В   20­х   годах   двадцатого   века   по   заказу   одного   американского миллионера   была   построена   большая   красивая   яхта.   При   ее   постройке   в качестве материала днища был использован сплав меди с никелем (монель­ металл, в состав которого входит около 30 % меди и 70 % никеля). Киль, рама руля и многие другие детали изготавливались из стали. Яхта «Зов моря» не   сделала   ни   одного   рейса!   Она   затонула   еще   до   окончания   отделочных работ.  Чтобы   увековечить   память   о   своей   победе,   родосцы   решили   возвести огромную   статую   покровителя   города    бога   солнца   Гелиоса,   который считался также и создателем этой благословенной земли. Легенда гласит, что Гелиос из пучин морских вынес Родос на своих руках. Работа над статуей началась в 304 году до н. э., и длилась 12 лет. В высоту   статуя   достигала   110   футов,   при   этом   она   стояла   на   высоком постаменте, который на 50 футов возносился над землей. Колосс Родосский был сделан из бронзовых пластин, укрепленных на железной основе, на статую ушло 15 тонн бронзы и 9 тонн железа. Колосс Родосский гордо возвышался над   гаванью   в   течение   56   лет.   Сильное   землетрясение   повалило   статую. Интересно, что случилось? Актуализация знаний (прием «ДА­НЕТ») Поиграем?   Предлагаю   вашему   вниманию   4   картинки.   Назовите   слово, которое их объединяет? Ответ: Разрушение Учащиеся пытаются найти ответ, задавая вопросы, учитель может ответить только   словами:   «да»,   «нет»,   «и   да   и   нет».   Ученики   обсуждают   и   придумывают вопросы, которые приведут к правильному ответу.  Молодцы!   Сегодня   на   уроке   мы   остановимся   только   на самопроизвольном  разрушении  металлов  в  результате   взаимодействия   их  с окружающей   средой,   то   есть   с   явлениями,   изображенными   на   верхних картинках. Учитель: Как часто вы встречаетесь с явлением разрушения металлов? Ученики: Приводят примеры.  Учитель: А как называется это явление?  Ученики: ржавление, коррозия Учитель: Итак, мы сегодня изучаем процесс коррозии металлов. Запись темы урока Постановка учебной задачи У меня  для  вас еще  одно задание.  Составьте, пожалуйста,  вопросы  к теме, для этого используйте недописанные вопросы на доске (слайде).   Что такое…………( коррозия металлов)?   Какая ……(бывает) коррозия?  Почему ……..(возникает) коррозия металлов?  ……..(Как) возникает коррозия металлов?   Как …….(защитить) металл от коррозии?  Для чего надо ……(изучать) коррозию?   Скажите,   пожалуйста,   какова   будет   цель   нашего   урока? (Получить ответы на поставленные вопросы). Мы должны выяснить: 1) Что такое коррозия металлов? 2) Какова   роль   коррозии   в   жизни   человеческого   общества   и   зачем   ее изучать?  3) Какие виды коррозии бывают? 4) Как протекает этот процесс?  5) Какие способы защиты от нее существуют? Введение новых знаний с решением задач исследовательского характера. А более подробно об этом явлении вы узнаете, поработав в группах – научных центрах. Сформированы научные центры: научный информационный, научный исторический,   химический   научный   центр   (экспериментальный   и аналитический отделы), центр новых технологий.  Научные центры должны изучить разные  материалы по инструктивным картам и Приложениям, сформулировать защиту в виде схем,  выводов и т.п.          На работу групп отводиться 5+15 минут. Работа. Выступления групп с защитой. 1.Научный   информационный   центр              (Работа   по   инструктивной карточке и ПРИЛОЖЕНИЮ 1). ИТОГ:        Схема                Виды коррозии                    Таблица «Виды коррозии»                                                      Химическая коррозия Электрохимическая коррозия Химическая   коррозия  ­   разрушение   металла при взаимодействии его с сухими газами или жидкостями, не проводящими ток (например, нефть)   возникновения   разности   без потенциала.  Примеры химической коррозии:  Электрохимическая   коррозия  –   это окислительно­восстановительная реакция,   протекающая   в   средах, проводящих   ток.   Процесс   происходит при соприкосновении двух металлов или на   поверхности   металла,   содержащего включения   с   возникновением   разности потенциала. Примеры электрохимической коррозии:   А   как   долго   людей   занимает   вопрос   поиска   способов   защиты   от коррозии, слово научно – историческому центру. 2. Научный исторический центр        ПРИЛОЖЕНИЕМ 2 )  (Работа с домашним материалом и ИТОГ: оформление справки и создание презентации.  А от чего зависит скорость коррозии, на этот вопрос нам даст ответ химический научный центр. 3. Химический научный центр    , в котором работает два отдела: Экспериментальный   научный   отдел,   задача   которого   объяснить   нам   от чего   зависит   скорость   коррозии.    Этот   отдел   имел   практическое   задание: проследить процесс коррозии, если железо в воде, в соленой воде, в контакте с медью, с цинком и в растворе соли с добавлением гидроксида натрия. (Работа по инструктивной карточке) 1. Эксперимент №1. Роль кислорода в процессе коррозии железа. пробирка 1­ж. гвоздь + сухой воздух+отсутствие доступа кислорода пробирка 2­ж. гвоздь + вода полностью пробирка 3­ж. гвоздь + вода + масло Учащиеся обсуждают результат эксперимента №1. Больше ржавчины образуется в пробирке 2­ железо соприкасается и с водой и с кислородом. В пробирке 1 ржавчины нет, т. к железо не соприкасается ни с кислородом, ни  с водой. В пробирке 3 гвоздь почти не поржавел, кислород не смог пройти через слой масла, а без кислорода коррозия не развивается. 2. Эксперимент №2. Влияние электролитов на процесс коррозии железа. стакан 1­ж. гвоздь +вода стакан 2­ж. гвоздь +раствор NaCl стакан 3­ж. гвоздь +медь+раствор NaCl стакан 4­ж. гвоздь +алюминий +раствор NaCl Учащиеся обсуждают результаты эксперимента. В стакане 1­ мало ржавчины, в чистой воде коррозия идет медленно т. к вода слабый электролит. В данном случае мы наблюдаем химическую коррозию. В стакане 2 ржавчины больше, следовательно   хлорид   ионы   увеличивают   скорость   коррозии.   В   стакане   3­ скорость   коррозии   очень   велика,   образовалась   много   ржавчины. Следовательно , хлорид натрий ­это сильно ­коррозионная среда для железа, особенно в случае контакта с менее активным металлом ­медью. В стакане 4тоже наблюдаем коррозию, но не железа, а алюминия, т. к железо в контакте с   более   активным   металлом   в   сильно   коррозионной   среде   ­   NaCl   не корродирует до тех пор пока не прокорродирует весь алюминий. В стаканах 3и4 ­электрохимическая коррозия. 3. Эксперимент №3. Влияние ингибиторов на процесс коррозии. пробирка1­ж. гвоздь +раствор NaOH+р­р NaCL Учащиеся обсуждают результаты эксперимента №3.         В пробирках  железный гвоздь опущен в раствор хлорида натрия, к которому добавили гидроксид натрия. Коррозия железа в данном случае отсутствует. Следовательно, это вещество замедляют коррозию, являются ингибиторами.  По результатам экспериментов  учащиеся формулируют выводы : 1. Коррозия железа резко усиливается в присутствии кислорода. 2.   Коррозия   усиливается,   если   железо   соприкасается   с   более   активным металлом. 3. Скорость коррозии зависит от состава омывающей металл среды, хлорид ионы усиливают коррозию железа. 4. Коррозия железа ослабляется в присутствии гидроксид­ионов. Аналитический отдел,       задача которого изучить вопрос борьбы с коррозией и способы защиты металлов от коррозии. (Работа по инструктивной карточке и Приложению 4). 1. Применение защитных покрытий. а) Металлические изделия покрывают лаками, красками, эмалями, стекло кристаллические покрытия. б)   металлические   изделия   покрывают   другими   металлами.   В   качестве   металлов   для покрытия   применяют   металлы,   образующие   на   своей   поверхности   защитные   пленки.   К таким металлам относятся хром, никель, цинк, олово и другие. 2. Приготовление сплавов стойких к коррозии части машин, инструменты и предметы быта изготовляют из нержавеющей стали и других сплавов, стойких к коррозии. В сплав вводят хром, никель, кремлей, кобальт, алюминий. 3. Электрохимические методы защиты. а) применение заклепок изготовленных из более активных металлов. б)   Прикрепление   пластинок   из   более   активного   металла   для   защиты   основного металлического изделия. Например в паре Zn­Fe (оцинкованное железо)защищено железо, в паре Sn­Cu защищена медь и т. ду К   днищам   кораблей   прикрепляют   протекторы   ­   слитки   более   активного   металла,   чем обшивка днища корабля ­ это протекторная защита с помощью цинка (анодная защита) Катодная защита ­ защита менее активным металлом (лужёное железо).Особые требования ­ не допускать разрушении целостности покрытия. 4.   Добавление   ингибиторов.  Использование   замедлителей   коррозии   (органические, неорганические вещества) Итог:   №5, стр.57   заполнить таблицу  «Защита металлов от коррозии» в печатной тетради,  С основными видами защиты от коррозии мы уже знакомы. А какие ещё  существуют способы защиты? 4.   Выступление   центра   новых   технологий  (Работа   по   инструктивной карте и ПРИЛОЖЕНИЮ )    создание   рекламного   баннера   «Новые   технологии   в   борьбе   с Итог:   коррозией» Физминутка         ( Психологическая разгрузка) Разомните   шею.   Поверните   медленно   голову   сначала   в   одну   сторону, затем в другую. Затем наклоните голову сначала к одному плечу, стараясь коснуться его ухом, затем к другому. Наклоните вперёд, стараясь достать подбородком   груди,   затем   запрокиньте   назад   до   конца.   Далее,   совершите круговое движение головы так, чтобы в каждой точке находиться в крайнем возможном   положении,   прокатывая   голову,   словно   яблоко   по   блюду. Движения   делайте   плавно,   не   торопясь.   Разомните   плечи   и   шею.   Сядьте прямо. На вдохе поднимите плечи вверх, как бы стараясь достать ими ушей. Напрягитесь. Затем на выдохе сбросьте расслабленные плечи и руки вниз. Разомните   ноги.   Сидя   прямо,   поставьте   ноги   на   носки   как   можно   выше. Держите напряжение в голенях несколько секунд. Затем на выдохе сбросьте напряжение, опустив пятки на пол.  Проверка понимания учащимися учебного материала, закрепление новых понятий.  Задание:  вставьте пропущенные слова в следующий текст.  (Работа в карточках) Коррозия   –   это   _________________________металлов   и   сплавов   под воздействием внешней среды. Коррозию железа и его сплавов называют __________________.   В   зависимости   от   процесса   разрушения   металла различают   ________типа   коррозии:   ____________________   и   __________   В   обоих   случаях   протекает   _____________________­ ______. _________________________реакция,   в   ходе   которой   металл _____________, – _____________________________­.   Химическую   коррозию   вызывают __________________ и ________________. При электрохимической поток электронов   направлен   от   более   ____________   металла   (_____________ (+))   к   менее   активному   металлу   ((_____________­))   и   коррозии подвергается, _______активный металл. На поверхности металла идет реакция Ме n+ ______ = Ме(ОН)n.  окислитель среды   внешней       а Слова:   разрушение   ,   ржавлением,   два,   химическую   и   электрохимическую окислительно –восстановительная, окисляется, восстанавливается, активного, анода, катоду, более, + nОН.  Тест «Коррозия металлов»  1 вариант 1. Металл более подверженный коррозии а) 1s22s22p6                                  б) 1s22s22p63s23p63d54s2 в) 1s22s22p63s23p63d104s2             г) 1s22s22p63s23p1 2. Химическую коррозию вызывают а) вода и кислород                б) оксиды углерода и серы в) растворы солей                 г) все перечисленные факторы 3. При контакте Ni и Fe в растворе кислоты а) железо будет растворяться б) железо будет восстанавливаться в) никель будет растворяться г) будет выделяться кислород 4. Способ защиты от коррозии, при котором в рабочую среду вводят вещества,  уменьшающие агрессивность среды а) лужение       б) использование нержавеющих сталей в) протекторная защита                г) ингибирование 5. Способ защиты от коррозии, при котором железный лист покрывают слоем олова а) лужение б) использование нержавеющих сталей в) протекторная защита г) ингибирование 6. Наиболее активно корродирует а) химически чистое железо б) железо, покрытое слоем олова в) техническое железо г) сплав железа с титаном 2 вариант 1. Металл более подверженный коррозии а) 1s22s22p63s23p1                       б) 1s22s22p63s23p63d64s2 в) 1s22s22p63s23p63d104s2           г) 1s22s2 2. Электрохимическую коррозию вызывают а) контакт металла с кислородом б) контакт металла с оксидом углерода и серы в) растворы солей г) все перечисленные факторы 3. При контакте Ni и Fe в растворе кислоты а) железо будет растворяться б) железо будет восстанавливаться в) наличие примесей в металле, контакт с другими металлами г) контакт металла с водой 4. Способ защиты от коррозии, при котором создают контакт с более активным металлом а) лужение                       б) использование нержавеющих сталей в) протекторная защита                     г) ингибирование 5. Способ защиты от коррозии, при котором используют сталь, содержащей специальные  добавки а) лужение                     б) использование нержавеющих сталей в) протекторная защита                         г) ингибирование 6. Наиболее активно корродирует а) химически чистое железо б) железо в отсутствии влаги в) техническое железо во влажном воздухе г) техническое железо в растворе электролита Система оценивания заданий.   Правильный ответ 1 балл. Неправильный ответ 0 баллов. Критериальный балл – 4.  Оценки  2 ­3 бал.;    3 – 4б.;            4– 5б.;                   5 – 6б Эталоны ответов 1 вариант                                    2 вариант 1        а                                                 б 2        а                                                 в 3        в                                                 г 4        г                                                 в 5        а                                                 б 6        в                                                 г Включение в систему знаний Великий   Гете   сказал:  «Просто   знать   –   еще   не   все,   знания   нужно   уметь использовать».  Задача.  В   присутствии   большого   количества   воды   и   кислорода   коррозия железа   на   воздухе   приводит   к   образованию   гидроксида   железа   (3). Рассчитайте массу железа, подвергшегося коррозии, если в результате этого процесса   получено   11,5   моль   вещества.   Определите   объём   (при   н.у.) кислорода, участвовавшего в реакции. Домашнее задание: Прочтите параграф, упр. 2,4,5, стр. 58­59  Задания  1) Вам   необходимо   купить   на   кухню   смеситель,   в   магазине   на   витрине смесители хромированные, никелированные, латунные и бронзовые. Какой бы вы выбрали? Почему? 2) У вас проблемы с несколькими зубами, необходимо поставить коронки Вам   предлагают,   там,   где   не   видно   поставить   из   нержавеющей   стали,   а   на передние зубы  золотые. Что предпочтете вы. Почему? 3) Вам в наследство досталась от бабушки чугунная сковорода. Как ее очистить от ржавчины? Оценки   (Листы­самооценки) Рефлексия  Так какое – же это явление – коррозия – хорошее или плохое? Коррозия злейший враг металлов и сплавов. А значит – человеку враг. С ней следует бороться всеми возможными способами защиты металлов и сплавов. Коррозия – совсем не страшное природное явление. Природа вечна, и у нее свои законы. Человек, живущий на земле изучает их. Он уже многое узнал и научился использовать законы природы в своих целях и только тем. Кто не знает законов природы, а именно законов химии, коррозия приносит беду.  С кем вы согласны ? Почему?  А может ли коррозия приносить пользу?     не     изделию коррозия          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, кстати, держится на этом защитном слое надежнее, чем непосредственно на металлической поверхности. Теперь страшна.           В 1834 году в «Горном журнале» была опубликована статья «Улучшение железа и стали   посредством   ржавления   в   земле».   Способ   превращения   железа   в   сталь   через ржавления в земле известен людям с глубокой древности. Например, черкесы на Кавказе закапывали полосое железо в землю, а, откопав через 10­15 лет, выковывали из него свои сабли, которые могли перерубить даже ружейный ствол, щит, кости врага. В земле железо, естественно, ржавело, но одновременно насыщалось углеродом и азотом при контакте с различными органическими веществами почвы. Ржавчина обладает хорошей сорбционной способностью к различным органическим веществам. После выкапывания ржавое железо вместе с органическими веществами нагревали в горнах, ковали, а затем охлаждали водой – закаливали.   Углерод   и   азот   появлялись   в   поверхностном   слое   откованного   металла, упрочняя   его   и   сообщая   ему   особую   твердость.   В   слое   при   термической   обработке образуется очень твердое соединение: карбид железа Fe3C – цементит. Впоследствии для получения твердой стали вместо длительного пребывания железа в земле перешли к плавке железа под слоем древесного угля.