Цели урока: Расширить представление учащихся о коррозии металлов, её видах и способов защиты от неё. Подвести учащихся к осознанию практической значимости знаний о коррозии, способах защиты, посредством ознакомления с областями применения этих знаний. Создать условия для развития умений анализировать результаты демонстрационного эксперимента, практических умений в работе с реактивами.
Оборудование : образцы изделий, подверженных коррозии, 5 стаканов с железным гвоздём, 1стакан - водопроводная вода, 2 стакан - вода с поваренной солью, 3 стакан - вода с поваренной солью и медная проволока, 4 стакан - вода с поваренной солью, алюминиевая проволока, 5 стакан - вода с поваренной солью, гидроксид натрия, оцинкованная пластинка, красная кровяная соль, жесть, кусочек консервной банки, таблицы “Виды коррозии”, “Методы защиты от коррозии”, электронная презентация.
Ход урока
I. Мотивационно-ориентированный этап.
Высокая цель человека науки – проникать в самую сущность наблюдаемых явлений, постичь их сокровенные силы, их законы и течения, чтобы управлять ими
Р. Роллан
Сегодня нам предстоит провести необычный урок-исследование. Для этого нам придётся перелистать страницы удивительной книги “Мир химии” Классная доска на время станет исследовательским дневником, на ней мы будем записывать всё самое важное и нужное, что удаётся выяснить за время работы. А ваши тетради станут личными дневниками, не забывайте вести записи. Что же является объектом нашего исследования. Это коварный и давний, опасный враг большинства применяемых в технике и быту металлов. Днём и ночью он ведёт наступление на позиции своих недругов. Коварство этого извечного врага в том, что он невидимый, всегда остаётся целым и невредимым. А металлы и сплавы несут огромные потери.
Как же его себе представляют учащиеся 9 класса. (Приложение 1)
Это коррозия. “Рыжий дьявол”, “Ржа ест железо” - так гласит русская пословица о коррозии. Коррозия наносит прямой ущерб, ежегодно от неё теряется около 1/3 произведённого за год во всём мире металла, но и косвенно разрушает конструкции, на которые был затрачен труд (машины, крыши, памятники архитектуры, мосты…) Тратятся ежегодно огромные средства на борьбу с этим явлением. Коррозия не щадит памятники архитектуры: Царь-пушку (1586 г.), Царь-колокол (1735 г.), медный всадник в Санкт-Петербурге, Памятник Минину и Пожарскому в Москве, только в этом случае налёт тёмно-зелёный, его называют патиной. Неизлечимо больна Эйфелева башня – символ Парижа, она изготовлена из обычной стали и необратимо ржавеет и разрушается. Башню красили 18 раз, отчего её масса (9.00 тонн) каждый раз увеличивается на 70 тонн.
В результате коррозии уменьшается прочность, блеск, снижается электропроводность, возрастает трение между деталями.
А это слайды с нашей экскурсии по судоремонтному заводу. Посмотрите, во что превращаются металлические конструкции. (Приложение 2)
Чтобы искать методы защиты от коррозии, необходимо исследовать это явление.
II. Операционно-исполнительный этап.
1. Историческая страница. (Сообщение учащегося)
Геродот, Плиний старший - методы защиты от коррозии
Г.Деви, М. Фарадей - 19 век изучали электрофизическую коррозию
А.Н.Фрумкин – 20 век – амальгамы металлов
Я.В.Дурдин 1935 г. – теория электрохимической коррозии
2. Информационная страница (сообщение учащегося, рассказ по таблице).
Знакомство с видами коррозии. Коррозия многолика.
Выяснения условий протекания коррозии.
| Химическая коррозия 1. Нетокопроводящая среда. 2. Высокие температуры. Примеры: двигатели, арматура, газовые турбины |
Рассмотрение механизма коррозии - самопроизвольный ОВП.
III. Экспериментальная страница. (Приложение 3)
Группа учащихся за месяц закладывают опыты, ведут за ними наблюдения, фиксируют их.
Цель: Исследовать влияние сред, контактов металлов на скорость коррозии.
Практическая часть.
При использовании металлических материалов очень важен вопрос о скорости их коррозии. Для того, что бы убедиться, мы решили провести опыт в различных средах и с различными металлами. Для проведения опыта мы приготовили 5 стаканов и 5 железных гвоздей.
1-й стакан – заполнили обыкновенной водопроводной водой и опустили в него гвоздь.
2-й стакан – заполнили водопроводной водой, добавили поваренной соли и опустили в него гвоздь.
3-й стакан – заполнили водопроводной водой с поваренной солью, к гвоздю прикрепили медную проволоку и опустили в стакан.
4-й стакан - заполнили водопроводной водой с поваренной солью, к гвоздю прикрепили предварительно зачищенную наждачной бумагой алюминиевую проволоку и опустили в стакан.
5й стакан - заполнили водопроводной водой с поваренной солью, добавили в раствор гидроксид натрия и опустили в него железный гвоздь.
Фотографии начала и итогов опыта. (Приложение 3)
1-й стакан – железо слабо прокорродировало, в чистой воде коррозия идет медленнее, так как вода слабый электролит. В данном случае мы наблюдаем химическую коррозию.
2-й стакан – химическая коррозия. Но здесь скорость коррозии гораздо выше, чем в первом случае, следовательно, хлорид натрия увеличивает скорость коррозии.
3-й стакан – железный гвоздь в контакте с медной проволокой опущен в раствор хлорида натрия. Скорость коррозии очень велика, образовалось много ржавчины. Следовательно, хлорид натрия – это сильно коррозионная среда для железа, особенно в случае контакта с менее активным металлом – медью.
А (+) на железе на меди К (-)
4-й стакан – так же наблюдается коррозия железного гвоздя, алюминиевая проволока остается без изменений, хотя её перед началом опыта была очищена от оксидной пленки наждачной бумагой, вероятно, оксидная пленка образовалась снова.
5-й стакан – железный гвоздь опущен в раствор хлорида натрия, к которому добавили гидроксид натрия. Коррозия железа в данном случае отсутствует.
Выводы: Мы убедились на опыте, что коррозию железа можно уменьшить с помощью гидроксида натрия. Он замедляет процесс коррозии, а гидроксид анионы являются ингибиторами, то есть замедлителями коррозии. Из моих наблюдений можно сделать вывод, что алюминий для протекторной защиты использовать нельзя, так как железо все равно разрушается.
Используя ПСХЭ, сравните коррозионные свойства металлов?
Какова эффективность защиты от коррозии некоторых металлических покрытий?
Демонстрационный эксперимент учителя.
В два стакана с раствором соляной или серной кислот и красной кровяной соли кладутся пластинки.
В первый стакан белая жесть (луженое железо), во второй стакан оцинкованная жесть.
В первом стакане изменился цвет, т.е. железо разрушается. Вот почему луженый бак в местах повреждения быстро ржавеет, а оцинкованный при этих же условиях не разрушается.
IV. Страница практическая.
Проблема коррозии появилась, как только появился первый металл. Очевидно, её никогда не удастся разрешить полностью, и самое большое, на что можно рассчитывать в настоящее время – это замедлить “Возвращение металлов к природе”.
Великий Гёте сказал: “Просто знать ещё не всё, знания нужно уметь использовать”.
Рассказ учащейся о методах защиты от коррозии.
Можно ли коррозия привлечь на службу человеку. (Сообщение учащихся)
V. Оценочно-рефлексивный этап
1. Что же такое коррозия?
2. При каких условиях коррозия протекает интенсивно?
3. Что случилось со знаменитой Кутубской колонной? (Приложение 4)
Уже полтора тысячелетия стоит на одной из площадей Дели железная колонна высотой 8 метров, диаметром 65 см, весом 6.5 тонн. И, несмотря на жаркий климат Индии, на ней нет ни единого ржавого пятнышка. Чем это можно объяснить?
Это объясняется тем, что колонна сделана из чистого железа. А чистое железо не ржавеет.
4. Объясните слова Анны Ахматовой.
“На рукомойнике моём позеленела медь,
Но так играет луч на нём
Что весело глядеть”.
Какую роль играет патина на бронзовых изделиях?
(CuCl2*3Cu (OH) 2 ------------ CuCO3 *Cu(OH)2 )
5. Просмотр видеофрагмента о коррозии статуи свободы в Америке. Объясните увиденное явление.
6. Прочитайте предложенный текст. Найдите и запишите все указанные способы защиты металлов от коррозии.
Как защитить металл от коррозии?
Проблема защиты металлов от коррозии – разрушения под воздействием влаги и воздуха – возникла очень давно, почти сразу, как человек начал их использовать. Люди пытались защитить металлы от атмосферного воздействия с помощью жира, масел или покрытием другими металлами. В трудах древнегреческого историка Геродота (V век до н.э.) уже упоминается о применении металла олова для защиты железа от коррозии.
Один из наиболее распространенных способов защиты металлов от коррозии — нанесение на их поверхность защитных пленок: лака, краски, эмали. В производстве широко используют химическое нанесение металлических покрытий на изделия.
В повседневной жизни человек чаще всего встречается с покрытием железа цинком или оловом. Листовое железо, покрытое цинком, - оцинкованная жесть – используется для изготовления кровли. А из железа, покрытого оловом, - белой жести – изготавливают консервные банки.
Модельный ответ
Способы защиты металлов.
- Смазывание жиром.
- Смазывание маслом.
- Покрытие другими металлами (оловом, цинком).
- Нанесение защитных пленок – лак, краска, эмаль.
4 балла: указаны все 4 способа,
3 балла: указаны 3 способа,
2 балла: указаны верно 2 способа
1 балл: указан хотя бы один из приведенных в модельном ответе способов.
VI. Решение задач.
1. Самый главный металл нашей цивилизации - железо. Однако огромная Мааса железа теряется из-за того, что он подвергается коррозии. Определите формулу кислородного соединения железа, которая образуется при коррозии, если оно содержит 72,4% железа и 27,6% кислорода.
2. 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.
3. Сколько железа, хрома, никеля нужно взять для выплавки 480 кг нержавеющей стали, предназначенной для приготовления столовых вилок и ножей? Если нержавеющая сталь содержит 12% хрома, 10% никеля по массе.
И так мы закончили наше исследование, надеюсь, оно вам принесло много интересного и познавательного.
Домашнее задание: стр. 208-214. Упр. 18-20. Для любознательных подготовить презентацию на тему “Коррозия - друг и враг”.