ОГБОУ СПО Ульяновский техникум приборостроения
Методическая разработка учебного занятия по дисциплине
« Химия»
Тема: «Коррозия металлов»
|
|
| Работу выполнила: Анчикова Лариса Федеровна преподаватель химии |
Ульяновск
2014
Тема: «Коррозия металлов».
Тип учебного занятия: комбинированный
Цели занятия:
Обучения: сформировать у обучающихся знания о коррозии металлов и его видах, о механизме, причинах и способах защиты; показать влияние разных факторов на скорость коррозии.
Воспитания: совершенствовать коммуникативные качества обучающихся, способность к взаимодействию с сокурсниками.
Развития: создавать условия для развития у обучающихся способностей сравнивать, анализировать, делать выводы.
Содержание: знать: механизм и виды коррозии, способы защиты от коррозии; уметь: решать практические задачи.
Формируемые общие компетенции: ОК2, ОК3, ОК4, ОК6.
Методы и приемы обучения: метод проблемного изложения материала, метод поисковой беседы, лабораторного эксперимента.
Формы организации познавательной деятельности: фронтальная, групповая.
Средства обучения:
1.Таблицы: «Периодическая система Д.И. Менделеева», «Электрохимический ряд напряжений металлов»; коллекция образцов металлов, учебники. На доске: распечатка эпиграфа урока, слова: окислитель, восстановитель, окислительно-восстановительная реакция, электрохимическая коррозия, химическая коррозия, схема окислительно-восстановительной реакции.
2.Карточки с заданиями для повторения пройденного материала(2 вар), для закрепления нового материала (4 вар), карточки с задачами.
3.На столах учащихся распечатки с номерами опытов и пробирки с опытами по исследованию процессов коррозии (опыты поставлены заранее, за 3-4 дня до проведения урока):
опыт №1 - гвоздь помещен в водный раствор
опыт №2 - гвоздь опущен в раствор хлорида натрия
опыт №3 - в раствор хлорида натрия помещен гвоздь с прикрепленной медной проволочкой
опыт №4 - в раствор хлорида натрия помещен гвоздь с прикрепленной цинковой пластинкой
опыт №5 - гвоздь помещен в слабощелочной раствор хлорида натрия
Источники информации:
1.Габриелян О. С. Химия. 11класс../ О.С. Габриелян, Г.Г. Лысова.- М. : Дрофа, 2008.-362с.
2. Габриелян О.С. Химия для преподавателя: учебно-методическое пособие/ О.С. Габриелян, Г.Г. Лысова. – М., 2013.-386 с.
3. .Габриелян О. С. Химия. 11класс. Базовый уровень./ О.С. Габриелян.-М.: Дрофа, 2008.-223с.
Структура занятия
| Дидактическая структура занятия | Элемент дидактической структуры занятия | Дидактические задачи этапа структуры занятия | Содержание деятельности преподавателя | Содержание деятельности обучающихся | Формы, методы и приёмы деятельности | Прогнозируемый результат образовательной деятельности |
| 1. Вводная часть | 1.1. Организационный момент (2мин) | Подготовить обучающихся к работе на занятии, определить цели и задачи занятия. Обеспечить мотивацию обучающихся к изучению нового материала. | Приветствие. Проверка явки обучающихся. Проверка готовности обучающихся к занятиям. Сообщение цели, темы и плана занятия. Акцентирование его практической значимости | Воспринимают информацию. | Фронтальная, беседа. | Полная готовность группы к работе; быстрое включение обучающихся в деловой ритм; организация внимания обучающихся. |
| 2. Основная часть | 2.1. Актуализация знаний(8 мин) | Воспроизведение и анализ усвоения обучающимися изученных ранее опорных понятий теоретического материала: «Металлы и их свойства». | Рабочие листы с заданиями у доски 3шт. и на местах 2 варианта 1 уровень 4вопроса+2 уровень 1 вопрос: свойства металлов, кристаллическая решётка металлов, строение атомов металлов. | Письменно отвечают на вопросы в рабочих листах с заданиями и 3 у доски. | Индивидуальная, самостоятельная работа. | Активная деятельность всей группы в ходе проверки знаний. |
|
| 2.2. Объяснение нового материала. Анализ и выводы(20 мин) | Обеспечение овладения понятиями. Систематизация и обобщение полученных знаний. | Формулирование учебной задачи, координация учебного взаимодействия обучающихся, организация проверки выполнения заданий, комментирование полученных результатов. | Находят в учебнике и записывают в тетрадь определения химической и электрохимической коррозии, комментируют и обсуждают проделанный ранее опыт, записывают в тетради вывод, исходя из этого пытаются найти способы борьбы с коррозией и заполняют таблицу. | Фронтально-групповая. | Осознанное выполнение заданий большинством слабых и средних обучающихся. |
|
| 2.3. Закрепление знаний (10 мин) | Закрепление полученных знаний. | Координация учебного взаимодействия обучающихся, организация проверки выполнения заданий. | Заполняют рабочие листы с заданием 4 варианта: 2 теоретических вопроса и задача: применение усвоенных знаний на практике. | Индивидуальная, самостоятельная работа. | Осознанное выполнение заданий обучающимися. |
| 3. Заключительная часть | Рефлексия (5мин)
| Оценка достижений обучающихся.
| Организация фронтальной беседы по вопросам, оценка результатов занятия, организация самооценки обучающимися, выдача задания на дом, проведение инструктажа по домашнему заданию. | Отвечают на вопросы. Осуществляют самооценку. Записывают домашнее задание. | Фронтальная, беседа. | Участия обучающихся в оценке своей работы. |
Конспект урока.
1.Вводная часть. Организационный момент(2мин). Приветствие. Проверка явки и готовности обучающихся к занятиям. Сообщение цели, темы и плана занятия. Акцентирование его практической значимости.
2.Основная часть.
2.1.Актуализация знаний (8мин).
Рабочие листы с заданиями для работы учащихся у доски:
№ 1.
Сравните строение атомов химических элементов натрия и фосфора. Укажите свойства и возможные значения валентности.
№ 2.
Дайте характеристику химическому элементу железу по положению в ПСХЭ и строению атома. Укажите свойства и возможные значения валентности.
№ 3.
Определите вид химической связи и покажите механизм её образования у веществ: хлорид натрия, натрий, хлор и хлороводород. Сравните металлическую связь с ионной и ковалентной.
Рабочие листы с заданиями для работы учащихся на местах:
Вариант №1
1 уровень
1. В какую частицу превратится атом, отдав или приняв электроны до завершения внешнего уровня?
Саo – 2 е →
No + 3 е →
2. Из приведённых ниже формул веществ выпишите формулы веществ с металлической связью:
I2, HCl, Na, NH3, Fе, H2O, C2H6, Са. Ответ поясните.
3. Какую химическую связь называют металлической?
4. Какими общими физическими свойствами обладают простые вещества металлы? Почему?
2 уровень
1. Изобразите схемы строения электронных оболочек атомов магния и алюминия. Укажите признаки сходства и различия. Какое положение в периодической системе занимают металлы и почему?
Вариант №2
1 уровень
1. В какую частицу превратится атом, отдав или приняв электроны до завершения внешнего уровня?
Мgo – 2 е →
Oo + 2 е →
2. Из приведённых ниже формул веществ выпишите формулы металлов:
Ca, P4, Li, O3, Br2, N2, K, Cl2. Ответ обоснуйте.
3. Назовите самый лёгкий и тяжёлый металлы?
4. Как изменяются металлические свойства химических элементов по периодам? По группам? Почему?
2 уровень
1. Изобразите схемы строения электронных оболочек атомов кальция и галлия. Укажите признаки сходства и различия. Какое положение в периодической системе занимают металлы и почему?
2.2.Объяснение нового материала. Анализ и выводы.(20 мин)
В начале прошлого столетия по заказу одного американского миллионера, была построена роскошная яхта «Зов моря». Днище её было обшито сплавом меди и никеля, киль и другие детали были изготовлены из стали. Когда яхту спустили
на воду, оказалось, что она не пригодна к использованию. И ещё до выхода в открытое море была полностью выведена из строя
31 января 1951 года обрушился железный мост в Квебеке (Канада), введенный в эксплуатацию в 1947 году.
В 1964 году рухнуло одно из самых высотных сооружений в мире – 400 метровая антенная мачта в Гренландии.
Разобраться, что произошло нам, поможет стихотворение:
Ученик:
Мы видим мрачную картину, вот ржавый гвоздь и ржавая труба,
И даже новую машину за год буквально съела ржа.
Ползет она как змей ужасный и вглубь, и вширь, и поперек.
Корабль, краскою блиставший, с дырой в боку ко дну идет.
Ржавеет все – тросы, лебедка, опоры зданий и мостов,
И даже руль подводной лодки всегда к ржавлению готов.
И где же выход из проблемы, и в чем причина бедствий тех?
Найдем ответ мы непременно, пусть нам сопутствует успех.
Уч-ль: Итак, ребята, тема нашего урока коррозия металлов. Нам необходимо сегодня узнать о процессах происходящих при коррозии для того, чтобы найти методы борьбы с ним.
Обратите внимание на эпиграф к уроку: «Знать – значит победить!» (А.Н. Несмеянов)
Станция «Историческая»
Учитель: Мы прибываем на станцию «Историческая».
Сообщение ученика-историка.
Люди издавна интересовались вопросами защиты металлов от коррозии. Древнегреческий ученый историк Геродот (V в. До н.э.) и древнеримский ученый Плиний Старший (I в. н.э.) упоминают о применении олова для защиты железа от ржавчины.
Средневековые алхимики мечтали получить нержавеющее железо. Уже в 20-х годах XIX в. электрохимическую коррозию изучают Г.Дэви и М.Фарадей. С тех пор во многих странах было выполнено множество работ по коррозии металлических материалов. Однако правильной, научно обоснованной теории не было. Существовала лишь теория, выдвинутая в 1830г. Швейцарским ученым Де ла Ривом, оказавшаяся неверной, согласно которой подвергаться коррозии может лишь такой материал, в котором есть инородные включения. В начале тридцатых годов XX века советский ученый А.И.Шултин объяснил коррозию. Он рассмотрел механизм протекания процесса коррозии и факторы, влияющие на его скорость. В том же году Я.В.Дурдин также высказал обоснованную им мысль о растворении металлов в кислотах без налиичии инородных включений. Таким образом, советские ученые сформулировали теорию электрохимической коррозии.
Слово коррозия происходит от латинского corrodere, что означает разъедать.
Коррозия – называют самопроизвольный процесс разрушения металлов и изделий из них под химическим воздействием окружающей среды.(записывают в тетрадь)
Процессы физического разрушения к коррозии не относят хотя часто они наносят не меньший вред памятникам культуры. Их называют истиранием, износом.
Уч-ль: чем покрывается железный гвоздь при коррозии?
Уч-ся: ржавчиной.
Уч-ль: Ржавлением называется только коррозия железа и его сплавов. Другие металлы коррозируют, но не ржавеют. Хотя коррозируют практически все металлы, но в повседневной жизни человек чаще всего сталкивается с коррозией железа.
Перейдем с вами теперь к классификации коррозии металлов.
«По природе агрессивных сред»: воздушная, газовая, морская, почвенная, биологическая.
«По механизму возникновения»: различают два основных типа коррозии: химическую и электрохимическую.
Химическая коррозия – разрушение металла при взаимодействии его с сухими газами или жидкостями, не проводящими электрический ток (например, нефть)(находят в учебнике записывают в тетрадь)
При этом происходит окислительно-восстановительные реакции, в ходе которой металл окисляется, а присутствующий в среде окислитель восстанавливается, электроны переходят от металла к окислителю без возникновения в цепи электрического тока
Например: при взаимодействии меди с кислородом идет реакция:
2Cu + O2 → 2CuO (запись в тетради и на доске)
Cu0 – 2e → Cu2+ | 2| - восстановитель, процесс окисления
O20 + 4e → 2O2- | 1| - окислитель, процесс восстановления
Некоторые металлы на воздухе покрываются плотной оксидной пленкой, например алюминий, и металл не корродирует. Что не скажешь о железе – ржавчина не прилегает к металлу, рыхлая, и металл может разрушиться весь. Оксидная пленка оксида железа содержит: FeO, Fe2O3, Fe3O4.
Электрохимическая коррозия – это разрушение металла в результате возникновения гальванической пары и появления внутри системы электрического тока(находят в учебнике записывают в тетрадь)
Электрохимическая коррозия возникает при контакте двух металлов (гальванической пары) в среде электролита, электродами при этом являются сами металлы. При возникновении гальванической пары появляется электрический ток тем большей силы, чем дальше стоят друг от друга металлы в ряду напряжений. При этом поток электронов идет от более активного металла к менее активному; более активный металл в этом случае разрушается (коррозирует). При данном виде коррозии требуется наличие электролита (конденсат, дождевая вода и т.д.), как например при ржавлении железа во влажном воздухе. При электрохимической коррозии возникает электрическая цепь.
Рассмотрим гальваническую пару, образовавшуюся при контакте железа с медью и раствором кислоты. (На доске цветными мелками нарисована схема электрохимической коррозии: железный гвоздь в контакте с медной проволокой)
Активность М: FеСu.
Анод (+): Fe+2
Катод (–): Cu
Электроны железа через проводник переходят на медь, а с меди – на ионы водорода, при этом происходит разрушение железа.
И, наоборот, при контакте железа с более активным металлом, последний, разрушаясь, защищает железо от коррозии. Замечено, что сверхчистые металлы устойчивы к коррозии. Например, сверхчистое железо намного меньше корродирует, чем обычное железо. Знаменитая Кутубская колонна в Индии близ Дели уже полторы тысячи лет стоит и не разрушается, несмотря на жаркий и влажный климат. Сделана она из чистого железа (99,72 %) Ученые предполагают, что эта колонна изготовлена из метеоритного железа.
Учитель. При использовании металлических материалов очень важен вопрос о скорости коррозии, от чего она зависит, и мы с вами прибываем на станцию «Экспериментальная».
Станция «Экспериментальная»
Демонстрация результатов заблаговременно заложенного опыта
Учитель: Разобраться в эксперименте, заложенном ранее, нам помогут экспериментаторы.
Ученик: Перед нами 5пробирок. Опыты были заложены на 3 дня раньше, чтобы был виден результат. Давайте посмотрим что получилось, проанализируем ранее проделанные опыты, попробуем ответить на вопросы, объяснить результаты и сделать вывод ( распечатки опытов и вопросы на партах).
Вопросы:
1. Определить тип коррозии в каждом стакане.
2. В каких стаканах железный гвоздь прокорродировал сильнее, в каких меньше, а в каких коррозии не подвергся? Почему?
3. Объясните, что усиливает коррозию, а что ее замедляет?
распечатки на партах)
Fe + H2O→
Fe + NaCl (p-p) →
Fe, Cu + NaCl(p-p)→
Fe,Zn + NaCl (p-p) →
Fe + NaCl + NaOH →
Стакан №1: железо слабо прокорродировало, в чистой воде коррозия идет медленно, так как это слабый электролит.
Стакан №2: скорость коррозии выше, чем в первом случае, следовательно хлорид натрия увеличивает скорость коррозии.
Стакан №3: железный гвоздь в контакте с медной проволокой, опущенный в раствор хлорида натрия сильно прокорродировал. Медь усиливает коррозию железа.
Стакан №4: в контакте с цинком железо не корродирует. Цинк предотвращает коррозию железа.
Стакан №5: железный гвоздь, опущенный в раствор хлорида натрия, к которому добавили гидроксида натрия не корродирует.
(К доске по желанию выходят учащиеся и объясняют результаты эксперимента).
Уч-ль: Какой вывод мы можем сделать?
Уч-ся: Скорость коррозии зависит от контакта с другими металлами (какой металл активней тот и корродирует) и от того в какой среде находится металл.
Станция « Практическая »
Учитель. Великий Гете сказал: «Просто знать – еще не все, знания нужно уметь использовать». Вспомним с вами эпиграф нашего урока (« Знать - значит победить »). Мы с вами на станции «Практическая», где все превращаются в практиков. Используя знания, полученные в путешествии по царству «Рыжий дьявол», давайте решим, как на практике будем с ним бороться, зная механизм коррозии и её причины мы с вами постараемся найти способы защиты от коррозии (отвечают и заполняют таблицу в тетради).
Способы защиты от коррозии:
| Условия | Способы защиты |
| Влажный воздух | 1.Нанесение защитных покрытий(а).неметаллических:лаки, эмали, смазка, масла, б).металлических: покрытие одного металла слоем другого: никелирование, лужение, хромирование,в).химических: воронение, оксидные пленки, полимерные пленки и другие…).2.Улучшение состава сплава. 3.Шлифование поверхностей, |
| Гальваническая пара | Создание контакта с более активным металлом — протектором. |
| Благоприятная среда, например, присутствие ионов хлора, кислорода. | Введение в рабочую среду веществ, уменьшающих агрессивность среды - ингибиторы.Обработка среды (в котельных установках из воды удаляется кислород.) |
Учитель. Итак, мы многое узнали о Рыжем дьяволе. Оказывается, он не такой уж непобедимый, как нам тут хвастался. Теперь с помощью наших знаний мы сможем с ним бороться и даже победить. Пора нам домой возвращаться.
А это что? У нас на пути красный свет – проезда нет!
Коль хотите домой возвратиться,
То придется вам всем потрудиться.
Если сделана будет работа,
Я открою из царства ворота!
«Стоп! Красный свет!»
2.3.Закрепление материала(10 мин).
Самостоятельная работа «Коррозия металлов» по вариантам.
Вариант №1
Что такое «коррозия»? Какие факторы способствуют замедлению коррозии металлов?
На стальной крышке поставлена медная заклепка. Что разрушится раньше – крышка или заклепка? Почему?
Вариант №2
Какие виды коррозии вам известны?
Почему луженный( покрытый оловом) железный бак на месте повреждения защитного слоя быстро разрушается?
Вариант №3
Какие факторы, способствуют усилению коррозии?
Какие металлы при взаимном контакте в присутствии электролита быстрее разрушаются Cu или Zn, Al или Fe? Почему?
Вариант №4
Перечислите способы борьбы с коррозией?
Почему на оцинкованном баке, на месте царапины, цинк разрушается, а железо не ржавеет?
Дополнительные задачи:
Задача 1. Сантехника попросили поставить водопроводный кран, на стальную трубу. В наличии оказались хромированный и медный краны. Какой кран лучше выбрать? Аргументируйте ответ.
(Ответ: оба крана приведут к ускорению коррозии стальной трубы, т.к. железо является более активным металлом.Предложение: использовать пластмассовые переходники, чтобы не произошло контактов металлов).
Задача 2. Человек поставил на зуб золотую коронку, по истечении некоторого времени возникла необходимость в еще одной коронке, но средств на коронку у него нет. Возможен ли вариант, чтобы поставить на зуб стальную коронку? Что Вы можете предложить в решении данной проблемы?
(Ответ: произойдет ускорение разрушения стальной коронки, т.к. железо является более активным металлом.Предложение: использовать керамическую или пластмассовую коронку).
Так же не желательно ношение разных металлов на теле человека, чтобы не возникало так называемой гальванической пары двух металлов.
3.Рефлексия(5мин).
Вопросы:
Что такое коррозия?
Какие виды коррозии вы знаете?
Когда и кем была создана теория коррозии металлов?
Как можно замедлить коррозию?
Почему луженный бак в местах повреждения быстро ржавеет, а оцинкованный при тех же условиях не разрушается?(т к железо активнее олова и пассивней цинка)
Почему рядом с золотой коронкой на зубах не рекомендуют ставить стальную?(потому что сталь будет разрушаться)
| Домашнее задание | учебник Г.Е. Рудзитис, Химия-11, Москва, Просвещение, 2012
§ 20, стр. 84-88, упр.11-13, задача №1, стр 88. |
Получите свидетельство
Вход
Методическая разработка урока по химии на тему "Коррозия металлов" (42.96 КB)
0
713
17
Нравится
0
