close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

код для вставкиСкачать
МБОУ Большекуликовская СОШ
Моршанский район Тамбовская область
Урок химии в 11 классе
по теме:
«Коррозия металлов
и сплавов»
Учитель химии:
Прохорская Т.Н.
п. Центральный 2013 год
Тема: «Коррозия металлов и сплавов»
Тип урока: повторение и углубление знаний
Технология: урок комбинированный
Цель: Сформировать понятие о коррозии металлов, рассмотреть классификацию и причины
коррозионных процессов, изучить способы защиты металлов от коррозии.
Задачи
Образовательные:
1)Расширить представление учащихся о коррозии металлов, её видах и
способов защиты от неё.
2)Подвести учащихся к осознанию практической значимости знаний о коррозии, способах
защиты, посредством ознакомления с областями применения этих знаний.
3)Создать условия для развития умений анализировать результаты демонстрационного
эксперимента, практических умений в работе с реактивами.
Развивающие:
1)Развивать познавательный интерес к урокам химии, используя компьютерные технологии.
2)Предоставить возможность учащимся определиться в возможности применения знаний, т.е.
научиться, практически, защищать металлы от коррозии в быту.
Воспитательные:
1)Воспитывать бережное отношение к окружающей среде.
2)Формировать умения работать в коллективе, считаться с мнением всей группы и отстаивать
корректно свое мнение.
Оборудование: : образцы изделий, подверженных коррозии, таблицы « Виды коррозии»,
«Методы защиты от коррозии»; Мультимедийное оборудование -компьютер, проектор, экран;
компьютерная презентация « Коррозия металлов и сплавов»
Реактивы:
Пробирки с заранее подготовленными (за 2 дня) образцами эксперимента по изучению условий
коррозии пробирка №1 - раствор хлорида натрия +ж.гвоздь
пробирка №2 - раствор гидроксида натрия +ж.гвоздь.
пробирка №3 - раствор хлорида натрия +ж.гвоздь обвитый медной пров.
пробирка №4 раствор хлорида натрия +ж.гвоздь +цинк
пробирка №5- медная пластина + раствор хлорида натрия;
Образцы металлических изделий и сплавов, с разными способами защиты металла от коррозии.
Форма организации учебной деятельности: фронтальная, групповая, индивидуальная.
Ход урока
I.
Организационный момент
Приветствие, настрой на работу
II.
Проверка знаний учащихся
Вариант 1
1. Пользуясь электрохимическим рядом напряжений металлов, приведите не менее двух
примеров реакций, характеризующих химические свойства металлов и их соединений, по
схемам:
А. Fe0 → Fe+2.
Б. Fe+2 → Fe+3.
2. Напишите уравнение реакций, с помощью которых можно осуществить следующие
превращения:
Сульфат алюминия → хлорид алюминия → гидроксид алюминия → оксид алюминия →
алюминат калия.
Ответ: Аl2(SO4)3 + 3BaCl2 = 2AlCl3 +3BaSO4
2AlCl3 + 3NaOH = 3NaCl + Al(OH)3
2Al(OH)3 = Al2O3 +H2O
Al2O3 +2KOH =2KAlO2 + H2O.
Вариант 2
1. Пользуясь электрохимическим рядом напряжений металлов, приведите не менее двух
примеров реакций, характеризующих химические свойства металлов и их соединений, по
схемам:
А. Fe0 → Fe+3.
Б. Fe+3 → Fe0.
2. Напишите уравнение реакций, с помощью которых можно осуществить следующие
превращения:
Cr2(SO4)3 → Cr(OH)3 → Cr2O3 → Cr → Cr2S3
(Выполняет на доске).
III.
Изучение нового материала
Постановка учебной задачи
Учитель: Сегодня мы с Вами продолжаем говорить о металлах, их общих свойствах. Тема,
которую мы будем рассматривать, волновала человечество издавна, как только оно начало
применять металлические изделия.
На слайде представлены следующие изображения: (Слайд № 2-6).
Как часто вы встречаетесь с явлением разрушения металлов?
А как называется это явление? (ржавление, коррозия)
Итак, мы сегодня изучаем процесс коррозии металлов.
Вред, наносимый коррозией, огромен. А чтобы победить противника, его нужно хорошо
знать
Цель урока: сформировать представление о коррозии металлов как самопроизвольном
окислительно-восстановительном процессе, ее последствиях, причинах, механизме и способах
защиты металлов от коррозии Слайд № 8
1. Понятие о коррозии : Слайд № 9
• Коррозия - это процесс самопроизвольного разрушения металлов и сплавов под влиянием
внешней среды
( от лат. corrosio разъедание).
2. Сущность коррозии Слайд № 10
Переход металла в ионное состояние
o
+n
Ме - ne  Me
в-ль
Виновники коррозии:
Вода, оксиды серы, углерода, азота, кислород воздуха, электролиты, микроорганизмы и др.





3. Историческая страница. ( Сообщение учащегося) Слайд № 11-12
Древнегреческий историк Геродот (Vв. до н. э.) и древнеримский ученый Плиний старший (Iв.
н.э.) упоминают о применении олова для защиты железа от ржавчины.
В ХIХв. Г.Деви и М.Фарадей изучают электрохимическую коррозию.
В 1830г. Швейцарский ученый Де ла Рив сформулировал первую теорию коррозии.
В начале 30хг.ХХв. А.Н.Фрумкин изучал амальгамы металлов.
В 1935г. А.И.Шултин и Я.В.Дурдин сформулировали теорию электрохимической коррозии.
4. Информационная страница.
1 - Каковы последствия коррозии нам сообщит группа №1. Слайд № 13-18
Сообщение обучающихся.
«Ржа ест железо» - так гласит русская пословица о коррозии. Коррозия наносит прямой
ущерб, ежегодно от неё теряется около1/3 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 нещадит памятники архитектуры: Царь-пушку (1586г), 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(9000тонн) каждый раз увеличивается на 70 тонн.
В результате коррозии уменьшается прочность, блеск, снижается электропроводность,
возрастает трение между деталями.
Чтобы найти методы защиты металлов и сплавов от коррозии, необходимо исследовать это
явление.
Сообщение группы №2
Знакомство с видами коррозии. Коррозия многолика. Слайд № 19 - 23
5. Классификация видов коррозии
Коррозионные процессы отличаются широким распространением и разнообразием условий и
сред, в которых они протекают. Поэтому пока нет единой и всеобъемлющей классификации
встречающихся случаев коррозии.
По типу агрессивных сред, в которых
протекает процесс разрушения, коррозия
может быть следующих видов:
Газовая коррозия;
Атмосферная коррозия;
Коррозия в неэлектролитах;
Коррозия в электролитах;
Подземная коррозия;
Биокоррозия;
Коррозия блуждающим током.
По условиям протекания коррозионного
процесса различаются следующие виды:
Контактная коррозия;
Щелевая коррозия;
Коррозия при неполном погружении;
Коррозия при полном погружении;
Коррозия при переменном погружении;
Коррозия при трении;
Межкристаллитная коррозия
Коррозия под напряжением.
По характеру разрушения:
Сплошная коррозия, охватывающая всю
поверхность:
равномерная;
неравномерная;
избирательная.
Локальная (местная) коррозия,
охватывающая отдельные участки:
пятнами;
язвенная;
Химическая
Происходит в не проводящей
электрический ток среде. Такой вид
коррозии проявляется в случае
взаимодействия металлов с сухими
газами или жидкостями –
неэлектролитами.
(бензином, керосином и др.)
точечная (или питтинг);
сквозная;
межкристаллитная.
Главная классификация производится по
механизму протекания процесса.
Различают два вида:
 химическую коррозию;
 электрохимическую коррозию.
Электрохимическая
Происходит в токопроводящей
среде (в электролите) с
возникновением внутри системы
электрического тока. Условия
для электрохимической
коррозии:
1) контакт двух металлов;
2) наличие электролита.
Выяснения условий протекания коррозии.
Химическая коррозия Слайд № 24 -25
Химическая коррозия металлов — это разрушение металла окислением его в окружающей
среде при контакте с газами и электролитами без возникновения электрического тока в системе.




Этот вид коррозии наблюдается в процессе обработки металлов при высоких
температурах.
Протекают окислительно-восстановительные химические реакции.
Большинство металлов окисляется кислородом воздуха, образуя на поверхности
оксидные плёнки. Если плёнки прочные, плотные и хорошо связаны с металлом, то они
защищают металл от дальнейшего разрушения ( у Zn, Al, Cr, Ni, Sn, Pb и др.). Если
плёнка рыхлая ( как у Fe), то она не защищает металл от дальнейшего разрушения.
Наиболее распространенным видом химической коррозии является газовая коррозия,
проистекающая в сухих газах при полном отсутствии влаги. Газообразное вещество
окружающей среды реагирует с металлом на поверхности металлического изделия и
образует с ним соединения.
Учитель: Железо под воздействием O2 , H2О и ионов водорода постепенно окисляется. Этот
процесс является окислительно-восстановительным, где металл является восстановителем.
Коррозия железа может быть описана упрощенным уравнением
4Fe + 3O2 + 6H2О = 4 Fe(OH) 3
Fe0-3е= Fe3+
O02+4 е=2O2Fe(OH) 3 и является ржавчиной. Содержащиеся в воздухе CO2 и SO2 могут взаимодействовать с
водой, с образованием кислот, при диссоциации которых образуются ионы Н+, также
окисляющие атомы металлов:
Fe0 + 2H+  Fe2+ + H20
Проведем такой опыт
Опыт № 1.
Взяли 2 пробирки, в 1 поместили очищенный железный гвоздь, налили в пробирки
водопроводной воды, так, чтобы вода покрывала гвоздь только наполовину.
Во вторую налили кипяченой воды так, чтобы вода покрывала гвоздь только наполовину.
Наблюдения
В 1 пробирке часть гвоздя над водой покрылась ржавчиной больше, чем под водой.
Во 2 – коррозия - меньше
В этом опыте мы выяснили роль кислорода воздуха в коррозии железа.
Вывод: кислород является одним из агрессивных факторов коррозии.
Электрохимическая коррозия Слайд № 26 -27
Электрохимическая коррозия — это разрушение металла в среде электролита с
возникновением внутри системы электрического тока.
 Процесс происходит при соприкосновении двух металлов или на поверхности металла,
содержащего включения.
 Более активный металл (анод) разрушается.
 Скорость коррозии тем больше, чем сильнее отличаются металлы по своей активности
(чем дальше друг от друга они расположены в ряду напряжений)
Опытным путём установили, что металл быстрее окисляется ионами водорода, если он
находится в контакте с менее активным металлом.
При соприкосновении двух металлов с различными окислительно-восстановительными
потенциалами и погружении их в раствор электролита, например, дождевой воды с
растворенным углекислым газом CO2, образуется гальванический элемент, так называемый,
коррозионный элемент. В ней происходит медленное растворение металлического материала с
отрицательным окислительно-восстановительным потенциалом.
Большие неприятности связаны с хлоридом натрия (в некоторых странах используют отход
производства – хлорид кальция), разбрасываемым в зимнее время на дорогах и тротуарах для
удаления снега и льда. В присутствии солей они плавятся, и образующиеся растворы стекают в
канализационные трубопроводы. Соли и особенно хлориды являются активаторами коррозии
и приводят к ускоренному разрушению металлов, в частности транспортных средств и
подземных коммуникаций.
6. Экспериментальная страница
Группа учащихся заранее закладывает 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.
1й пробирка – заполнили поваренной соли и опустили в него гвоздь.
2й стакан – заполнили гидроксидом натрия и опустили в него гвоздь.
3й стакан – заполнили поваренной солью, к гвоздю прикрепили медную проволоку и опустили
в стакан.
4й стакан - заполнили поваренной солью, к гвоздю прикрепили предварительно зачищенную
наждачной бумагой цинковые пластинки и опустили в стакан.
5й стакан - заполнили водопроводной водой с поваренной солью, добавили в раствор
гидроксид натрия и опустили в него железный гвоздь.
Итоги опыта:
1й стакан – железо слабо прокорродировало, в чистой воде коррозия идет медленнее, так как
вода слабый электролит. В данном случае мы наблюдаем химическую коррозию.
2й стакан – химическая коррозия. Но здесь скорость коррозии гораздо выше, чем в первом
случае, следовательно, хлорид натрия увеличивает скорость коррозии.
3й стакан – железный гвоздь в контакте с медной проволокой опущен в раствор хлорида
натрия. Скорость коррозии очень велика, образовалось много ржавчины. Следовательно,
хлорид натрия – это сильнокоррозионная среда для железа, особенно в случае контакта с менее
активным металлом – медью.
4й стакан – так же наблюдается коррозия цинка, железный гвоздь остается без изменений.
5й стакан – железный гвоздь опущен в раствор хлорида натрия, к которому добавили гидроксид
натрия. Коррозия железа в данном случае отсутствует.
А (+) на железе
на меди К(-)
0
2
Fe  2e  Fe
2H   2e  H20 
Выводы: Мы убедились на опыте, что коррозию железа можно уменьшить помощью гидроксида
натрия. Он замедляет процесс коррозии, а гидроксид анионы являются ингибиторами, то есть
замедлителями коррозии. Из наблюдений можно сделать вывод, что для протекторной защиты
можно использоватьцинк, так как железо не разрушается при контакте с ним.
7.
Способы защиты от коррозии Слайд № 28-31
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»
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. Красочное
покрытие, полимерное покрытие и эмалирование должны, прежде всего, предотвратить доступ
кислорода и влаги.
В производстве широко используют химическое нанесение металлических
покрытий на изделия: цинк, олово, хром, никель.
Ингибиторы коррозии металлов.
Ингибиторы – это вещества, способные в малых
количествах замедлять протекание химических процессов или останавливать их. Известно, что
дамасские мастера для снятия окалины и ржавчины пользовались растворами серной кислоты с
добавками пивных дрожжей, муки, крахмала. Эти примеси были одними из первых
ингибиторов. Они не позволяли кислоте действовать на оружейный металл, в результате чего
растворялись лишь окалина и ржавчина.
Пассивация металлов – образование на поверхности металла плотной оксидной плёнки. Еще в
1836 г. знаменитый английский химик М. Фарадей высказал предположение, что причиной
пассивации является образование на поверхности металла плотной оксидной пленки. В свое
время на это предположение не обратили должного внимания. Лишь через 100 лет эти взгляды
возродил и развил известный русский ученый В.А. Кистяковский. После него этот взгляд на
пассивацию оформился в виде теории. Согласно ей при пассивации на поверхности металла
образуется сплошная и плотная оксидная (реже хлоридная, сульфатная, фосфатная) пленка
толщиной в несколько десятков нанометров.
Нанотехноло́гия. Самовосстанавливающийся газопровод
Электрохимическая защита способствует снижению износа стальных газопроводов от
коррозии. Нанометалл способен самовосстанавливаться, кородирующее место постоянно
пополняется металлом газопровода, который равномерно изымается со всей протяжённости
трубы.
Shewanella oneidensis — грамотрицательная, факультативно анаэробная бактерия рода
Shewanella, обитающая предпочтительно на дне моря в анаэробных условиях, осадочных
отложениях, также может быть найдена в почве. Способна восстанавливать соединения
металлов. Ведутся работы по использованию Shewanella oneidensis в биозащите металлических
поверхностей от коррозии. Видовое название бактерия получила в честь озера Онейда в штате
Нью-Йорк, США (англ. Oneida lake), в котором микроорганизм был впервые выделен.
IV.
Закрепление
1. Что же такое коррозия?
2. При каких условиях коррозия протекает интенсивно?
3. Коссворд «Коррозия»
4. Задача 1.Что случилось со знаменитой Кутубской колонной?
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?
Ответ. Это объясняется тем, что колонна сделана из чистого (метеоритного) железа. А чистое
железо не ржавеет.
Задача 2. В 20-е годы ХХ в. с одним американским миллионером произошла неприятная
история. По его заказу была построена роскошная яхта “Зов моря”. Для обшивки корпуса яхты
использовался сплав никеля с медью, известный под названием монель-металл. Этот сплав
отличался чрезвычайно высокой стойкостью во многих агрессивных средах, в том числе и в
морской воде. Другие детали корпуса судна были изготовлены из специальных нержавеющих
сталей, т.е. материалов, содержащих железо. Но когда яхту спустили на воду, она полностью
вышла из строя. Объясните, что послужило причиной гибели яхты.
Ответ: Причиной была контактная коррозия. Днище яхты было обшито медно-никелевым
сплавом, а рама руля, киль и другие детали изготовлены из стали. Когда яхта была спущена на
воду. Возник гигантский гальванический элемент, состоящий из катода- днища, стального
анода и электролита – морской воды. В результате судно затонуло, ни сделав ни одного рейса.
Задача 3. В III до нашей эры на острове Родос был построен маяк в виде огромной статуи
Гелиоса.
Колосс Родосский считался одним из семи чудес света, однако просуществовал всего 66 лет и
рухнул во время землетрясения.
Ответ. У Колосса Родосского бронзовая оболочка была смонтирована на железном каркасе. Под
действием влажного, насыщенного солями средиземноморского воздуха железный каркас
разрушился.
V.
VI.
Домашнее задание § 18, с 221-227,
№ 15 – 20, с. 259 (запишите схемы гальванических элементов)
Выставление оценок
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа