Конспект уроку хімії, 10 клас

“Корозія металів, захист від корозії”

Автор: вчитель хімії Голікова Світлана Пилипівна

Мета уроку.

Навчальна. Сформувати в учнів поняття про корозію та її види;вивчити суть корозії та чинники, які спричиняють корозію та впливають на її швидкість; розглянути способи захисту від корозії;виявити вплив корозії на навколишнє середовище.

Розвивальна. Розвивати в школярів навички спілкування, вміння спостерігати, прогнозувати,порівнювати, мотивувати, досліджувати,презентувати, узагальнювати,працювати з різними джерелами інформації.

Виховна. Виховувати необхідність використовувати набуті знання в повсякденному житті; підготувати учнів до вибору професій(хімік, історик,еколог,біолог,економіст, лаборант тощо).

Тип уроку. Вивчення та первісне закріплення нових знань.

Наочність, обладнання та реактиви. Комп’ютер, телевізор, мультимедійна презентація, картки-завдання, шість пробірок, шість залізних цвяхів, вода, розчин натрій хлориду, розчин натрій гідроксиду, мідний дріт, цинк, лак.

Форми роботи. Парна, групова, індивідуальна, фронтальна.

Методи роботи.Мовні, наочні, практичні, інтерактивні, сугестивні.

Прийоми роботи. Хімічна вікторина(LearningApps), кросворд, розповідь,бесіда, демонстрація, хмара слів(Tagul), дискусія, презентація, сенкан, прислів’я, робота з текстом, самооцінювання.

Епіграф уроку:,,Подолати труднощі можна лише тоді, коли знаєш про нихʼʼ( Л.М.Гумільов).

Презентація “Корозія металів, захист від корозії”

І. Організаційний момент.

Привітання. Відмітка відсутніх.

Вчитель.

Для того, щоб упоратися сьогодні з завданнями будьте активними, старанними та слухняними.

Вам потрібно:

• не просто слухати, а чути;
• не просто дивитися, а бачити;
• не просто відповідати, а міркувати, аналізувати, порівнювати, доводити, досліджувати, узагальнювати.

А загалом: дружно та плідно працювати.

Готуючись до сьогоднішнього уроку, ви отримали випереджальні завдання і за своєю згодою утворили групи, обрали лідерів.

Зверніть увагу на епіграф уроку.

,,Подолати труднощі можна лише тоді, коли знаєш про нихʼʼ       (Л.М.Гумільов)(слайд2)

Прокоментуйте його. (Слухаємо відповіді учнів)

Вчитель.

На попередніх уроках ми почали вивчати металічні елементи та утворені ними прості речовини – метали.Щоб налаштуватися на роботу ,пропоную розпочати з розминки. Це буде хімічна вікторина. (слайд3)

Треба вибрати одну з трьох правильних відповідей.

1.Який метал найтвердіший?

• алюміній
• хром
• свинець

2.Назвіть найбільш поширений у природі металічний елемент.

• Ферум
• Алюміній
• Магній.

3.Який метал здатний ,,бігатиʼʼпо гладенькій поверхні?

• натрій
• барій
• ртуть

4.Звʼязок в металах називається.

• металічним
• йонним
• ковалентним

5.Метал, який здатний намагнічуватися.

• нікель
• мідь
• магній

6.Найтугоплавкіший метал.

• ванадій
• хром
• вольфрам

7.Найнижчу температуру плавлення має.

• ртуть
• радій
• літій

8.Який метал найважчий?

• осьмій
• свинець
• залізо

9.Який метал має бактерицидні властивості?

• срібло
• кобальт
• олово

10.Який метал найкраще проводить електричний струм?

• срібло
• мідь
• цинк

11.З якого металу виготовлені цистерни для перевезення концентрованої сульфатної кислоти?

• манган
• калій
• залізо

12.Який метал входить до складу хлорофіла?

• магній
• ферум
• кальцій

Молодці!!!

ІІ Мотивація навчальної діяльності.

Вчитель.

Метали мають дуже важливе значення у нашому житті. Щодня ми користуємося виробами з металів і тому хочемо знати, як довго прослужать вони нам. Але у кожного металу є ВОРОГ, який призводить до його значних втрат ,тим самим:

• спричиняє матеріальні збитки;
• руйнує обладнання;
• екологічно забруднює довкілля.

Цей ворог вдень і вночі веде боротьбу з металами: і метали, і вироби з металів гинуть. Так 31.01.1951р.зруйнувався залізний міст у Квебеці (Канада), який був введений в експлуатацію у 1947р.

У 1964р.впала найвища на той час у світі 400 –метрова антена у Гренландії.

Сьогодні ми познайомимося з цим РУЙНІВНИКОМ металів. А щоб дізнатися ,що це за руйнівник прошу вас розгадати КРОСВОРД. (слайд4)

1.Склянапосудина для проведення хімічних реакцій.(Пробірка)(слайд5)

2.Хімічний елемент, який входить до складу води.(Оксиген)

3.Частинки, які входять до складу ядра атома.(Нейтрони)

4.Загальна назва елементів VII групи, головної підгрупи періодичної системи

Д.І. Менделєєва.(Галогени)

5.Різновид атомів одного й того самого елемента з різним нуклонним числом.(Ізотопи)

6.Предмет,за допомогою якого можна запалити спиртівку.(Сірник)

7.Центральна частина атома.(Ядро)

Це слово КОРОЗІЯ. (слайд 6)

ІІІ Повідомлення теми і мети уроку.

Вчитель.

Ми зʼясуємо з вами такі проблемні питання. (слайд7)

• що таке корозія;
• суть корозії;
• головні чинники, які спричиняють корозію;
• види корозії;
• швидкість корозії;
• захист металів від корозії;
• роль корозії в житті рослин, тварин, людини.

IV.Вивчення нового матеріалу

Можливо ви вже готові дати мені відповідь на питання,що таке корозія? Під впливом чого вона відбувається ? (Слухаємо відповіді учнів)

(слайд 8)

Виступ групи №1         Хіміки-теоретики(слайд 9)

Готуючись до уроку, ми дізналися, що слово корозія походить від латинського CORROSIO, що означає розʼїдати.

ЇЇ сутність полягає в тому,що атоми металічного елемента під час взаємодії з компонентами довкілля (газами,водою тощо) втрачають електрони. Цей процес називається окиснення.

МЕ^о-пе→МЕ^п+

Метал, який перебував у вільному стані, перетворюється на різні сполуки, а саме: оксиди, гідроксиди, солі та інше.

Головні чинники,які спричиняють корозію: (слайд 10)

• вплив атмосферного повітря, грунтової вологи,агресивних газів(кисень,сірководень,сірчистий газ тощо);
• занурення в агресивне хімічне середовище ( розчини солей,кислот);
• потрапляння на поверхню металічних виробів води або водних розчинів інших сполук.

Види корозії.

а) за характером руйнування металів розрізняють такі: (слайд11)

ЗАГАЛЬНА, що розподіляється рівномірно по всій поверхні металів чи сплаву,наприклад,іржавіння заліза на повітрі або при взаємодії з кислотами;

МІСЦЕВА, яка розподіляється нерівномірно, у вигляді корозійних плям, що особливо небезпечно для хімічної апаратури. (слайд12)

б) за характером взаємодії металів та сплавів з середовищем корозію прийнято ділити на:

ХІМІЧНУ (ГАЗОВУ);(слайд13)

ЕЛЕКТРОХІМІЧНУ.(слайд 14)

Хімічна корозія трапляється досить рідко й полягає у взаємодії металів із сухими газами ( киснем, хлором,сірчистим газом і т.д.).ЇЇ результат – утворення на поверхні металу шару або плівки оксиду, сульфіду чи інших сполук. Під час хімічної корозії метал безпосередньо взаємодіє з окисником. Наприклад:

• Залізо в сухому повітрі за звичайних умов не змінюється, а під час нагрівання взаємодіє з киснем:             3 Fe + 2 O₂→ Fe₃O₄ (це явище зустрічається у кузнях, на прокатних станах).
• Магній, алюміній,цинк,хром вступають у реакцію з киснем за звичайних умов. Тому на їх поверхні завжди є плівка оксиду. Вона дуже тонка й прозора,але суцільна і стійка. Метали зберігають навіть характерний блиск.
• Найактивніші метали реагують з киснем і протягом короткого часу повністю руйнуються.
• Хімічної корозії зазнає навіть доволі пасивне срібло. Срібні предмети -ювелірні вироби, ікони, столові набори з часом темніють. На срібло одночасно діє кисень і сірководень.

4Ag + 2H₂S +O₂ = 2Ag₂S+2H₂O

(слайд15 -16)Електрохімічна корозія полягає в хімічних перетвореннях за наявності рідкого електропровідного середовища: води, водних розчинів електролітів. Механізм електрохімічної корозії досить складний. Зрозуміти його можна на прикладі гальванічної пари цинк – мідь. Пластини цих металів занурюють у розчин сульфатної кислоти. Під впливом електроліту активніший метал руйнується( губить електрони) і переходить у розчин, а на пластині з менш активного металу відновлюється водень. Менш активний метал залишається без змін.

Електрохімічній корозії піддаються підводні частини суден, парові котли, металеві споруди та конструкції під водою, прокладені під землею трубопроводи.

Електрохімічна корозія заліза:     Fe + O₂ + H₂O→ Fe(OH)₃ або ( Fe₂O₃·nH₂O ) – іржа.

Наведу приклад електрохімічної корозії.(слайд17)

На початку минулого століття на замовлення американського мільйонера була збудована шикарна яхта,,Поклик моря’’. Дно її було обшите монель-металом (сплав нікелю й міді), а кіль, рама та інші деталі зі сталі. Коли яхту спустили на воду, виник величезний гальванічний елемент. Наслідки були жахливі. Ще до виходу у відкрите море ,яхта повністю вийшла з ладу.

Вчитель.

Взагалі, іржу утворює лише залізо ,інші метали кородують.

На пам’ятниках із бронзи (сплав міді і олова) утворюється зелений наліт. Він складається переважно із сполук Купруму. (слайд18)

Cu + O₂ + H₂O +CO₂ → ( CuOH )₂CO₃

Колос Родоський (слайд19)

Величезна статуя грецького бога Сонця Геліоса, споруджена між 292 та 280 роками до н. е. на вході до гавані острова Родос, Греція, учнем Лісіппа, Харесом із Ліндоса.

Статуя вважалася одним із Семи Чудес Античного Світу: за час свого існування була вона найвищою статуєю світу, висотою 70 ліктів (31,5 м).

Бронзова форма божества булла закріплена залізними і кам’яними конструкціями.

Порівняно з іншими Чудесами Світу Колос Родоський «прожив» недовге життя. Приблизно через 50 років після створення він був зруйнований землетрусом: від сильних поштовхів надламалися коліна статуї, вона звалилася вниз.

Різні метали кородують неоднаково. Одні кородують швидко, інші виявляються більш стійкими . Але немає жодного металу, який би був абсолютно стійким до корозії. Можна лише говорити про стійкість при даних умовах , навколишнього середовища. Навіть благородні метали руйнуються у певних випадках.Наприклад, золото, платина кородують , якщо їх занурити у розчин ,,царської горілки’’(суміш концентрованих розчинів хлоридної та нітратної кислот у співвідношенні 3v:1v) .

Висновок. (слайд 20)

При електрохімічній корозії відбуваються одночасно два процеси.

Хімічний (метал, який кородує та віддає електрони) та електричний(передача електронів від однієї ділянки виробу до іншої)

Виступ групи №2         Хіміки – практики(слайд21)

Наша група вирішили дослідити від чого залежить швидкість корозії. Два тижні тому ми заклали дослід.

1. У першу пробірку налили дистильованої води й опустили у воду залізний цвях.
2. У другій пробірці воду замінили на розчин кухонної солі.
3. У третю пробірку налили розчин кухонної солі та опустили залізний цвях у контакті з мідним дротом.
4. У четверту пробірку налили розчин кухонної солі та опустили залізний цвях у контакті з цинком.
5. У п’яту пробірку налили розчин кухонної солі, додали луг (натрій гідроксид) і опустили залізний цвях.

Результати нашого експерименту показали.

У першій пробірці залізо слабо кородує. Це пояснюється тим, що вода слабкий електроліт.

У другій пробірці залізо кородує швидше, ніж у першому випадку. Значить натрій хлорид прискорює реакцію, так як він є сильним електролітом.

У перших двох випадках спостерігали хімічну корозію.

У третій пробірці утворилося багато іржі. Очевидно, реакція відбувалася досить швидко. Залізо контактувало з менш активним металом і знаходилося в розчині електроліту. Це приклад електрохімічної корозії.

У четвертій пробірці кородував цинк, тому що залізо навіть у присутності солі залишилося захищеними. Це приклад електрохімічної корозії.

У п’ятій пробірці швидкість корозії дуже повільна.

Висновок: швидкість корозії залежить від природи металу, природи розчинених у воді речовин, домішок у металі, рН – рідкого середовища.

Вчитель.

Значно зростає корозія при підвищенні температури.

Цікаво, а чи боролися з цим явищем протягом багатьох століть ? Послухаємо наших істориків.

Виступ групи №3. Історики.(слайд22 -23)

Готуючись до уроку, ми дізналися, що про ржавіння заліза було відомо ще у V ст. до н.е. Про корозію згадує давньогрецький історик Геродот.Стародавнім вченим нелегко було визначати причину руйнування металу. Влучно відображає ставлення багатьох поколінь до корозії, повна гіркоти, фраза Плінія Старшого, який стверджував, що ,, ржавіння прокляттям лежить на залізі’’.

В алхімічний період хіміки мріяли добути стійке до корозії залізо. У свій час відомий нам М.В. Ломоносов висловив думку , що при прокалюванні метал сполучається з повітрям. Пізніше Лавуаз’є показав, що метали приєднують кисень. Електрохімічну корозію вивчали Г.Деві та М. Фарадей. Теорія про корозію металів остаточно сформулювалася у наш час. Сучасна теорія пов’язана з прізвищами вчених Г.В.Акимова, М.Д. Томатова. Свій внесок зробив і український академік І.М.Францевич. Школа корозійністів, створена ним у Києві, має великий авторитет та здобутки.

Вчитель.

Відомо, що приблизно ¼ частина заліза, що виплавляється , іде на компенсацію зруйнованого заліза. Тому надаю слово економістам, які розкажуть нам про збитки, спричинені корозією.

Виступ групи №4. Економісти. (слайд24)

Корозія металів завдає великої шкоди економіці.

З доісторичних часів людство виплавило 20 млрд. тонн заліза. З них корозія з’їла 14 млрд. тонн.

10-15% металу щорічно гине від корозії. Кожна 7-ма домна у світі працює на відшкодування втрати металу. Внаслідок корозії пошкоджуються металеві промислові споруди, сільськогосподарські машини, транспортні засоби, трубопроводи, корпуси кораблів. Завчасно зношуються апарати хімічної промисловості. Корозія призводить до зменшення надійності роботи технологічного обладнання, втрат сировини і продукції (нафти , природного газу, води ). Корозія призводить до енергетичних втрат, які викликані відкладанням іржі в трубопроводах. Спеціалісти підрахували, що втрати, пов’язані з корозією, складають 3-4% валового національного продукту, а це мільярди гривень щорічно.

Вчитель.

Іржавіє сталь, зеленіє мідь, біліє цинк..

Корозію можна порівняти із хворобою, на яку хворіють метали. А хворобу важливо вчасно діагностувати, лікувати, здійснювати заходи профілактики.

Знаючи тепер механізм корозії та причини її виникнення, людина навчилася лікувати, тобто, захищати метали від руйнування.

Зверніть увагу на епіграф до уроку. (слайд25)

,,Подолати труднощі можна лише тоді, коли знаєш про нихʼ ʼ

( Л.М.Гумільов)

Говорять ще:

,,Знати – значить перемагатиʼʼ      

Про засоби боротьби з корозією доповідають нам інженери.

Виступ групи №5. Інженери.(слайд26)

Найпростіший шлях захисту від корозії це ізоляція металу від навколишнього середовища.

1 Спосіб. Нанесення захисних покриттів.

(слайд27)а) Неметалічні покриття (олійні фарби,оліфа, деякі олії, лаки). Ці речовини вкривають всю поверхню металу й міцно зчіплюються з ним.

Фарбування використовують на будівництві, у машинобудуванні, побуті.

Лаками вкривають внутрішні поверхні консервних банок і кришок для консервування, інші металеві вироби. З часом фарбові та лакові покриття тріскаються, осипаються і метал доводиться знову фарбувати чи лакувати.

Наприклад, у Парижі найвідоміша архітектурна споруда – Ейфелева вежа. Її висота 300 м, вага всіх металічних конструкцій 7300 т, загальна маса-10 000т. Щоб вежу не знищила корозія, її фарбують кожні 7 років, витрачаючи 57 тонн фарби. На фарбування вже витрачено кошти, які перевищують вартість самої споруди.

Вчитель.Ця ,,залізна дама’’надійно скріплена за допомогою 2,5 млн.заклепок. Щорічно близько 6 млн. туристів відвідують цю вежу.

б) Покриття металів іншими металами. (слайд28)

Як покриття використовують такі метали цинк, хром, нікель, олово, золото тощо.Вони є більш стійкішими до корозії, ніж основний метал (здебільшого залізо). Широкого застосування набула оцинкована та луджена( біла) жерсть.

в) Оксидація ( створення на металі плівки оксиду).

2. Спосіб. Використання нержавіючих сталей. (слайд29)

Це сплави на основі заліза, що містять хром, нікель, молібден, силіцій та ін. Стійкими щодо прісної та морської води є мідні сплави: латунь (сплав із цинком) і бронза (сплав з оловом).

Не зазнає корозії титан. (слайд 30)У Києві монумент Батьківщині-Матері покрито титановими пластинами.

3. Спосіб. Використання інгібіторів. (слайд31)

Інгібітори можуть у малих дозах сповільнювати корозію або зупиняти її. Дамаські майстри для зняття окалини використовували розчин сульфатної кислоти з добавками муки, крохмалю, пивних дріжджів. Це були перші інгібітори. В результаті розчинялася лише окалина й іржа. Якщо цвях помістити в мастило, він не кородує. Мастило є інгібітором.

4. Спосіб. Електрохімічний захист. (слайд32-33)

Протекторний захист полягає у тому, щодо корпусів суден, трубопроводів, парових котлів приєднують куски металів ( найчастіше цинку), активніших за залізо. Доки весь протектор не окисниться, залізо не іржавіє. Потім його замінюють.

Катодний захист використовують для захисту від корозії металів, що перебувають під землею(кабелі,трубопроводи). Їх сполучають з негативним полюсом джерела постійного струму, а позитивний полюс з’єднують із заземленням. Метал виступає катодом. На ньому відбувається відновлення речовин, які контактують з ним, а він залишається неушкодженим.

Вчитель.(слайд34)

А чи відомі вам приклади з історії, коли споруди зберігаються дуже довго?

Кутубська колона

За 20 км від Делі (Індія) височить одна з найзагадковіших споруд світу — залізна Кутубська колона висотою 7,3 м.,вага 6,5 т, діаметр 42 см у основи та 30 см зверху. Колона була побудована на честь царя Чандрагупти ІІ. Вважалося, що у того, хто стане до неї спиною та зведе навколо неї руки, здійсняться заповітні мрії. Попри вологий і жаркий тропічний клімат на колоні немає жодної плями іржі.

Секрет полягає у складі колони: 99,7 % заліза, незначний вміст сірки і вуглецю.

Надчисте залізо практично не піддається корозії.

У нас є ще одна група ЕКОЛОГИ

Виступ групи №6. ЕКОЛОГИ. (слайд35)

Ми досліджували вплив корозії на життя рослин та тварин. Для цього набрали у склянку води з акваріуму та опустили туди залізний предмет . На першій день змін не було ніяких. На другий день почалася корозія. На третій і четвертий день вона посилювалася. На п’ятий день вода помутніла, з’явився запах гнилі, а рослини почали покриватися нальотом у вигляді слизу (плісняви).

(слайд36)А тепер давайте уявимо,що маємо справу не з стаканом води, а з озером або річкою, куди нерадиві люди кидають металеві банки, предмети , що виготовлені на основі металів. Ці дії загрожують шкідливими наслідками для мешканців водойм.

Крім того встановлено,що іржа розвиває тиск, який може підняти вгору 1 т каміння. Та головне: через корозію відбувається витік у атмосферу небезпечних речовин: нафти із танкерів, газу із трубопроводів, різних реактивів із діжок, шкідливі викиди промисловості через порушення герметичності хімічних апаратів. Це призводить до забруднення водойм, грунтів, повітря, погіршується стан навколишнього середовища. Шкідливі сполуки потрапляють в організм людей, і погіршується їх стан здоров’я.

До захисту металів та сплавів від корозії потрібно ставитися відповідально. Необхідно систематично поновлювати покриття, слідкувати за станом ємностей, трубопроводів, різноманітного обладнання, вчасно змінювати деталі, щоб не створити ситуацію екологічної небезпеки.

Вчитель.

А давайте поміркуємо, чи завжди корозія є шкідливою ? Ні, не завжди.

Явище корозії використовують для очищення поверхні листів та труб від окалини. Цей метод був відомий ще дамаським майстрам та уральським умільцям. Для зняття окалини вони занурювали шаблі у розчин сульфатної кислоти з різними добавками – крохмалю, пивних дріжджів, борошна.

Руйнування металів і сплавів можна застосувати, як один із способів боротьби з космічним сміттям.

Дякую за змістовні цікаві виступи.

(слайд37) Давайте подивимося на наш план уроку. Чи виконали ми його?

V. Закріплення матеріалу. (слайд38)

А зараз ви отримаєте запитання і ми перевіримо, як ви засвоїли матеріал.

Питання (витягують з чорного ящика).

1.У народі кажуть ,,Іржа їсть залізо, а горе серце’’. Про який хімічний процес йде у першій половині прислів’я? Як він виникає?

2.Які види корозії ви знаєте?

3.Чи існують метали, які здатні захистити себе від корозії?

4.Як ви можете захистити землю від забруднення металами?

5.Лудження металу – це покриття металу хромом, оловом чи фарбою?

6.Що таке інгібітори?

7.На сталевій кришці поставлено мідну заклепку. Що зруйнується раніше кришка чи заклепка? Чому?

8.Чому при протезуванні зубів не можна використовувати коронки і стержні з різних металів і сплавів?   (дослід з яблуком, у яке встромляють стержні із різних металів,з’єднуючи їх через вольтметр)

9.Чому на оцинкованому відрі на місці подряпини цинк руйнується, а залізо ні?

10.Які засоби захисту від корозії знаєте?

11.В моїй домашній майстерні багато інструментів, запчастин і матеріалів виготовлених із металів та сплавів. Як їх треба зберігати,щоб термін їх служби був як- найдовший?

12.Чому у великих містах, промислових центрах корозія металевих конструкцій відбувається інтенсивніше?

Хмара слів .(слайд39)

Скласти сенкан.(слайд40-41)

Корозія                                                                Корозія

Хімічна,електрохімічна;                                    Грізна,шкідлива;

Гризе,кусає,забруднює                                     Руйнує,контактує,роз’їдає;

Псує метали і сплави;                                      Завдає збитків господарству;

Руйнівник.                                                        Ворог.

Вставте пропущене слово.(слайд 42)

Поки залізо в роботі, його _____ не візьме.

Гризе мов _______ залізо.

Залізо _______ з’їдає,а заздрий від заздрощів погибає.

_______ Їсть залізо, а горе – серце.

_______ Їсть залізо, а чоловіка – хвороба.

VI.Рефлексія.

(слайд 43)

Картка самооцінки(слайд 44)

1	Я був на уроці уважним	0-2
2	Я зрозумів тему	0-2
3	Я активно працював у складі групи	0-2
4	Я виступав з певного питання	0-2
5	Мої відповіді   були аргументовані	0-2
	Всього	0-12
	Самооцінка
	Оцінка вчителя

VIII.Домашнє завдання.(слайд 45)

Опрацювати параграф №18 підручника.

Скласти міні-тест ,,Продовж речення’’.

Максимальна кількість речень – 12.