Разработка урока с требованиями ФГОС:''Коррозия металла''

Областное государственное бюджетное

профессиональное образовательное учреждение

«Ульяновский техникум приборостроения»

Методическая разработка учебного занятия по дисциплине

« Химия»

Тема: «Коррозия металлов»

Ульяновск, 2016

Тема: «Коррозия металлов».

Тип учебного занятия: комбинированный

Цели занятия:

Обучающая: сформировать у обучающихся знания о коррозии металлов и его видах, о механизме, причинах и способах защиты; показать влияние разных факторов на скорость коррозии.

Воспитательная: совершенствовать коммуникативные качества обучающихся, способность к взаимодействию с сокурсниками.

Развивающая: создавать условия для развития у обучающихся способностей сравнивать, анализировать, делать выводы.

Содержание занятия: знать: механизм и виды коррозии, способы защиты от коррозии; уметь: решать практические задачи.

Формируемые общие компетенции: ОК1, 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

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 (5 мин).

Рабочие листы с заданиями для работы обучащихся у доски (3 ученика) (Приложение 1)

Рабочие листы с заданиями для работы обучащихся на местах ( 2 варианта) (Приложение 2)

2.2.Объяснение нового материала. Анализ и выводы.(30 мин)

Преподаватель: 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:

Обучающийся:

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, краскаю 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.

Преподаватель: 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)

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. Слово коррозия происходит от латинского corrodere, что означает разъедать.

Обучающиеся в учебнике находят определение коррозия и записывают в тетрадь

Коррозия – называют самопроизвольный процесс разрушения металлов и изделий из них под химическим воздействием окружающей среды.

Преподаватель: чем покрывается железный гвоздь при коррозии?

Обучающиеся: ржавчиной.

Преподаватель: 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.

1.«По природе агрессивных сред»: воздушная, газовая, морская, почвенная, биологическая.

2.«По механизму возникновения»: различают два основных типа коррозии: химическую и электрохимическую.

Обучающиеся в учебнике находят определение химической коррозии и записывают в тетрадь.

Химическая коррозия – разрушение металла при взаимодействии его с сухими газами или жидкостями, не проводящими электрический ток (например, нефть)

При этом происходит окислительно-восстановительная реакция, 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 → Cu⁺² | 2| - восстановитель, процесс окисления

O₂⁰ + 4e → 2O^-2 | 1| - окислитель, процесс восстановления

Некоторые металлы на воздухе покрываются плотной оксидной пленкой, например алюминий, и металл не коррозирует. Что не скажешь о железе – оксидная плёнка рыхлая и не защищает металл от разрушения.

Обучающиеся в учебнике находят определение электрохимической коррозии и записывают в тетрадь.

Электрохимическая коррозия – это разрушение металла в результате возникновения гальванической пары и появления внутри системы электрического тока.

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 проекторе 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 коррозирует, 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.

Преподаватель: 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 обучающимися опыта.

Перед нами 5 пробирок. 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 ( пробирки с железными гвоздями и распечатки вопросов на партах).

Обучающиеся работают группой по 4 человека. Рассматривают гвозди в каждой пробирке, определяют в какой среде гвоздь более ржавый, а в какой вообще не заржавел, делают выводы. После один ученик из группы озвучивает выводы, которые сделала группа. Если выводы, сделанные разными группами разные, переходят к обсуждению и в конце приходят к правильному ответу.

Вопросы:

1. Определить тип коррозии в каждом стакане.

2. В каких стаканах железный гвоздь коррозировал сильнее, в каких меньше, а в каких коррозии не подвергся? Почему?

3. Объясните, что усиливает коррозию, а что ее замедляет?

Fe + H2O→

Fe + NaCl (p-p) →

Fe, Cu + NaCl(p-p)→

Fe,Zn + NaCl (p-p) →

Fe + NaCl + NaOH →

Стакан №1: железо слабо коррозировало, 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 коррозировал. Медь усиливает коррозию железа.

Стакан №4: в контакте с цинком железо не коррозирует. Цинк предотвращает коррозию железа.

Стакан №5: железный гвоздь, опущенный в раствор хлорида натрия, к которому добавили гидроксида натрия не коррозирует.

Преподаватель: Какой вывод мы можем сделать?

Обучающийся: Скорость коррозии зависит от контакта с другими металлами (какой металл активней тот и коррозирует) и от того в какой среде находится металл.

Станция « Практическая »

Преподаватель: 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

Обучающиеся отвечают и заполняют таблицу в тетради.

Способы защиты от коррозии:

Преподаватель: 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 (5 мин).

Самостоятельная работа «Коррозия металлов» по вариантам. (Приложение 3)

3.Рефлексия (3мин).

Вопросы:

Что такое коррозия?

Какие виды коррозии вы знаете?

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)

Приложение 1

№ 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.

Приложение 2.

Вариант №1

1 уровень

1. В какую частицу превратится атом, отдав или приняв электроны до завершения внешнего уровня?

Са^o – 2 е →

N^o + 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?

Вариант №2

1 уровень

1. В какую частицу превратится атом, отдав или приняв электроны до завершения внешнего уровня?

Мg^o – 2 е →

O^o + 2 е →

2. Из приведённых ниже формул веществ выпишите формулы металлов:

Ca, P₄, Li, O₃, Br₂, N₂, K, Cl₂.

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?

Приложение 3.

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.