Презентация к уроку Окислительно-восстановительные реакции

Тема:«Коррозия металлов и методы защиты»

Задачи:

образовательная – учащиеся должны усвоить понятие коррозии как окислительно-восстановительного процесса, разобраться в сущности электрохимической коррозии и причинах, вызывающих ее ускорение; уяснить влияние на скорость коррозии образования микрогальванической пары в среде электролита;

развивающая – развить умение на основании знаний об условиях коррозии предполагать способы защиты металлов от коррозии в быту, т.е. применять свои знания на практике;

воспитательная – вырабатывать у школьников познавательную активность, интерес к предмету, умение работать в коллективе, в группах.

Методы – словесный (объяснение, беседа), наглядный, практический.

Ход урока;

1. Организационный момент. ( видео ролик « С добрым утром»

Актуализация знаний ( слайд №3)

1. Тестирование (5 мин). 2 варианта по 10 вопросов

( слайд№4)Взаимопроверка по ключам (выставление оценок в лист учета)

5-6 вопросов – оценка «3»

7-8 вопросов – оценка «4»

9-10 вопросов – оценка «5»

Тесты по теме: «Железо».

вариант І

1.Последовательность цифр 2-8-14-2 соответствует распределению электронов на энергических уровнях атома:

а) ванадия. в) марганца.

б) хрома. г) железа.

2. Железо в соединениях имеет:

а) постоянную валентность. в) переменную валентность.

б) валентность, равную нулю. г) отрицательную валентность

3. Окислительными и восстановительными свойствами обладает частица:

а) _{ } в) _{ }

б) _{ } г) _{ }

4. Молекулярная формула гематита:

а)_{ } в) _{ }

б) FeO г) _{   } n(OH)

5. Железо горит в кислороде, при этом образуется железная окалина. Ее молекулярная формула:

а)_{ } в) _{ }

б) FeO г) _{   } n_{ }O.

6. Продуктом коррозии железа является:

а) серая ржавчина в) белая ржавчина

б) бурая ржавчина г) зеленая ржавчина.

7. Качественной реакцией на _{ } является реакция с гексацианоферратом(І) калия ( желтой кровяной солью _{ }). Какое окрашивание дает при этом продукт реакции:

а)_{ } в) красное

б) желтое г) _{ }

8. Чугун- сплав, в состав которого входят:

а) железо и сера в)железо и кислород б) железо и углерод г) железо и медь

9. Вещество, имеющее формулу Fe(_{ }, называется:

а) гидроксид железа(ІІІ) в) гидроксид железа _{ } б)оксид железа (ІІІ) г) _{ }

10. В виде какого минерала встречается железо в природе:

а) красный железняк в) желтый железняк б)серый железняк г) черный железняк

вариант ІІ

1. В каком виде железо менее всего подвергается коррозии:

а) чугун в) сталь б)чистое г) железо с содержанием меди

2. Какой цвет имеет осадок гидроксид железа(ІІІ) :

а)_{ } в) белый

б)бурый г) синий

3. Качественной реакцией на _{ }является реакция с гексацианоферратом(І) калия ( желтой кровяной солью _{ }). Какое окрашивание дает при этом продукт реакции:

а)_{ } в) синее

б) желтое г) _{ }

4. Железо в соединениях имеет:

а) постоянную валентность. в) переменную валентность.

б) валентность, равную нулю. г) отрицательную валентность.

5. Для получения какого металла применяют доменный процесс:

а)_{ } в) меди

б) серебра г) _{ }

6. Какая из этих формул относится к бурому железняку:

а) _{ } в) FeO

б) _{ } г) _{   } 3_{ }O.

7. Изделие из железа с целью защиты его от коррозии покрывают: а)_{ } б) цинком как металлом, на поверхности которого имеется защитная пленка в) ртутью как самым активным металлом г) _{ }

8. Молекулярная формула гематита:

а)_{ } в) _{ }

б) FeO г) _{   } n(OH)

9. Какая формула соответствует дигидрофосфату железа _{ }

а) _{ } в) Fe(_{ }

б) Fe(_{ } г) _{ }

10. В состав стали «нержавейка» входят:

а)_{ } в) железо,титан и никель

б) железо, цинк и алюминий г) _{ }

1. включение в новую тему.

На предыдущих уроках мы с вами познакомились с темой : Железо и его соединения. Сегодня мы с вами продолжим изучать данную тему, и рассмотрим один из самых опасном и коварном процессе, который носит название КОРРОЗИЯ.

( слайд №5) Хвастается новенький металл:

«Как силен я, смел и как удал!

Неподвластен никакой угрозе я,

Кроме рыжей крысы с именем

« КОРРОЗИЯ»

( цель, задачи)

(слайд №6)

История металла. Железо – элемент, всем хорошо известный. Железо используют как в чистом виде, так и в составе различных сплавов.

(слайд№7) О значении железа очень ярко сказал академик А.Е.Ферсман: «Я хочу поразить читателя и нарисовать картину того, что было бы с человеком, если бы он вдруг узнал, что все железо на поверхности земли исчезло и что его ниоткуда больше достать нельзя. Правда, он узнал бы это довольно решительным образом, ибо исчезли бы его кровать, распалась бы вся мебель, уничтожились все гвозди, обвалились потолки и уничтожилась крыша. На улицах стоял бы ужас разрушения: ни рельсов, ни вагонов, ни паровозов, ни автомобилей, ни экипажей, ни решеток не оказалось бы, даже камни мостовой превратились бы в глинистую труху, а растения начали бы чахнуть и гибнуть без живительного металла. Разрушение ураганом прошло бы по всей Земле, и гибель человека сделалась бы неминуемой».

Иногда создается впечатление, что природа, творя железо, снабдила его таким комплексом свойств, которые необходимы и вполне достаточны, чтобы сполна удовлетворить все разнообразные нужды человека. Ошиблась природа в одном: не обеспечила железо устойчивостью к внешней среде – оно легко корродирует и этим создает человеку очень много проблем научных, технических и, конечно, материальных. Человеку приходится применять сложные и чрезвычайно энергоемкие металлургические процессы, чтобы извлечь металлы из химических соединений, в виде которых они находятся в рудах. Значительную долю результатов этого труда у людей отнимает злейший враг металлов – коррозия. В процессе коррозии металлы снова превращаются в сложные вещества, подобные тем, которые содержались в рудах. О коррозии упоминается даже в Ветхом Завете: «не сотвори себе кумира на земле, ибо ржавчина и моль его разрушат»

Слайд№8

I. Изучение новой темы.

Слово «коррозия» происходит от латинского «коррозио» - разъедание.

Коррозия – самопроизвольное разрушение металлов вследствие химического или электрохимического взаимодействия их с окружающей средой. «Поедают» металл все вещества, которые могут с ним реагировать: кислород и вода, кислоты и щелочи, растворы солей (морская вода).

Слайд №9

Аппетит у «металлоедов» чудовищный – ежегодно они уносят до 30% производимого металла; 2/3 этого количества в виде металлолома возвращаются в промышленность, а 1/3 теряется безвозвратно. Но убытки этим не ограничиваются. ? Какие еще расходы возникают в результате коррозии?

Слайд №10

Стоимость деталей и конструкций, вышедших из строя вследствие коррозии, выше стоимости самого металла. По причине коррозии случаются аварии. Коррозия увеличивает расходы на ремонт машин, на бензин. Значительные средства требует профилактика коррозии. Таким образом, коррозия порождает своеобразную цепную реакцию расходов, которые растут как снежный ком, причем косвенные расходы во много раз превышают прямые.

( слайд №11)

Коррозия это окислительно-восстановительный процесс, при котором атомы металлов переходят в ионы (идет процесс окисления)

Fe⁰ - 2e ---- Fe²⁺

Cu⁰ - 2e ---- Cu²⁺

Слайд №12 самостоятельная работа ( стр 172-173). Заполнить таблицу

В чем сущность каждого вида?

Различают два вида коррозии: химическую и электрохимическую.

Химическая коррозия – это разрушение металла в результате взаимодействия их с сухими газами или жидкостями, не проводящими электрический ток.

Этот вид не приносит особого вреда.

Электрохимическая коррозия – это разрушение металлов при контакте двух металлов в воде или среде другого электролита.

В данном случае наряду с химическим процессом идет электрический – перенос электрона, т.е. возникает электрический ток.

Этот вид приносит большой вред.

Слайд №13

Работа в группах

Сейчас каждая группа получит задания и, внимательно рассмотрев их даст ответы на поставленные вопросы.

1.Гвоздь в дистиллированной воде.

1. Гвоздь в растворе хлорида натрия.

2. Гвоздь в контакте с медью растворе соли.

3. Гвоздь в контакте с цинком в растворе соли.

4. Гвоздь в растворе соли и щелочи.

№1. Железный гвоздь + чистая вода.

Задания.

1. Насколько сильно корродировал гвоздь в чистой воде?

2. Сделайте вывод о скорости коррозии в чистой воде.

№2. Железный гвоздь + раствор хлорида натрия NaCl.

Задания.

1. Насколько сильно корродировал гвоздь в растворе хлориде натрия?

2. Что из себя представляет по внешнему виду ржавчина?

3. Сделайте вывод о скорости коррозии в растворе соли.

№3. Железный гвоздь + медная проволока + раствор NaCl.

Задания.

1. Насколько сильно корродировал гвоздь в контакте с медной проволокой?

2. Почему из двух металлов в первую очередь корродирует железо?

3. Сделайте вывод о скорости коррозии железа при контакте его с медью.

№4. Железный гвоздь + цинковая пластинка + раствор NaCl

Задания..

1. Какой из металлов (железо или цинк) подвергся коррозии?

2. Почему железо осталось не измененным?

3. Сделайте вывод о скорости коррозии железа при контакте его с цинком.

№5. Железный гвоздь + раствор NaCl + раствор NaOH.

Задания

1. Присутствие каких ионов, по вашему мнению, затормозило процесс коррозии?

2. Сделайте вывод о скорости коррозии железа в контакте с гидроксид-ионами.

( слайд № 14,15)

Наблюдения:

1. Железо слабо корродировало, в чистой воде коррозия идет медленнее, т.к. вода слабый электролит.

2. Железо корродирует сильнее, т. к. хлорид натрия более сильный электролит и это увеличивает скорость коррозии.

3. Скорость коррозии велика. Образовалось много ржавчины. Железо сильно корродирует в контакте с менее активным металлом – медью.

4. Наблюдаем коррозию не железа, а цинка, т.к. железо в контакте с более активным металлом даже в сильно коррозионной среде – растворе хлорида натрия – не корродирует, остается защищенным до тех пор, пока не прокорродирует весь цинк.

5. Коррозия практически отсутствует. Щелочь замедляет коррозию, ионы ОН^- являются ингибиторами коррозии.

Теперь мы знаем сущность коррозии, а знать, значит победить. Таков девиз нашего урока.

III.

А сейчас творческая работа.

Каждая группа должна придумать рекламу для выбранного способа защиты металлов от коррозии. Сейчас нужно рассказать об этом способе защиты и прорекламировать его.

1. Простейшее средство защиты – это лакокрасочное покрытие.

2. Протекторная защита.

3. Ингибиторы коррозии.

4. Изготовление сплавов, стойких к коррозии.

5. Пассивация металла.

Слайд №16-22

1. Простейшее средство защиты – лакокрасочное покрытие, оно защищает поверхность металла от непосредственного контакта с окружающей средой и другими металлами. Борта теплоходов и других кораблей обычно снаружи покрывают масляной краской. Краска или лак прочно пристают к поверхности , но такие покрытия недолговечны. Однако в домашних условиях предотвратить ржавление батарей центрального отопления, канализационных труб этот способ поможет . Отправляя машины с завода, их густо покрывают смазочным маслом. Оно тоже не пропускает ни воздух, ни воду. Но масло годится только на время, пока машина в пути. Однако есть еще один способ сделать сталь нержавеющей. Это использование металлических покрытий - это нанесение на поверхность металла слоя другого, более или менее активного, чем защищаемый металл. Металлические покрытия получают в результате хромирования, никелирования, меднения, золочения, лужения (покрытие оловом) и т.д.

2. Протекторная защита – это электрохимический способ защиты металлов. Он заключается в том, что защищаемый металл, например железо, соединяют с протектором – более активным металлом (цинк, алюминий, магний). Чтобы спасти стальные конструкции, «приносят в жертву» магниевые блоки, расположенные во влажном грунте на некотором расстоянии друг от друга. Примерно также защищают цинковыми пластинами стальные корпуса морских судов. При контакте двух металлов протектор, сделанный из более активного металла будет разрушаться, защищая конструкцию. Протекторную защиту используют для металлических конструкций, соприкасающихся с морской и речной водой. В быту - пример электрохимической защиты - это оцинкованное ведро. Цинковый слой может иметь дефекты, царапины, он может даже не покрывать полностью все ведро – защитное действие все равно будет обеспечено.

5. Очень важным способом защиты металлов от коррозии является создание антикоррозийных материалов – сплавов, замена металлов полимерными материалами. Если хром добавить в сталь, когда она варится, получается очень твердый сплав, из которого можно делать и танки, и броню для боевых кораблей, и стволы пушек. А если побольше хрома прибавить, тогда получится сталь для подводных лодок. Она не ржавеет и называется нержавеющей сталью. Если в сталь добавить никель, то такую сталь ржавчина никогда не съест. Нержавеющая сталь, содержащая хром или никель, вероятно, есть у многих дома. Из такой стали делают ложки, вилки, ножи. Они довольно легкие, по цвету немного темнее серебра..

Слайд № 23

Выводы по уроку

Слайд № 24,25 Дополнительный материал по теме.

О том, сколь коварна и прожорлива коррозия, знают все автомобилисты. Двигатель порой готов еще служить верой и правдой, а кузов машины уже насквозь разъеден ржавчиной. Вот почему проблемам борьбы с коррозией ведущие автомобильные фирмы придают огромное значение. В январе 1986 г в Брюсселе проходил международный автосалон, на котором демонстрировалось более 1300 автомобилей из трех десятков стран. Всеобщее внимание привлекли машины шведской фирмы «Вольво», которая сумела существенно повысить антикоррозионную стойкость своей продукции и дает покупателям гарантию на 8 лет. Чтобы ни у кого на этот счет не возникало сомнений, фирма придумала оригинальную рекламу: на одном из ее стендов был установлен гигантский аквариум с водой, в котором, пока функционировал салон, все время находился автомобильный остов, прошедший перед этим специальную антикоррозионную обработку. «Не знаем, как насчет 8 лет, но за дни работы салона, - шутила одна из бельгийских газет, - металлическая рыбка «Вольво» не проржавела».

Оценки за урок:

IV. Задание на дом. Что нужно учитывать инженеру- конструктору при проектировании новых машин и аппаратов?

Параграф 39

№1. Железный гвоздь + чистая вода.

Задания.

1. Насколько сильно корродировал гвоздь в чистой воде?

2. Сделайте вывод о скорости коррозии в чистой воде.

№2. Железный гвоздь + раствор хлорида натрия NaCl.

Задания.

1. Насколько сильно корродировал гвоздь в растворе хлориде натрия?

2. Что из себя представляет по внешнему виду ржавчина?

3. Сделайте вывод о скорости коррозии в растворе соли.

№3. Железный гвоздь + медная проволока + раствор NaCl.

Задания.

1. Насколько сильно корродировал гвоздь в контакте с медной проволокой?

2. Почему из двух металлов в первую очередь корродирует железо?

3. Сделайте вывод о скорости коррозии железа при контакте его с медью.

№4. Железный гвоздь + цинковая пластинка + раствор NaCl

Задания..

1. Какой из металлов (железо или цинк) подвергся коррозии?

2. Почему железо осталось не измененным?

3. Сделайте вывод о скорости коррозии железа при контакте его с цинком.

№5. Железный гвоздь + раствор NaCl + раствор NaOH.

Задания

1. Присутствие каких ионов, по вашему мнению, затормозило процесс коррозии?

2. Сделайте вывод о скорости коррозии железа в контакте с гидроксид-ионами.

«КОРРОЗИЯ МЕТАЛЛОВ И СПЛАВОВ КАК РЕЗУЛЬТАТ И ФАКТОР ЗАГРЯЗНЕНИЯ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ. МЕРЫ ПО ПРЕДУПРЕЖДЕНИЮ КОРРОЗИИ.»

Девиз: «Знать – значит победить»

Девиз: «Знать – значит победить» Цель работы Задачи

• Рассмотреть классификацию коррозии
• Выявить причины коррозии
• Выяснить результаты коррозии
• Исследовать различные условия, влияющие на ускорение и замедление коррозии
• Ознакомиться с методами предохранения металлов от коррозии

• Изучить коррозию металлов, исследовать причины и условия её возникновения.

Актуальность

Практическое использование современных взглядов на коррозию металлов и сплавов и защиты металлических изделий от разрушения в быту и на производстве.

Тестирование (5 мин).

2 варианта по 10 вопросов

Взаимопроверка по ключам

5-6 вопросов – оценка «3»

7-8 вопросов – оценка «4»

9-10 вопросов – оценка «5»

І вариант ІІ вариант

1г 1в

2в 2б

3б 3в

4в 4в

5в 5г

6б 6г

7а 7б

8б 8в

9а 9б

10а 10г

Хвастается новенький металл:

«Как силен я, смел и как удал!

Неподвластен никакой угрозе я,

Кроме рыжей крысы с именем

« КОРРОЗИЯ »

Мир металлов и сплавов

Металл – основа цивилизации, один из главных признаков могущества государства. Чем больше страна производит металла, тем богаче её промышленность, выше её оборонная мощь.

Академик А.Е.Ферсман: «Я хочу поразить читателя и нарисовать картину того, что было бы с человеком, если бы он вдруг узнал, что все железо на поверхности земли исчезло и что его ниоткуда больше достать нельзя. Правда, он узнал бы это довольно решительным образом, ибо исчезли бы его кровать, распалась бы вся мебель, уничтожились все гвозди, обвалились потолки и уничтожилась крыша. На улицах стоял бы ужас разрушения: ни рельсов, ни вагонов, ни паровозов, ни автомобилей, ни экипажей, ни решеток не оказалось бы, даже камни мостовой превратились бы в глинистую труху, а растения начали бы чахнуть и гибнуть без живительного металла. Разрушение ураганом прошло бы по всей Земле, и гибель человека сделалась бы неминуемой».

Коррозия, её вред

Коррозия (от латинского corrodere – разъедать) – это самопроизвольный процесс разрушения металлов и сплавов при взаимодействии их с окружающей средой (кислородом, углекислым газом, сернистым газом, водой).

Наша страна ежегодно теряет приблизительно 5-6 миллионов тонн металла.

Трудно перечислить громадный ущерб, который связан с коррозией металлических изделий.

30% производимого в промышленности металла уносит коррозия

• 2/3 возвращается в виде металлолома

• 1/3 теряется безвозвратно

Убытки, приносимые коррозией:

• Стоимость деталей и конструкций, вышедших из строя вследствие коррозии, выше стоимости самого металла.
• По причине коррозии случаются аварии.
• Коррозия увеличивает расходы на ремонт машин, на бензин.
• Значительные средства требует профилактика коррозии.

Коррозия – это окислительно-восстановительный процесс, при котором атомы металлов переходят в ионы (идет процесс окисления)

Fe 0 - 2e = Fe 2+

Cu 0 - 2e = Cu 2+

Zn 0 - 2e = Zn 2+

Виды коррозии

• Электрохимическая коррозия – это разрушение металлов при контакте двух металлов в воде или среде другого электролита.

• Химическая коррозия – это разрушение металла в результате взаимодействия их с сухими газами или жидкостями, не проводящими электрический ток.

Работа в группах

• Гвоздь в дистиллированной воде.
• Гвоздь в растворе хлорида натрия.
• Гвоздь в контакте с медью растворе соли.
• Гвоздь в контакте с цинком в растворе соли.
• Гвоздь в растворе соли и щелочи.

№ 1

Fe корродирует слабо в Н 2 О дисц.

№ 2

Fe в растворе NaCl корродирует быстрее

№ 5

Fe в присутствии щелочи NaOH не корродирует

№ 3 №4

• А (+) на железе

• А(+) на цинке

Fe 0 – 2e = Fe 2+

Zn 0 – 2e = Zn 2+

• На меди К (-)

• На железе К(-)

2Н + +2е = Н 2 0

Железо сильно

корродирует в контакте с

менее активным металлом

– медью.

2Н + + 2е = Н 2 0

Железо в контакте с более активным металлом не корродирует.

Способы защиты от коррозии.

Одним из наиболее распространенных способов защиты металлов от коррозии является нанесение на их поверхность защитных пленок: лака, краски, эмали.

Широко распространенным способом защиты металлов от коррозии является покрытие их слоем других металлов. Покрывающие металлы сами корродируют с малой скоростью, так как покрываются плотной оксидной пленкой. Производят покрытие цинком, никелем, хромом и др.

ПОКРЫТИЕ ДРУГИМИ МЕТАЛЛАМИ.

В повседневной жизни человек чаще всего встречается с покрытиями железа цинком и оловом. Листовое железо, покрытое цинком, называют оцинкованным железом, а покрытое оловом – белой жестью. Первое в больших количествах идет на кровли домов, а из второго изготавливают консервные банки.

Создание сплавов с антикоррозионными свойствами. Для этого в основной металл добавляют до 12% хрома, никеля, кобальта или меди.

Изменение состава среды. Для замедления коррозии вводятся ингибиторы. Это вещества, которые замедляют скорость реакции.

ЭЛЕКТРОЗАЩИТА.

1. Протекторная защита.

К основной конструкции прикрепляются заклёпки или пластины из более активного металла, которые и подвергаются разрушению. Такую защиту используют в подводных и подземных сооружениях.

Выводы

За последние десятилетия потери металлов от коррозии резко сократились в результате выявления различных причин её и изучения методов борьбы с ней.

Человек не только должен знать, почему разрушаются металлы, но и как сберечь их от разрушения, так как трудно себе представить саму жизнь без металлов, которые в жизни человеческого общества играют первостепенную роль.

О том, сколь коварна и прожорлива коррозия, знают все автомобилисты. Двигатель порой готов еще служить верой и правдой, а кузов машины уже насквозь разъеден ржавчиной. Вот почему проблемам борьбы с коррозией ведущие автомобильные фирмы придают огромное значение. В январе 1986 г в Брюсселе проходил международный автосалон, на котором демонстрировалось более 1300 автомобилей из трех десятков стран. Всеобщее внимание привлекли машины шведской фирмы «Вольво», которая сумела существенно повысить антикоррозионную стойкость своей продукции и дает покупателям гарантию на 8 лет. Чтобы ни у кого на этот счет не возникало сомнений, фирма придумала оригинальную рекламу: на одном из ее стендов был установлен гигантский аквариум с водой, в котором, пока функционировал салон, все время находился автомобильный остов, прошедший перед этим специальную антикоррозионную обработку. «Не знаем, как насчет 8 лет, но за дни работы салона, - шутила одна из бельгийских газет, - металлическая рыбка «Вольво» не проржавела».

• Задание на дом.

Что нужно учитывать инженеру –конструктору при проектировании новых машин и аппаратов?

Параграф 39