МБОУ «Хомутчанская средняя общеобразовательная школа»
Коррозия металлов и её предупреждение.
Выполнила:
учитель химии
2013 год
Тема урока: «Общие понятия о коррозии».
Цель урока: Дать понятие сущности коррозии.
Задачи:
1.Создать условия для правильного формирования представлений о причинах и о видах коррозии металлов
2.Рассмотреть коррозию как окислительно-восстановительный процесс, приводящий к разрушению металлов
3.Совершенствовать знания о типах химических реакций
4.Способствовать развитию практических навыков, установлению связи между химической теорией применением ее в жизни
Оборудование и реактивы:
Зачищенные железные гвозди, растворы хлорида натрия, гидроксида натрия, 6-8% раствор соляной кислоты, вода,, 5% раствор красной кровяной соли,5% раствор серной кислоты, вазелин, 5% раствор уротропина, смесь солей карбоната аммония и нитрита натрия, пробирки; черный ящик с металлическими изделиями, покрытыми ржавчиной; ряд активности металлов, учебник Рудзитис - 9 класс.
Ход урока.
1.Организационный момент.
Учитель заходит в кабинет и несет черный ящик, который он ставит на стол.
Учитель: Ребята, перед вами черный ящик. Как вы думаете, что находится в этом ящике? Послушайте, что сказал об этом поэт.
…….. Было время, когда мы блистали,
Несли людям и свет, и тепло
Наша связь с кислородом и паром
Превратила нас в ржу и ничто…
Учащиеся высказывают свои мнения. Учитель открывает ящик, демонстрируя металлические изделия, изъеденные ржавчиной.
Учитель: Ребята, внимательно посмотрите на эти детали и ответьте на следующие вопросы:
1.Что произошло с этими деталями, почему они так изменились?
2.Какие химические реакции лежат в основе этих превращений?
3.Что необходимо сделать, чтобы предотвратить процесс разрушения металлов?
В ходе ответов на эти вопросы определяем тему урока «Коррозия металлов», ставим с учащимися цели урока, определяем сущность коррозии, выясняем ее причины, узнаем, какими способами можно предотвратить коррозию.
2.Актуализация знаний учащихся
Учитель: Предположите, что может произойти на земле, если исчезнет железо, и каково практическое значение металлов в хозяйстве страны и в жизни людей?
(Учащиеся высказывают свои предположения, приводят примеры использования металлов).
Ребята, скажите, в каком виде в природе встречаются металлы.
Учащиеся: Почти все металлы встречаются в природе в виде соединений: оксидов, сульфидов, хлоридов, карбонатов, сульфатов и т. д.
Учитель: Как получить простые вещества-металлы, если их естественное состояние - состояние окисленности?
Учащиеся сообщают о способах получения металлов, указывая на то, что необходимо затратить много энергетических ресурсов для получения металлов из руд.
Ребята, прежде чем приступать к изучению нового материала, мы с вами сделаем небольшую самостоятельную работу по способам промышленного получения металлов
Вариант 1.
1.Какими способами можно получить цинк из его оксида? Какие восстановители можно для этого применять? Запишите уравнения, одно из них рассмотрите как окислительно-восстановительный процесс.
2.В результате алюминотермии был получен марганец массой 55г. Какая масса оксида марганца (4)(90%) прореагировала.
3.Почему щелочные металлы нельзя получить электролизом растворов хлоридов, а только электролизом их расплавов?
Вариант 2.
1.Запишите уравнения реакций промышленного способа получения цветного металла цинка из его сульфида по предложенной схеме:
ZnS --- ZnO—Zn.
2.Для получения железа из сульфида железа(2) использовали воздух объемом 49л., содержащий0,2 объемной доли О(при н. у.).Рассчитайте массу сульфида железа(2), которая прореагировала, и массу полученного железа. Расчет по суммированному уравнению двух стадий процесса(обжиг сульфида и восстановление железа из оксида водородом).
3.Как очистить кристаллическую соль—сульфат железа(2)-от примеси металлического железа?
3.Изучение темы
Учитель: Простые вещества имеют неустойчивое состояние и поэтому медленно окисляются, плавно переходя в свое естественное состояние окисленности до оксидов, сульфидов, сульфатов и т. д.
Рассмотрим разрушительное действие окружающей среды на металлы.
Громадным фактором металлизации планеты является истирание металлов и коррозия. Так , к настоящему времени человек выплавил не менее 20 млрд. т. железа, а весь мировой металлофонд (железо в сооружениях, машинах, механизмах) составляет 6 млрд. т. Таким образом, 14 млрд. т. съедены ржавчиной, рассеяны в биосфере. Стальные изделия находятся в употреблении в среднем 15 лет.
Работа с текстом параграфа: записываем определение коррозии в тетрадь. Рассматриваем виды коррозии
Химическая коррозия - возникает под действием среды, не проводящей электрический ток. Примеры химической коррозии - взаимодействие металла с кислородом, с галогенами, сернистым газом, сероводородом и т. д.
(Ученики проводят окисление медной проволоки.)
Записываем результат опыта на доске.
Си + О =СиО
Си-2е------Си 1 2 окисление
О +4еО 2 1 восстановление
2Си+О=СиО
Переход электронов проходит только при контакте двух веществ. Химическая коррозия встречается гораздо реже, чем электрохимическая.
Электрохимическая коррозия-
Процесс окисления металлов и сплавов под действием электролитов, аналогичен работе гальванического элемента. Любой металл содержит в своем составе примеси - участок металла станет анодом, а примеси будут выполнять роль катода. Металл более активный, расположенный в электрохимическом ряду напряжений левее, будет разрушаться, предохраняя менее активный металл от коррозии.
Пример:
Fе +Си
Fе-2е=Fе (на железе);
2Н+2е=Н (на меди);
Fе+2Н= Fе+ Н (в ионном виде)
3.Выполняем лабораторные опыты по обнаружению электрохимической коррозии
Опыт 1.
Для проведения опыта возьмем 6-8% раствор соляной кислоты, гранулу цинка и медную проволоку. В раствор кислоты опустим цинк, водород при этом не выделяется (цинк не растворяется), стоит прикоснуться к цинку медной проволокой, как начинается бурное выделение водорода.
Zn-2е= Zn
2Н+2е=Н
Zn+ 2Н= Zn+Н
Опыт 2.
Для доказательства наличия ионов Fе будем использовать красную кровяную соль
КFеСN - при наличии ионов Fе образуется турнбулева синь. Интенсивность окраски показывает степень протекания коррозии железа в данном электролите.
Гвозди для опытов зачищаем наждачной бумагой.
Заранее готовим следующие сочетания реактивов:
а)стальной гвоздь + раствор хлорида натрия
б) стальной гвоздь + раствор гидроксида натрия
в) стальной гвоздь + раствор хлороводородной кислоты
г) стальной гвоздь + водопроводная вода
Добавляем в каждую пробирку 2-3 капли раствора красной кровяной соли. Учащиеся сравнивают окраску растворов в пробирках и делают вывод. Результаты запишем в рабочую тетрадь.
4.Учитель: Разрушение металлических изделий приносят колоссальные убытки всему мировому сообществу. Подсчитано, что примерно от 25 до 30% выплавляемых металлов «съедает коррозия». Как уберечь металлы от губительного действия коррозии? Какие способы защиты от коррозии?
1) Покрытие металлов лаком, краской, слоем другого металла, органическими соединениями, смолой, резиной и т. д.
Металлическое покрытие-это покрытие одного металла другим, более или менее активным. Это хромирование, никелирование, золочение, лужение(покрытие оловом), алитирование(покрытие алюминием).
Опыт 3.
Для использования данного варианта защиты металла воспользуемся вазелином.
Возьмем два зачищенных стальных гвоздя, один гвоздь смажем вазелином, а второй оставим зачищенным, опустим их в пробирки с раствором серной кислоты, добавим в каждую пробирку по две капли раствора красной кровяной соли. Какая разница в окраске наблюдается и почему? Свои наблюдения учащиеся записывают в тетрадь.
2)Использование нержавеющих сталей
3)Добавление ингибитора
Опыт 4.
Закладывается заранее. Для опыта хорошо защищаем гвозди. В два химических стакана наливаем раствор серной кислоты, в один стакан добавим в качестве ингибитора 5мл. раствора уротропина и опустим стальные гвозди. Наблюдения и выводы запишем в тетрадь. Или в два химических стакана наливаем по 250-300 мл. водопроводной воды, в один стакан добавим в качестве ингибитора 5-6г. смеси по весу1:1 двух солей - (NН)СО и NаNО. Стальной гвоздь в ингибированной воде не коррозирует, в отличие от контрольного стакана, где уже через сутки наблюдается коррозия.
4) Создание контакта с более активным металлом-протектором. Протектор - более активный металл, чем защищаемое железо, поэтому при контакте будет разрушаться более активный металл.
5) Создание новых антикоррозионных конструкционных материалов (сплавов, композитов), замена металлических покрытий полимерами.
4.Закрепление.
1.Вставьте пропущенные слова.
Коррозия-это ________металлов и сплавов под воздействием __________.
Коррозия в основном существует в двух видах: ________.Большой вред приносит ______ коррозия.
2.Какие металлы при взаимном контакте в присутствии электролита быстрее разрушаются? Отметьте их в каждой паре металлов.
а)Си-Zn б) Fe - Sn в) Fe-Zn г) Ni-Fe
3.На стальной крышке поставлена медная заклепка. Что раньше разрушится?
а)крышка б)заклепка
4.Кровельное железо на крышах домов покрывают краской с целью __________.
5.Коррозия металлов под воздействием ингибиторов:
А)замедляется
Б)ускоряется
В)протекает с неизменной скоростью.
6.С целью защиты корабля от коррозии, к стальной части его корпуса, находящейся под водой, прикрепляют металлические пластины?
а)из железа б)из цинка в) из меди.
А теперь ребята, изучив тему «Металлы» и «Коррозия» давайте разгадаем загадки и скажем о чем сейчас пойдет речь.
1. Он идет на сковородки
Да узорные решетки.
Он совсем-совсем не ловок,
Не воспитан и не ковок
Хрупок, ломок, словно лед,
И тяжел, как бегемот,
Но не врун и не болтун
Работяга- друг…..(чугун)
2. От дождя я не ржавею,
Не ломаюсь, не темнею,
Как алмаз, в бою крепка,
Как лозиночка, гибка.
Если крепко закалюсь,
Никогда не отступлюсь:
Буду дерево пилить,
Резать ткань, металл сверлить.
Научусь делам свободно,
Буду я на все пригодна-
На сверло и на медаль,
Такова моя мораль,
Дальше - мой автограф……(Сталь)
5.Подведение итогов
Учитель: Вспомните, с чего мы начинали этот урок, какую проблему мы с вами хотели решить. Как вы считаете, удалось ли нам достичь этой цели? К какому выводу вы пришли?
6.Домашнее задание:
Посмотреть дома состояние металлических изделий, найти следы коррозии. Попробовать возможными способами защитить их от разрушения.
