Мосягина И.В., учитель химии
МБОУ Лицей №2 г. Мурманска
Урок химии в 11 классе
Тема: Коррозия металлов
Цели урока:
Познавательные:
Сформировать представления о коррозии с точки зрения окислительно-восстановительных процессов; показать значение коррозии для народного хозяйства; продолжить формирование у учащихся умений устанавливать причинно-следственные связи между строением и свойствами металлов.
Развивающие:
развивать:
а) интеллектуальные умения учащихся: сравнивать, выделять существенное, обобщать;
б) исследовательские умения учащихся: наблюдать, анализировать результаты, делать выводы;
в) умение применять теоретические знания на практике.
Воспитательные:
способствовать формированию активной жизненной позиции учащихся, готовности решать проблемы региона (экономия сырья, охрана окружающей среды).
Тип урока: Изучение и первичное закрепление нового материала.
Опорные знания:
- нахождение металлов в природе
- химические свойства металлов
- химическая активность металлов
- электрохимический ряд напряжений металлов
- окислительно-восстановительные реакции
- гальванический элемент (межпредметные связи)
План урока:
1. Организационный этап.
2. Ориентировочно-мотивационный этап
а) Мотивация учебной деятельности (создание проблемной ситуации)
б) Целеполагание
в) «Мозговой штурм» с целью уточнить исходную ситуацию
3. Операционно-исполнительский этап
а) изучение нового материала (построение нового знания с опорой на ранее известное)
б) проблемное изложения (элементы педагогической мастерской)
в) учебное исследование
г) самоконструкция
д) объяснение учителя с использованием динамической модели
4. Контрольно-оценочный этап (выполнение упражнений, самооценка)
5. Рефлексия.
6. Домашнее задание.
Девиз урока: «Знать – значит победить»
Ход урока:
1. Организационный этап.
2. Ориентировочно-мотивационный этап
Учитель:
На предыдущих уроках мы рассмотрели особенности строения, физические и химические свойства металлов и некоторых их соединений.
Вспомним основную информацию о металлах:
Вид химической связи (металлическая)
Тип кристаллической решетки (металлическая)
Физические свойства металлов (твердые вещества, металлический блеск, тепло и электропроводность, пластичность, ковкость)
Какие свойства проявляют металлы в химических реакциях? (восстановительные)
Сегодня мы поговорим о последствиях химической активности металлов.
Исторический факт:
В 20 годы ХХ в 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 листовой стали, скрепленной медными заклепками. Когда яхту спустили на воду, обшивка корпуса начала расходиться, и яхта быстро пошла ко дну.
Какова тема урока? (Коррозия металлов)
- «Мозговой штурм»
Итак, что же такое коррозия?
Ребята, какие ассоциации связаны у вас с этим понятием?
3. Операционно-исполнительский этап.
Объяснение учителя:
Виды коррозии: коррозия очень многолика. Ей подвергаются не только металлы, коррозия разрушает камень, бетон, горные породы, дерево, пластмассы. Ошибочно полагать, что коррозии подвергается только железо.
«На рукомойнике моем позеленела медь
Но так играет луч на нем, что весело глядеть»
А.Ахматова
На поверхности меди образуется матово-зеленая патина, состав которой передают формулой соответствующей основному карбонату меди.
Серебро не окисляется кислородом воздуха, однако, по словам Плиния Старшего, «тускнеет от лечебных вод и от соленых ветров», покрываясь черным слоем сульфида серебра.
В зависимости от условий протекания различают коррозию:
газовую, атмосферную, почвенную, морскую, кислотную, щелочную, солевую и т.д.
По характеру разрушения коррозия бывает:
равномерная, неравномерная (трещины), межкристалличная, местная (пятна, точечная, питтинги)
По процессу:
Химическая и электрохимическая. Остановимся на этих двух видах.
Изучение нового материала
Первичное восприятие (учебные модули – виды коррозии, способы защиты металлов от коррозии).
Осмысление материала (определить по слайдам вид коррозии, составить схемы видов коррозии на доске и в опорных конспектах)
Виды
…………………….. ……………………………..
Кислотная среда: 2Fe + O2 = 2FeO
Fe- : Fe0 – 2е-→ Fe2+ ( ) 4Fe + 3O2 = 2Fe2O3
2Fe + 3Cl2 = 2FeCl3
2Fe + 2H2S + O2 = 2FeS + 2H2O
Сu- : 2Н+ + 2е-→ Н2↑ ( )
Среда нейтральная или щелочная:
На катоде:
восстановление кислорода,
растворенного в воде
О2 + 2Н2О + 4е- → 4ОН-,
Fe(ОН)2 → Fe(ОН)3 → Fe2О3• nН2 О
4Fe + 3O2 + 6H2O = 4Fe(OH)3
- Что напоминает система, состоящая из двух металлов, погруженных в раствор электролита?
(Гальванический элемент)
- Каков его принцип действия?
Вывод: в случае электрохимической коррозии, всегда будет происходить разрушение более активного металла. Катодный процесс определяется характером среды (кислотная или нейтральная, щелочная).
Задания для учащихся:
1 группа:
Примечание: Красная кровяная соль (К3[Fe(CN)6 ]) - реактив на ионы железа Fe 2+
С солями Fe2+ образует темно-синий осадок турнбулевой сини.
Для рассмотрения результатов опытов необходимо предварительно взять пробы пипеткой из каждого образца и поместить их в фарфоровые ячейки, добавить к каждому образцу по 2 капли раствора красной кровяной соли.
Ответьте на вопросы:
1.Почему цинк не используют при изготовлении консервных банок для покрытия им железа?
2. Можно ли покупать в магазине консервы с деформированной тарой?
2 группа:
Примечание: Красная кровяная соль (К3[Fe(CN)6 ]) - реактив на ионы железа Fe 2+
С солями Fe2+ образует темно-синий осадок турнбулевой сини.
Для рассмотрения результатов опытов необходимо предварительно взять пробы пипеткой из каждого образца и поместить их в фарфоровые ячейки, добавить к каждому образцу по 2 капли раствора красной кровяной соли.
Ответьте на вопросы:
Каковы источники загрязнения водных экосистем ионами металлов?
Группа 3
1 пробирка: вода + поваренная соль+ +железный гвоздь;
2 пробирка: вода + поваренная соль+раствор NaOH +железный гвоздь
Ответьте на вопрос:
Зачем стальные производственные цистерны покрывают краской «Серебрянка»?
Группа 4
Пробирка 1: кристаллический CaCl2 (осушитель воздуха) +железный гвоздь;
Пробирка 2: кипяченая дистиллированная вода + железный гвоздь над поверхностью воды– растительное масло;
Пробирка 3: нижняя часть железного гвоздя опущена в дистиллированную воду; над поверхностью воды– растительное масло;
Пробирка 4:нижняя часть железного гвоздя опущена в дистиллированную вод ;
в пробирке влажный воздух
Факторы, влияющие на коррозию:
4. Рефлексивно-оценочный этап.
Итак, давайте подведем итог нашей с вами работы.
Попрошу вас ответить на следующие вопросы:
Что нового узнали?
Что получилось?
На все ли вопросы вы нашли ответы самостоятельно?
Какие трудности возникли?
Как вы оценили свою работу?
Достигли ли цели?
Заключение.
Страны несут огромные убытки из-за коррозии металлических конструкций.
Выгодна ли вторичная переработка?
а) с экономической точки зрения
( невозобновляемые ресурсы, энергозатраты на вторичную переработку в 20 раз меньше, чем на производство, производство трудоемкое)
б) с экологической точки зрения
(проблема городских свалок, ионы тяжелых металлов в воде, ситуация в нашем городе ( Кольский залив –« кладбище кораблей»)
Закрепление:
Что обозначают рисунки? Записать уравнения реакций.
В образовавшемся гальваническом элементе железо будет анодом, a никель - катодом. Электродные процессы:
анод: Fe - 2e = Fe(2+) - железо корродирует
катод: O2 + 2H2O + 4e = 4 OH(-) - электрохимическое восстановление кислорода
Суммарная реакция: 2Fe + O2 + 2H2O = 2Fe(OH)2. Далее гидроксид железа (II) окисляется кислородом воздуха в гидроксид железа (III), который в свою очередь частично теряет воду, превращаясь в гидрат оксида железа (III):
4Fe(OH)2 + O2 + 2H2O = 4Fe(OH)3
2Fe(OH)3 = Fe2O3*H2O + 2H2O
(−)А: Zn0 – 2e- → Zn2+ ; Zn2++2OH- → Zn(OH)2.
На обнажённом участке железа - катоде - будут идти процессы восстановления:
(+)К: 2H+ + 2e- → H2 0 (при рН
О2 + 2Н2О + 4е - → 4ОН- (при рН = 7 ).
