Темиргоевское сельское поселение Краснодарского края Курганинского района Муниципальное автономное общеобразовательное учреждение

Темиргоевское сельское поселение Краснодарского края Курганинского района
Муниципальное автономное общеобразовательное учреждение
Средняя общеобразовательная школа №9.
Тема открытого урока в 11 классе:
«Коррозия
металлов».
Учитель химии МАОУ СОШ №9 Моргунов Н.М.
ст. Темиргоевская, 2013 г.
Цели урока:
Рассмотреть сущность химической и электрохимической коррозии, рассказать о вреде
коррозии, познакомить учащихся со способами защиты от неё. Объяснить процессы
окисления-восстановления, протекающие на поверхности металла в результате коррозии.
Рассмотреть с учащимися вопросы ЕГЭ (задания С1), касающиеся описанию процессов,
происходящих при коррозии контактирующих металлов и определению продуктов
коррозии в различных средах.
Оборудование урока:
Мультимедийное оборудование, ржавые железные детали, оцинкованное железо, лужёное
железо (консервная банка), ложка из нержавеющей стали, автомат (из кабинета ОБЖ),
тесты «Коррозия металлов».
Методы проведения урока: рассказ, беседа, самостоятельная работа.
План урока:
Организационный момент.
Проверка домашнего задания.
Сообщение темы и цели урока.
Определение коррозии.
Химическая коррозия.
Электрохимическая коррозия.
а) Коррозия чистого металла.
б) Коррозия цинка в контакте с медью в кислой среде.
в) Процессы, происходящие при повреждении листового оцинкованного железа во
влажном атмосферном воздухе.
7) Ущерб от коррозии.
8) Способы защиты от коррозии.
9) Закрепление.
10) Домашнее задание.
1)
2)
3)
4)
5)
6)
Ход урока.
1) Организационный момент.
2) Проверка домашнего задания.
3) Сообщение темы и цели урока.
Сегодня на уроке мы с вами поговорим об одном из равновесных процессов, в котором
участвуют человек и природа. В частности, человек из оксидов металлов получает
металлы, а природа в свою очередь, переводит их обратно в оксиды. С одной стороны –
металлургия, а с другой – процесс под названием « коррозия». Итак, наша тема « Коррозия металлов» (слайд №1). В течение урока мы должны познакомиться не только с
сущностью коррозии и её видами, но и рассмотреть, какой вред приносит коррозия и как
от неё защититься. Слушайте внимательно, вникайте, потому что вам в конце урока будет
предложен тест, по результатам которого вас оценят.
4) Определение коррозии.
Что же такое коррозия? Это слово пришло к нам из латинского языка и означает
«разъедаю» (слайд №2). По определению, коррозия – это окислительновосстановительный самопроизвольный процесс разрушения металлов при их контакте с
окружающей средой. По способу взаимодействия металлов с окружающей средой
различают два вида коррозии – химическую и электрохимическую.
5) Химическая коррозия (слайд №3).
Химическая коррозия – это взаимодействие металла с сухими газами или
неэлектролитами. Такой вид коррозии наблюдается в двигателях, бензобаках,
нефтепроводах, соплах ракетных двигателей, арматуре печей.
2Fe + 3O2 + 3SO2 = Fe2(SO4 )3
4Al + 3O2 = 2Al2O3
Некоторые же металлы при окислении на своей поверхности образуют тонкую прочную
оксидную плёнку, которая в дальнейшем защищает металл от коррозии. Например,
оксидная плёнка на поверхности алюминия ( толщина 10-5 мм).
6) Электрохимическая коррозия (слайд №4).
Электрохимическая коррозия протекает намного сложнее. Элетрохимическая коррозия –
это разрушение металла при его контакте с другим менее активным металлом в
присутствии воды или раствора электролита.
а) Коррозия чистого металла.
В большинстве случаев чистые металлы не подвергаются коррозии. Например, если мы
поместим кусочек чистого цинка в раствор соляной кислоты, то бурно протекающая
реакция, начнёт замедляться. Это объясняется тем, что в окисляющемся цинке
накапливающиеся в кристаллической решётке электроны удерживают у поверхности
металла, перешедшие в раствор катионы цинка. Последние, в свою очередь, отталкивают
одноимённо заряженные ионы водорода, и взаимодействие цинка с кислотой замедляется.
Даже такой металл, как железо, в совершенно чистом виде не ржавеет. Достаточно
вспомнить одну из загадочных находок в Индии – Кутубскую железную колонну ( высота
7 м, масса 6 т), которая стоит уже более двух тысяч лет и не ржавеет. По одной из гипотез,
это чудо объясняется тем, что колонна состоит из чистого железа.
б) Коррозия цинка в контакте с медью в кислой среде (слайд № 5).
Если же в металле будут примеси или он будет контактировать с другим металлом, то
разрушение неизбежно. При этом необходимо знать два правила:
1. При контакте 2-х металлов корродирует более активный (анод).
2. Коррозия тем интенсивнее, чем дальше металлы друг от друга в ряду напряжений.
Давайте рассмотрим пример, когда в растворе соляной кислоты цинк находится в контакте
с медью. Медь, как неактивный металл с кислотой в реакцию не вступает. Однако,
выделение водорода наблюдается на поверхности меди. Это происходит потому, что
свободные электроны цинка при контакте переходят к меди и восстанавливают ионы
водорода.
Кроме химического процесса происходит и электрический. К тому же, поверхностные
катионы цинка свободно перемещаются в раствор из-за того, что их не удерживают
избыточные электроны, так как они от цинка переходят к меди. Возникновение
короткозамкнутого гальванического элемента и объясняет усиление коррозии.
в) Вы должны уметь описывать процессы, происходящие при коррозии
контактирующих металлов и указывать вещества, образующиеся при этом. Несмотря на
то, что в ЕГЭ это встречается в задании С1, делать такие уравнения не сложно.
Рассмотрим, какие продукты коррозии образуются во влажном атмосферном воздухе при
повреждении листового оцинкованного железа. При контакте 2-х металлов цинк, как
более активный начинает разрушаться (анод). Освобождающиеся электроны будут
перемещаться на железо, на поверхности которого происходит процесс восстановления
окислителя. Электронные уравнения процессов:
(A) Zn0 – 2e- = Zn2+
(K) O2 + 2H2 O +4e- = 4OH=
2
1
2Zn0 + O2 + 2H2O = 2Zn2+ + 4OHМолекулярное уравнение первичного процесса коррозии:
2Zn + O2 + 2H2O = 2Zn(OH)2
Вторичный процесс, протекающий при коррозии. Гидроксид цинка разлагается с
выделением воды.
Zn(OH)2 = ZnO + H2O
Продукты коррозии – смесь оксида и гидроксида цинка.
Это был пример так называемого анодного покрытия.
7) Ущерб от коррозии (слайд №7).
Трудно оценить убытки, причиняемые коррозией. Они огромны. Ежегодно от коррозии
гибнет приблизительно 1/ 4 всей мировой добычи железа за год. Последствия этого:
разрушение мостов, самолётов, железнодорожного и автомобильного транспорта. Аварии,
авто- и авиакатастрофы. Поэтому уделяется много внимания не только изучению
процессов коррозии, но и отысканию наилучших средств к её предотвращению. Меры
борьбы с коррозией разнообразны. Рассмотрим наиболее простые из них.
8) Способы защиты от коррозии (слайд № 8).
1. Покрытия:
а) неметаллические ( краски, лаки, эмали, смолы, резины, смазочные масла, цемент,
бетон);
б) металлические (цинкование, никелирование, хромирование, лужение, меднение,
золочение и т.п.
в) химические (создание на поверхности металла искусственных плёнок).
Примером может служить процесс воронения. Если очищенные от жира металлические детали оружия погрузить в кипящий раствор смеси щёлочи и солей
нитрата и нитрита натрия, то на металлической поверхности образуется прочная плёнка,
придающая оружию красивую окраску, напоминающую цвет вороного крыла. Воронению
подвергаются все автоматы, пулемёты, винтовки. Изделия из воронёной стали почти не
ржавеют на воздухе, и в воде.
2. Создание антикоррозионных сплавов. Например, если сталь легировать – добавить
18% хрома и 8 % никеля, то образуется нержавеющая сталь.
3. Протекторная защита ( к защищаемому металлу присоединяют более активный
металл, который и разрушается). Например, к днищу кораблей прикрепляют пластины
из цинковых отходов. Этот металл более активен, чем обшивка днища коробля и цинк
разрушается, защищая её. Такой же процесс протекает при защите трубопроводов.
4. Изменение состава среды.
а) добавление ингибитора (замедлителя коррозии). Например, таковым является
уротропин (гексаметилентетрамин).
б) уменьшение агрессивности среды. Примером может служить удаление кислорода
кипячением воды.
9) Закрепление.
А теперь вам предлагается пройти тест по усвоению изученного материала.
Тест « Коррозия металлов» (слайд № 8 - 12).
1.Металл алюминий не корродирует, т.к. он:
а) металл средней активности
б) его поверхность покрыта оксидной плёнкой
2. Рядом со стальной коронкой не рекомендуют ставить золотую, т.к.
а) золотая коронка будет разрушаться
б) железная коронка будет разрушаться
3. При строительстве морской яхты «Штандарт», предназначенной для увеселительных
прогулок, конструктор постарался сделать её красивой. Надводную часть яхты он покрыл
медными листами, а подводную - стальными Какая часть яхты начала разрушаться:
а) подводная
б) надводная
4. Воронение металла – это:
а) создание на металле искусственной плёнки
б) покрытие металла другим металлом
5. При раскопках трубопроводов около Батуми, пролежавших в почве около 100 лет,
выяснилось, что одни участки труб были полностью разрушены, а другие, проходившие
через глину, полностью сохранились. Глина в этом процессе выполняет роль:
а) протектора
б) изолятора
8. Бензобак изнутри разрушился. Это процесс:
а) химической коррозии
б) электрохимической коррозии
9. В каком случае коррозия интенсивнее:
а) при контакте цинка с оловом
б) при контакте цинка с железом
10. Коррозия – это:
а) окислительно-восстановительный процесс
б) не окислительно-восстановительный процесс
10) А закончить наш урок хочется словами великого Гёте: «Просто знать ещё не всё,
знания нужно уметь использовать»( слайд № 13). На следующем уроке вы будете делать
практическую работу по теме «Коррозия». Чтобы её успешно выполнить нужна хорошая
домашняя подготовка. Итак, ваше домашнее задание § 38, упр 1-5.
Используемая литература:
1. С.А.Балезин «Отчего и как разрушаются металлы». М.: Просвещение, 1965 г.
2. Книга для чтения по химии ч.1 и ч.2. Составители К.Я.Парменов и
Л.М.Сморгонский.М.:, 1955 г.
3. «Химия. Пособие репетитор для поступающих в вузы». Под ред. А.С.Егорова.Ростов-на
Дону. Изд. «Феникс», 2010 г.
4. Кузьменко Н.Е., Ерёмин В.В., Попков В.А. «Начала химии. Современный курс для
поступающих в вузы». – М.: «Экзамен», 2001 г.
5. В.Н. Доронькин, А.Г. Бережная, Т.В.Сажнева, В.А.Февралева «Химия. Тематические
тесты для подготовки к ЕГЭ. Задания высокого уровня сложности (С1 – С5)». - Легион.
Ростов-на Дону, 2011 г.
6. И.А.Фрейфельд «Общая химия». Пособие для абитуриентов и старшеклассников. – М.:
«Московский лицей»,1996 г.
7. А.С.Егоров «Химия в 400-х вопросах и ответах». Пособие для старшеклассников и
абитуриентов. – Ростов-на-Дону «Феникс», 2001 г.