Главная страница «Первого сентября»Главная страница журнала «Химия»Содержание №9/2008

ИЗ ОПЫТА РАБОТЫ

 

Коррозия металлов.
Защита от коррозии

Урок-путешествие: В царстве «рыжего дьявола»

См. также № 5/2007.

 

Знать – значит победить!
А.Н.Несмеянов

Цель. Создать условия для осознания и осмысления новой информации с помощью вопросов и нестандартных заданий для самостоятельной работы, способствующие развитию познавательной активности учащихся при изучении темы.

Задачи. Образовательные: познакомить учащихся с типами коррозии, с механизмом их действия, со способами защиты металлов от коррозии; объяснить реакции окисления-восстановления, протекающие на поверхности металла в процессе коррозии.

Развивающие: развивать мышление учащихся, умение анализировать, сравнивать, обобщать, наблюдать, запоминать, работать в нужном темпе, осуществлять самоконтроль; формировать общеучебные умения и навыки.

Воспитательные: воспитывать личностные качества, обеспечивающие успешность исполнительской деятельности (дисциплинированность, ответственность), творческой деятельности (активность, увлеченность, наблюдательность, сообразительность, способность к самооценке), обеспечивающие готовность к жизни в семье и обществе.

ХОД УРОКА

Учитель. Ребята! Сегодня у нас не совсем обычный урок. Нам предстоит трудная задача: путешествие по царству «Рыжий дьявол». «Рыжий дьявол» – это давний и опасный враг большинства применяемых в технике и в быту металлов. Коварство этого врага в том, что, невидимый, он остается всегда целым и невредимым, а металлы и сплавы несут огромные потери. Ну как, догадались, что это за враг?

Ученик. Это коррозия.

Учитель. Верно. Итак, мы знаем, кто скрывается под именем Рыжий дьявол. И чтобы победить этого врага, мы с вами должны проникнуть во все его тайны. Ведь не случайно эпиграфом к нашему уроку выбрано высказывание академика Несмеянова. Мы должны все узнать о коррозии, чтобы уметь с ней бороться.

Раздается скрип, скрежет. Появляется Рыжий дьявол.

Рыжий дьявол. Как?! Что я слышу?! Кто это собирается со мной бороться? И даже хочет меня победить? Да знаете ли вы, что, по подсчетам экономистов, ущерб, наносимый мною, во много раз превышает потери от такого страшного стихийного бедствия, как пожар?! И это неудивительно: ведь огонь буйствует сравнительно редко и кратковременно, а я действую постоянно, ни на одно мгновение не прекращая свою подрывную деятельность. Я держу в страхе металлы и сплавы всего мира. Примерно 15% производимых в мире металлов (это 20 млн т) ежегодно становятся моими жертвами. Я их уничтожаю! Существенные убытки я причиняю и косвенно. Вспомните утечку нефти или газа из «съеденного» мною трубопровода.
Я досрочно вывожу из строя детали, оборудование и целые сооружения. А вы тягаться со мной решили! Да хватит ли у вас знаний? Проникнуть в мое царство сможет только тот, кто правильно начертит ключ-пропуск
(рис. 1).

Рис. 1. Ключ-пропуск в царство «Рыжий дьявол»
Рис. 1. Ключ-пропуск в царство «Рыжий дьявол»

Учитель. Ребята, ключ – это наши знания. Давайте попробуем справиться с этим заданием. Выполняем графический диктант по вариантам.

 

Графический диктант

Задание. Отметить знаком «» на отрезке номер положения, которое считается неверным, с которым вы не согласны. Все положения диктанта рассмотреть применительно:

в а р и а н т  I – к меди;

в а р и а н т  II – к калию.

1. Это активный, щелочной металл.

2. Этот металл занимает 2-е место по электропроводности.

3. Это самый мягкий металл.

4. Этот металл входит в состав сплава бронзы.

5. На внешнем электронном уровне этого металла два электрона.

6. Металл не взаимодействует с водой.

7. Этот металл может вытеснить цинк из раствора его соли.

8. В реакциях с галогенами выступает в роли окислителя.

9. Этот металл можно получить путем электролиза расплава его соли.

10. При хранении в сухом воздухе металл окисляется.

Ключ для взаимопроверки

Критерии оценок:

«5» – без ошибок;

«4» – 1–2 ошибки;

«3» – 3–5 ошибок.

Рыжий дьявол (собирает ключи-пропуски). Придется пропустить вас в мое царство. Вижу, что вы подготовились к путешествию.

Учитель. Итак, в путь! Классная доска превращается в наш путевой дневник, где мы будем записывать все самое важное, что удастся выяснить за время нашего путешествия. Но где же Рыжий дьявол? Куда он исчез? Ах да, он же невидимый враг, значит, может исчезать и появляться совсем неожиданно, надо быть начеку!

Ты слышишь ровный шум колес?
И вот перед перроном
Остановился паровоз
С прицепным вагоном.
Мы на станции «Информационная».

 

Станция «Информационная»

Коррозия – это разрушение металла под воздействием внешней среды; это окислительно-восстановительный процесс, при котором атомы металла переходят в ионы.

Коррозия – от позднелатинского corrosio – разъедание. По характеру взаимодействия металла и среды различают два основных типа коррозии: химическую и электрохимическую.

Химическая коррозия – это разрушение металла окислением его в окружающей среде без возникновения электрического тока в системе.

Окисление железа происходит под действием кислорода воздуха или кислорода, растворенного в воде.

1-й э т а п. Железо окисляется до гидроксида железа(II):

2-й э т а п. Окисление до метагидроксида железа(III):

3-й э т а п. Взаимодействие гидроксида железа(II) и метагидроксида железа(III):

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) посредством 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 (корродирует) (схема).

Активность М: Fе > Сu.

Анод (+):

Электроны через проводник переходят на медь, а с меди – на ионы водорода.

Катод (–):

Учитель. При использовании металлических материалов очень важен вопрос о скорости коррозии, от чего она зависит, и мы с вами прибываем на станцию «Экспериментальная», где будем работать по четыре человека.

 

Станция «Экспериментальная»

Демонстрация результатов заблаговременно заложенного опыта по коррозии металлов и защите их от коррозии (рис. 2).

Рис. 2. Опыт по коррозии металлов
Рис. 2. Опыт по коррозии металлов

Вопросы

1. Определить тип коррозии в каждом стакане.

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

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

4. По каждому опыту приготовьте обобщенный вывод.

 

Станция «Практическая»

Учитель. Великий Гете сказал: «Просто знать – еще не все, знания нужно уметь использовать». 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.

Учащиеся рассказывают о способах защиты металлов от коррозии.

Учитель. 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.

Рыжий дьявол (плаксивым голосом). Как же, конечно, все на одного, все против меня, и вредный – я, и страшный – я, и коварный – я. Что же это, во мне нет совсем ничего хорошего? Ни капельки? Эх, пропащая я душа! Вот сейчас как расплачусь! А влага-то, да еще соленая, усиливает коррозию…

Учитель. Ну что ты, перестань сейчас же, совсем ни к чему нам здесь ржавые слезы. Загостились мы у тебя. Пора нам домой возвращаться.

Рыжий дьявол (возмущенно). Как это?– возвращаться? (Показывает на красный свет светофора на доске.) А это что? Разве вы не видите: у вас на пути красный свет – проезда нет!

Коль хотите домой возвратиться,
То придется вам всем потрудиться.
Если сделана будет работа,
Я открою из царства ворота!

Учитель. Все-таки Рыжий дьявол хитер и коварен! Не выпускает нас. Но я думаю, что вы легко справитесь с заданиями.

 

«Стоп! Красный свет!»

Работа в группах по четыре человека.

П о д у м а й – о б ъ я с н и.

1) Почему считают, что рядом со стальной коронкой (Fе) не рекомендуется ставить золотую (Аu)?

2) Вот история, произошедшая с норвежским грузовым судном «Анатина». Трюмы теплохода, направлявшегося к берегам Японии, были заполнены медным концентратом. Корпус судна сделан был из стали. Внезапно судно дало течь. Объясните, что произошло.

П о д у м а й – н а п и ш и.

1) Очень чистый металл не растворяется в разбавленной серной кислоте, а если прибавить несколько капель сульфата меди, начинает энергично выделяться водород. Объясните это явление уравнениями реакций.

2) Какой из компонентов загрязненного городского воздуха является наиболее коррозионно-активным по отношению к металлам, особенно при повышенной влажности:
а) N2; б) СО; в) SO2.

Докажите уравнениями реакций.

Учитель. Итак, мы закончили наше путешествие в царство «Рыжий дьявол». Я надеюсь, оно вам запомнится и запомнятся те знания, которые вы сегодня получили на каждой станции.

Рыжий дьявол. Ну что ж, я открою вам железные ворота из моего царства. Путь домой свободен!

Рефлексия (экспертная группа).

Подведение итогов.

Домашнее задание

1. § 46 учебника «Химия-9» Г.Е.Рудзитиса, Ф.Г.Фельдмана (М.: Просвещение, 2002).

2. Знаменитая Кутубская колонна в Индии близ Дели вот уже полторы тысячи лет стоит и не разрушается, несмотря на жаркий и влажный климат. Сделана она из железа, в котором почти нет примесей. Объясните, почему в данном случае статуя не подвергается коррозии.

3. Объясните химические процессы, упоминаемые А.Ахматовой:

На рукомойнике моем
Позеленела медь,
Но так играет луч на нем,
Что весело глядеть.

В.Е.АЛЕКСЕЕВА,
учитель химии школы № 30
с углубленным изучением
отдельных предметов
(г. Киров)