Горбуля А.А.

Хімія

10 клас

Рівень стандарту

Розділ.  Металічні елементи та їх сполуки

Розробив:

Горбуля Анатолій Анатолійович

вчитель Берестівської ЗШ І-ІІІ ступенів, спеціаліст вищої  категорії.

Хімія, 10-12 класи. Програми для профільного навчання учнів загальноосвітніх навчальних закладів: рівень стандарту. – Тернопіль: Мандрівець, 2011.

 Тема:        Корозія металів, захист від корозії.

Мета:                  ознайомити учнів з явищем корозії, як окисно-відновним процесом. Розкрити причини виникнення корозії, її наслідки та шкоду якої вона завдає. Обговорити основні методи боротьби з корозією. Поглибити розуміння хімічних перетворень з точки зору окисно-відновних процесів. Виховувати бережливе ставлення до виробів з металів та їх сплавів.

Форми проведення уроку: письмова самостійна робота, групова робота, робота з опорними схемами, демонстраційний хімічний експеримент, використання інтерактивних технологій.

Методи навчання: пояснювально-ілюстративні, наочні, репродуктивні, практичні, частково-пошукові, інтерактивні.

Обладнання і матеріали: періодична  система   хімічних   елементів      Д. І.     

                  Менделеєва, електрохімічний ряд напруг металів, таблиця розчинності кислот, основ, солей. Залізо, цинк, мідний дріт, вода дистильована, розчини натрій хлориду та натрій гідроксиду.

Тип уроку: комбінований.

До цього уроку учні повинні знати:

·        електронну будову атома;

·        механізм утворення металічного зв’язку;

·        окисник і відновник, окисно-відновні реакції;

·        хімічні властивості металів;

·        активність металів, йонів.

До цього часу учні повинні вміти:

·        працювати з рядом активності металів;

·        складати рівняння окисно-відновних та йонних  реакцій, що ілюструють хімічні властивості металів;

·        працювати з хімічними реактивами й лабораторним обладнанням;

·        аналізувати й робити висновки за результатами експериментів.

Хід уроку

І. Організаційний етап.

                 Вітання, перевірка готовності учнів до уроку, налаштування їх на активну роботу.

ІІ. Актуалізація опорних знань.

Самостійна робота за картками

І варіант

Дано такі метали:                  Ca, Zn, Pt

Які з них будуть реагувати з:

O₂, Cl₂, H₂O, HCl, CuSO_4.

Напишіть рівняння відповідних реакцій.

                   ІІ варіант

Дано такі метали:                  Li,  Mg,  Au

Які з них будуть реагувати з:

                                               O₂,  S,  H₂O,  H₂SO₄, FeSO₄

Напишіть рівняння відповідних реакцій.

Фронтальне опитування(вправа «Ланцюжок»)

Учні по черзі відповідають на запитання в таблиці коротко коментуючи свою відповідь.

Питання	Метали Li, Na, Ca, Mg, Al, Zn, Fe, Cu, Hg, Аu, Pt
1.Легко реагують з киснем повітря за звичайних         умов
2.Реагують з киснем повітря тільки при нагріванні.
3.З киснем не взаємодіють.
4.Взаємодіють з водою, витісняючи з неї водень, та утворюючи лужний розчин.
5. Взаємодіють з водою лише в розжареному стані. Утворюють оксид та витісняють водень.
6.Не реагують з водою за жодних умов.
7.Витісняють водень з розчинів кислот.
8.Не витісняють водень з розчинів кислот.
9.Витісняють мідь з розчину CuSO4

1. Мотивація класу та повідомлення теми і мети уроку (слово вчителя)

Металеві конструкції та вироби з давніх давен  використовуються людиною в різних галузях її життєдіяльності. А чи могли б ви уявити сучасне життя без виробів з металів? Мабуть ні, де вони можуть подітися, скажете ви.  Та виявляється , що існує процес, який  завдає людям значних збитків,  поступово руйнуючи металеві частини машин і механізмів, роблячи непридатними для використання металеві деталі  та прилади. Називається він  – корозією, від латинського слова “corrodere”, що означає – роз’їдати.

Отже тема сьогоднішнього уроку – «Корозія металів, захист від корозії» (показ слайду з записом теми та мети уроку). На цьому уроці ми повинні ознайомитись з явищем корозії, як окисно-відновним процесом, з’ясувати причини її виникнення та масштаби збитків яких вона завдає, обговорити  способи захисту металів від корозії.

Епіграфом сьогоднішнього уроку я пропоную слова видатного німецького філософа Вільгельма Гете, який свого часу сказав: «Просто знати ще не все, знання треба застосовувати.»

Що ж таке корозія?

        Корозія – це процес самочинного  руйнування металів унаслідок їх хімічної взаємодії з речовинами навколишнього середовища. (показ слайду, запис у зошиті)

2. Демонстрація. (учитель демонструє зразки залізних виробів з наслідками корозії, а також слайд з фотографіями на яких також зображено наслідки корозії). Оскільки в промисловості найширше використовуються залізо та його сплави, корозію розглянемо на прикладі заліза.

Ви побачили лише незначні  наслідки до яких призводить корозія. Економісти порахували, що за рік внаслідок корозії втрачається до 2,5% усього заліза, що виплавляють у металургії, а це мільйони тон. Збитки колосальні. В чому ж суть цього процесу? Як відбувається це явище? Які чинники можуть прискорити, а які уповільнити руйнування заліза? На деякі з цих питань нам допоможуть відповісти експериментатори, які отримали завдання за тиждень до цього уроку, адже корозія досить тривалий процес.

3.     Демонстраційний експеримент.(опереджаюче завдання)

Дослід  1. Залізний цвях поміщено у пробірку з дистильованою водою.

Дослід  2. Три цвяха поміщені в пробірки з розчином натрій хлориду. До одного з них  прикріплено цинкову пластинку, другий обмотано  невеликим відрізком мідного дроту.

            Дослід 3. Три цвяха поміщені в розчин натрій хлориду з додаванням лугу. До одного з них  прикріплено цинкову пластинку, другий обмотано  невеликим відрізком мідного дроту.

(Учні-експериментатори розповідають, про експеримент, демонструють та коментують результати експерименту, пояснюють спостереження.)

4.     Суть явища корозії, причини її виникнення. (розповідь учителя)

Чому ж відбуваються процеси корозії?  Переважна більшість металів у природі знаходяться у вигляді оксидів. Перехід металу до оксиду – енергетично вигідний процес, оксиди більш стійкі сполуки ніж метали. Для того, щоб провести зворотній процес і добути метал з руди треба затратити багато енергії. Не дивно, що залізо виявляє тенденцію знову перетворюватися на оксид, тобто іржавіти.

 Іржавіння – це термін для позначення корозії саме заліза, тобто процес окиснення цього металу під впливом різноманітних чинників навколишнього середовища.

Сутність цього процесу полягає в тому, що атоми Феруму під впливом кисню, води, йонів Гідрогену поступово окиснюються. При іржавінні заліза на його поверхні утворюється ферум (ІІІ) гідроксид, який проникний для води і повітря і не утворює захисного шару на поверхні металу. Тож корозія продовжується, проникаючи в глибину металу.

У загальному вигляді процес корозії цього металу можна зобразити так:

Fe + O₂ + H₂O = Fe(OH)₃

Пропоную перетворити цю схему на рівняння реакції, використавши метод електронного балансу. (Один учень виконує завдання біля дошки, після проводиться перевірка)

4Fe⁰ + 3O₂⁰ + 6H₂O = 4Fe⁺³(O^-2Н)₂

Fe - 3e = Fe⁺³       3       4

                          12

                                                     O₂ + 4e = 2O^-2     4        3     

  Слід зазначити, що крім кисню та вологи небезпечними для металів є також карбон(IV)  оксид, сульфур(IV) оксид та нітроген(IV)  оксид що при взаємодії з водою утворюють кислоти. При дисоціації останніх утворюються йони Гідрогену, які також окиснюють атоми металічних елементів.

Fe+ H₂ SO₃  = Fe SO₃  + H₂

                                                   2е

 

     Fe⁰      +       2H⁺ = Fe²⁺ + H_2.

 ВИСНОВОК: Корозія металів – це окисно-відновний процес, під час якого атоми металів перетворюються в йони.

За механізмом взаємодії металу із середовищем корозію поділяють на такі типи: (демонстрація слайду)

Атмосферна

 

Електрохімічна

Хімічна

КОРОЗІЯ

Радіаційна

Біологічна

5.     Повідомлення учня про різні види корозії.

6. Захист металів від корозії. (Робота в групах з додатковими джерелами інформації та повідомлення про різні способи захисту металів, складання узагальнюючої схеми)

Способи захисту від корозії (демонстрація слайду)

СПОСОБИ ЗАХИСТУ

Зміна середовища, використання інгібіторів

Сплави, стійкі проти корозії (високоякісні нержавіючі сталі)

Електрохімічні методи: заклепки, пластинки, протектори

Захисні покриття іншими металами, лаками, фарбами

Вчитель:  Як бачимо, не така вона й страшна корозія. За допомогою знань ми можемо боротися з нею й перемагати її, продовжуючи тим самим вік того чи іншого металу або виробів з нього.

IV.  Закріплення знань (виконання ситуаційних завдань).

Виконання завдань

1.     Наведіть приклади корозії   металів з власного досвіду.

2.     Усуваючи небажаний отвір на стальній посудині господар поставив мідну заклепку. Чи довго слугуватиме посудина після такого ремонту?  Чому?

3.     Чому луджений залізний бак на місці ушкодження дуже швидко руйнується?

4.     Садівник приготував розчин мідного купоросу  (Cu SO₄ ) у відрі з оцинкoваної сталі. Що при цьому не врахував садівник?

V.   Повідомлення  домашнього   завдання.

VI.  Підведення підсумків уроку. Використання інтерактивної технології «Рефлексія». Учитель пропонує учням висловитися за питаннями.

1.     Що нового я дізнався на уроці?

2.     Що я не знав до цього уроку?

3.     Яка інформація мене найбільш зацікавила?