Методична розробка уроку на тему: «Поняття про сплави. Корозія металів. Захист від корозії»

Тип матеріалу: 
Предмет: 
Навчальний рівень: 

Іващенко Наталія Василівна, викладач першої категорії Слов'янського багатопрофільного регіонального центру професійної освіти ім. П.Ф. Кривоноса

Іващенко Наталія Василівна,
викладач першої категорії
Слов'янського багатопрофільного
регіонального центру професійної
освіти ім. П.Ф. Кривоноса

АНОТАЦІЯ

Людина широко використовує металічні матеріали – метали та сплави на їх основі. Але виявляється метали подібно до людей можуть «хворіти». Назва цієї «хвороби» – корозія. Даний конспект уроку з хімії по темі «Поняття про сплави. Корозія металів, захист від корозії» допоможе вчителю побудувати своє заняття згідно нормативів і вимог до сучасного уроку. При підготовці до уроку учні виконують випереджувальні завдання, здійснюють дослідницьку роботу в групах. Основна увага при виконанні завдань приділяється вмінню учнів самостійно здобувати знання із різних джерел інформації, вмінню проводити хімічний експеримент, робити спостереження і відповідні висновки. Учні вчаться пов’язувати отримані теоретичні знання із практичним використанням у повсякденному житті. Використання запропонованих викладачем форм і методів навчання активізує навчально-пізнавальну діяльність учнів, істотно підвищує мотивацію навчання, створює ситуацію успіху для дитини.

Проведення уроку сприятиме розвитку в учнів самостійності, здатності до самоорганізації, саморозвитку, самовиховання та самоосвіти.

План-конспект

Тема уроку: Поняття про сплави. Корозія металів. Захист від корозії

Цілі уроку:

навчальна:    ознайомити учнів з поняттям «корозія», «сплави», їхнім складом, властивостями, процесом руйнування металів під дією навколишнього середовища, основними способами захисту металів від корозії; продовжити формування вмінь і навичок складання рівнянь окисно-відновних реакцій на прикладі хімічної корозії;

розвивальна: розвиток пізнавально-дослідницьких вмінь навчальної діяльності, комунікативних та аналітичних здібностей; розширення наукового світогляду; розвивати інформаційно-пізнавальну компетентність учнів; формувати інтелектуальні вміння: мислити, порівнювати, аналізувати;

виховна:      виховання дисциплінованості, культури спілкування, особистої відповідальності у роботі в парах.

Тип уроку: комбінований урок засвоєння знань, умінь і навичок і творчого застосування їх на практиці.

Вид уроку: урок-дослідження

Методи:

-  за характером пізнавальної діяльності – дослідницькі;

-  за видом джерел знань – словесно-наочні, практичні;

- за формою спільної діяльності викладача і учнів – бесіда, розповідь;

-  за стимулюванням контролю і самоконтролю за ефективністю навчально-пізнавальної діяльності – фронтальний (усний) контроль; контроль за проведенням практичного експерименту та творчими виступами учнів.

Міжпредметні зв’язки: математика (коефіцієнти в рівняннях окислювально-відновних реакцій); матеріалознавство (властивості сплавів); українська література (прислів´я).

Дидактичне оснащення: періодична система хімічних елементів Д. І. Менделєєва, ряд активності металів, таблиці «Сплави» та «Корозія», колекція «Сплави», презентація.

Матеріально-технічне оснащення: комп´ютер, мультимедійний проектор; шість пробірок, шість залізних цвяхів, вода, розчин натрій хлориду, мідний дріт, цинк, розчин натрій гідроксиду, лак.

Форми роботи: індивідуальна, групова, фронтальна.

Епіграф уроку: Життя людини схоже на залізо: якщо його використовувати – воно зношується, якщо - ні, то воно іржавіє.

Римський письменник Катон Старший (слайд 2 Додаток Б)

До розробки додається електронна версія презентації з теми уроку.

СТРУКТУРА УРОКУ

Назва етапу

Орієнтовний час, хв.

І

Організаційний етап

2-3

ІІ

Актуалізація опорних знань

2

ІІІ

Мотивація навчальної діяльності

11

ІV

Вивчення нового матеріалу

15

V

Закріплення

10

VІ

Підбиття підсумків

3

VІІ

Домашнє завдання

2

ХІД УРОКУ

І Організаційний етап (2-3 хв.)

-         перевірка присутніх;

-         перевірка готовності до уроку.

ІІ Актуалізація опорних знань (2 хв.)

- перевірка домашнього завдання (заслуховування та розв’язання задач, складених учнями);

- вставте пропущені слова в українські народні приказки:

Залізо (іржа) з'їдає, а заздрий від заздрощів погибає.

У вогні (залізо) сталиться.

(Іржа) залізо їсть, а печаль серце.

Куй (залізо) поки гаряче

(Залізом) хліб добувають

(Залізо) силу ламає

ІІІ Мотивація навчальної діяльності (11 хв.)

розгляд колекції сплавів. Розповідь викладача

Сплав – це система, яка складається принаймні з двох компонентів, з яких хоча б один є металом. Сплави мають більш різноманітні властивості в порівнянні з металами, тому в промисловості рідко використовують чисті метали. У більшості випадків для виготовлення деталей різних машин і приладів застосовують сплави. Так мідь, олово, цинк — м'які метали, а сплав на їхній основі ― бронза ― дуже твердий. Тому бронза з давніх часів використовується людиною для виготовлення зброї, сільськогосподарських знарядь праці й інших виробів, які потребують підвищеної твердості. Сплави є найголовнішими конструкційними матеріалами. Їхні найрізноманітніші властивості ― жаростійкість, корозійна стійкість, міцність, твердість тощо зумовлюють широке застосування сплавів у техніці.

Сплави виявляють загальні властивості металів: металічний блиск, високі електропровідність і теплопровідність. Але властивості сплавів відрізняються від властивостей їхніх компонентів. Твердість сплавів більша за твердість металів, які входять до їхнього складу. Ось чому при виготовленні золотих ювелірних виробів для міцності додають мідь або срібло. Густина сплаву дорівнює середній густині металів, що входять до його складу. Температура плавлення сплаву, як правило, менша за температуру плавлення найбільш легкоплавкого компонента. Теплопровідність і електропровідність сплавів менша, ніж у окремих металів. При змішуванні металів часто відбувається зміна кольору, наприклад, сплав міді з нікелем, який використовують при карбуванні монет має білий колір. У наш час створюються сплави із заздалегідь заданими необхідними властивостями.

По своїй внутрішній кристалічній структурі сплави бувають різними: розчинами, сумішами або сполуками. Якщо атоми одного металу заміщають атоми іншого у вузлах кристалічної ґратки, то утворюються тверді розчини. Це можливо, якщо розміри атомів окремих металів були близькі, а типи кристалічних решіток збігаються. Прикладом такого сплаву є мельхіор ― сплав міді і нікелю. Механічні суміші складаються із кристалів металів. Якщо при сплавленні метали взаємодіють один з одним, то утворюються інтерметалічні сполуки. Більшість сплавів за своєю структурою є неоднорідними, деякі сплави є однорідними (наприклад, латунь ― сплав міді та цинку).

Категорії сплавів: на основі заліза та сплави кольорових металів.

Доповіді учнів про основні сплави (Додаток А)

Орієнтовний перелік тем для обговорення

Сталь.                                                        Чавун.

Сплави на основі міді.                              Свинцеві сплави.

Легкі сплави: алюмінієві сплави.               Магнієві сплави.

Титанові сплави.                                       Берилієві сплави.

Амальгами.                                               Золоті сплави.

Тверді сплави.                                           Друкарські сплави (гарт).

Цинкові сплави.

IV Вивчення нового матеріалу (15 хв). Розповідь викладача

Іржавіння заліза один із прикладів корозії металів. Корозію називають «ворогом металів». В жертву корозії приноситься 10% металу, який щорічно виробляє людство. Із латиської мови слово «корозія» - роз’їдати. Із корозією металів ми зустрічаємося щодня. Іржавіє сталь, зеленіє мідь, біліє цинк… Корозію можна також порівняти із хворобою, на яку хворіють метали. А хворобу важливо вчасно діагностувати, лікувати, здійснювати заходи профілактики.

Величезні океанські судна час від часу доводиться ставити в доки на капітальний ремонт і замінювати «з’їдену» морською водою обшивку бортів. Внаслідок корозії виходять з ладу машини, прилади, апарати. Корозія металів призводить до аварій (проривів) каналізаційних і водопровідних труб, газопроводів, що часто згубно впливає на навколишнє середовище. Металеві конструкції широко використовуються в житті й діяльності людини. Близько 2 % залізних виробів щодня руйнується через іржавіння заліза. У перерахунку на кількість конструкцій це приблизно 3-5 млн. м3 залізобетонних конструкцій. Витрати пов’язані із корозією становлять 7-8 % національного доходу.

Вчитель оголошує тему уроку (слайд 1) (учні записують у зошит)

Розберемося в сутності цього процесу корозії та знайдемо її причину(слайд 3,4,5).

 З допомого вчителя учні формулюють проблемні завдання:

  • З'ясувати, як «хворіють метали».
  • Ознайомитись із ознаками «захворювання»  металів на корозію, ходом «хвороби».
  • З'ясувати шкоду, якої завдає корозія.
  • Виробити рекомендації щодо «лікування» металів від корозії.

1. Корозія — це хімічне або електрохімічне руйнування металів під дією на­вколишнього середовища. Хімічна корозія — це процес руйнування металів під дією агресивного середовища.

Відбувається мимовільно в рідинах:

2Fе + 3Н2O = Н2 + Fе2O3

У процесі контакту з агресивним газом:

2Fе + 3С12 = 2FеС13 (слайд 6,7)

В атмосфері кисню:

Окиснення у вологому повітрі протікає за схемою:

(Учні записують окислювально-відновні рівняння самостійно в зошитах і на дошці).

Електрохімічна корозія — це процес, що протікає за наявності двох-трьох металів у середовищах з йонною провідністю. На аноді (більш активному металі) відбувається окиснення цього металу; на катоді (менш активному металі) — відновлення водню (слайди 8, 9, 10).

Наприклад, для пари Zn — Сu в агресивному середовищі відбувається процес:

У цьому випадку активний метал швидко руйнується (слайди 11,12).

Демонструємо медіафрагмент або плакат про корозію. (youtube.com/watch?v=IWXJxBVisiI)

2.   Викладач пропонує учням назвати способи захисту металів від корозії, записує їх на дошці (або вказує на слайді 13презентації), доповнює й коментує не названі способи захисту:

  • Застосування захисних покриттів:

♦ нікелювання, хромування;

♦ лаки, фарби, емалі;

♦ захисні оксидні плівки — оксидування (А12O3, Fе3О4);

♦ фосфатні покриття (ZnНРO4 + Н3РO4).

  • Сплави, стійкі до корозії (легування Хромом Сr, Нікелем Ni, Вольфрамом W, та ін.).
  • Електрохімічні методи:

♦ заклепки з більш активного металу;

♦ пластини з більш активного металу;

♦ нейтралізація струму в разі корозії постійним струмом у протилежному напрямку.

  •  Зміна складу середовища, використання інгібіторів.

V Закріплення матеріалу (10 хв)

Захист учнівських дослідницьких проектів

Групові завдання

Завдання. Дослідіть умови, за яких швидкість корозії збільшується.

 (Обов’язково проводиться інструктаж з правил техніки безпеки!)

В шість пробірок на декілька днів розмістили залізні цвяхи:

Група 1.

Пробірка № 1 – залізний цвях у водопровідній воді.

Пробірка № 2 – залізний цвях у розчині натрій хлориду.

Пробірка № 3 – залізний цвях у контакті з міддю у розчині кухонної солі.

Група 2

Пробірка № 4 -  залізний цвях у контакті з цинком у розчині  кухонної солі.

Пробірка № 5 – залізний цвях у розчині натрій хлориду з добавкою натрій гідроксиду

Пробірка № 6 -  залізний цвях покритий лаком.

Дослідіть умови, за яких швидкість корозії збільшується

Завдання в групах повторюються з метою взаємоперевірки та взаємоконтролю.

Група 1

1.   На сталевій кришці поставлено мідну заклепку. Що зруйнується раніше — кришка чи заклепка? Чому?

2.   Зразок сплаву магнію з міддю масою 27 г обробили надлишком розчину хлоридної кислоти. Виділився газ об’ємом 16,8 л (н. у.). Обчисліть масову частку міді в сплаві. (33,3 %)

Група 2

1.Чому луджений (покритим оловом) залізний бак на місці ушкодження швидко руйнується?

2.   Зразок латуні (Cu + Zn) масою 200 г з масовою часткою міді 60 % обробили надлишком хлоридної кислоти. Обчисліть об’єм газу, що виділився (н. у.). (27,57 л)

VІ Підбиття підсумків уроку (2 хв)

Групи, які виконали завдання першими, відповідають біля дошки, розв’язання обговорюється в класі, колегіально оцінюється робота учнів.

VIІ Домашнє завдання (2 хв)

Вивчити §18 (ст. 150-153) – піручник О. Г. Ярошенко «Хімія, 10 кл.»

Розв’яжіть задачу (слайд 14)

Ейфелева вежа — найвідоміша архітектурна пам`ятка Парижу, що являє собою символ сучасної Франції. Вежа є популярним туристичним об`єктом, вона щорічно приймає близько 5,5 мільйонів відвідувачів.

Вежа збудована в період з 1887 по 1889 конструктором Густавом Ейфелем на Марсовому полі. Висота вежі 300 метрів. Вага всіх металічних конструкцій 7 300 тонн, загальна ж маса становить 10 000 тонн.

Ейфелеву вежу давно знищила б корозія, якби кожних 7 років вежу не покривали сіро-коричневою фарбою.

  • Обчисліть масу фарби, необхідну для одного покриття, якщо на 1 т споруди витрачається приблизно 7 кг фарби.
  • Визначте, яку масу фарби було витрачено за роки існування Ейфелевої вежі для її захисту від корозії.
  • На фарбування вже витрачено кошти, які перевищують вартість самої споруди. Чи можеш ти запропонувати якість інші засоби захисту від корозії?

Література

1. Каданер Л. І., Ярмоленко Г. М. Економічна освіта і виховання учнів при вивченні хімії: Посібник для вчителя.- К.: Рад. шк., 1990.- С. 43-49.

2. Мілінчук В. М. Ось така хімія! Вивчення хімії через нестандартні форми роботи. - Тернопіль: Мандрівець, 2002. – С. 8 – 11.

3. Савчин М. М. Робочий зошит з хімії, 9 клас.- Львів: ВНТЛ - Класика, 2003 –С. 92-93.

4. avtosvit.com/company.php?fid=47&info=182

5.  mns.gov.ua/showarticle.php?doc=pressa/visnyk/2004/16/19.ua

6.   tpk.ua/files/booklets/ua/katalog1.pdf

7.    ukrslovo.net/news/1388.html

ДОДАТКИ

Додаток А. Приклад доповіді учня

Сталь

Всі з'єднання заліза, що містять до 2% вуглецю, називаються сталями. Якщо в складі є хром, ванадій або молібден, то їх називають легованими. З цими матеріалами ми стикаємося постійно, щодня і щогодини. Кількість сталей на сьогоднішній день таке, що одне їх перерахування могло б зайняти не надто тонку книгу.

Ми вже говорили, що механічні властивості металів і сплавів сильно відрізняються, але в разі цих матеріалів нерідко протилежними якостями володіють навіть різні види сталей, чому сфери їх застосування сильно розходяться.

Якщо в матеріалі менше 0,25% вуглецю, то він використовується в якихось технічних конструкціях. Якщо ж у стали більше 0,55% вуглецю, то вона ідеально підходить для виробництва різних високоякісних ріжучих інструментів, у тому числі різців для токарних верстатів, свердел і хірургічних приладдя. Але якщо мова йде про пристосування, які застосовуються для швидкого різання, то на їх виробництво йде виключно легована сталь.

Додаток Б. Презентація до уроку на тему «Поняття про сплави. Корозія металів. Захист від корозії»

 

До публікації на сайті Освітнього порталу "Академія" приймаються нові авторські конспекти уроків; методичні розробки; сценарії виховних заходів; зразки шкільних творів та переказів, які відповідають новій навчальній програмі.

Популярний ВНЗ