Коллеги - педагогический журнал Казахстана
Учительские университеты
| Главная » Статьи » В помощь учителю » Химия |
"Коррозия металлов"
| Химия. 9 класс Тема урока: "Коррозия металлов" Рахимбаева Салтанат Газизовна Учитель химии и биологии вечерней школы №1 Цели урока: Знать определение коррозии, рассмотреть классификацию коррозионных процессов, способы защиты металлов от коррозии. Уметь записывать химизм процесса коррозии, объяснить сущность химической электрохимической коррозии, видеть экологические проблемы, связанные с коррозией металлов, рассмотреть влияние коррозии на здоровье человека. Оборудование: заранее подготовленные (за 4-5дней) образцы - пробирка №1 - раствор хлорида натрия +ж.гвоздь пробирка №2 - раствор хлорида натрия +ж.гвоздь обвитый медной проволокой. пробирка №3- раствор хлорида натрия +ж.гвоздь +цинк пробирка №4- вода + ж.гвоздь Тип урока: изучение нового материала. Ход урока 1.Проверка домашнего задания. 2. Изучение нового материала. Металлическое оборудование, машины, механизмы и другие изделия из металла подвержены разрушению под воздействием окружающей среды. Разрушение металлов под воздействием окружающей среды называется коррозией. Коррозия металлов – это окислительно – восстановительный процесс, при котором атомы металла переходит в ионы. Окислитель – кислород воздуха или ионы водорода, если процесс протекает в водной среде. Ржавлением называют только коррозию железа и его сплавов. Другие металлы коррозируют, но не ржавеют. Виды коррозии Коррозию можно классифицировать: Химическая Биохимическая Химическая коррозия под воздействием микроорганизмов. Электрохимическая Химическая – под влиянием химических веществ в среде, не проводящих электрический ток . 3Fe + 2O2 = Fe304 Fe + S = FeS Электрохимическая - в среде электролитов под влиянием микрогальванической пары. A (-) Zn I H2O, SO2 I Fe (+) K H2O + SO2 = H2SO По характеру разрушения металла различают коррозию сплошную и местную. Сплошная коррозия распределяется равномерно по всей поверхности металла или сплава (например, процесс ржавления сплавов железа на воздухе или их взаимодействие с сильными кислотами). При местной коррозии ее очаги распределяются неравномерно — в виде коррозионных пятен или точек, что особенно опасно для промышленной химической аппаратуры. Химическая коррозия металлов — это разрушение металлов в результате их химического взаимодействия с веществами окружающей среды. Наиболее распространенным видом химической коррозии является газовая коррозия, проистекающая в сухих газах при полном отсутствии влаги. Газообразное вещество окружающей среды реагирует с металлом на поверхности металлического изделия и образует с ним соединения. Электрохимическая коррозия — это разрушение металлов, которое сопровождается возникновением электрического тока. Это такая коррозия, в результате которой наряду с химическими процессами (отдача электронов атомами коррозируемого металла — процесс окисления) протекают электрические (перенос электронов от одного участка изделия к другому). Давайте рассмотрим химическую коррозию металлов на воздухе Как протекает этот процесс? Вспомним, что представляет собой воздух?- Ученик:- Это смесь газов, которая имеет состав по объему: Азот 78,095% Кислород 20,939% Диоксид углерода 0,031% Благородные газы 0,935% , а остальное примеси Учитель: Железо под воздействием O2 , H2О и ионов водорода постепенно окисляется. Этот процесс является окислительно-восстановительным, где металл является восстановителем. Коррозия железа может быть описана упрощенным уравнением 4Fe + 3O2 + 6H2О = 4 Fe(OH) 3 Fe0-3е= Fe3+ O02+4 е=2O2- Fe(OH) 3 и является ржавчиной. Проведем такой опыт Опыт № 1. Взяли две пробирки, налили в них воду. В одной из них воду прокипятили. Поместили в обе пробирки по очищенному железному гвоздю. Закрыли колбы пробками. Где пойдет процесс коррозии быстрее? Ученик:- Признаки реакции появились быстрее в пробирке с некипяченой водой. Учитель: В этом опыте мы выяснили роль кислорода воздуха в коррозии железа. Давайте сделаем вывод: Вывод: кислород является одним из агрессивных ее факторов. Представьте себе такую установку: колба, в которую помещены железные опилки, закрыта пробкой с газоотводной трубкой, конец которой опущен в стакан с подкрашенной водой, вода поднимается по трубке. Как объясните это явление? Ответ ученика Учитель : Если кислород является одним из агрессивных ее факторов, тогда почему вода в алюминиевом чайнике при нагревании кипит, но не действует на металл, и чайник служит довольно долгое время? Ученик: алюминий – очень активный металл и теоретически с водой должен был бы взаимодействовать в соответствии с уравнением 2Al + 3H2О = Al2O3 + 3H2 Однако его поверхность покрывается плотной пленкой оксида Al2O3, которая защищает металл от воздействия воды и кислорода. Учитель: значит окисная пленка защищает металл от воздействия воды и кислорода. Особенно разнообразные процессы химической коррозии встречаются в среде кислот, щелочей, солей, а также в расплавах солей и других веществ Большие неприятности связаны с хлоридом натрия (в некоторых странах используют отход производства – хлорид кальция), разбрасываемым в зимнее время на дорогах и тротуарах для удаления снега и льда. В присутствии солей они плавятся, и образующиеся растворы стекают в канализационные трубопроводы. Соли и особенно хлориды являются активаторами коррозии и приводят к ускоренному разрушению металлов, в частности транспортных средств и подземных коммуникаций. Основополагающим звеном для понимания электрохимических процессов является ряд напряжения металлов. Металлы можно расположить в ряд, который начинается с химически активных и заканчивается наименее активными благородными металлами: РЯД НАПРЯЖЕНИЯ МЕТАЛЛОВ Li, Rb, К, Ва, Sr, Са, Mg, Al, Be, Mn, Zn, Cr, Ga, Fe, Cd, Tl, Co, Ni, Sn, Pb, H, Sb, Bi, As, Cu, Hg, Ag, Pd, Pt, Au. Рассмотрим влияние различных электролитов на процесс коррозии металлов. В пробирку №1 - раствор хлорида натрия +ж.гвоздь В пробирку №2 - раствор хлорида натрия +ж.гвоздь обвитый медной пров. В пробирку №3- раствор хлорида натрия +ж.гвоздь +цинк В пробирку №4- вода + ж.гвоздь Приложение Результаты опытов 1 и 2. В обоих случаях железо находилось в одном и том же растворе, но в одном случае оно соприкасалось с медью, а в другом – нет. И там и здесь произошла коррозия, и появился бурый осадок ржавчины. Но в опыте 1 ржавчины получилось мало, а в опыте 2 – много. Результаты опытов 1 и 3 в обоих случаях железо находилось в одном и том же растворе, но в одном случае оно соприкасалось с цинком, а в другом – нет. Наблюдается сильная коррозия, но в опыте 2 осадок бурого цвета – ржавчина, а в опыте 3 осадок белого цвета – это гидроксид цинка. Следовательно, в опыте 3 коррозировало не железо, а цинк. Таким образом, железо практически не коррозирует, если оно соприкасается с цинком. Сравним результаты опытов 1 и 4. Ученик: Добавка к воде хлорида натрия усилила коррозию металла. Учитель: Мы убедились, что коррозия – это универсальное явление не только для железа, но и для всех металлов. Учитель: А теперь поговорим о способах защиты металлов от коррозии. 2.1 Способы защиты от коррозии 1. Химическая защита – пассивация металлов с образованием плотной оксидной пленки: А) азотирование Б) фосфатирование 2. нанесение на поверхность металлов защитных пленок: лака, краски, эмали, других металлов. Листовое железо, покрытое цинком, называют оцинкованным железом, а покрытое оловом – белой жестью. Первое в больших количествах идет на кровли домов, а из второго изготавливают консервные банки. И то и другое получают главным образом протягиванием листа железа через расплав соответствующего металла. Покрытия из цинка и олова (так же, как и других металлов) защищают железо от коррозии при сохранении сплошности. При нарушении покрывающего слоя (трещины, царапины) коррозия изделия протекает даже более интенсивно, чем без покрытия. Это объясняется «работой» гальванического элемента железо – цинк и железо – олово. 3. Использование ингибиторов – веществ, замедляющих коррозию. 4. протекторный метод защиты от коррозии Цинк электрохимически защищает железо от коррозии. На этом принципе основан протекторный метод защиты от коррозии металлических конструкций и аппаратов. Английское слово «претект» – означает защищать, предохранять 2.2 Влияние коррозии на организм человека и роль коррозии в жизни человеческого общества Коррозия металлов наносит большой экономический вред. Коррозия приводит к уменьшению надежности работы оборудования: аппаратов высокого давления, паровых котлов, металлических контейнеров для токсичных и радиоактивных веществ. Коррозия приводит к простоям производства из-за замены вышедшего из строя оборудования, к потерям сырья и продукции. Коррозия также приводит к загрязнению продукции, а значит, и к снижению ее качества. Один из американских миллионеров, не жалея денег, решил построить самую шикарную яхту. Ее днище было обшито дорогим металлом (сплав 70% никеля и 30% меди), а киль, форштевень и раму руля изготовили из стали. В морской воде в подводной части яхты образовался гальванический элемент с катодом из металла, а анодом из стали. Он настолько энергично работал, что яхта еще до завершения отделочных работ вышла из строя, ни разу не побывав в море. Иногда зубные коронки, изготовленные из различных металлов (золота и стали) и близко расположенные друг к другу, доставляют их носителям неприятнейшие болевые ощущения. Поскольку слюна является электролитом, эти коронки образуют гальванический элемент. Электрический ток протекает по десне и вызывает зубную боль. Способность металлов пассивироваться широко используют для их защиты от коррозии. Например, известно, что хранение лезвий безопасных бритв в растворах солей хромовых кислот позволяет дольше сохранять их острыми. Так как под действием влажного воздуха железо, особенно на острие лезвия, окисляется и покрывается рыхлым слоем ржавчины. Чтобы предотвратить глобальные катастрофы на судах, фабриках и заводах, нужно упорно изучать методы защиты от этой проблемы. И в то же время необходимо найти применение коррозии металлов. Одним из направлений может быть ее применение для разрушения конструкций в труднодоступных местах. Изучая коррозию более подробно, мы видим, что она оказывает как отрицательные, так и положительные влияние. Разрушение металлов и сплавов можно применить как один из способов борьбы с космическим мусором. Если бы железо, подобно серебру и золоту, не ржавело, то мы не существовали бы, и ни одно растение не зеленело бы на Земле. Растворённая в воде его ржавчина составляет часть пищи растений и придаёт им зеленый цвет. Та же «ржавчина» снабжает железом нашу кровь и придаёт ей красный цвет. 3. Закрепление 1. Какой из этих металлов легче окисляется и почему? Na, Mg, Al 2. Напишите уравнения возможных реакций: Ag + HCl , Hg + H2O, Zn + HCl, Na + H2O Mg + HCl, Pb + CuCl2, Cu + H2O, Zn + HgCl2 3. Какой металл подвергается коррозии в следующих парах: Al, Fe. Zn, Fe. Fe, Pb. Fe, Cu. Al, Ag. 4. Подведение итогов 5. Домашние задание: & 35 | |
| Просмотров: 6343 | Комментарии: 1 | |
Суббота, 2024-05-04, 1:45 PM
Приветствую Вас Гость
Приветствую Вас Гость
Форма входа |
|---|
Социальные закладк |
|---|
Поиск |
|---|
Друзья сайта |
|---|
Теги |
|---|
Статистика |
|---|