Методическая разработка открытого урока по теме «Коррозия металлов и способы защиты от нее»
Автор: Фадеева Марина Михайловна
Организация: ГАПОУ УТЭК
Населенный пункт: Республика Башкортостан, г. Уфа
Пояснительная записка
Металлы составляют одну из основ цивилизации на планете Земля. Их широкое внедрение в промышленное строительство и транспорт произошло на рубеже XVIII-XIX веков.
В XXI веке высокие темпы развития промышленности, интенсификация производственных процессов, повышение основных технологических параметров (температура, давление, концентрация реагирующих средств и др.) предъявляют высокие требования к надежной эксплуатации технологического оборудования и строительных конструкций. Особое место в комплексе мероприятий по обеспечению бесперебойной эксплуатации оборудования отводится надежной защите его от коррозии и применению в связи с этим высококачественных химически стойких материалов.
Основной ущерб от коррозии металла связан не только с потерей больших количеств металла, но и с порчей или выходом из строя самих металлических конструкций, так как вследствие коррозии они теряют необходимую прочность, пластичность, герметичность, тепло и электропроводность, отражательную способность и другие необходимые качества. Поэтому коррозия является одной из важнейших проблем, имеющей большое практическое значение.
Данная методическая разработка урока предназначена для преподавателей первых курсов средних специальных учебных заведений.
Цель – сформировать понятие о коррозии металлов, рассмотреть классификацию коррозионных процессов, способы защиты металлов от коррозии.
Задачи – воспитывать осознанное отношение к приобретению знаний, прививать интерес к дисциплине химия; а так же к будущей профессии.
Методическая карта урока
Дисциплина: Химия
Преподаватель: Фадеева Марина Михайловна
Дата: 11.02.2020г.
Группа 1 Т
Тема занятия: «Коррозия металлов и способы ее устранения»
Тип занятия: изучение нового материала
Цель занятия: сформировать понятие о коррозии металлов, рассмотреть классификацию коррозионных процессов, способы защиты металлов от коррозии.
Задачи занятия:
- Образовательные
- сформировать понятие о коррозии металлов
- рассмотреть классификацию коррозионных процессов
- познакомить со способами защиты металлов от коррозии
- Воспитательные:
- формировать навыки овладения различными социальными ролями в коллективе через исследовательскую деятельность
- формировать навыки работы в группе
- вырабатывать личностные качества обучающихся: самостоятельность, ответственность, инициативность, точность
- воспитывать осознанное отношение к приобретению знаний
- прививать интерес к будущей профессии
- Развивающие:
- развивать умение сравнивать, обобщать, делать самостоятельные выводы, работать в группах
- формировать логическое, образное мышление
- активизировать познавательную деятельность
- развивать навыки самостоятельной работы с литературой.
Формируемые компетенции
ОК 1. Социально-личностные
- умение управлять своим временем и планировать, организовывать свою деятельность
- умение строить межличностные отношения и работать в группе
ОК 2. Инструментальные
- умение использовать современные информационные технологии для получения, хранения и обработки информации.
ОК 3. Системные
- Способность работать самостоятельно
- Способность к личностным коммуникациям
ОК 4. Профессиональные
- формирование профессиональных компетенций на уроке посредством связи материала с выбранной профессией «Технология воды, топлива и смазочных материалов на электрических станциях» на примере исследования качественного состава воды, почвы.
Методы обучения:
- словесный (рассказ, объяснение, беседа)
- наглядный
- информационно-коммуникативный ( видеофрагмент, презентация)
- частично-поисковый (проблемная ситуация)
- рефлексивный
Организация деятельности на занятии:
- групповая
- работа с источниками
- индивидуальная
Оснащение урока:
- мультимедийный проектор, компьютер
- презентация к уроку
- NaOH, NaCl, HCl, H2SO4, красная кровяная соль К3(Fe(CN)6), медная проволока, цинк, железные гвозди, пробирки.
Учебно-техническая документация
- Учебное пособие, тексты для самостоятельной работы
- Карточки-задания для самостоятельной работы
- таблица «Электрохимический ряд напряжения металлов»
- Кроссворд
Приборы и реактивы
План занятия
- Организационный момент
- Вступительное слово преподавателя (демонстрация видеоролика). Совместное формулирование темы урока
-
Изучение новой темы
- Введение понятия «коррозия» (рассказ с элементами беседы, демонстрация опыта)
- Виды коррозии (рассказ, просмотр видеоролика, беседа)
- Виды коррозии по механизму возникновения и ее сущности (самостоятельная работа в группах, составление схемы и ответы на вопросы)
- Сообщения студентов по итогам работы в группах у доски
- Влияние на процесс коррозии различных сред (демонстрация опыта, наблюдение, гипотезы, выводы)
- Способы защиты от коррозии (рассказ с элементами беседы)
-
Закрепление изученного материала
- Беседа
- Формулирование выводов
- Оценивание учащихся
- Рефлексия
- Выдача домашнего задания
Ход занятия
- Организационный момент
- Вступительное слово преподавателя. Совместное формулирование темы урока
- Сегодня нам предстоит познакомиться с давним и очень опасным врагом большинства применяемых в технике и быту металлов. Коварство его в том, что он остается всегда целым и невредимым, а металлы и сплавы несут огромные потери: примерно до 15% всех производимых в мире металлов становятся ежегодно жертвами этого врага. Борьба эта не прекращается ни на минуту.
- Вот несколько примеров:
в III веке до н.э. на острове Родос был построен маяк в виде огромной статуи Гелиоса. Колосс Родосский считался одним из чудес света, однако просуществовал всего 66 лет и рухнул…его бронзовая оболочка была смонтирована на железном каркасе… Под действием влажного, насыщенного солями, средиземноморского воздуха железный каркас разрушился…
- А это символ Парижа – Эйфелева башня. Она неизлечимо больна, ржавеет и разрушается… и только постоянная химиотерапия помогает бороться с этим смертельным недугом… ее красили 18 раз, отчего ее масса каждый раз увеличивалась на 70 тонн…
- В ноябре 2007 года в журнале «Огонек» была помещена заметка о происшествии в Керченском заливе. В ней сообщалось о том, что во время сильного шторма затонуло 12 судов. Все они были насквозь проржавевшими. Один из них - танкер «Волгонефть-139» даже разломился пополам. В результате этого происшествия в море вылилось 2000 т мазута, и несколько десятков километров береговой линии оказались загрязненными. Погибли тысячи птиц, а самое страшное, что погибли люди. Предварительный ущерб составил 30 млрд. рублей.
- Этот враг наносит большой экономический вред. Человечество несет огромные материальные потери в результате разрушения трубопроводов, деталей машин, судов, мостов, различного оборудования. Учитывая возможное разрушение, приходится завышать прочность некоторых изделий, например, деталей самолета, лопастей турбин, а значит, увеличивать расход материала, а это требует дополнительных затрат.
- Затраты на возмещение потерь связанных с разрушением металлов и конструкций, колоссальны, они составляют около 30% годового производства металлов во всем мире.
Что же это за враг? - Коррозия
Итак, тема сегодняшнего занятия «Коррозия металлов и способы защиты от нее».
- Изучение новой темы
- С коррозионными процессами мы встречаемся практически ежедневно, дома, на улице, в быту и на работе…
Сегодня на занятии мы постараемся ответить на вопрос: что такое коррозия, в чем ее сущность, каковы ее последствия и какие способы защиты металлов от коррозии существуют. К вопросам, связанным с коррозионными процессами вы будете возвращаться еще не раз, при изучении материаловедения, технической механики, т.к. ваша профессия связана с эксплуатацией паровых котлов и другого теплоэнергетического оборудования. Оборудование ТЭС изготавливается в основном из металлов и сплавов, а эксплуатируется при высоких температурах, давлении, в агрессивных средах. Одной из проблем при эксплуатации оборудовании является отказ или разрушение узлов и агрегатов по причине коррозии. Поэтому важно знать причины возникновения этого явления, а главное находить эффективные способы защиты от нее.
- Несколько дней назад я поместила в две пробирки железные гвозди и залила их водой. В первой пробирке вода обычная водопроводная, во второй вода кипяченая, обе пробирки плотно закрыты.
Демонстрация опыта.
- Что мы наблюдаем в данных пробирках? (Ответы) Мы знаем, что вода способствует появлению ржавчины. Но мы видим, что в первой пробирке гвоздь покрылся ржавчиной, а во второй нет. Почему? (ответы)
Вывод: железо ржавеет не только в присутствии воды, но и в обязательном присутствии кислорода воздуха.
При попадании металла в естественные условия происходит окисление металлов, они возвращаются в устойчивое для них состояние в виде ионов.
Что же такое коррозия?
Коррозия – это самопроизвольное разрушение металлов и их сплавов под воздействием окружающей среды.
Коррозии подвергаются практически все металлы. С чем это связано? С активностью металлов.
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.
С точки зрения химии коррозия – это окислительно-восстановительный процесс, при котором происходит окисление металла:
Ме0 – nē = Меn+ .
Внешне это проявляется, как вы уже поняли и знаете, в виде ржавчины, оксидных плёнок и др.
Различают несколько видов коррозии
- По площади и характеру поражения: сплошная и местная (точечная, язвенная, межкристаллитная).
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 её очаги распределяются неравномерно – в виде коррозионных пятен или точек, что особенно опасно для промышленной химической аппаратуры.
- По природе агрессивных сред: в зависимости от среды, в которой она протекает, различают воздушную, газовую, почвенную, морскую коррозию.
- По механизму возникновения: химическая, электрохимическая.
Видеоролик
Какие виды коррозии в ролике представлены?
- Работа в группах
Задание:
|
По итогам самостоятельной работы студенты от каждой группы выступают у доски
Поняв, что такое химическая и электрохимическая коррозия, давайте рассмотрим, как влияют на процесс коррозии различные среды.
Демонстрация опыта «Коррозия железа в различных средах»
Перед вами пять пронумерованных пробирок:
1 пробирка: раствор соляной кислоты и железный гвоздь;
2 пробирка: раствор хлорида натрия и железный гвоздь;
3 пробирка: раствор хлорида натрия и железный гвоздь в контакте с цинком;
4 пробирка: раствор хлорида натрия и железный гвоздь в контакте с медной проволокой;
5 пробирка: раствор гидроксида натрия и железный гвоздь.
Что вы наблюдаете? В каких пробирках железный гвоздь прокорродировал, а в каких нет? Почему? Объясните, что происходит в каждой из пробирок. Объясните, что усиливает коррозию, а что её замедляет.
Ответы
Пробирка №1: протекает химическая коррозия. Скорость коррозии очень велика.
Пробирка №2: протекает химическая коррозия. Скорость коррозии очень велика.
Пробирка №3: протекает электрохимическая коррозия. Скорость коррозии очень велика. Коррозии подвергается железо
А (+) на железе |
К (–) на меди |
Fe0–2ē→ Fe2+ |
2H++2ē→ H2 |
Пробирка №4: электрохимическая коррозия. Коррозии подвергается цинк.
А (+) на цинке |
К(–) на железе |
Zn0–2ē→ Zn2+ |
2H++2ē→ О2 |
Пробирка №5: коррозия практически отсутствует. Следовательно, гидроксид натрия замедляет коррозию.
- Какой общий вывод можно сделать из рассмотренного опыта?
Коррозионный процесс протекает наиболее активно в растворах электролитов. Соли являются активаторами коррозии и приводят к ускоренному разрушению металлов. В зависимости от активности металла, с которым контактирует железо, процесс коррозии может усиливаться или замедляться. Если в гальваническом элементе в паре с железом более активный металл (цинк), то железо практически не корродирует, а если в паре с железом менее активный металл (медь), то разрушается само железо.
Это свойство широко используется как один из способов защиты металлов от коррозии.
- Какие еще способы защиты металлов от коррозии вы знаете?
Ответы с использованием слайдов и текста.
- Закрепление изученного материала
- Что такое коррозия?
- С какими видами коррозии мы познакомились? В чем их отличие
- Перед вами ряд металлов:
цинк, медь, алюминий, свинец, серебро, марганец, магний
Вопрос. В присутствии каких металлов скорость электрохимической коррозии железа будет замедляться, а в присутствии каких возрастать? Объясните, почему это происходит
- Решите кроссворд
- Рефлексия
Оценивая сегодняшнее занятие, как бы вы продолжили фразы:
- Сегодня я узнал…
- Было интересно…
- Я выполнял задания…
- Я понял, что…
- Я приобрел…
- Я научился…
- Меня удивило…
- Мне захотелось…
- Выдача домашнего задания.
Полный текст статьи см. в приложении.