Опорный конспект в обобщении знаний о коррозии и защите металлов

Министерство образования и науки Краснодарского края
Государственное бюджетное профессиональное образовательное учреждение
Краснодарского края
«Тихорецкий индустриальный техникум»








МЕТОДИЧЕСКАЯ РАЗРАБОТКА
ПО ХИМИИ



Тема: «Опорный конспект в обобщении знаний о коррозии и защите металлов»









Преподаватель высшей категории
Верисова Елена Владимировна




2017 г.


Формирование современных представлений о механизме коррозионных процессов, об их негативных последствиях и способах защиты от коррозии имеет важное значение не только для химического, но и для экономического и экологического образования студентов технического профиля.
На изучение этой темы обычно отводят два урока: первый «Понятие о коррозии. Химическая и электрохимическая коррозия» и второй «Способы защиты металлов от коррозии ».
На первом уроке-лекции для усиления представлений учащихся о вреде, наносимом коррозией, сравниваем ее со сказочным Змеем Горынычем и приводим отрывок из былины «Добрыня и Змей». «Налетел Змей Горыныч о трех головах, погаными крыльями солнце затмил: «Захочу огнем спалю, захочу в полон возьму, унесу в глубокие норы во змеиные». Богатырь Добрыня все-таки справился со Змеем Горынычем, а предотвратить коррозию оказалось значительно труднее. Ежегодно до 20 % выплавленного, обработанного и воплощенного в конструкции металла разрушается от коррозии.
В ходе урока рассказываем о происхождении слова «коррозия» (от лат. соrrоdere разъедать), о значении железа как основного конструкционного материала, показываем фотографии коррозионных разрушений машин и механизмов, ржавые детали (межпредметная связь, связь с будущей профессией). Последовательно рассматриваем содержание трех первых блоков опорного конспекта (ОК). При этом сначала изображаем отдельные фрагменты блоков на интерактивной доске, объясняя смысл условных обозначений, а затем студенты рисуют их в тетради.
На втором уроке после рассмотрения способов защиты металлов от коррозии (блок 4) раздаем учащимся цветные ксерокопии обобщающего опорного конспекта (см. приложение). С их помощью проводим обобщение и систематизацию знаний по всей теме. Студенты устно излагают содержание блоков, последовательно, в соответствии с нумерацией, дают им названия (если они не указаны в ОК); расшифровывают смысл отдельных знаков, цветной раскраски и контуров. Для закрепления знаний наиболее сложные фрагменты конспекта могут быть рассмотрены 2 3 раза.
Приведем краткое описание ОК. Название темы помещено внутри изображения трехглавого дракона, держащего в когтях свиток с надписью «-20%». Тело дракона мы раскрашивали светло-зеленым цветом, пасти (внутри) и глаза красным.

Блок 1. Понятие о коррозии и виды коррозионных разрушений.

Коррозия это разрушение металлов под действием окружающей среды, при этом металлы окисляются по схеме:
Ме° nе ( Меn+.
В зависимости от вызываемых коррозией повреждении поверхности металлов различают следующие ее виды: равномерную, или сплошную; язвенную;
точечную, или питтинг.
Питтинг это самый опасный вид коррозионных разрушений (малая площадь и большая глубина поражения),
поэтому отмечаем его красным восклицательным знаком. Разрез поверхности металла раскрашиваем серым цветом, места поражений коричневым (цвет ржавчины).

Блок 2. Химическая коррозия (газовая).

Это высокотемпературная коррозия, протекающая в газовой среде, о чем напоминает контур блока (в виде пламени) и его оранжево-красный фон. В результате химической коррозии происходит непосредственный переход электронов от восстановителя к окислителю:
2Cu + О2 = 2СuО.
Приводим схему процесса прокаливания медной проволоки на воздухе (напоминание о демонстрационном опыте). Слой оксида меди отмечаем темно-серым цветом, медь розовым.

Блок 3. Электрохимическая коррозия

Происходит в растворе электролита и сопровождается возникновением электрического тока. (Об этом напоминают капля, падающая из пасти дракона, и символ электрического разряда.)

1. Электрохимическая коррозия в кислой среде. Если в среде электролита находится контактная пара металлов (например, медь и железо), то возникает гальванический элемент. Ионы более электроотрицательного металла (железа) переходят в раствор, при этом поверхность железа заряжается положительно (анод). Электроны с поверхности железа перетекают на поверхность более электроположительного металла (меди), в результате чего она заряжается отрицательно (катод). Роль окислителя в кислой среде (капля лакмуса изменяет окраску с фиолетовой на розовую, а в черно-белом варианте это показано штриховкой) играют ионы водорода Н+, они восстанавливаются на поверхности меди, образуя газообразный водород. Приводим схемы процессов, протекающих
на аноде (+): Fе° - 2е = Fе2+ окисление;
на катоде (-): 2Н+ + 2е = Н2° восстановление.
Суммарное уравнение:
Fе0 + 2Н+ = Fe2+ + Н20.

2. Электрохимическая коррозия в нейтральной среде. На поверхности металлических изделий, находящихся в атмосферных условиях, всегда конденсируется влага. Она образует пленку, играющую роль электролита и содержащую растворенный кислород, который является окислителем в нейтральной среде. Как и в предыдущем случае, железо анод, а процесс восстановления кислорода протекает на поверхности меди катоде. На ОК схематично изображаем катодный и анодный процессы и суммарное уравнение:
A (+) Fe0 – 2e = Fe2+ +
K (-) O2 + 2H2O + 4e = 4OH-
2Fe + O2 + 2H2O = 2Fe(OH)2
Кислород восстанавливается до гидроксид-ионов, а железо окисляется (ржавеет) и постепенно переходит в Fе(ОН)2. и далее в Fе(ОН)3. В этом блоке поверхность меди мы отмечали розовым цветом, железа серым, ион Fе2+ коричневым, раствор электролита светло-голубым.

Блок 4. Защита металлов от коррозии

Контур блока несет смысловую нагрузку, он имеет форму щита.
К важнейшим способам предупреждения коррозии относят следующие:
1) покрытие лаками и красками;
2) эмалирование;
3) металлопокрытие, например нанесение никелевого покрытия на железо никелирование в процессе электролиза (раствор электролита салатовый, цвет электродов серый);
4) легирование;
5) применение ингибиторов;
6) использование протекторной защиты.
Первые три метода основаны на изолировании поверхности металла от окружающей агрессивной среды, поэтому они объединены фигурной скобкой.
Нестойкие металлы защищают легированием. Вводя в расплав основного металла добавки, например молибдена, хрома, создают коррозионно-стойкие сплавы.
В некоторых случаях, когда коррозия идет в замкнутой системе сравнительно небольшого объема, скорость окисления металла можно значительно снизить, добавляя в среду специальные вещества ингибиторы, замедляющие процесс коррозии. На ОК показываем это буквами
·1 и
·2 разного размера.
Протекторная защита осуществляется присоединением к защищаемому металлу (например, железу) более активного металла (например, цинка), играющего роль протектора. Согласно взаимному положению этих металлов в электрохимическом ряду напряжений железо поляризуется катодно, а цинк анодно. В результате этого на железе идет процесс восстановления того окислителя, который присутствует в воде (обычно растворенный кислород), а цинк окисляется. Следовательно, пока не разрушится весь цинк, железо корродировать не будет. Так защищают днище и корпус судов от коррозии в морской воде (железо изображено в виде веселого, беззаботного матроса, которому не страшна коррозия).



На последующих уроках можно использовать ксерокопии ОК для контроля и оценки знаний студентов. Раздаем «слепые» схемы (в местах пропусков поставлены вопросительные знаки) и предлагаем дополнить их недостающей информацией. Сложность задания, т.е. число пропусков, может изменяться по усмотрению учителя.
Наблюдение за работой студентов с ОК показало, что они с интересом воспринимают цветной раздаточный материал, внимательно рассматривают его, пытаются интерпретировать смысл знаков, форму контуров блоков, цвет. Сами студенты отмечают, что по схеме легче разобрать механизм процесса коррозии, различие между химической и электрохимической коррозией, суть протекторной защиты. Расположение блоков информации в логической последовательности и многократное использование опорного конспекта в процессе обучения облегчают систематизацию знаний, способствуют более прочному запоминанию и усвоению учебного материала.






























15

Приложенные файлы


Добавить комментарий