«Профессионально-ориентированные задания инженерной направленности по учебной дисциплине Химия»

Задания  по теме «Химические свойства металлов, сплавы»

Рекомендация: задания для индивидуального выполнения                                                       или для работы в парах (мини-группах)

Инструкция по выполнению: перед выполнением заданий изучите содержание таблицы.

Задание 1. Анализ производственных ситуаций (максимум 7 баллов). 

А) При осмотре сварного шва  стальной конструкции обнаружена горячая трещина, которая возникла сразу после кристаллизации металла. Анализ сплава показал превышение нормы примесей.  Содержание какого элемента в сплаве превышает норму,  почему это привело к трещине?                                     (3 балла за ситуацию)

Б) Предприятие получило заказ на сварку элементов подшипника гребного винта ледокола для эксплуатации в условиях Крайнего Севера. Обычная конструкционная сталь становится хрупкой на морозе, корродирует в соленой воде. Какие два легирующие элемента (из таблицы выше) должны быть в составе стали для этих условий, чтобы повысить ударную вязкость, предотвратить хрупкое разрушение на морозе и повысить коррозионную стойкость? Обоснуйте свой выбор.                       (4 балла за ситуацию)

Задание 2. Выполнить задания теста, выбрать 1 верный ответ (максимум 5 б.)

1.Какие  элементы  в составе сплава вызывают образование горячих и холодных трещин?    

1) Cr, Ni       2) Mn, C            3)  S, P            4) Ti, W

2.Для чего в состав сварочной проволоки вводят повышенное содержание марганца?

1.  чтобы сделать шов магнитным
2.  для понижения температуры плавления                                
3.  для нейтрализации вредного влияния серы и раскисления ванны
4. для увеличения электропроводности

3.Что происходит со сталью, если в ней слишком много хрома при сварке без  надлежащей защиты?

1) хром образуя тугоплавкие оксиды, мешающие формированию шва

2) шов начинает ржаветь мгновенно

     3) ничего не происходит

     4) сталь становится слишком мягкой    

4.На какие свойства сталей влияет содержание углерода?

1. жаропрочность и  ковкость
2. прочность и пластичность
3. коррозионностойкость и твердость
4. электропроводность и прочность

5.Из сплавов алюминия и магния делают протекторы – защитные пластины, принимающие коррозионный удар в агрессивных средах. На какую часть судна чаще всего крепят протекторы?

1. топливные баки
2. легкий корпус
3. водопроводные трубы
4. систему охлаждения двигателя

Эталоны ответов на задания по теме

«Химические свойства металлов, сплавы»

Задание 1. Анализ производственных ситуаций.

А) Вероятнее всего превышено содержание серы (S). Сера образует легкоплавкие слои, которые располагаются по границам зерен металла. При остывании и усадке шва эти прослойки остаются жидкими и разрываются, образуя горячие трещины (красноломкость).             (3 балла)

Б) Никель повышает пластичность и ударную вязкость стали, особенно при низких температурах, предотвращая хладноломкость. Хром повышает коррозионную стойкость сплава.                                 (4 балла)

Задание 2. Тест.

1 – 3)          2 – 3)        3 – 1)       4 – 2)          5- 2)

Критерии оценивания:

«5» - задание 1 и задание 2 выполнены без ошибок (12 баллов)

«4» - в задании 1 и задании 2 допущены 1-2 ошибки (10-11 баллов)

«3» - в задании 1 и задании 2 допущены  3 и более ошибок (6-9 баллов)

«2» - в задании 1 и задании 2 допущены  7 и более ошибок (менее 5 баллов)

Задания по теме «Коррозия металлов»

Рекомендация: задания дли индивидуального выполнения.

Инструкция по выполнению: прочитайте текст и выполните задания.

Задание 1.

Коррозия металлов – окислительно-восстановительный процесс разрушения металлов и сплавов под действием факторов среды. Коррозия приводит не только к потере металлов, но и к разрушению конструкций.

Коррозию вызывают газы (О2, кислотные оксиды), водные растворы солей, кислот.

Запишите уравнения реакций, которые происходят в ситуациях, укажите окислитель и восстановитель:

А) коррозия стальных листов обшивки судна в морской воде, насыщенной кислородом, продукт коррозии – гидроксид железа Fe(OH)3 .

Б) коррозия стальной выхлопной трубы дизельного электрогенератора, в выхлопных газах которого содержится остаточный кислород и оксид серы (6), продукт коррозии – сульфит железа  Fe2(SO3)3 .

Задание 2. На скорость коррозии влияют следующие условия:

1) активность металла  (ускоряется в случае активного металла)          

2) концентрация коррозионных реагентов

3) поверхность контакта  ( повышается при увеличении площади)    

4) температура (влияет на скорость движения частиц)

5) присутствие некоторых веществ (катализаторы, ингибиторы)

6) прикрепление протектора из более активного металла

Пользуясь информацией о влиянии условий, предложите не менее 3-х различных способов защиты от коррозии указанных элементов судна:

А) легкого корпуса судна

Б) системы водного охлаждения электрогенератора

В) сварных швов внутренних помещений

Эталоны ответов на задания по теме «Коррозия металлов» 

Задание 1.

А) Fe + O2 + H2O= Fe(OH)3

Fe0 – 3e = Fe+3 восстановитель

O02 + 4e= 2O-2 окислитель

Б) Fe + O2 + SO3 = Fe2(SO3)3 

Fe0 – 3e = Fe+3 восстановитель

O02 + 4e= 2O-2 окислитель

S+6 +2e = S+4 окислитель

Задание 2.

А) нанесение защитных покрытий (лакокрасочные, металлические); прикрепление протектора из сплавов магния или алюминия; использование коррозионностойких сплавов.

Б) удаление из воды растворенного кислорода; добавление в охлаждающие растворы ингибиторов коррозии; снижение температуры системы.

В) использование коррозионностойких сплавов; зачистка шлифовка стыков и швов; нанесение защитных покрытий (лакокрасочные, масляные).

Критерии оценивания:

«5» - задание 1 и задание 2 выполнены без ошибок

«4» - в задании 1 и задании 2 допущены 1-2 ошибки

«3» - в задании 1 и задании 2 допущены  3-4 ошибок

«2» - в задании 1 и задании 2 допущены  более 4 ошибок

Задания по теме «Применение предельных углеводородов»

Рекомендация: задания для работы в парах (мини-группах)  с последующей публичной проверкой ответов.

Инструкция по выполнению: прочитайте текст и выполните задания.

Задание 1.

А) Вспомните, что происходит с инструментом и деталью при нагреве или высоком трении.

Обсудите и сформулируйте ответ на вопрос: почему использование СОЖ критически важно при обработке металлов? Приведите два аргумента, опираясь на свой жизненный или профессиональный опыт.

Б) Алканы – класс органических веществ с общей формулой СnH2n+2.

В состав СОЖ входят продукты переработки нефти (алканы) с 20-70 числом атомов углерода в молекуле.

Составьте  4 молекулярные формулы веществ  класса алканов для СОЖ, имеющих 20,30, 40 и 50 атомов углерода в молекуле.

Задание 2.

Применение смазочно-охлаждающих жидкостей — важная часть процесса обработки металлов резанием. От качества СОЖ зависят стойкость и срок службы инструмента, качество обработанной поверхности и производительность станка. К СОЖ относятся исходные продукты (концентраты), рабочие смеси с концентрацией 5-8%. Характеристики СОЖ определяются специальными приборами.

Запишите главные функции СОЖ, вставьте пропущенные слова:

А)  Охлаждение: отвод         из зоны резания.

Б)  Смазка: снижение         между инструментом и деталью.

В)  Очистка: удаление         и абразивной пыли.

Г)  Защита: предотвращение         станка и деталей.

Задание 3. Установите соответствие между понятием и его расшифровкой.

Задание 4.

Ежедневный контроль параметров СОЖ — обязанность оператора станка. Отклонение параметров от нормы может привести к бактериальному поражению (неприятный запах), коррозии деталей или раздражению кожи рук.

Заполните пропуски в инструкции, используя ключевые слова.

Текст:

Для измерения концентрации эмульсии необходимо использовать 1)               .

Если концентрация слишком низкая, это может вызвать 2)                на деталях            и   элементах   станка.

Необходимо регулярно удалять масляную 3)            с поверхности бака, чтобы жидкость «дышала».

Для 4) _______ уровня в баке используйте заранее подготовленную слабую эмульсию (1-2%), а не чистую воду.

Неприятный запах свидетельствует о размножении 5)                    в баке.

Ключевые слова: коррозию, рефрактометр, бактерий, пленку, доливки.

Задание 5. Заполните пропуски в вопросах теста, чтобы верными были указанные ответы.

1. Прибор для проверки ………………. СОЖ:

1. штангенциркуль     2) рефрактометр    3) микрометр      4)тахометр

2. Почему ………………. допускать попадание ……………….в бак СОЖ?

1. Оно перекрывает доступ кислорода и способствует росту бактерий
2. Оно делает жидкость слишком прозрачной
3. Оно снижает уровень шума станка
4. Это улучшает смазывающие свойства

3. Какая…………………… СОЖ обычно считается стандартной для общей металлообработки? 

        1) 5% - 8%      2)20% - 30%       3)50% - 60%       4) 0.5% - 1%    

4. Что следует сделать ……………. на кожу?

1. Протереть ветошью с растворителем
2. Высушить сжатым воздухом
3. Промыть водой с мылом, нанести защитный крем
4. Добавить в бак больше антибактериальных компонентов

5. Для чего ………………. в металлообработке?

1. Снижение степени износа оборудования
2. Защита деталей от коррозии
3. Охлаждение зоны резания
4. Все ответы верны

Эталоны ответов на задания по теме  

«Применение предельных углеводородов»

Задание 1.

А) снижение трения, охлаждение поверхностей

Б) С20Н42       С30Н62    С40Н82      С50Н102    С60Н122 

Задание 2.

А)  тепла           Б) трения            В) загрязнения                Г) коррозии

Задание 3.

А - 3                 Б - 1                 В - 2                  Г - 5                 Д - 4

Задание 4.

1. рефрактометр   2) коррозию  3) пленку  4) доливки 4) бактерий

Задание 5.

1. Прибор для проверки оптической плотности (концентрации) СОЖ:
2. Почему нельзя допускать попадание постороннего масла (гидравлического) в бак СОЖ?
3. Какая концентрация СОЖ обычно считается стандартной для общей металлообработки ? 
4. Что следует сделать в первую очередь при попадании СОЖ на кожу?
5.  Для чего применяют СОЖ в металлообработке?

Критерии оценивания:

задания могут быть оценены отдельно или все вместе.

«5» - каждое задание выполнено без ошибок

«4» - в каждом задании допущены 1 ошибка

«3» - в каждом задании допущены 2 ошибка

«2» - в каждом задании допущены 3 и более ошибок