Урок по химии "Химические свойства металлов. Коррозия".
план-конспект урока по химии (10 класс) на тему

План урока.

Тема урока.    Химические свойства металлов. Коррозия.

Цели урока:

Образовательные:

• Ознакомить учащихся с общими химическими свойствами металлов, рядом активности металлов;
• Показать взаимосвязь между химическими свойствами  металлов и строением их атомов;
• Ознакомить учащихся с процессом разрушения металлов под действием окружающей среды, с основными способами защиты металлов от коррозии.

Развивающие:

• Развивать навыки составления реакций ионного обмена на примере химических качеств металлов;
• Формировать умения и навыки составления уравнений окислительно – восстановительных реакций на примере химической коррозии.

Воспитательные:

• Воспитание сознательного усвоения дисциплины;
• Формирование чувства ответственности, самостоятельности учащихся, увеличение степени дисциплинированности, организованности.

Тип урока:    комбинированный.

Методы и приёмы обучения:

• Методы словесной передачи и слухового восприятия информации (приемы: лекция, беседа);
• Методы наглядной передачи и зрительного восприятия информации (приемы: наблюдение, демонстрация);
• Методы контроля (приемы: фронтальный опрос, самостоятельная работа).

Комплексно-методическое обеспечение:

• Доска;
• Периодическая таблица химических элементов Д.И. Менделеева;
• Ряд активности металлов;
• Таблица растворимости;
• Ноутбук;
• Мультимедийный проектор;
• Экран;
• Педагогическое программное средство «Химия 10 класс.  Виртуальная лаборатория»;
• Учебник Ярошенко О.Г.  Химия 10 класс - К.: Грамота, 2010.-224с.: ил.
• Раздаточный материал с  домашним заданием.

Ход урока.

1. Организация группы
2. Объявление темы и целей урока

      Знакомство человека с металлами началось с золота, серебра и меди, то есть с металлов, встречающихся в свободном состоянии на земной поверхности; впоследствии к ним присоединились металлы, значительно распространенные в природе и легко выделяемые из их соединений: олово, свинец, железо и ртуть. Эти семь металлов были знакомы человечеству в глубокой древности. Среди древнеегипетских артефактов встречаются золотые и медные изделия, которые, по некоторым данным, относятся к эпохе, удаленной на 3000—4000 лет от н. э.   К началу XXI века число открытых металлов возрастает до 96 (во время рассказа учителя на экран проектора выводят 1-5 слайды).

      Ломоносов посвятил металлам вдохновенные строки: «Металлы придают укрепление и красоту важнейшим вещам, в обществе потребным. Ими защищаемся от нападения неприятеля, ими утверждаются корабли и силою их связаны. Металлы служат нам в уловлении земных и морских животных для пропитания… и кратко сказать ни едино художество, ни едино ремесло простое употребление металлов миновать не может» (во время рассказа учителя на экран проектора выводят 6 слайды).

      Металлы — одни из главных конструкционных материалов современной цивилизации. Кроме того, смешивая металлы в различных соотношениях, можно менять их свойства в очень широких пределах.

     Поэтому тема нашего урока:  Химические свойства металлов. Коррозия.

     Цель нашего урока:

     Ознакомиться с общими химическими свойствами металлов, рядом активности металлов. Увидеть взаимосвязь между химическими свойствами  металлов и строением их атомов.

     Ознакомиться с процессом разрушения металлов под действием окружающей среды и  с основными способами защиты металлов от коррозии.

ІІІ.     Актуализация опорных знаний и проверка домашнего задания

     Учитель вызывает к доске двух учащихся для записи уравнений заданных домой  на предыдущем уроке. Пока учащиеся пишут уравнения,  учитель проводит фронтальный опрос, во время которого  производится повторение и систематизация материала ранее изученного (слайд 7):

• Самый твердый металл - … (Cr).
• Металл с наивысшей электропроводимостью - … (Ag).
• Самый тяжелый металл - … (Os).
• Самый мягкий металл - … (Na).
• Радиоактивный металл, открытый первым - … (Ra).
• Самый пластичный металл - … (Au).
• Самый легкий металл - … (Li).
• Самый легкоплавкий металл - … (Hg).
• Металл красного цвета - … (Cu).
• Самый черный металл - … (Fe).
• Самый распространенный в природе металл - … (Al).

4. Изучение нового материала

      Сегодня на уроке мы познакомимся с химическими свойствами металлов.

      На внешнем энергетическом уровне у большинства металлов небольшое количество электронов (1-3), поэтому они в большинстве реакций являются восстановителями, то есть «отдают» свои электроны.

      Большинство металлов – активные вещества, которые легко вступают в реакции соединения с неметаллами и в реакции замещения с водой, кислотами и солями.

      Рассмотрим на конкретных примерах химические свойства металлов.

1. Взаимодействие металлов с кислородом.

         Металлы, которые находятся в ряду активности до алюминия, очень быстро при комнатной температуре  взаимодействуют с кислородом, образуя оксиды. Учитель записывает реакцию на доске, а учащиеся в конспекты:

                                                                                0         0           +2 -2

2Ca + O2 = 2CaO  кальций оксид

       Рассмотрим окислительно – восстановительные процессы, которые происходят при этом. К доске выходит учащийся и записывает уравнение методом электронного баланса:

                                                  0                  +2    

                                  Ca - 2ē – Ca             2                      2     восстановитель, окисление

                                                                               4    

                                    0                      -2

                                  O2 + 4ē – 2O           4                       1    окислитель, восстановление

       Металлы, которые расположены в ряду активности между  алюминием и гидрогеном окисляются медленно и с условием нагревания:

2Zn + O2 = 2ZnO

      Металлы от гидрогена до меркурия включительно окисляются при очень высокой температуре:

2Cu + O2 = 2CuO

     Такие металлы, как платина и золото, не окисляются кислородом.

       Учащиеся самостоятельно в конспектах расписывают окислительно – восстановительные  реакции уравнений. Ученики, которые  первые выполнили  задание, записывают его на доске.

2. Взаимодействие металлов с водой.

     С водой металлы так же реагируют неодинаково. Металлы, расположенные до алюминия реагируют с водой без нагревания по общей схеме:

                                                                                                                    n

Me + H2O = Me(OH)n + H2

Например:

2Na + 2H2O = 2NaOH + H2

Mg + 2H2O = Mg(OH)2 + H2

     Металлы до гидрогена реагируют с водой при высокой температуре по схеме:

         n

Me + H2O = Me2On + H2

Например:

Zn + H2O = ZnO +H2

Fe + H2O = FeO +H2

    Металлы, расположенные в ряду активности после водорода, с водой не реагируют.

3. Взаимодействие металлов с кислотами.

     Реакция происходит по схеме:

Металл + кислота = соль + Н2

Например:

Mg + 2HCl = MgCl2 + H2  

     Учитель вызывает к доске учащегося, который записывает уравнение данной реакции в ионной форме:

Mg0 + 2H+ + 2Cl- = Mg2+ + 2Cl- + H2

Восстановитель       Mg 0 - 2ē – Mg +2

Окислитель            2H+ - 2ē – H20

Mg 0 + 2H+ = Mg 2+ + H20

4.  Взаимодействие металлов с солью.

Fe + CuSO4 = FeSO4 + Cu

Zn + CuCl2 = ZnCl2 + Cu

      Двое учащихся у доски записывают уравнения окислительно – восстановительных  реакций, записывают сокращенное ионное уравнение.

5. Коррозия металлов.

      Рассмотренные нами взаимодействия металлов с различными  веществами  были воспроизведены в искусственных  условиях,  благоприятных для окислительно - восстановительных процессов.  В окружающей среде металлы, из которых изготовлены машины, днища кораблей, металлические конструкции мостов и т.д., самостоятельно,  без участия человека взаимодействуют с входящими в воздух или воду веществами и портятся. Это нежелательное взаимодействие получило название коррозия.

     Коррозия – это явление разрушения металлов и их сплавов под воздействием окружающей среды (слайд 8).

     Коррозия бывает химическая и электрохимическая (слайд 9).

     Химическая коррозия – это процесс разрушения металлов вследствие их взаимодействия с сухими газами или жидкостями – не электролитами.

     Химическая коррозия сопровождается непосредственным переходом электронов к веществам – окислителям, находящимся в окружающей среде.  Примером является атмосферная коррозия, которая возникла под действием газов атмосферы (кислород, азот, углекислый газ) и случайных примесей. Водные пары образуют на поверхности металла тонкую пленку, благоприятную для развития коррозии.

     Электрохимическая коррозия - это разрушение металлов вследствие их взаимодействия с веществами окружающей среды при наличии раствора – электролита (слайд 9). 

      Электрохимическая коррозия происходит, если в среде есть вода и окислители, например: кислород, кислоты, соли.

     Механизм электрохимической коррозии очень сложный. В сокращенном виде электрохимическую коррозию железа можно отобразить уравнением:

4Fe + 6H2O + 3O2 = 4Fe(OH)3

    Если в определенном изделии контактируют два металла, то коррозии подвергается металл который активнее.

6. Последствия коррозии металлов и средства защиты.

      Металлические конструкции широко используются в жизни и деятельности человека. Примерно 2% железных изделий ежедневно разрушаются. Это приблизительно 3-5 млн. м3 железобетонных конструкций. Основной ущерб, причиняемый коррозией, заключается не только в потере металла как такового, а в огромной стоимости изделий, разрушающихся коррозией. Еще больший вред составляют косвенные потери. Поэтому так важно защитить металлы от коррозии.

      Для того чтобы предотвратить коррозию металлов и сплавов человечество принимает такие меры:

1. На поверхность металла наносят покрытие, которое изолируют его от контакта с окружающей средой:

• металлические покрытия (слайд 10);

(Например, железо покрывают цинком, оловом, никелем  или хромом).

• неметаллические покрытия - это лаки, краски, эмали, масла (слайд 11);
• полимерные покрытия - на поверхность металла наносят полимерную пленку, которая перекрывает доступ окислителям (слайд 12).

2. Оксидирование (слайд 13):

На поверхности металла образуют слой оксида, который не пропускает кислород.

3. Электрохимические методы:

• использование заклепок из более активного металла;
• нейтрализация тока в случае коррозии постоянным током в противоположном направлении.

4. Протекторная защита.

     Используется если металлическая конструкция, которую защищают находиться в активной среде, например корпус корабля в морской воде или трубы в грунтовых водах. К конструкции присоединяется более активный металл, который и разрушается в процессе коррозии. Например, для защиты конструкций из железа используют цинк, магний алюминий. В процессе коррозии более активный металл – протектор – отдаёт электроны, а металл конструкции, которую защищают, не коррозирует.

5. Подведение итогов урока.

1. Мы сегодня хорошо поработали на уроке, ознакомились с химическими свойствами металлов, с процессом разрушения металлов под действием окружающей среды, и с основными способами защиты металлов от коррозии.  Закрепили умение составлять окислительно – восстановительные  уравнения.

2. Выставление оценок учащимся с комментариями.

6. Домашнее задание.

1. Обработать материал параграфа 16 в учебнике «Химия 10 класс»

Ярошенко О.Г.

2. Учащимся необходимо составить уравнения реакций по схеме:

Металл.

Группа 1:  Ca.

Группа 2:  K.

Группа 3:  Zn.

Группа 4:  Na.

Группа 5:  Mg.

Группа 6:  Al.