Загальна характеристика металів. Сплави, їх види та властивості. Корозія металів та захист від неї. Використання металів у побуті

Тема. Загальна характеристика металів. Сплави, їх види та властивості. Корозія металів та захист від неї. Використання металів у побуті: алюміній. залізо – посуд, сплави; мідь, срібло – електричний дріт; цинк, хром, нікель – захисні покриття.

Мета: ознайомити учнів із положенням у періодичній системі, фізичними та хімічними властивостями і застосуванням їх у побуті; дати поняття про сплави та корозію металів; розвивати вміння співпрацювати, висловлювати свою думку, інтерес до навчання, творчий потенціал, формувати вміння працювати у парах, вміння і навички роботи із таблицями та схемати; виховувати науковий світогляд.

Обладнання та реактиви: штатив із пробірками, піпетка, ложечка, фенолфталеїн, вода, метали: натрій, кальцій.

Хімії в жодному разі навчитися неможливо, не убачивши самої практики і не беручись за хімічні операції.

Михайло Ломоносов

Хід заняття

І. Організаційний етап.

Учитель. Дорогі друзі! На початку уроку мені б двічі хотілося звернутися до народної мудрості.

Хтось дуже давно сказав правильні слова: «Від настрою, з яким ти вступаєш у день, залежать твої успіхи, тому намагайся кожного дня знайти його позитивний початок». Цим позитивним початком стане сьогодні цей урок, на якому ви покажете, як багато знаєте й умієте. Але для початку оберіть фанти, які несуть у собі частин­ку мудрості та позитивного настрою. (Діти витягають фанти зі скриньки.)   

«Знаходьте час для веселощів. Це – музика душі».

«Знаходьте час для роздумів. Це – джерело сили».

«Знаходьте час для гри. Це – шлях до молодості душі».

«Знаходьте час для навчання. Це – шлях до зірок».

ІІ. Актуалізація опорних знань, мотивація навчальної діяльності. (Методичний прийом «Квітка»)

Учитель малює на дошці квітку (серединка та чотири пелюстки). У серединці записує поняття «метали». Після цього він просить учнів назвати прояви й характеристики поняття й записує їх у пелюстках.

ІV. Оголошення теми і мети заняття.

V. Вивчення нового матеріалу.

1. Положення у періодичній системі металічних елементів. (Вправа «Запитай у друга»)

Учні одне одному ставлять запитання та дають відповіді.

2. Фізичні властивості металів. (Аналіз таблиці, колективна робота)

Фізичні властивості металів

Показник Ознаки
1.Агрегатний стан • Усі метали – тверді речовини (крім ртуті);

• найтвердіші –  хром, вольфрам;

• м’які –  натрій, калій –  ріжуться ножем

2. Блиск •  Характерним є металічний блиск;

•  у порошку метали тьмяніють (крім магнію та алюмінію, тому порошок алюмінію використовують для виготовлення «срібної» фарби)

3. Колір • Більшість металів є сріблясто-білими (алюміній, срібло, нікель);

• сріблясто-сірі (залізо, рубідій);

• жовті (золото);

• рожево-червоні (мідь).

За забарвленням метали поділяються на чорні (залізо та його сплави) і кольорові (інші метали)

4. Електрична провідність •  Завдяки металічному зв’язку в шматку металу є рухливі електрони, які й забезпечують цю властивість;

•  за електричною провідністю:

– І місце займає срібло;

– II місце — мідь;

– III — золото, алюміній, залізо;

•  винятком є германій — напівпровідник

5.Температура плавлення •  Найвищу має вольфрам (W) –  +3380°С;

•  найнижчу – ртуть (Hg)  30°С;

•  за температурою плавлення метали поділяються на:

– легкоплавкі (до 1 000°С –  ртуть, натрій, магній, алюміній);

– тугоплавкі (понад 1 000°С –  мідь, залізо, титан, молібден, хром)

6.Пластичність •  Це здатність металів змінювати форму при ударі, викачуватись у тонкі листи, витягуватись у проволоку; при цьому відбувається зміщення атомів і йонів, а зв’язки між ними не руйнуються;

• найпластичніший метал – золото (під час позолочення використовується фольга товщиною 0,0001 мм, що є в 500 разів тоншою за людську волосину);

•  пластичність металів зменшується у ряду: золото, срібло, мідь, станум, свинець, цинк, залізо.

7. Розчинність •  У воді метали не розчиняються, але розчиняються один в одному і в розплавах;

•  розчин одного металу в іншому називають сплавом

8. Густина •  За густиною метали поділяються на:

– легкі (густина < 5 г/см – літій, натрій, магній, алюміній);

– важкі (густина > 5 г/см – цинк, залізо, мідь, ртуть, золото, свинець);

•  найважчий метал – осмій (r = 22,6 г/см3)

 

3. Хімічні властивості металів. (Вправа «Хімічна естафета»)

Вчитель записує реагенти, а учнів записують продукти реакції та урівнюють коефіцієнти, по черзі.

1. Метали взаємодіють із неметалами

3Fe + 2О2 = Fe3О4

(FeO + Fe2О3) — ферум(ІІ) оксид і ферум(ІІІ) оксид.

Метали взаємодіють і з іншими неметалами, сіркою, хлором, фосфором, вуглецем.

Завдання. Закінчіть схеми реакцій та назвіть утворені речовини:

Fe + S ®;

Fe + Сl2 ®;

Са + Р ®;

А1 + С ®.

2. Метали взаємодіють з кислотами

Учень. У 1865 р. учений М.М. Бекетов на основі експериментальних даних склав витискувальний ряд металів, де вони розміщуються в порядку зменшен­ня активності. З кислотою взаємодіють тільки ті ме­тали, що розташовані у витискувальному ряду перед Гідрогеном.

Завдання. Закінчіть схеми реакцій, назвіть утворені речовини:

Mg + HCl ®;        А1 + НС1 ®;    Zn + НС1 ®;               Сu + НС1 ®.

3. Метали взаємодіють із солями

Учитель. Нагадую, що реакція відбувається лише в тих випадках, коли метал, який занурюють у розчин, знаходиться у витискувальному ряді ліворуч від металу, що входить до складу солі.

Завдання. Закінчіть схеми можливих реакцій, на­звіть утворені речовини:

Fe + CuSО4 ®;              Zn + CuSО4 ®;

Zn + SnCl2 ®;               Zn + Pb(NО3)2 ®;               Cu + FeSO4 ®.

4. Взаємодія металів з водою.   К + Н2О ®;                               Ва + Н2О ®.

Висновок. Лужні та лужноземельні метали взаємо­діють з водою з утворенням лугу і водню.

4. Лабораторний  дослід. (Робота у парах)

Тема. Взаємодія металічних елементів з водою.

Мета: дослідити взаємодію металічних елементів із водою.

Обладнання та реактиви: штатив із пробірками, піпетка, ложечка, фенолфталеїн, вода, метали: натрій, кальцій.

Хід роботи

1. У дві пробірки наливаємо 2 мл води.

2. У пробірки додаємо одну краплю фенолфталеїну.

3. У першу пробірку додаємо ложечкою натрій у другу – кальцій.

4. Описуємо спостереження та записуємо рівняння відповідних реакцій.

5. Робимо висновок.

5. Демонстрація. Забарвлення полум’я йонами металічних елементів.

6. Сплави. (Інформаційне повідомлення вчителя)

Види сплавів

 

тісні                тверді                         дальтоніди              бертоліди

механічні       розчини

суміші

 

Склад і застосування найпоширеніших сплавів

Сплав

Склад, %

Застосування

Амальгама зубна Cu 30, Hg 70 зубні пломби
Бронза звичайна Cu 90, Sn 10 декоративні вироби, машинобудування
алюмінієва Cu 90, Al 10 карбування монет
Дюралюміній Al 94, Cu 5, Mg 0,5, Mn 0,5 авіабудування
Золото монетне Au 90, Cu 10 карбування цінних монет
Золото зубне Au 90, Cu 6, Ag 4 зубні протези
Латунь Cu 60, Zn 40 машинобудування, декоративні вироби
Мельхіор Cu 80, Ni 20 посуд, прикраси
Ніхром Ni 60, Cr 20, Fe 20 нагрівні елементи, провідники
Припій (лют) звичайний Sn 50, Pb 50 припаювання залізних предметів
Свинець акумуляторний Pb 94, Sb 6 пластини акумуляторів
Сталь арматурна Fe 98-50, Ni 1-4, Cr 2-4 залізобетон
інструментальна Fe 95-90, Mo 5-7, Cr 10-20 інструменти
неіржавіюча Fe 80-60, Ni 8-20, Cr 10-20 посуд, медичні інструменти
Срібло монетне Ag 90, Cu 10 карбування монет
Чавун Fe 95, C 2 (Mn, Si, P) конструкційні матеріали, переробка на сталь

 

7. Корозія. (Методичний прийом «Ланцюжок»)

Учні читають запропонований учителем текст (3хв). Потім кожен по черзі має поставити запитання до тесту і водночас дати відповідь одним словом на поставлене йому запитання. Виграє той, хто поставить найцікавіше запитання і дасть найвдалішу відповідь. Перше запитання ставить учитель. Потім перший учень відповідає на питання і пропонує запитання другому учню. другий відповідає та ставить запитання третьому учню тощо.

Текст.

Слово «корозія» походить від латинського corrosio «гризу», «роз’їдаю». Корозією називають руйнування металів, що відбувається під впливом навколишнього середовища. їй піддаються практично всі метали, але у повсякденному житті людина найчастіше зустрічається з корозією заліза та його сплавів, що називають ржавінням.

Корозія металів несе величезні еко­номічні збитки як унаслідок безпосередніх втрат металу через його іржавіння, так і внаслідок втрат, пов’язаних із непередбачуваним руйнуванням обладнання, еко­логічним забрудненням довкілля тощо.

Так, корозія щорічно знищує приблизно 15% (до 20 млн т) металів, що виробляються у світі.

Підраховано, що 20% заліза, яке виробляється, іде на заміну залізних виробів, зіпсованих іржею. Щорічні втрати металу при корозії обладнання, що використовується у тваринництві, становлять близько 60 тис. т.

Суть будь-якої корозії: атоми металічного елемента під час взаємодії з компонентами довкілля втрачають електрони, тобто окиснюються. Метал, що перебував у вільному стані, перетворюється на різні сполуки: оксиди, гідроксиди тощо.

За характером руйнування металу розрізняють такі види корозії:

загальна, що розподіляється рівномірно по всій поверхні металу чи сплаву, наприклад, іржавіння заліза на повітрі або при взаємодії з кислотами;

• місцева, яка розподіляється нерівномірно, у вигляді корозійних плям, що особливо небезпечно для хімічної апаратури.

Хімічна корозія металів – це руйнування металів у результаті їх хімічної взаємодії з речовинами нав­колишнього середовища (схема).

Схема

Найбільш розповсюдженим видом хімічної корозії є газова, що відбувається в сухих газах за повної відсутності вологи. З нею ми стикаємося при корозії металів у печах, вихлопних трубах тощо. Корозійне руйнування заліза зумовлено окисненням його киснем:  4Fe + 3О2 = 2Fe2О3.

Із підвищенням температури швидкість газової ко­розії зростає.

Хімічна корозія на повітрі характеризуються наяв­ністю вологи. Залізо від впливом кисню й води окиснюється, перетворюючись на ферум(ІІІ) гідроксид:

4Fe + 3О2 + 6Н2О = 4Fe(OH)3.

Fe(OH)3 і є іржею (демонстрація корозійного цвяха).

Особливо різноманітні процеси хімічної корозії зустрічаються в середовищі кислот і солей:

Fe + H24 = FeSО4 + H2­;      Fe + CuSO4 = FeSO4 + Сu.

Проблема захисту металів від корозії виникла майже з початку їх використання. Люди прагнули захистити метали від атмосферного впливу за допомогою жиру, масел, а пізніше покриттям іншими металами. Так, у працях давньогрецького історика, Геродота (V ст. до н. є.) є згадки про використання олова для захисту заліза від корозії.

Заходи захисту металів від корозії:

Нанесення на поверхню металів захисних плівок (лаку, фарби, емалі).

  • Покриття металів шаром інших металів. У по­всякденному житті людина найчастіше зустрічається з покриттям заліза цинком і оловом. Залізо, покрите цинком, називають оцинкованим. Його використовують для покриття дахів будинків. А вкрите оловом називають білою жерстю й використовують для виготовлення консервних банок.
  • Використання інгібіторів. Інгібітори – це ре­човини, здатні уповільнювати процес окиснення металу.
  • Створення ставів з антикорозійними власти­востями, наприклад, нержавіючих сталей шляхом дода­вання до заліза нікелю, хрому, кобальту тощо.
  • Протекторний захист – створення контакту мета­лу з більш активним металом, який буде руйнуватися. Так, цинк електрохімічно захищає залізо від корозії.
  • Застосування надчистих металів.

8. Використання металів у побуті. (Зачитування повідомлень)

VІ. Узагальнення та систематизація знань. (Колективна робота із схемою, методичний прийом «Аукціон»)

1. Робота зі схемою.

Завдання. Складіть схему загальних хімічних вла­стивостей металів (схема).

Схема Загальні хімічні властивості металів

 

 

2. Методичний прийом «Аукціон»

Учні повторюють фізичні властивості, сплави та корозію. Вони доповнюють один одного, отримуючи якомога більше знань про цей об’єкт. Той, хто назве ознаку останнім, а інші не зможуть доповнити, виграє.

VІІ. Підведення підсумків.

VІІІ. Домашнє завдання.

Підготувати повідомлення на тему: «Негативний вплив сполук важких металічних елементів на здоров’я людини».

ЗАВАНТАЖИТИ

Для скачування файлів необхідно або Зареєструватись

Загальна характеристика металів Сплави, їх види та властивості Корозія металів та захист від неї Використання металів у побуті (46.2 KiB, Завантажень: 23)

завантаження...
WordPress: 22.92MB | MySQL:26 | 0,360sec