Программа элективного курса по химии химия в промышленности

Вид материала

Программа

Содержание Ход урока Ход урока Ход урока Ход урока Приложение №1. Варка стекла

Подобный материал:

• Календарный план курса химия для фпсиэстт в осеннем семестре 20010/2011 уч года Лекции, 47.59kb.
• Программа элективного курса по химии в 9 классе «Химия в опытах и задачах», 60.06kb.
• Программа   элективного курса Общая и неорганическая химия Составила Степкина, 67.19kb.
• Ульянова Галина Михайловна, учитель химии школы №167 санкт-петербург программа, 118.75kb.
• Рабочая программа элективного курса «Химия и охрана окружающей среды», 82.96kb.
• С. Б. Гунич Пояснительная записка Без знания прошлого нельзя предугадать будущего., 65.88kb.
• Программа элективного курса по химии для учащихся 10 класса название курса, 90.77kb.
• Программа элективного курса по химии «строение и свойства кислородсодержащих органических, 667.3kb.
• Программа элективного курса по выбору по химии «Химия космоса» (8 класс), 46.66kb.
• Н. В. Сборник элективных курсов Химия 9 класс изд. «Учитель» Волгоград «Здоровье, красота, 38.22kb.

сталью, а свыше 2% — чугуном. Используемые в настоящее время в промышленности стали обычно делят на углеродистые и легированные. Создание новых и интен­сификация существующих промышленных процессов заставляет все больше использовать легированные стали, которые обладают повы­шенной коррозионной стойкостью. Массовая доля средне- и высоко­легированных сталей в настоящее время составляет почти 20% от общего количества производимых промышленностью черных ме­таллов. Для легирования используют такие металлы, как никель,хром, молибден, вольфрам, ванадий, кобальт, марганец, медь, ти­тан, алюминий.

Для улучшения качества металлических материалов исключи­тельно важное значение приобрела порошковая металлургия, вклю­чающая процессы производства металлических порошков и спечен­ных из них изделий.

В современной порошковой металлургии можно выделить два основных направления:

1) создание материалов и изделий с такими характеристиками (состав, структура, свойства, которые в настоящее время невозможно достичь известными мето­дами плавки;

2) изготовление традиционных материалов и изделий при более выгодных технико-экономических показателях производ­ства. Обработкой металлических порошков удается достичь важных для практических целей свойств материалов. Например, вольфрам, получаемый в инертной атмосфере в вольтовой дуге, хрупок. Прес­сованием порошка вольфрама и последующим спеканием изделий в атмосфере водорода изготавливают прочные металлические брус­ки, которые можно ковать, катать из них листы и штамповать.

Неметаллические материалы принято разделять на две группы — органические и неорганические.

Среди неметаллических органических материалов можно выде­лить природные и синтетические.

К важнейшим синтетическим полимерным материалам относят пластмассы, эластомеры, химические волокна и полимерные покры­тия. В отличие от металлических материалов они имеют высокую устойчивость в агрессивных средах, низкую плотность, высокую стойкость к истиранию, хорошие диэлектрические и теплоизоляцион­ные свойства. Из них несложно изготовить детали и аппараты слож­ной конструкции. Недостатком многих полимерных материалов яв­ляется их склонность к старению и невысокая термическая стабиль­ность (до 250 °С). Наиболее известны материалы на основе фенолформальдегидных смол , поливинилхлорида, полиэтиленов и фторопластов.

Среди других полимерных материалов следует отметить каучуки и различные материалы на их основе, такие, как бутил-каучук, силиконовые и фторкаучуки и т. д.

Неметаллические органические материалы составляют лишь небольшую долю используемых в современной технике и промыш­ленности материалов. Их номенклатура насчитывает десятки тысяч названий и быстро увеличивается. Состав и технологические усло­вия получения многих из них запатентованы и представляют боль­шую ценность.

Группа неметаллических неорганических материалов включает керамику, фарфор, стекло, силикатные цементы и бетоны, графит и

многое другое. Их можно также разделить на две группы — природ­ные и искусственные. К первым относятся различные горные поро­ды — незаменимый конструкционный материал для изготовления крупногабаритных сооружений.

Искусственные материалы неорганического происхождения весь­ма разнообразны и широко используются благодаря кислотостойкости в виде самостоятельных конструкционных материалов или для футеровки различных аппаратов. Наиболее распространены различ­ные виды искусственных силикатных материалов, получаемых плав­лением: стекло (с. 189), кварц, ситаллы, эмали, цементы (с. 189).

Особое место среди неметаллических неорганических материалов занимает керамика. Керамическими материалами называют любые поликристаллические материалы, получаемые спеканием неметал­лических порошков природного или искусственного происхождения. Перспективность керамики как материала будущего обусловлена его многофункциональностью, доступностью сырья, относительно низкими энергетическими затратами при получении, большой без­опасностью и экологическими преимуществами керамического произ­водства.

Композиционные материалы (композиты) состоят из пластичной основы (матрицы) и наполнителя — включений специальных ком­понентов. Они очень многообразны. Условно можно выделить кера­мика-металлические материалы (керметы), наполненные органиче­ские полимеры (норпласты), газонаполненные материалы (пены).

В качестве основы (матрицы) используются металлы и сплавы, полимеры, керамика. Они обеспечивают связь между составляющи­ми компонентами, прочность и пластичность под действием нагрузок. Значительно разнообразнее применяемые наполнители, особенно для композитов на основе пластмасс, от которых зависит прочность и жесткость композитов. Из наполнителей следует выделить метал­лические и углеродные волокна, дисперсные тугоплавкие металлы с размером частиц от 0,01 до 0,06 мкм, нитевидные кристаллы кар­бида и нитрида кремния.

Композиты с полимерными матрицами получают более широкое распространение, чем на основе металлов или керамики.

Пока еще основными потребителями композитов являются авиа­ционная и космическая промышленность. Их использование не только позволяет получать высокоэкономичные и надежные конст­рукции, но и дает возможность реализовать перспективные аэро­динамические схемы, например истребитель с крылом обратной стреловидности. По многим главным физико-химическим свойствам — прочности, ударной вязкости, усталостной прочности и др.— ком­позиты выигрывают у традиционных материалов в 5 раз, а иногда и более.

Потребности общества в новых материалах непрерывно растут, что обусловлено следующими причинами:

1) развитие новых научно-технических направлений (робототех­ники, информатики, гибких химических производств), требующих принципиально новых материалов со специфическими функциями;

2) повышение стоимости традиционного сырья (в том числе для производства энергии);

3) значительное усиление требований к охране окружающей сре­ды, что привело к удорожанию традиционного химического пере­дела и замене его в ряде случаев новыми технологическими про­цессами;

4) развитие технологических процессов с использованием экст­ремальных воздействий (плазмы, сверхвысоких и сверхнизких дав­лений и температур, облучений и др.).

Таким образом, новые материалы должны удовлетворять разно­образные потребности общества, а их технология обязана быть эко­номичной в условиях растущего дефицита сырья и стоимости энергии.


3. Взаимоконтроль

Фронтальный опрос по изученной теме в форме беседы


4.Итоги занятия Д/з записи в тетрадях, подготовить презентации, схемы, таблицы к уроку 5


Урок 5.

Тема: Производство металлов: чугуна, стали, алюминия в промышлен-ности.


Цель: - изучить виды сырья, вспомогательных материалов, основной химический процесс, побочные процессы, особенности технологического процесса, основной продукт, свойства, применение, утилизация побочных продуктов при производстве металлов;

- развивать умение логически излагать свои мысли, сравнивать, анализировать и делать выводы по изученной теме.


Ход урока:

1. Начало занятия. Сообщения задач


2..Предъявление нового материала.

1. Современная химическая промышленность выпускает десятки тысяч продуктов. Все многообразие химико-технологических процес­сов можно свести к пяти основным группам: механическим, гидро­динамическим, тепловым, диффузионным (массообменным) и хими­ческим.

Механические — это процессы дробления, измельчения, агломерации, транспортирования твердых материалов, гранулиро­вания и т. п.

Гидродинамические — это процессы перемещения жидкостей и газов по трубопроводам, перемешивания, псевдоожи­жения, очистка газов от пыли и тумана и др.

Тепловые — это процессы нагревания, охлаждения, конденсации, выпаривания и т. д.

Диф­фузионные (массообменные) — это процессы сорбции, ректификации, растворения, кристаллизации, сушки и т. д.

Наиболее важна и многообразна группа химических процессов, связанных с изменением химического состава и свойств веществ.

К ним относятся:

• процессы горения — сжигание топлива, серы, пи­рита и других веществ;
  
• пирогенные процессы — коксование углей, крекинг нефти, сухая перегонка дерева;
  
• электрохимические про­цессы — электролиз растворов и расплавов солей, электроосаждение металлов;
  
• электротермические процессы — получение карбида каль­ция, электровозгонка фосфора, плавка стали;
  
• процессы восстанов­ления — получение железа и других металлов из руд и химических соединений;
  
• термическая диссоциация — получение извести и гли­нозема;
  
• обжиг, спекание — высокотемпературный синтез силикатов, получение цемента и керамики;
  
• синтез неорганических соедине­ний — получение кислот, щелочей, металлических сплавов и других неорганических веществ;
  
• гидрирование — синтез аммиака, метано­ла, гидрогенизация жиров;
  
• основной органический синтез веществ на основе оксида углерода (II), олефинов, ацетилена и других орга­нических соединений;
  
• полимеризация и поликонденсация — получе­ние высокомолекулярных органических соединений и на их основе синтетических каучуков, резин, пластмасс и т. д.
  

Каждое химическое производство состоит из трех взаимосвязан­ных стадий:

1) подготовка сырья и подвод реагирующих компонентов в зону реакции;

2) химическое превращение;

3) отвод продуктов и непрореагировавших веществ из зоны ре­акции, выделение целевого продукта.


2. Практическая часть

Домашняя групповая работа учащихся с дополнительной литературой.


Учащиеся в группах дома составляют опорный конспект по производству чугуна, стали, алюминия в промышленности, используя дополнительную литературу.

Доводят до сведения своих товарищей в виде презентаций, схем, таблиц.


План работы:

• сырье,
  
• вспомогательные материалы,
  
• основной химический процесс,
  
• побочные процессы,
  
• особенности технологического процесса,
  
• основной продукт,
  
• свойства,
  
• применение,
  
• утилизация побочных продуктов при производстве металлов.
  

3.Итоги занятия

Д/з записи в тетрадях, подготовить презентации, схемы, таблицы к уроку 6.


Урок 6.

Тема: Производство неорганических соединений: аммиака, азотной кислоты, стекла в промышленности.


Цель: -изучить виды сырья, вспомогательных материалов, основной химический процесс, побочные процессы, особенности технологического процесса, основной продукт, свойства, применение;

- развивать умение логически излагать свои мысли, анализировать и делать выводы по изученной теме, творческие способности у учащихся;

- формировать навыки работы с дополнительной литературой, компьютером.


Ход урока:

1. Начало занятия. Сообщения задач.


2.Предъявление нового материала.


Практическая часть

Групповая работа учащихся с дополнительной литературой.

Учащиеся составляют опорный конспект по производству аммиака, азотной кислоты, стекла в промышленности, используя дополнительную литературу, таблицы.

Доводят до сведения своих товарищей в виде презентаций, схем, таблиц.


План работы:

• сырье,
  
• вспомогательные материалы,
  
• основной химический процесс,
  
• побочные процессы,
  
• особенности технологического процесса,
  
• основной продукт,
  
• свойства,
  
• применение.
  

3.Итоги занятия

Д/з записи в тетрадях, подготовить презентации, схемы, таблицы к уроку 7.


Урок 7.

Тема: Производство органических соединений: ацетилена, уксусной кислоты, метилового и этилового спирта, целлюлозы в промышленности.


Цель: - изучить виды сырья, вспомогательных материалов, основной химический процесс, побочные процессы, особенности технологического процесса, основной продукт, свойства, применение;

-развивать умение логически излагать свои мысли, анализировать и делать выводы по изученной теме, творческие способности у учащихся;

- формировать навыки работы с дополнительной литературой, компьютером.


Ход урока:


1. Начало занятия. Сообщения задач

2.Предъявление нового материала.


Практическая часть

Групповая работа учащихся с дополнительной литературой.


Учащиеся составляют опорный конспект по производству ацетилена, уксусной кислоты, метилового спирта, целлюлозы в промышленности, используя дополнительную литературу, таблицы.

Доводят до сведения своих товарищей в виде презентаций, схем, таблиц.


План работы:

• сырье,
  
• вспомогательные материалы,
  
• основной химический процесс,
  
• побочные процессы,
  
• особенности технологического процесса,
  
• основной продукт,
  
• свойства,
  
• применение.
  

3.Итоги занятия

Д/з записи в тетрадях, подготовить презентации, схемы, таблицы к уроку 8.


Урок 8.

Тема: Производство высокомолекулярных соединений: полиэтилена, пластмасс, синтетического каучука и резины, химических волокон в промышленности.


Цель: - изучить виды сырья, вспомогательных материалов, основной химический процесс, побочные процессы, особенности технологического процесса, основной продукт, свойства, применение;

- развивать умение логически излагать свои мысли, анализировать и делать выводы по изученной теме, творческие способности у учащихся;

- формировать навыки работы с дополнительной литературой, компьютером.


Ход урока:


1. Начало занятия. Сообщения задач


2.Предъявление нового материала.


Практическая часть

Групповая работа учащихся с дополнительной литературой.


Учащиеся разбиваются на 5 групп и составляют опорный конспект по производству полиэтилена, пластмасс, синтетического каучука и резины, химических волокон в промышленности, используя дополнительную литературу, таблицы.

Доводят до сведения своих товарищей в виде презентаций, схем, таблиц.


План работы:

• сырье,
  
• вспомогательные материалы,
  
• основной химический процесс,
  
• побочные процессы,
  
• особенности технологического процесса,
  
• основной продукт,
  
• свойства,
  
• применение.
  

3.Итоги занятия

Д/з записи в тетрадях, начать работу над проектом (по желанию учащихся)


Уроки 9-13.

Тема: Основные химические производства Брянской области.


Цель:- изучить на практике особенности технологических процессов производства стали, цемента, силикатного кирпича, стекла, шерстяных и лавсановых тканей;

- развивать умение логически излагать свои мысли, анализировать и делать выводы по изученной теме, творческие способности у учащихся.


Ход урока:


1. Начало занятия. Сообщения задач


2.Предъявление нового материала.


Организация экскурсий для учащихся на предприятия Брянской области.


3. Итоги занятий


Д/з Учащиеся оформляют дневник по химической технологии по теме: «Основные химические производства Брянской области». (см. Приложение №1)


Приложение №1.


Дятьковский хрустальный завод


Основан в 1790г Мальцевым.


Состав простого стекла: песок, поташ, сода, сульфаты, мышьк, мел, натриевая селитра, азотнокислый барий.


Состав хрусталя: песок, сода, сурик свинцовый, мышьяк, поташ, калиевая селитра, борная кислота, окись цинка.


Красители: окись кобальта, селена, хрома. Кадмий сернистый и т.д.


Варка стекла:

Это процесс расплавления шихты до однородной смеси.

При варке стекла происходят сложные физико – химические процессы.


При нагревании шихты MgCO₃+Na₂CO₃=MgNa ₂(CO₃)₂ (t=250⁰C)

CaCO₃+ Na₂CO₃= CaNa ₂(CO₃)₂ (t=400⁰C)


Они вступают в реакцию: MgNa ₂(CO₃)₂+2SiO₂= MgSiO₃+ Na₂SiO₃+2CO₂

CaNa ₂(CO₃)₂+2SiO₂= CaSiO₃+ Na₂SiO₃+2CO₂


При температуре 750 -900⁰С возникает жидкая фаза и поэтому реакция образования силикатов ускоряется. Небольшая добавка к шихте плавикового шпата СaF₂ ускоряет процесс варки стекла.


При дальнейшем нагревании стекломассы до 1500⁰С вязкость ее уменьшается, вследствие диффузии выравнивания состава (гомогенизация) и удаление пузырьков газа (осветление).