Химия

Конспект урока по теме “Силикатная промышленность”. 9-й класс

Тема: Силикатная промышленность (2 часа)

Цели: познакомить учащихся с силикатной промышленностью, изучить производство строительных материалов и стекла; научить писать уравнения химических реакций этих производств, научить решать задачи, определить применение продукции силикатной промышленности в народном хозяйстве и быту, показать связь химии с историей, искусством, культурой.

Расширение кругозора; экономическое, эстетическое и патриотическое воспитание.

Развитие “химического” мышления, устной речи.

Методы и приемы: индивидуальный опрос, фронтальная работа с классом, эксперимент, работа с учебником, работа с таблицами, иллюстрация, демонстрация, объяснение, рассказ, беседа, выполнение упражнений и решение задач, проблемный и дифференцированный подход.

Оборудование: таблица “Растворимость солей, кислот, оснований в воде”. Учебники Ф.Г.Фельдман “Химия” 9 кл., Ю.В.Ходаков “Неорганическая химия” 9 кл. Набор открыток “Художественное стекло”; фотоальбом “Хакасия”. Оконное стекло, химическая посуда, хрустальное стекло, фаянсовая посуда, глиняные горшки, кирпич. Раствор силиката натрия, раствор соляной кислоты, вода, цемент. Бусы, бисер, хакасские украшения из бисера: серьги, пого, браслеты, пуговицы.

Литература: программа по химии, 1993 г., журнал “Химия в школе” ? 6, 1987 г., Л.Р.Кызласов “Очерки по истории Сибири и Центральной Азии”; К.М.Патачаков “Очерки материальной культуры хакасов”; П.И.Чебодаев “История Хакасии” 8-9 кл.; М.А.Поляков “Хакасия” фотоальбом; Н.А.Глинка “Общая химия”.

I. Организационный момент.

– Сегодня мы познакомимся с силикатной промышленностью, ее продукцией, применением этой продукции в народном хозяйстве и быту. Научимся писать уравнения реакций, лежащих в основе производств. А сейчас повторим прошлый материал.

II. Повторение.

1. Индивидуальный опрос (для сильных и средних учеников). Они работают у доски.

Задания:

Первому ученику:

Как получают свободный кремний в технике и в лаборатории? Напишите уравнение реакций и проанализируйте их с электронной точки зрения.

Второму ученику:

Каковы химические свойства кремния? Напишите уравнения реакций.

Третьему ученику:

Получите практически кремниевую кислоту. Каковы ее химические свойства? Напишите уравнения реакций.

Четвертому ученику:

Решите задачу ? 1 (стр.101).

Задача.

Сколько потребуется оксида кремния (IV), содержащего 0,2 массовой доли примесей, чтобы получить 6,1 кг силиката натрия?

Решение.

1. Какова масса чистого SiO2, вступившего в химическую реакцию?

х г 6100 г

SiO2 + 2NaOH R Na2SiO3 + H2O.

60 г 122 г

х = (60 г · 6100 г)/122 г = 3000 г

2. Какова масса SiO2, содержащего 0,2 массовой доли примеси?

В 100 г SiO2 с примесями содержится 80 г чистого SiO2.

В х г SiO2 R 3000 г.

х = (100 г·3000 г)/80 г = 3750 г = 3,75 кг.

Ответ: 3,75 кг SiO2.

Пока ребята готовятся у доски, идет работа со слабыми.

2. Фронтальная беседа.

1. Назовите формулы наиболее распространенных соединений кремния. Дайте им названия.

2. Какие аллотропные видоизменения кремния вы знаете? Расскажите о них.

3. Какова кристаллическая решетка оксида кремния (IV)? Каковы его физические свойства в связи с этим?

III. Изучение новой темы.

– Итак, мы повторили физические и химические свойства кремния и его соединений. Выяснили, что многие соединения кремния имеют отношение к силикатной промышленности. Итак, что же такое силикатная промышленность? Какова ее продукция и где она применяется? Какие химические реакции лежат в основе ее производств?

Силикатную промышленность составляют производства различных строительных материалов, стекла и керамики из природных силикатов.

Работа с учебником Фельдмана “Химия” 9 кл. – схема ? 10, стр.97.

Силикатная промышленность состоит из трех производств:

а) производство керамики;

б) производство стекла;

в) производство цемента.

Керамика

Строительные материалы (канализационные трубы, дренажные трубы, облицовочные плиты, кирпичи). Предметы быта (фаянсовая и фарфоровая посуда, глиняная посуда, статуэтки и др.).

– Дренажные и канализационные трубы применяются в мелиорации почв, строительстве мостов, дорог. Вы их видели при въезде в Красный Ключ со стороны Бондарева (это хорошо известные детям населенные пункты).

Облицовочные плиты применяются для облицовки стен кухонь, ванных комнат. Облицовочные плиты использовали и для облицовки печей во дворцах богатых вельмож.

Кирпичи необходимы для кладки печей и домов. Раньше все кирпичные дома были однотипными. Сейчас есть возможность строить дома и коттеджи по индивидуальному проекту. Наверное, ребята, вы обратили внимание на красивый дом по улице Пушкина, на здание нового рынка в городе Абакане.

Наши предки тоже умели строить замки и дворцы из кирпича. В дельте реки Уйбат, около современного улуса Риутатчиково, находился столичный город средневековой Хакасии. Среди сооружений центральное место занимал большой замок, построенный из глинобитных блоков, сырцового кирпича и дерева. Существовал он в VIII-X вв. По форме это прямоугольное сооружение с мощными стенами и четырьмя башнями с восточной стороны. Внутри замка – два зала. Один из них – колонный северный – предназначался для торжественных приемов, второй (южный) – для жилья и культовых целей.

Реконструкция городского замка в устье р.Уйбат (VIII-X вв.)

Предметы быта

– Глиняная посуда, горшки были у разных народов: алебастровая посуда – у древних египтян; “краснофигурные и чернофигурные” амфоры – у древних греков и гжельская у посуда – у русских.

Древние хакасы тоже умели делать посуду из глины. Это знаменитые кыргызские вазы с широким горлом и своеобразным узором. Они были найдены при раскопках курганов.

Глиняные сосуды из гробницы в горах Отлах-тах (рубеж н.э), хранятся в ГЭ.

Кыргызские вазы.

Хакасы жили в юртах, которые делились на мужскую и женскую половины. На женской половине юрты на полках хранилась посуда из стекла, фаянса, дерева, железа, меди.

(Иллюстрация. Патачаков “Очерки материальной культуры хакасов”, рис.8, стр. 28).

Фарфор впервые был изготовлен в Китае. Способ его производства держали в секрете. Фарфоровая посуда – тонкая, при постукивании издает нежный звук. Ею украшались залы дворцов и замков богатых вельмож.

В России секрет фарфора открыл и наладил его производство Д.Виноградов.

Из керамики люди изготовляли и статуэтки. В одной из стоянок древних людей на Енисее (п.Майна нашего района), при выходе реки из Саянских гор, обнаружена древнейшая статуэтка человека, выполненная из обожженной глины. Она изготовлена около 13 тысяч лет назад. Это самая древняя статуэтка, найденная на территории бывшего Советского Союза.

(Иллюстрация. Л.Р.Кызласов “Очерки по истории Сибири и Центральной Азии”, рис.1, стр. 7).

Перейдем теперь к производству стекла.

1. Обыкновенное стекло. Сырье: сода Na2CO3, чистый кварцевый песок SiO2, известняк CaCO3.

Сырье тщательно перемешивается и нагревается до 15000 С. Песок берется в избытке.

t0

Na2CO3 + SiO2 R Na2SiO3 + CO2-

t0

CaCO3 + SiO2 R CaSiO3 + CO2-.

Силикат натрия и силикат кальция сплавляются с песком. Получается стекло – Na2O . CaO . 6SiO2.

Из обыкновенного стекла изготавливают оконное стекло, стаканы, бутылки, банки и т.д. (демонстрируется).

2. Химическое стекло. Сырье: поташ K2CO3, известняк CaCO3, кварцевый песок SiO2 в избытке.

t0

K2CO3 + SiO2 R K2SiO3 + CO2-

t0

CaCO3 + SiO2 R CaSiO3 + CO2-.

Получается тугоплавкое химическое стекло (демонстрируется химическая посуда).

3. Хрустальное стекло. Сырье: K2CO3 – поташ, PbO – оксид свинца (II), SiO2 – песок.

Получается тяжелое стекло с большим коэффициентом преломления света. Применяется для изготовления линз и художественной посуды (демонстрируется посуда).

4. Кварцевое стекло. Сырье: чистый кварцевый песок. Песок расплавляют, придают форму. Накаленная добела кварцевая посуда в холодной воде не трескается. Такую посуду используют в лабораториях, в электрических ртутных лампах.

5. Цветные стекла. Синее стекло (кобальтовое) получается при добавлении к сырью оксида кобальта (II) – CoO.

Зеленое стекло – при добавлении оксида хрома (III) – Cr2O3.

Сине-зеленое – при добавлении оксида меди (II) – CuO.

Рубиновое – при добавлении мелкораздробленного золота. (Кремлевские звезды).

В России секрет рубинового стекла возродил М.В.Ломоносов.

Фиолетовое – при добавлении соединений марганца. (Иллюстрация открыток из набора “Художественное стекло”).

6. Стекловолокно – тонкие стеклянные нити – получается путем вытягивания расплавленного стекла через мелкие отверстия. Стекловолокно прочное на разрыв. Ткани из этого волокна негорючи, обладают тепло-электро-звукоизолирующими свойствами, химически стойки. Применяются для изоляции.

7. Стеклопластика получается из стекловолокна и пластмасс. Она в 3-4 раза легче стали, но не уступает ей по прочности. Стеклопластикой можно заменить дерево и металл. Применяется в автомобильной, авиационной, судостроительной промышленностях.

Получение стекол разной формы.

– Стекло – вязкая масса, густеет постепенно.

Поэтому:

а) оконное стекло получают – выплавлением (Фельдман “Химия” 9 кл., рис.39, стр.99);

б) зеркало – прокатом;

в) бутылки, банки, елочные игрушки, фужеры – выдуванием (пример: упоминание о Новокузнецком стекольном заводе);

г) пуговицы – прессованием.

Из стекла также получают бусы, бисер.

Пуговицы, бусы, бисер используются хакасками для изготовления украшений: больших и малых серег, браслетов и пого. Раньше пого было символом, оберегающим семью. (Демонстрируются украшения, сделанные из бисера: серьги, браслеты, пого).

Пого – нагрудное украшение хакасских женщин. Пого изготавливается из бисера, бус, перламутровых пуговиц, монет.

Производство цемента. Сырье: известняк CaCO3, глина Al2O3 · 2SiO2 · 2H2O.

Устройство наклонных цилиндрических печей для обжига смеси с известняком при производстве цемента (Фельдман “Химия” 9 кл., рис.39, стр.99).

Длина печи более 200 м, а в поперечнике – около 5 м. В процессе обжига печь медленно вращается, исходные вещества постепенно движутся к нижней части, навстречу потоку раскаленных газов (принцип противотока) – продуктов сгорания поступающих в печь газообразных или твердого пылевидного топлива.

При этом происходят сложные химические процессы. Простейшие из них:

t0

Al2O3 · 2SiO2 · 2H2O R Al2O3 · 2SiO2 + 2H2O.

t0

CaCO3 R CaO + CO2-

CaO + SiO2 R CaSiO3.

Образовавшиеся в результате реакций вещества спекаются в виде отдельных кусков. После охлаждения их размалывают до тонкого порошка. Так получается портланд-цемент.

В зависимости от состава изготавливают разные сорта цемента: быстротвердеющий расширяющийся, морозостойкий, жаропрочный.

– Основными строительными материалами являются цемент, бетон, шлакобетон, железобетон.

Бетон – смесь щебня, песка, цемента. Добавим воды, перемешаем. Через несколько минут смесь начинает твердеть. (Демонстрация).

Шлакобетон – смесь цемента со шлаком.

Железобетон – бетоном заливают каркас из железных стержней.

Из железобетона строят корпуса заводов, фабрик, крупнопанельных домов, плотин. Примером может служить плотина Саяно-Шушенской ГЭС, находящаяся на территории нашего района. (Иллюстрация из фотоальбома “Хакасия”, стр. 27, 31).

Задание учащимся: Сделайте вывод по новой теме.

IV. Закрепление.

1. Упр.7, стр. 101.

t0

K2CO3 + SiO2 R K2SiO3 + CO2-

t0

PbO + SiO2 R PbSiO3.

Состав хрустального стекла

K2O · PbO · 6SiO2.

2. Задача ? 2, стр.101.

Сколько потребуется сырья для получения 1 т стекла?

Рассуждаем: сырьем для производства стекла являются: Na2CO3, SiO2, CaCO3. Состав обыкновенного стекла Na2O · CaO · 6SiO2. От исходных веществ до конечного продукта идет несколько реакций, поэтому пишем схему и решаем задачу.

х кг 1000 кг

Na2CO3 R Na2O · CaO · 6SiO2

106 кг 478 кг

1. Какова масса карбоната натрия, необходимая для получения 1000 кг стекла?

х кг/106 кг = 1000 кг/478 кг; х = 1000 кг . 106 кг/478 кг = 221,76 кг.

– Задачу дорешайте дома.

V. Домашнее задание.

Фельдман, 39. Ходаков, 42. з. ? 2, стр. 101 (закончить).

VI. Итог урока.

Итак, сегодня мы познакомились с силикатной промышленностью, ее продукцией и применением. Научились писать уравнения химических реакций, лежащие в основе производства стекол, цемента, решать задачи по этой теме.

Выставляются оценки за урок.

Х.ЧЕБОЧАКОВА,

учитель химии Красноключинской

неполной средней школы

Хакасия