Урок химии "Силикатная промышленность" (9-й класс)
Познание 21 век - все об образовании и школах

Урок химии "Силикатная промышленность" (9-й класс)


адреса школ

учебное

новости науки

реклама

Тип урока: изучение нового материала.

Цели:

Оборудование: компьютер, мультимедиапроектор, экран, школьная коллекция “Стекло”, коллекция посуды из различного сорта стекла, керамики, фарфора (собранная учащимися).

Метод: лекция с элементами беседы, беседа с активизацией учащихся, самостоятельный поиск учащихся информации при направляющей роли преподавателя.

Структура урока:

  1. Мотивационный этап.
  2. Информационно-поисковый этап:
  1. Обобщение и систематизация.
  2. Домашнее задание.

Ход урока

  1. Мотивационный этап.

На протяжении многих уроков мы изучаем неметаллы, на прошлом уроке мы изучали кремний и его соединения. На дом вам был §30 до применения кремния, упр. 4.

Сегодня же нам предстоит изучить основы производства силикатной промышленности, познакомиться с продуктами силикатной промышленности их практическом значении и применении (посмотрите, сколько различных продуктов этой промышленности, собранных учащимися параллели 9-х классов на демонстрационном столе). Выяснить, почему эта промышленность называется силикатной? Узнать о родине фарфора, цемента из сообщений, посмотреть презентации, составленные обучающимися (записывают тему урока)  

  1. Информационно-поисковый этап:
  1. Стекло.

“Пою перед Тобой в восторге похвалу
Не камням дорогим, ни злату, но стеклу”
М.В. Ломоносов

Учитель: в природе существует стекло вулканического происхождения – обсидиан. Открыто стекло очень давно. Достоверно известно, что еще в IV тысячелетии до н. э. в некоторых странах Востока умели выплавлять стекло. Имя его открывателя, естественно, неизвестно.

Популярна легенда о случайности этого открытия: о моряках, обложивших комками соды разведенный на песке костер, и найденных на этом месте блестящих камушках – каплях, образовавшихся из сплавившихся песка и соды. Доля истины в легенде есть. Стекло действительно варят из нескольких компонентов. Основа – песок и сода (либо поташ).

Какова формула речного песка, соды, поташа? Составим уравнения реакций, лежащих в основе производства стекла (учащийся записывает на доске формулы исходных веществ, уравнения реакций при помощи учителя)

Сырье: смесь исходных веществ (шихта): песок SiO2 , сода Na2CO3 (либо поташ - K2CO3), известняк CaCO3 .

Химизм производства:

Na2CO3 + SiO2 = Na2SiO3 + CO2
CaCO3 + SiO2 = CaSiO3 + CO2

Охарактеризуйте данные реакции (реакции гетерогенные, необратимые, эндотермические).

Образовавшиеся силикаты натрия и кальция сплавляют с песком, который берут в избытке.

Na2SiO3 + CaSiO3 + 4 SiO2 = Na2O · CaO · 6SiO2.

Варят стекло в течение нескольких часов в ванных печах непрерывного действия. Размер “ванны” таков, что самому крупному киту было бы в ней просторно. Процесс варки стеклоделы делят на три стадии: провар шихты, осветление (удаление мелких пузырьков газа), студка – осторожное охлаждение.

Расплавленное стекло при охлаждении твердеет не сразу, а постепенно, образуя вязкую послушную массу. Благодаря этому свойству стекло подвергается формовке. Для формовки стеклянных изделий применяют: выдувание (ручным способом или стеклодувные машины), (посмотрите на эту вазу, изготовленную ручным способом на Первомайском стекольном заводе); прессование (пуговицы, тарелки); прокатка (зеркальное стекло); вытягивание (листовое стекло). Важным шагом на пути разработки механизированного способа было изобретение бельгийца Фурко (демонстрация слайда Презентации 1). Он предложил положить на поверхность расплавленной массы керамический брус (“лодочку”) с продольной щелью. Керамика легче расплавленной стеклянной массы, и поэтому “лодочка” плавает на поверхности. Если нажать на нее, то расплавленная масса выдавливается из щели. На нее опускают “приманку” и тянут вверх. Толщина листа зависит от скорости подъема и скорости охлаждения листа.

Вспомните, на какие группы делятся вещества по строению? (кристаллические и аморфные)

Молекулы в любой жидкости расположены беспорядочно. При охлаждении стекла, оно затвердевая, сохраняет эту неупорядоченную структуру, какая была в расплаве. Сточки зрения физика стекло – это “твердая жидкость”.

Итак, стекло это сплав каких веществ? Какого строения? (Na2O · CaO · 6SiO2., вещество аморфного строения)

Помимо “обычного” - силикатного стекла, изготовляют и многие другие сорта. Так, есть стекло на основе В2О3, Р2О5, GeО2. Их называют боратными, фосфатными, германатными.

Сорта силикатного стекла (по назначению):

Учащиеся записывают в тетради

Мне хотелось бы обратить ваше внимание на оконное стекло в нашей школе, точнее на разбитое стекло окон школы, теплицы. Разбитое стекло – это впустую затраченные миллионы тонн добытого в карьерах песка и мела, полученной на химических заводах соды, огромное количество напрасно сожженного в стекольных печах топлива, даром израсходованной электроэнергии, пущенного на ветер драгоценного человеческого труда. Разбитое стекло – это и твердые бытовые отходы, засоряющие окружающую среду.

Где применяется такое стекло? (кварцевые лампы в медицине).

Для окрашивания стекла в стекломассу вводят различные оксиды, так FeO, Cr2O3 придают стеклу зеленый цвет (дем. цветной посуды, собранной учащимися), CoO – синий, MnO2 - фиолетовый, соединения золота и меди, которые в процессе варки стекла восстанавливаются до металлов, красный цвет (рубиновое стекло Кремлевских звезд) (демонстрация слайда Презентации 1).

Как вы считаете, каково значение этой сетки? (Это безопасное стекло, при ударе не рассыпается, обладает противопожарной безопасностью, так как от пламени такие стекла не высыпаются из рамы, а растрескиваются. В результате нет сквозняков раздувающих огонь).

Где используется это стекло, и какое значение имеет то, что при ударе не образуются осколки? (Используется для остекления автомобилей. Это резко снижает возможность ранения осколками стекла пассажиров).

И это далеко не весь список используемых сортов стекла.

  1. Керамика.

Что является сырьем для керамических изделий? (глина nAl2O3·mSiO2).

И действительно, керамика от греческого “керамос” - глиняная посуда. Керамическая промышленность одна из самых древних на Земле (гончарное ремесло). Еще в глубокой древности (с эпохи неолита – 8-3 тысячелетия до н. э.) было обнаружено свойство глины, приобретать твердость и прочность после обжига в огне. Керамические изделия делятся на грубые (строительные материалы – кирпич, облицовочные плиты, черепица; канализационные и дренажные трубы) и тонкие (предметы быта – посуда и фаянс).

Основные стадии: смешение глины и воды (тесто); формирование предмета; сушка; обжиг в печах.

Кирпич – ровесник цивилизации. Его изготовляли и использовали для строительства еще в Древнем Египте и Вавилоне.

Когда-то изготовление кирпича было очень тяжелой работой. Сначала босыми ногами месили глину, потом вручную придавали ей форму кирпича и обжигали в печах при высокой температуре. Производство кирпича в наше время механизировано. Какие вы знаете виды кирпича?

Виды кирпича:

К ценным керамическим материалам относят и фаянс. Чем же фаянс отличается от фарфора, узнаем из сообщения учащегося (см. Приложение 4)

Фарфор.

Фарфор – самая благородная керамика. Это материал, состоящий из глины, кварца и полевого шпата. Изделия отличаются высокой прочностью, тонкостью, белизной (хотя существует и черный фарфор, а совсем недавно освоена технология получения цветного фарфора – голубого и розового), просвечиваемостью (прозрачностью), долговечностью, химической стойкостью, яркостью росписей (обратите внимание на фарфоровую чашечку 1935г. из семейной коллекции учащейся 8 кл. Усовой А.). Фарфор – изобретение китайцев. Первые изделия из фарфора относятся к VII веку. В средние века китайские мастера делали славящиеся на весь мир фарфоровые фонари, которые светились, если внутри зажечь огонь.

Где и кем был открыт секрет производства фарфора в Европе, узнаем из сообщения учащегося “Саксонский фарфор” (см. Приложение 4)

А как производство фарфора началось в России? Об этом послушаем сообщение учащегося на тему: “Создатель русского фарфора” на следующем уроке (см. Приложение 4)

Различают две основные разновидности фарфора:

Фарфоровые изделия росписывают красками. Роспись бывает подглазурная (выдерживает tо обжига, но палитра красок небольшая) и надглазурная (tо обжига небольшая, палитра красок значительно шире, но они стираются с черепка при долгом употреблении) Полюбуемся иллюстрациями изысканных фарфоровых изделий, хранящихся в Государственном Эрмитаже (демонстрация Презентации 2)

  1. Цемент (хлеб строительства).

Слово “цемент” происходит от латинского “цементум”, что означает битый камень. Цемент – собирательное название различных порошкообразных вяжущих веществ, способных при смешении с водой образовывать пластическую массу, приобретающую со временем камневидное состояние.

Первый цемент был открыт во времена Римской империи. Примерно в это же время жители Древней Руси заметили, что устойчивость к воде придает извести измельченная обожженная глина.

Одним из наиболее распространенных промышленных цементов является портландцемент. Послушаем сообщение учащегося и посмотрим Презентацию 3 по этой теме.

  1. Обобщение и систематизация.

Вопросы:

  1. Почему промышленность называется силикатной? (стекло, цемент, кирпич, бетон бывают, весьма различны, по составу, но их важной составной частью служит кремний).
  2. Перечислите способы формовки стеклянных изделий?
  3. Каков состав хрустального стекла?

Внимание вопрос на сообразительность!

  1. В каком органе человека содержится больше всего кремнезема? (стекловидное тело глаза).
  2. На какие группы делятся керамические изделия?
  3. Объясните происхождение слова “фаянс”.
  4. Чем фарфор отличается от фаянса?
  5. Какую марку имеет саксонский фарфор и почему?
  6. Что такое цек старинных фаянсовых изделий?

А сейчас выполните тест по вариантам, лежащий на вашем столе.

Проверочный тест
Вариант I Вариант II
1.Сырье для производства натриевого стекла:
  • K2CO3
  • SiO2
  • Na2CO3
  • CO2
1.Сырье для производства калиевого стекла:
  • K2CO3
  • SiO2
  • Na2CO3
  • CO2
2.Состав тугоплавкого стекла:
  • K2O·CaO·6SiO2
  • K2O·PbO·6SiO2
  • Na2O·CaO·6SiO2
2.Состав обычного оконного стекла:
  • Na2O·CaO·6SiO2
  • K2O·CaO·6SiO2
  • K2O·PbO·6SiO2
3.Красная окраска глиняного кирпича обусловлена:
  • Al2O3
  • Fe2O3
  • Cr2O3
  • MnO2
3.Фотохромное стекло изменяет цвет благодаря ионам:
  • Fe3+
  • K+
  • Na+
  • Ag+
4.Бетон – смесь:
  • щебня, песка
  • щебня, песка, мела
  • щебня, песка, цемента
4.Цемент в переводе с латинского:
  • глина
  • речной песок
  • битый камень
5.Крамика в переводе с греческого:
  • речной песок
  • глина
  • битый камень
  • полевой шпат
5.Родина фарфора:
  • Россия
  • Италия
  • Германия
  • Китай
  1. Домашнее задание: § 30 полностью, записи в тетрадях.

Список литературы:

  1. Александров В. Н. “История русского искусства” Минск “Харвест” 2007.
  2. Алимарин И. П. Неорганическая химия. Энциклопедия школьника. Гл. ред. И. П. Алимарин. М., “Советская Энциклопедия”, 1975.
  3. Крицман В. А. Книга для чтения по неорганической химии. Ч. II. Учеб. Пособие для учащихся 9 кл./Сост. В. А. Крицман. -2-еизд., перераб., доп. – М.: Просвещение, 1984.
  4. Савина Л. А. Я познаю мир: Детская энциклопедия: Химия/Авт.-сост. Л. А. Савина. М.: ООО “Издательство АСТ-ЛТД”, 1998.
  5. Таубе П. Р., Руденко Е. И. “От водорода до … нобелия?”, Государственное издательство “Высшая школа”, Москва 1961
  6. Познавательный журнал для девочек и мальчиков “Детская энциклопедия” №12 2004 “Таинственный мир зеркал”; учредитель – ЗАО “Аргументы и факты”
  7. Журнал “Химия и Жизнь” №7 1970 г.
Оставьте свой отзыв с помощью аккаунта ВК:
Оставьте свой отзыв с помощью аккаунта FB:

 
Научно-популярный портал "Познание - XXI век".
111672, г. Москва, ул. Новокосинская, д. 15, корп. 7.
Для связи E-mail: . poznanie21@yandex.ru