Силикатная промышленность: вчера, сегодня, завтра

Муниципальное общеобразовательное учреждение

«Ключанская средняя школа»

Открытый урок: «Силикатная промышленность: вчера, сегодня, завтра»

Учитель химии

Рогачева Л. Д.

Ключ-2018

Силикатная промышленность: вчера, сегодня, завтра.

Как зажечь рубиновые звезды?

Цели. Воспитательные: продолжить формирование научного мировоззрения учащихся, коммуникативных и организаторских умений, умений саморегуляции и взаимодействия в коллективе, совершенствование навыков парной и коллективной работы, наблюдательности; расширение кругозора; патриотическое, эстетическое и экономическое воспитание, профориентационная работа.

Развивающие: развитие внимания и мышления, познавательного интереса к химии, логического мышления, навыков составления уравнений реакций, умения работы с наглядными средствами.

Обучающие: познакомить учащихся с основными производствами силикатной промышленности: сырьем, химическими процессами при получении стекла, цемента, кирпича, с изделиями из них и их применением.

Методы и приемы: индивидуальный опрос, фронтальная работа с классом, работа с учебником, работа с таблицей, демонстрация, рассказ, беседа, проблемный подход.

Оборудование: компьютер, цифровой проектор, экран, коллекции «Стекло» , «Минералы», презентация «Силикатная промышленность», выставка изделий силикатной промышленности.

Тип урока: урок открытия новых знаний.

Ожидаемый результат:

Структура урока:

1. Организационный момент.

2. Активизация знаний учащихся.

-постановка целей урока и определение темы.

3. Изучение нового материала.

-лабораторная работа (работа в парах)

-презентация

-проблемные вопросы

4.Закрепление изученного материала.

- экспресс-сообщения

- тестирование

5. Домашнее задание 

6. Рефлексия

Ход   урока

1.Организационный момент.

- приветствие учеников;

- проверка готовности к уроку.

2.Актуализация знаний в форме фронтальной беседы.

Учитель: Несколько последних уроков мы посвятили кремнию. Один ученик получает задание по карточке : «Дописать уравнения химических реакций» у доски.

Давайте посмотрим на эпиграф урока, выставку изделий и попробуем сформулировать тему и цели урока. А чтобы помочь вам, я загадаю три загадки:

1. В горах далёких Шао Линь
Копали глину – каолин.
Из этой глины с давних пор
В Китае делали ….. ( фарфор)
2. Такова моя природа:
Известняк, песок и сода
Много требуют огня,
Чтобы выплавить меня.
Я прозрачно и светло
И зовут меня… (стекло)
3. Я – серый порошок,
пока мой дом – мешок.
Но лишь напьюсь воды -
в момент окаменею я… (цемент) (Ответы учащихся)

Вспомните латинское название кремния - силициум. Нетрудно провести аналогию между названием этого элемента и темой нашего урока.

Совместное определение темы и целей урока.

3.Изучение нового материала

Посмотрим, что служит сырьем для современной  силикатной   промышленности. Это природные соединения - глина Al₂O₃* 2SiO₂*nH₂O,песок SiO₂, известняк CaCO₃, доломит MgCO₃*CaCO₃. Искусственно полученные вещества – сода Na₂CO₃, бура Na₂B₄O₇ *10H₂O,сульфат натрия Na₂SO₄.Отходы других отраслей промышленности - доменный шлак; нефелиновый шлам; сланцевая зола.

Пою перед тобой в восторге похвалу

Не  камням дорогим, не злату, а… (стеклу).

Как вы думаете, кто автор этого стихотворения?

Так писал Михаил Васильевич Ломоносов в «Оде стеклу» в1736 году.

В словаре С. И. Ожегова читаем: «Стекло - это прозрачный твёрдый материал, полученный из кварцевого песка и оксидов ряда металлов» (читает ученик).

История стекла уходит своими корнями в Древний Египет, где впервые из него сделали бусы. На Руси стеклянные вещи: бокалы, браслеты изготовлялись в XI-XIII веках, о чем свидетельствуют и археологические раскопки на территории Старой Рязани.    

Познакомимся с некоторыми видами стекла, используя ^{инструктивную карточку.}    
  

^{Лабораторная работа №12 «Ознакомление с видами стекла» стр.102.}

^{Учащиеся работают в парах и группах. Им выданы образцы стекла и инструктивная карточка, по которым дети определяют: вид стекла, сырьё для получения, применение. Педагог по ходу показывает презентацию.(Слайд 15)}

Существуют следующие разновидности: обыкновенное стекло, химическое, хрустальное, рубиновое, кварцевое, жидкое и др.. Поговорим и посмотрим о некоторых из них  чуть подробнее.

Обыкновенное стекло. История стекла своими корнями уходит в глубокую древность. Право изобретения его принадлежит древним финикийцам.

Первый стекольный завод в России был построен в 1636 году под Москвой, но особенно быстро стеклоделие развилось при Петре I.

Главный потребитель стекла в настоящее время – строительная индустрия. Больше половины всего вырабатываемого стекла приходится на оконное. Для его изготовления берут только чистый кварцевый песок, соду и известняк. Эти вещества тщательно перемешивают и подвергают сильному нагреванию до 1500 градусов. Образовавшиеся при этом силикаты натрия и кальция сплавляются с песком, который берут в избытке.

Na2CO3+ SiO2  =   CO2  +  Na2SiO3

CaCO3 + SiO2  = CaSiO3 + CO2

Стекло не является индивидуальным веществом, а представляет собой сплав нескольких веществ. Примерный состав обычного оконного стекла можно выразить формулой

 Na2O .  CaO . 6SiO2 .

Производство стекла: расплавленное стекло при охлаждении твердеет не сразу, а постепенно загустевает, образуя сначала вязкую массу. Благодаря этому свойству стекло подвергается формовке – в разогретом состоянии ему можно придавать любую форму. Для формовки стеклянных изделий применяют выдувание ( бутылки, электролампы), прессование (пуговицы), прокатку ( зеркальное стекло), вытягивание (листовое стекло, стеклянные трубки). Вытягивание листового стекла путём вытягивания происходит при помощи специальных машин. В них полужидкое стекло выдавливается через щель, и при помощи специальных вальцов вытягиваются листы.

Бутылочное или посудное стекло Na₂O·CaO·6SiO₂ с примесью Al₂O_{3 .} Химическое тугоплавкое K₂O·CaO·6SiO₂, твердое и не такое пластичное. Если при производстве стекла соду заменить на поташ K2CO3, то получают более тугоплавкое стекло. Тугоплавкое стекло используют для изготовления химической посуды ( пробирок, колб и т.д.).

Хрустальное стекло (свинцовое стекло) K₂O·PbO·6SiO₂ (весьма тяжелое, сильно преломляет свет и хорошо полируется). Красота хрустальных изделий зависит от мастерства их отделки. Сырьё : поташ, оксид свинца(II) и песок. Считают, что хрусталь был открыт в Англии в XVII  столетии и характеризуется высокой прозрачностью, хорошим блеском, характерным звоном и большой плотностью. Изделие из хрусталя в руке чувствуется по массе. Хрустальное стекло сильно преломляет свет, поэтому применяется в оптике для изготовления линз и призм.(Слаиды 17,22-24) Оптическое стекло (состав такой же, как у хрустального) для изготовления линз и призм, в котором недопустимо пузырьков газа. Оптическое стекло – окно в мир. В макромир, во Вселенную вглядываются стеклянные глаза телескопов. В микромир можно заглянуть через глазок микроскопа. стекло.

Цветное стекло (Слайд 15-17) Для приготовления цветных стекол к сырью добавляют оксиды соответствующих металлов. Так, например, при добавлении оксида кобальта (II) получают синее стекло, оксид хрома(III) придаёт стеклу зелёный цвет, а сера в жёлтый. Добавлением небольших количеств мелкораздробленного золота получают рубиновое стекло. Из такого стекла сделаны звёзды, украшающие Московский Кремль на Красной площади. Кремлёвские звёзды  были изготовлены на заводе « Красный май» Вышневолоцкого района. (Слайды17-21)

Без него никто не сможет сам себя увидеть? (Ответы учащихся)

Зеркальное стекло

Вывод по лабораторной работе.

Физкультминутка.

В своём стихотворении « Письмо о пользе стекла» М.В.Ломоносов писал:

 Так в бисере стекло, подобяся жемчугу,

Любимо по всему земному ходит кругу.

Им красится народ в полунощных степях,

Им красится арап на южных берегах…

Почти 6 000 лет назад возникло стеклоделие и появились стеклянные бусы разных форм и размеров. Благодаря совершенствованию технологии изготовления современем бусы становились всё мельче и мельче. Так появился бисер – мелкие бусинки с отверстиями для продевания нитки. В те далёкие времена стекло варили на кострах в толстостенных глиняных горшках. В них засыпали шихту – смесь чистого кварцевого песка, соды, извести и мела. Венеция на многие века стала единственным центром бисерного производства. Громадный сбыт бисера шёл в Европу. Особенно ценился очень мелкий ( диаметром 0,5 мм) и блестящий бисер.

В начале XVIII века становится популярным чешское стекло. Бисер из него легче поддавался обработке, гранению и шлифованию. Расцвет бисерного рукоделия в России пришёлся на начало XX века, но и сейчас искусство бисероплетения не забыто и я предлагаю вам полюбоваться изделиями из бисера.(Выставка)

^{Показ слайдов25-28 – «Химия в строительстве»}

Какие указанные строительные материалы вы видите вокруг себя? (Ответы учащихся)

Бетон = цемент + песок + щебень.

Шлакобетон = цемент + шлак + песок.

Железобетон = цемент + песок + железная арматура + щебень

Цемент- это собирательное название различных порошкообразных вяжущих  веществ, способных при смешивании с водой образовывать пластическую массу, приобретающую со временем камневидное состояние. Слово « цемент» в переводе с латинского означает битый камень. А первый цемент был открыт во времена Римской империи. В 1817 г. военный техник Е.Г.Челиев разработал способ получения цемента из глины и известняка и в 1825 г. описал его. Однако его забыли. Самая распространённая марка – портландцемент.В 1824 г. в Англии каменщик Дж.Аспдин впервые получил патент на производство цемента.

Основным сырьём для производства портландцемента являются известняк CaCO3  и глина, содержащая оксид кремния (IV). Эти вещества тщательно перемешиваются и их смесь обжигается в наклонных цилиндрических печах, длинна которых достигает 200м, а в поперечнике – около 5м. В процессе обжига печь медленно вращается  и исходные материалы постепенно движутся навстречу потоку раскалённых газов – продуктов сгорания поступающего топлива.

При повышенной температуре между глиной и известняком происходят сложные химические реакции. Простейшими из них являются обезвоживание каолина, разложение известняка и образование силикатов и алюмосиликатов кальция:        

AI2O3.2SiO2.2H2O   =  AI2O3. 2SIO2 + 2H2О

CaCO3=CaO + CO2

CaO + SiO2  =  CaSiO3

Образовавшиеся в результате реакций вещества спекаются в виде отдельных кусков. После охлаждения их размалывают до тонкого порошка.

Процесс затвердевания цементного теста объясняется тем, что различные силикаты и алюминаты, входящие в состав цемента, реагируют с водой с образованием каменистой массы. Чтобы цементное тесто не лопнуло, при затвердевании в него добавляют песок.

4.Закрепление изученного материала.

Экспресс-сообщения: «Настоящее и будущее стекла»

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.(Ученик)

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. .(Ученик)

Фотохромное стекло (боросиликатные стекло В2О3 с равномерным включением кристалликов хлорида серебра, изменяет цвет и прозрачность в зависимости от освещения. Эффект потемнения и просветления вызван обратимым переходом ионов серебра в нейтральное состояние. Выделение атомарного серебра приводит к потемнению стекла). Защитное стекло (защищает от ультрофиолетовых, инфракрасных, чрезмерно ярких видимых лучей). Используется при сварочных работах, в металлургии.(Ученик)

Жидкие стёкла. К ним относят концентрированные растворы силикатов натрия  и калия, получаемые при сплавлении оксида кремния(IV) со щелочами или карбонатами.

Пропитанные жидким стеклом изделия из дерева и ткани плохо загораются, поэтому таким способом обрабатывают материалы, идущие на изготовление театральных декораций. .(Ученик)

Кварцевое стекло получают из чистого песка. Расплавленный песок, остывая, образует стекловидную массу. В отличии от обычного стекла кварцевое  мало изменяется в объёме при изменении температуры. Посуду, изготовленную из него можно накалить до бела, а затем бросить в холодную воду и она не трескается. Другое специфическое свойство – это способность пропускать ультрафиолетовые лучи, поэтому из него изготовляют  кварцевые лампы для физиокабинетов и посуду для микроволновых печей.

В США создали технологию получения бетона из материалов лунного грунта . Для этой цели учёные воспользовались образцами лунных пород, доставленных на землю астронавтами. Оказалось, что из этих пород можно извлечь все составные части бетона, даже воду, которая воссоздаётся химическим путём. Лунный бетон – очень прочный материал. Он выдерживает большие колебания температуры – от - 120 градусов до + 130.

Тестирование.

1. Отраслями силикатной промышленности являются следующие производства:

а) аммиака; б) цемента; в) азотной кислоты;

г) керамики; д) стекла.

Ответ. б, г, д.

2. Состав оконного стекла:

а) Na₂O•MgO•6SiO₂;

б) K₂O•CaO•6SiO₂;

в) Na₂O•CaO•6SiO₂.

Ответ. в.

3. Цемент – это смесь:

а) карбоната магния и песка;

б) алюминатов и силикатов кальция;

в) силиката кальция и песка.

Ответ. б.

4. Керамика – это производство:

а) бетона;

б) фарфора;

в) кирпича;

г) кафельной плитки.

Ответ. б, г.

5. Бетон – это смесь:

а) цемента, песка, воды;

б) щебня; песка, цемента;

в) щебня, песка, цемента и железная арматура.

Ответ. б.

6. Хрустальное стекло – это:

а) K₂O•CaO•6SiO₂;

б) K₂ O•PbO•6SiO₂;

в) Li₂O•ZnO•H₂O

Ответ. б.

Самооценка .

Д/З § 33,упр.7,8, п/р №5 стр.102.Творческое задание по желанию: репортаж, мини-сочинение о продукции силикатной промышленности, проект о создании в селе предприятия по производству строительных материалов.

Собрались на строительной площадке Стекло, Цемент и Песок. Стали решать : «Кто здесь самый главный?» «Это я, это я, я, я!» – вопило Стекло, топало и прыгало. «Я не хуже! – закричал вдруг Цемент. – Я могу быть морозостойким, жаростойким, я такой разный!» И они долго кричали, топали ногами так сильно, что Стекло от натуги лопнуло. Тут вдруг поднялся ветер, который поднял вверх серый Цемент и осколки Стекла и унес их прочь со двора. Стало тихо. И в этой тишине, кряхтя и тяжело сопя, из-под лавочки вылез старичок Песок. Про него все забыли. Он не хвастал, не бил себя в грудь, доказывая, что он главный. Но оказалось, что главнее его нет. Почему?(СЛАИД29)

Рефлексия урока давайте подведём итог и ответим на вопрос: что нового, интересного, полезного вы узнали на сегодняшнем уроке? Что понравилось? Что не понравилось? Над чем ещё предстоит поработать?