Я предлагаю вам урок-деловую игру, которую провожу в 10 классе по теме “Синтетические волокна”. Подготовку начинаю за две недели, учащиеся выбирают роль и готовят доклад-выступление. Участниками игры являются все учащиеся.
Цели:
- обосновать применение капрона и лавсана их физическими и химическими свойствами,
- дать понятие о классификации волокон,
- принципах их химического получения и умения их распознать.
Оборудование и реактивы: капрон, лавсан (нити, ткань в пакетах), держатель, лакмус. бум. , вода в стакане, фарф. чашка, стекл. пал. , 3 пробирки, NaOH(р-р), H2SO4, HNO3, пипетки, ацетон, фр. к/ф “Капрон”, компьютер, коллекция “Волокна”, схема “Формование капронового волокна из расплава”.
Ход урока
1. Урок начинается с объявления темы и цели.
2. Вводная часть – история волокон. (рассказ учителя)
Издавна для изготовления одежды человек пользовался природными волокнами, получаемыми из хлопка, льна, шерсти некоторых животных, из нитей выпрядаемых гусеницей тутового шелкопряда. Эти источники оказались недостаточными, чтобы удовлетворить все возрастающую потребность в тканях. Тутовой шелкопряд за всю свою жизнь дает лишь 1г шелковой нити и для разведения его нужны тутовые деревья, определенные климатические условия и тщательный уход. Хлопок растет медленно, требует много света, тепла, влаги. Получение шерсти связано с животноводством. Как создать волокно искусственным способом? Вот вопрос, который уже давно начал волновать ученых. Более 200 лет назад ученые, размышляя о том, как шелковичный червь или паук изготовляет нити, предположили, что волокна можно получать искусственно. И вот в Париже на выставке в 1889 г. посетители смогли любоваться первыми образцами искусственного шелка, не уступающего по блеску натуральному. Наиболее видное место среди искусственных волокон занимают ацетатное и вискозное, их получают из древесной целлюлозы. Но производство искусственных волокон заключается в переработке природных полимеров, не может удовлетворить всевозрастающую потребность в волокнистых материалах. Возникла необходимость получать волокна из синтетических полимеров. Такие волокна называются синтетическими. Наш век часто наз. синтетическим. Синтетические волокна эластичны, не мнутся, отличаются высокой прочностью, не боятся моли и плесени. Из синтетических волокон наибольший интерес представляют капрон (амидное) полиамид-6, лавсан (полиэфирное) полиэтиленгликольтерефталат. С ними мы познакомимся на производственном совещании, на котором рассмотрим историю создания волокна, его производство и сбыт.
Слово инженеру-технологу. С химической технологией производства капрона познакомимся, просмотрев отрывок фильма “Капрон”.
Учащийся объясняет химизм процесса и характеризует сырье. Сырье – капролактам.
Химизм реакции:
Схема формования волокна (объяснение по схеме).
Слово историку (сообщение учащегося)
1) история капрона
2) производство капрона в Кемеровской области
В 1962 г. сдана в эксплуатацию первая очередь комплекса производства капролактама. Капролактам – это смола, содержащая всего 4 элемента C, H, O, N. Но в современной химии на основе продуктов коксования угля и переработки нефти, нет более сложной технологии, чем производство капролактама. И Кемеровские химики первые в СССР получили капролактам, сырье для производства капрона. В составе Кемеровского химического узла работает самое молодое предприятие отрасли – производственное объединение “Химволокно”. Его становление началось с того, что на опытной установке в 1969 г. были получены первые пряди капронового волокна. В октябре 1973 г. были пущены в эксплуатацию прядильные и ткацкие станки на которых вырабатывается корд для шинных предприятий Ярославля, Барнаула, Бобруйска, а также техническая капроновая нить и капрон – шелк.
3) Историческая справка о лавсане (сообщение)
С производственным процессом лавсана познакомит инженер – технолог (выступление учащегося)
Сырье: терефталевая к, этиленгликоль.
Химизм:
Схема формования волокна (рассказ по схеме).
Сообщение из отдела сбыта – применение капрона на основе физических свойств (учащийся показывает продукты из капрона и лавсана). Виды продукции на основе капрона
1. Кордная ткань - в шинной промышленности, в качестве каркаса для изготовления покрышек, пневматических шин.
2. Штапельное капрон-волокно - для переработки в текстильной и ковровой промышленности.
3. Полиамид-6 – для изготовления технических изделий, деталей, применяемых в машиностроении, автомобилестроении.
4. Мононить – для изготовления щёток коммунальных машин.
5. Технические нити – для изготовления технических тканей, канатов, сетеостнасных изделий для рыбной промышленности.
6. Текстильная нить (гладкие и текстулированные) – для производства чулочно-носочных изделий.
7. Товарная капроновая смола – для изготовления пластмассовых изделий.
8. Волокнистый материал – для дорожного покрытия в труднодоступных районах страны.
Слово экономисту.
Если затраты труда на изготовление синтетического капронового шелка принять за 100%, то при выработке искусственного шелка они составляют 60%, шерсти 450%, а натурального шелка 25 000%.
Шерсть на овце за три месяца отрастает в среднем на 30 мм. а на заводе хим. волокна прядильная машина за 1 мин. вытягивает до 5000 м. нити!
Задача: Объединение химволокно выпускает за 1 год 60 тыс тонн синтетического волокна. Рассчитайте сколько га нужно засеять хлопком или сколько голов вырастить, чтобы произвести столько же волокна, если известно, что для получения 320 кг нанур. волокна нужно снять урожай хлопка с одного га или использовать шерсть 70 овец.
(решает задачу и вывод делает экономист, что расчёты подтверждают рентабельность производства синтетических волокон по сравнению с натуральными).
Слово экологу (сообщения учащегося)
Любое химическое производство влияет на окр. среду. Промышленность полимеров ставит перед экологией многие серьезные проблемы. Экологич. трагедия состоит в том, что в отличие от природных и искусственных полимеров для которых существуют ферменты способные их разлагать. Синтетические полимеры не могут самоуничтожаться. Это понятно, синтетические полимеры созданы человеком и не встречаются в живых организмах. Эволюция еще не успела создать условия для самоуничтожения этих веществ. Синтетические отходы нельзя сжигать, т. к. увеличивается загрязнение воздуха очень ядовитыми веществами. Одним из решений этой проблемы синтез полимеров, который по “зубам” некоторым микроорганизмам, существующим на земле. Разработка и внедрение безотходных технологий, совершенствование очистных сооружений и закрытия устаревших производств.
(учитель) Мы познакомились с синтетическими волокнами капрон и лавсан, кроме них известны синтетические волокна хлорин, энант, нейлон, нитрон.
(показ коллекции)
Какие бывают волокна по происхождению? (см. приложение № 2)
(обсуждение схемы)
Но не только положительными качествами обладают синтетические волокна. Они имеют и недостатки: малая гигроскопичность (плохо впитывать влагу), способность накапливать статическое электричество, образующееся при трениях.
Свойства капрона и лавсана изучим, выполнив лабораторную работу, где вы исполните роль лаборантов.
Учащиеся выполняют лабораторную работу по инструкции. (см приложение № 3). После выполнения лабораторной работы обсуждают выводы и отвечают на вопрос
- Как на практике отличаете капроновые ткани от ткани лавсана
- Какими методами получают полимеры капрон и лавсан
- За счёт каких связей образуется полимеры капрон и лавсан
Д/з на доске: п. 62, подготовиться к прак. раб. №7-8, с. 355 №2 с. 354
Итог урока.
Тестирование. (закрепление материала) (см приложение № 4)
Литература
- Буцкус Б. Ф. “Книга для чтения по органической химии”. М. , “Просвещение” 1985г
- В. В. Девяткин, Ю. М. Ляхова “Химия для любознательных”. Ярославль Академия, Ко, Академия Холдинг 2000
- Энциклопедия для детей. Химия. Аванта 2000
- Экономическая география Кемеровской области
- Научно-методический журнал Химия в школе № 5, 89; 5,86.