Тип урока: Объяснение новой темы.
Цель урока : Познакомить учащихся с понятием «Металлургия» , показать географическое расположение данной отрасли народного хозяйства и её сырьевой базы, дать представление о производстве чугуна и о химических процессах , происходящих при этом.
Задачи урока:
1. Показать, что науки химия и география тесно связаны друг с другом.
2. Закрепить умение ориентироваться по географической карте .
3. Дать новые понятия : металлургия ,концентрация и комбинирование производства , шихта , флюс, доменная печь, шлак , кокс .
4. Закрепить умение составлять уравнения реакций и расставлять коэффициенты.
5.Раскрыть , как решаются экологические проблемы при производстве чугуна.
6.Показать , что производство чугуна- безотходное.
Подготовка к уроку :
1.Подготовить коллекцию минералов и магнитную схему- кластер.
2.Подготовить проектор, экран и компьютер .
3. Электронный учебный диск « Уроки химии Кирилла и Мефодия» 8-9 класс. Тема «Металлы. Производство чугуна.»
4.Подготовить таблицу « Доменная печь».
План урока:
1. Вводное слово учителя географии о целях и задачах урока.
2. Рассказ учителя географии о металлургической промышленности, её расположении на территории нашей страны.
3. Демонстрация учителем географии минералов, которые являются сырьём для металлургической промышленности.
4. Рассказ учителя химии о производстве чугуна.
5. Работа учеников над химическими реакциями, идущими при производстве чугуна.
6 Рассказ учителя географии о применении чугуна и побочных продуктов.
7. Закрепление новой темы.
Ход урока :
Учитель географии: Цель урока , ребята, познакомить вас с понятием « металлургия» и с производством чугуна. Металлургический комплекс- совокупность отраслей, производящих разнообразные металлы. Она состоит из 2 отраслей- черной и цветной(запись в тетрадях) . Несмотря на различия, имеют часть общих черт :
1)Производство большей части металла на крупных предприятиях. В состав входит более 3-х тыс. предприятий .Характерна высокая концентрация.
2)Высокая монополизация производства. Это затрудняет конкуренцию , что влияет на качество металла и его цену.
3) Высокий уровень комбинирования производства. Включает добычу руд металлов, их обогащение , добычу топлива, производство проката , вспомогательных материалов.
Металлургическая промышленность влияет на градообразование , т.к . вокруг предприятий строятся новые города .
Ребята . найдите на карте города, выросшие рядом с металлургическим комплексом.
( Работа учеников с атласами на местах )
Черная металлургия относится к старой отрасли , возникшая в прошлых веках. Она занимает ведущее место в производстве металлов и сплавов.
На доске выстраивается кластер « Металлургический комплекс»
Черная металлургия очень материалоёмкое производство (для производства 1 тонны чугуна требуется более 6 тонн сырья , топлива и вспомогательных материалов). Сырьем служит железная руда ( красный ,бурый, магнитный железняки) , черный уголь и известняк - учитель показывает минералы и пишет на доске их название .Поэтому, чтобы избежать огромных по расстоянию перевозок, металлургические комбинаты размещаются вблизи крупных железных и угольных бассейнов или между ними.
Большинство предприятий черной металлургии- комбинаты. Они объединяют все стадии металлургического передела(производство чугуна, стали , проката) , производство кокса из угля и переработка отходов ( шлака и доменных газов) .
Если располагаете временем , то можно спросить у ребят , где размещаются основные металлургические базы ( по атласам). Это Центральная база , Сибирская база.
Учитель химии :
Сырьё для производства чугуна – это (записывает на доске и на экране проецируется изображение с диска)
железная руда ( Fe2O3)-из неё получают железо
Кокс ( С)- служит восстановителем шихта
Известняк ( СаСО3)- для удаления примесей - флюс
Чтобы продолжить новую тему мы должны вспомнить процесс восстановления. Возьмём за исходный продукт железную руду- оксид железа(3) и получим из него чистое железо. Мы видим, что в качестве восстановителя используют кокс или уголь. Работаем в тетрадях , а к доске вызывается ученик.
2Fe+32O-23 + 3C0 → 4 Fe0 + 3C+4O-22
Fe+3 + 3e → Fe0 4 -окислитель
C0 - 4e →C+4 3 - восстановитель
Это была суммарная реакция получения чугуна . На самом деле производство чугуна включает в себя несколько стадий . Рассмотрим их на примере устройства доменной печи.
Печь для производства чугуна называется домна. Как же она устроена?
(демонстрируется немая таблица «Доменная печь») . Она имеет коническую форму , высота 60 метров и шириной 10 метров (представьте себе 12 этажный дом шириной чуть больше нашего класса ). Верхняя часть называется воронка , которая имеет двойное дно. Когда загружается шихта и флюсы верхняя воронка открыта , а нижняя закрыта.
Как вы думаете , почему так устроена воронка ? Какие экологические проблемы решаются таким образом ? (демонстрируется видео-ряд с диска на экран)
Самая высокая часть домны называется шахта – здесь идут восстановительные процессы.
Наша задача : написать химические уравнения , зная , что восстановителем железа из руды является оксид углерода (2). Его получают, сжигая кокс :
С+ О2 → СО2
СО2 + С →2 СО
Для облегчения задачи дана схема превращений :
Fe2O3 →Fe3O4→ FeO→Fe (Fe3O4 – это смесь двух оксидов Fe2O3 u FeO )
На экране демонстрируются химические уравнения, которые в тетради надо дописать и расставить коэффициенты.
3Fe2O3 + CO → 2Fe3O4 +CO2 Температурные границы в шахте от 200 до2000
Fe3O4 + CO → 3Fe O + CO2 градусов.
FeO + CO → Fe + CO2
Самая широкая часть шахты называется распар. Здесь самая высокая температура ( 2000) и здесь «бъётся сердце домны», потому что именно здесь образуется чугун.
Для сжигания кокса и поддержания высокой температуры через горн в домну нагнетают воздух, обогащённый кислородом. Его предварительно нагревают. Скажите , а зачем?
Как его нагревают , посмотрим в анимационном виде ( просмотр видео -ряда с компьютерного диска)
Возникает вопрос: « Как удалить примеси , которые всегда есть в горной руде ?» К примесям относят песок и глину.
Для этого добавляют флюс- известняк. Под действием высокой температуры известняк разлагается : СаСО3→ СаО + СО2
Углекислый газ уходит вместе с доменными газами , а оксид кальция и оксид кремния (песок)связываются оксидом кальция :
СаО + SiO2 →CaSiO3
ШЛАК
Итак , продуктами производства чугуна являются : ЧУГУН ( железо, углерод- 2%, марганец , кремний, сера и фосфор)
ШЛАК ( силикат кальция)
ДОМЕННЫЕ ГАЗЫ ( углекислый газ , угарный газ , оксиды азота , серы , фосфора.)
Закрепление:
- Какую отрасль народного хозяйства называют « металлургия» ?
- Что служит сырьём?
- Факторы размещения металлургической отрасли ?
- Как устроена доменная печь ?
- Что является восстановителем?
- Что такое «шихта» и «флюс» ?
- Чугун – это чистое вещество или смесь ?
- Является ли безотходным производство чугуна?
Задание на дом : читать параграф … в учебнике химии и параграф… в учебнике географии . Выучить все термины и подготовиться к химическому диктанту.