Пути познания серной кислоты

Познание – это солнечный свет, без которого не может развиваться человечество.

Н.Бердяев

“О мощности государства можно судить по количеству серной кислоты,  которое оно производит”

Д.И.Менеделеев

Цель урока:

изучить экологические проблемы, возникающих при производстве серной кислоты.

Задачи:

образовательные:

• закрепление знаний учащихся о промышленном способе получения серной кислоты;
• обобщение знаний учащихся о научных принципах химического производства;
• изучение возможных экологических проблем, возникающих при производстве серной кислоты.

развивающие:

• развитие химических и информационных компетентностей;
• развитие интеллектуальных и творческих способностей учащихся;
• продолжение формирования метопредметных и надпредметных знаний;
• развитие способности эффективно использовать знаковые системы, приемы наблюдения, сравнения; формулирование выводов и представления результатов аналитической работы.

воспитательная:

• развитие социальных и коммуникативных компететностей.

Методы обучения: репродуктивный, частично-поисковый, проблемный, информационный, использование компьютерных технологий.

Формы организации познавательной деятельности: фронтальная, индивидуальная, парная.

Оборудование и реактивы:

• пробирки;
• р-ры H₂SO₄, BaCl₂, пробы воды и снега, универсальная индикаторная бумажка, пирит;
• электронные весы;
• аптечка первой медпомощи с набором медикаментов, медицинский халат;
• таблички: химики-технологи, инженер – технологи, экологи, эксперты, лаборанты;
• презентация;
• географические атласы для 8 и 9 кл;
• рабочие тетради;

Ход урока

Дорогие ребята, входя в класс, я предложила вам прочитать названия табличек, стоящие на столах, и сесть так, кем вы себя сейчас ощущаете. А начать урок я бы хотела словами Николая Бердяева – познание это солнечный свет, без которого не может развиваться человечество. Что заключает в себе слово “познание”? (отвечают дети) процесс, да это процесс изучения, даже само слово по-знание – процесс получения знаний, (отвечают дети) объяснения чего-либо, хорошо ребята. Большой энциклопедический словарь объясняет познание, как творческая деятельность субъекта, направленная на получение новых знаний. А как мы познаем окружающий мир? (отвечают дети) – наблюдения, эксперимент, опыт, а еще от куда мы можем получить знания? (отвечают дети) – из книг, мы можем моделировать какие-то процессы. А какие знания мы получаем из книг? (отвечают дети)– теоретические, т.е. здесь мы получаем знания теории и мысли становятся результатом этого процесса. Посмотрите, мы с вами сейчас выстроили систему познания мира. Как вы знаете с уроков обществознания, существует два пути познания мира: первый путь – чувственное восприятие, наблюдения, ощущения каких-то объектов, называется эмпирический, и путь, когда мы получаем знания из книг, за счет новых теорий, законов называется теоретический. Так как объект изучения на уроке – ___________________________________________________, поэтому тема урока так и называется, ПУТИ ПОЗНАНИЯ ____________________________________________

Откроем рабочие тетради, обратимся к первому учебному тексту и попробуем сформулировать вопросы сегодняшнего урока, потому что вопросы это всегда направление к ответу.

Учебный текст 1. Процесс производства серной кислоты сопровождается образованием вредных веществ, оказывающих негативное влияние на живую и неживую природу.

Концентрации сернистого ангидрида, аэрозолей серной кислоты в радиусе 0,5–3 км от источника выброса составляют 2,4–0,8 и 0,9–0,5 мг/м³. Резкое повышение количества выбросов серосодержащих соединений в воздух, возникающее при отклонении производственного процесса от технологического регламента, приводит к образованию кислотных дождей.

Кислотные осадки – любые осадки, кислотность которых выше нормы (рН=5,6). Впервые были зарегистрированы в Англии в 1907-1908г. Сейчас бывают осадки с рН =2,2-2,3.

Источники кислотных осадков: кислотные оксиды: SO₂, SO₃

Механизм образования кислотных осадков: газы + пары воды = растворы кислот с рН< 7.

Кислотные дожди отрицательное влияние на окружающую среду.

Возможные вопросы: Какие соединения серы попадают в окружающую среду? Какие последствия соединений серы на живую и неживую природу? Как влияют кислотные дожди? (записываем кратко на обычной доске).

Посмотрев на карту “Полезные ископаемые мира” (слайд с картой), мы увидим, что месторождений серной кислоты на Земле не обнаружено, ее получают на сернокислотных заводах, расположенных в различных районах нашей страны. (слайд с картой). Важнейшие предприятия находятся в Тульской, Московской, Пермской, Свердловской областях.

Что является сырьем для производства серной кислоты? (ответы детей): исходным сырьём для производства серной кислоты могут быть: сера, сероводород, сульфиды металлов (запись на слайде).

Вы уже знакомы с производством серной кислоты, при котором исходным сырьём является пирит FeS₂.

Используем те знания, которые получены вами на прошлом уроке. Работаем следующим образом: инженеры-технологи выполняют задания на интерактивной доске (2 человека); химики-технологи (4 человека) – один производит расчеты, другой на доске записывает уравнения химических реакций, лежащие в основе производства серной кислоты из пирита, третий и четвертый в рабочей тетради расставляют коэффициенты методом электронного баланса; эксперты читают текст и вставляют пропущенные слова; экологи анализируют химический процесс получения серной кислоты, предполагают – какие химические вещества могут попасть в окружающую среду; лаборанты проводят качественную реакцию на серную кислоту (перед выполнением прочитайте инструкцию “ТБ при работе с кислотами”).

Деятельность учащихся
Работа на интерактивной доске	Работа на доске	Индивидуальная работа
1.Правильно расположить стадии производства серной кислоты; 2.Выполнение интерактивного задания	(уровень В) Осуществить одну из предложенных цепочек превращений:	Прочитать текст и вставить пропущенные слова. Закончите уравнения реакций и расставьте коэффициенты методом электронного баланса, укажите окислитель и восстановитель: Решить задачу, Провести лабораторный опыт Анализ технологического процесса

Природные материалы (сырьё), кроме основного компонента содержат примеси.

Решить задачу:

Представьте себе, что вы химик – технолог завода по производству серной кислоты.

Рассчитайте, какое количество пирита по массе содержится в данном образце руды, если массовая доля примесей в нем составляет 10%.

Алгоритм решения:

Вопрос классу: Какие два метода окисления SO₂ применяют в производстве серной кислоты?

Если возникли затруднения, обратитесь к учебнику на стр.103-104. Кроме книг, вы уже мне сегодня называли, есть и другие источники, один из них Интернет, обратимся к ресурсам Интернета: http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%9F%D1%80%D0%BE%D0%B8%D0%B7%D0%B2%D0%BE%D0%B4%D1%81%D1%82%D0%B2%D0%BE_%D1%81%D0%B5%D1%80%D0%BD%D0%BE%D0%B9_%D0%BA%D0%B8%D1%81%D0%BB%D0%BE%D1%82%D1%8B

Любое химическое производство создается на основе общих научных принципов. Выберите (подчеркивают на слайде) научные принципы организации, применяемые при производстве серной кислоты, и соотнесите со стадиями процесса. (работа на слайде)

Научные принципы организации химических производств

Вопрос к экологам: Какие химические вещества могут попасть в окружающую среду при производстве серной кислоты? (записать)

Для глубокого понимания современной экологической ситуации (как на всей планете, так и в региональном, местном масштабе) человеку совершенно необходимы химические знания.

Воспользуемся эмпирическим методом познания: наблюдая за видеопытами, подумайте, какая взаимосвязь между производством серной кислоты и результатами увиденных химических опытов? Рассмотрим процессы: (заполняем на слайде первые два столбика)

Акцентировать внимание на соединения серы, попадающие в окружающую среду (подчеркнуть).

Вопрос классу? (беседа) К каким экологическим проблемам приведут выбросы вредных веществ при производстве серной кислоты? (заполняем третий столбик)

Физкультминутка:

Очень химию мы любим,
Шею влево, вправо крутим.
Воздух – это атмосфера,
Это, правда, топай смело!
В атмосфере есть дожди,
Делаем вперед шаги!
Так же есть и серный газ,
Мы попрыгаем сейчас!
И чем больше мы познаем,
Руки вверх мы поднимаем!
И природу защищаем!

Прошлым летом я была свидетелем последствий кислотного дождя. Прошел долгожданный обильный дождь, после которого листья огурцов пожелтели, завяли, а некоторые ветви совсем погибли. Я была удивлена, ведь на территории Тюменской области нет предприятий по производству серной кислоты, открыла географический атлас и обнаружила, что в соседней, Свердловской области есть, и ветер как раз был западный. А сейчас, когда готовилась к нашей встречи, задумалась: возможны ли кислотные осадки на территории нашего Ямальского района? Мы с вами вместе и разрешим этот вопрос:

Но перед этим вопрос к лаборантам: каким образом можно доказать наличие ионов водорода и сульфат-ионов, т.е. серной кислоты?

Химики-технологи, лаборанты: провести химический анализ образцов, взятых из разных мест: водопроводная вода из Нового Порта, т.е. речная вода, т.к. у нас нет в поселке очистных сооружений; местная водопроводная вода; снег, взятый около школы; снег, взятый на окраине поселка.

На предприятии по производству серной кислоты большое внимание уделяется вопросам охраны труда, соблюдению всеми работниками правил техники безопасности: своевременно и систематически проводят инструктажи. Перед выполнением лабораторных опытов повторите правила техники безопасности, прочитав инструкцию в своей рабочей тетради.

Экологи: провести анализ географических карт “Химическая промышленность”, “Воздушные массы”;

Эксперты: используя данное уравнение химической реакции: SO₃ + H₂O U H₂SO₄ + Q, ответьте на вопрос: при какой температуре воздуха вероятность выпадения кислотных дождей увеличивается?

Инженеры-технологи: провести анализ карты “Минеральные ресурсы России”. Возможно ли строительство заводов по производству серной кислоты на территории ЯНАО?

Обсуждение результатов работы.

• в воде, взятой из водопровода с.Новый Порт (р.Обь) сульфат – ионы ______________;
• в воде, взятой из озера вблизи поселка Новый Порт сульфат – ионы_______________;
• в снеге, взятого около школы сульфат – ионы ________________;
• в снеге, взятого на окраине поселка сульфат – ионы ________________.

В вашей рабочей тетради есть еще экологические задания, интересные материалы по данной теме, просмотрите их дома, а также выполните задание по web-квесту, т.е. используя ресурсы Интернета.

Применение скрубберов сокращает нежелательные выбросы. Что собой представляют скрубберы? http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%A1%D0%BA%D1%80%D1%83%D0%B1%D0%B1%D0%B5%D1%80

На получение 1 т серной кислоты расходуют 0,85 т серного колчедана – FeS₂ или 0,35 т серы. А почему потребительский фактор существенно влияет на размещение заводов по производству серной кислоты?

http://www.terrus.ru/sources/articles/540/2.5_l.shtml

Проверьте свои знания, выполнив тест “Производство серной кислоты” в режиме online, расположенный на моей личной странички, расположенной на школьном сайте …….. www.nshi.ru\sp

Вернемся к вопросам, поставленным в начале урока. Получили вы знания по этим вопросам? Какие соединения серы попадают в окружающую среду? Какие последствия соединений серы на живую и неживую природу? Как образуются кислотные дожди? (слайд с таблицей)

Да, ребята, посмотрев на результаты нашей работы, можно сегодня же выступить с вопросом перед Министерством химической промышленности о немедленном закрытии всех заводов по производству серной кислоты (слайд с картой “Химическая промышленность” выделить заводы на карте). А тогда как быть с этим? (слайд “Применение серной кислоты”). А ответ вы можете найти в послании президента к народу, где президент подчеркивает, что вам, ученикам Новой школы, получивших огромный багаж знаний, разрабатывать и внедрять новые экологически безопасные технологии.

Презентация

Инженер-технолог 1

Инженер-технолог 2

Карта индивидуальной оценки деятельности учащегося 10б класса

Проверка знаний по теме

Химики

Химик-лаборант 1 и 2

Химик-технолог 3

Химик-технолог 4

Химик-технолог 1

Химик-технолог 2

Эколог 1 и 2

Эксперт 1 и 2