Урок по теме "Силикатная промышленность"

Цели.

Обучающие: Обобщить и систематизировать знания учащихся о технологии стекольного, керамического и цементного производства, их истории; о природных соединениях кремния как основе силикатной промышленности. Углубить знания учащихся, полученные из курса географии об осадочных горных породах, о комплексном использовании сырья.

Развивающие: Развивать самостоятельность учащихся в работе с учебником, познавательную активность учеников, используя исследовательскую работу. Способствовать выработке навыков наблюдения, умения делать выводы.

Воспитательные: Воспитание экологической культуры учащихся, чувства патриотизма.

Оборудование и реактивы: Изделия из керамики, стекла. Коллекция “Горные породы и минералы”, жидкое стекло (канцелярский клей), спиртовка, кусочки обычной ткани и ткани, пропитанной канцелярским клеем, фенолфталеин.

“Поставь перед собой сто учителейони окажутся бессильными,
если ты не можешь сам заставить себя и сам требовать от себя”.
В.А.Сухомлинский

Ход урока

I. Фронтальный опрос.

1. Дать характеристику кремния по его положению в Периодической системе химических элементов.

2. Охарактеризовать физические свойства кремния, его нахождение в природе.

3. В чем особенность химических свойств кремния?

4. Что собой представляет оксид кремния, его нахождение в природе?

II. Актуализация знаний.

Сегодняшний урок мне хотелось бы начать с загадок. Многие старинные загадки имеют в качестве отгадок те или иные химические явления, процессы или вещества.

К реке спустился налегке,
А, став тяжел, домой пошел. (Кувшин)

Из меня посуду тонкую
Нежно-белую и звонкую
Обжигают с древних пор.
Называюсь я… (Фарфор)

На топтале был, на кружале был.
На пожаре был, на базаре был.
Молод был - людей кормил. (Глиняный горшок)

В избе мерзнет, а на дворе не мерзнет.(Оконное стекло)

Серая пыль в воду нырь, потом на
Мастерок - и готов домок. (Цемент)

Учитель: Вами названные предметы и материалы несут в себе химический смысл и имеют общие особенности: в их состав обязательно входят соединения кремния-элемента, считающегося царем мертвой природы, так как без кремния почти нет горных пород.

(Учитель демонстрирует природные соединения кремния: глину, песок, полевой шпат, кварц и его разновидности: яшму, халцедон, агат, сердолик).

Названные вещества с давних времен используются человеком для производства строительных материалов, посуды, украшений, оптических приборов. На сегодняшнем уроке нам предстоит знакомство химическими процессами и технологией производства материалов, содержащих кремний.

(Учитель предлагает самостоятельно сформулировать тему и цели урока)

Презентация. Cлайд 1, 2

III. Изучение нового материала.

В ходе изучения нового материала учащиеся заполняют таблицу:

Силикатная промышленность

1-й ученик: Много веков существует варка стекла - стеклоделие. В Древнем Египте оно возникло за 3000 лет до н.э. Цилиндр из светло-голубого стекла, найденный близ Багдада, изготовлен в середине 3-го тысячелетия до н.э. Однако техника древнего стеклоделия была примитивна. Высоких температур получать не умели. А именно от температуры варки зависит прозрачность стекла. Плавку вели в небольших глиняных горшках; стекло получалось непрозрачным и в очень малых количествах. Чтобы украсить изделия из такого стекла, к нему добавляли минеральные красители. Это имитировало природные полудрагоценные камни. Из стекла в те времена делали вазы, бусы, серьги, браслеты…

2-й ученик: Один из первых стекольных заводов в России Был построен в 1736 г. вблизи г.Воскресенска под Москвой. Курировал его работу М.В.Ломоносов, который прекрасно сказал о стекле в своих стихах:

“Пою перед тобой в восторге похвалу
Не камням дорогим, не злату, но стеклу!”.

Учитель:

Существуют разные типы стекла:

- жидкое или растворимое;

- типичное;

- кварцевое;

- органическое.

Жидкое стекло (концентрированные растворы силикатов натрия и калия) получают сплавлением песка со щелочами или карбонатами.

На доске записывает уравнение реакции:

SiO₂ + Na₂ CO₃ = Na₂ SiO₃ + CO₂ .

Опыт 1. Перед вами в пробирках находится жидкое стекло. Исследуйте реакцию среды жидкого стекла при помощи фенолфталеина.

Наблюдения показали резко щелочную среду жидкого стекла. На доске учитель записывает уравнение гидролиза:

2Na₂ SiO₃ + H₂ O = Na₂ Si₂ O₅ + 2NaOH
                                   пентаоксодисиликат

Опыт 2. Пропитанные жидким стеклом изделия из дерева и тканей очень трудно загораются, поэтому им пропитывают материалы, идущие на изготовление театральных декораций. Внесите в пламя спиртовки два образца ткани. Что наблюдаете?

Для предания стеклу нерастворимости в воде в него вводят третий компонент- известняк (мел) CaCO₃ .

Na₂ CO₃ + CaCO₃ + 6SiO₂ = 2CO₂ + Na₂ O • CaO • 6SiO₂ .

3-й ученик: Стеклу можно придать любой цвет. Для окрашивания стекла в стекломассу вводят различные окислы, образующие с SiO₂ окрашенные силикаты.

FeO - зеленый цвет;

CoO - синий;

MnO₂ – фиолетовый.

Для получения красного стекла служат соединения золота и меди. Цветное стекло было главным увлечением М.В.Ломоносова. В первой в России химической лаборатории он сварил более четырех тысяч опытных стекол. Эти работы легли в основу заводских методов получения прозрачных и непрозрачных цветных стекол. Из своего цветного стекла Ломоносов вместе с учениками выложил большую мозаичную картину “Полтавская баталия”, украшающую и сейчас здание Академии наук в Санкт-Петербурге.

Приуменьшении содержания оксида кремния до 60% и введении в шихту соединений свинца получают хрусталь - стекло. Сильно преломляющее свет и хорошо полирующееся; красота хрустальных изделий зависит от мастера и отделки. А для повышения химической стойкости стекла уменьшают содержание оксида натрия и добавляют оксиды бора, алюминия или увеличивают содержание оксида кремния. На химических заводах трубы для перекачки кислот, щелочей и других жидкостей практически везде делают из такого стекла, намного более химически стойкого и долговечного, чем специальные стали и обычные пластмассы.

Cлайды 3-11.

Учитель. С древних времен человек научился использовать другую горную породу- глину или каолинит Al₂ O₃  •  2SiO₂  •   2H₂ O. Из особой белой глины в Древнем Китае делали фарфоровую и фаянсовую посуду. Качество фарфора определяли прозрачностью: если жидкость, налитая в такую посуду, просвечивалась сквозь стенки емкости, значит фарфоровое изделие было хорошего качества. Производство керамических изделий содержит несколько стадий: приготовление глиняной массы, формование изделия, сушка, нанесение глазури, обжиг. Из глины делают не только посуду. Различают строительную керамику: кирпичи, черепицу, облицовочную плитку, сантехнику; технические изделия: изоляторы, конденсаторы; и огнеупорную керамику (в печах).

Cлайды 12-16

IV. Самостоятельная работа в группах.

Класс делится на две группы.

1-я группа получает задание: используя текст учебника [1, стр.142], познакомиться с производством цемента и бетона. Данные занести в таблицу.

2-я группа: Используя текст учебника [1, стр. 139], подготовить сообщение о роли кремния для живых организмов.

Учащиеся заполняют таблицу, делают сообщения .

Учитель: Мы сегодня познакомились с отраслями силикатной промышленности. Изделия из стекла, керамики и цемента окружают нас повсюду: и окна, и посуда, и зеркала, и люстры, и лампочки, и предметы искусства. А также здания, подземные и гидротехнические сооружения. Какое влияние оказывают предприятия силикатной промышленности на окружающую среду?

Отрицательное влияние:

1. Стекло варят при высокой температуре. Выброс отходов горения загрязняет атмосферу.
2. В процессе варки стекла используют щелочь, которая может попасть в водную систему населенного пункта
3. Скапливаются химические отходы на территории предприятия
4. Цементная пыль попадает в атмосферу и осаждается в органах дыхания

V. Закрепление.

Учащимся предлагается выполнить тест по изученному материалу.

1. В переводе с греческого слово “кремний” означает:

А) твердый;

Б) скала;

В) хрупкий.

2. Первые стеклянные изделия появились:

А) в Древнем Риме;

Б) в Древней Греции;

В) в Древнем Египте.

3. Попадая в ткани растений, кремний способствует:

А) фотосинтезу;

Б) способности расти вверх;

В) дыханию.

4. Оксид кремния образует в природе минерал:

А) кварц;

Б) известняк;

В) пирит.

5. В состав обычного стекла входят:

А) Na₂ O, CaO, SiO₂;

Б) K₂ O, CaO, SiO₂;

В) Na₂ O, SiO₂.

6. Хрустальное стекло получают, добавляя в шихту соединения:

А) бора;

Б) алюминия;

В) свинца.

7. К какому типу горных пород относится природный кремний:

А) осадочным;

Б) метаморфическим;

В) вулканическим.

VI. Подведение итога урока. Выставление и комментирование оценок.