Элективный курс "Химия и искусство" по теме "Чугун и сталь в архитектуре и декоративно-прикладном творчестве"

Цели:

• Образовательная - формирование представлений о строении, свойствах и применении сплавов железа
• Развивающая - установление причинно-следственных связей (строение свойства - применение); развивать логическое мышление, умение сравнивать, выбирать главное.
• Воспитательная - воспитание культуры общения, культуры труда; воспитание желания активно, с интересом учиться.

Задачи:

• Актуализация знаний полученных в курсе химии;
• Отработка навыков составления окислительно – восстановительных реакций, навыков решения расчётных задач расширение кругозора, познавательной деятельности;
• Развитие самостоятельности учащихся в работе с учебником, с научно-популярной литературой, художественными произведениями, материалами периодической печати;
• Воспитание самостоятельности, формирование сотрудничества, общительности, коммуникативности;
• Развитие внимания, памяти, речи, воображения, творческих способностей, развитие мотивации учебной деятельности;
• Формирование умений делать выводы из проведенных наблюдений, высказывать и обосновывать суждения;
• Формирование практических, естественно- научных знаний и навыков.

Оборудование:

• Компьютер. Мультимедийные презентации
• Плакаты: производство чугуна и стали

План урока

1. Вступительное слово учителя

Сегодня у нас необычный урок

Чтобы обозначить круг вопросов нашего урока, сформулировать его тему и цель, прочитайте вслух информацию (карточки) о … которая у вас на столах. Только слушая друг друга, вы сможете правильно сформулировать тему урока и поставить цель.

1) Сплавы металлов используются человеком шире, чем чистые металлы. Среди сплавов металлов выделяют чёрные – это чугун и сталь и цветные – это все остальные. Чугун – сплав железа с 2-4% углерода. Сталь – тоже сплав железа с углеродом, но углерода здесь меньше.

2) В конце XVII века тульский купец Н.Д.Антуфьев, более известный в отечественной истории под фамилией Демидов, построил под Тулой чугуноплавительный завод. 19 век искусствоведы иногда называют веком чугуна. Чугунные конструкции распространились в архитектуре: распространилось строительство куполов, мостов.

3) В России художественное литьё из чугуна начало распространяться с конца XVII столетия. Особый размах это направление декоративно – прикладного искусства приобрело в связи со строительством новой столицы. В 1703 году для города были отлиты чугунные решётки, на Олонецких горных заводах отливали пушки, якоря, а также декоративные изделия.

4) Сталь отличается от чугуна ковкостью. Одним из наиболее известных старинных шедевров русского кузнечного производства является “Золотая решётка” Теремного дворца Московского кремля. Изготовление украшений из листового железа было традиционным для национального русского искусства.

Учитель. В ходе беседы выписывает на доске слова из этой информации, которые помогут учащимся сформулировать тему урока “Чугун”, “Сталь”, “Архитектура”, “Искусство”, “Декоративно-прикладное творчество”. Учащиеся приходят к выводу, что предложенная информация разная, но везде есть указание на применение чугуна и стали человеком

Обучающиеся формулируют тему урока “Чугун и сталь в архитектуре и декоративно-прикладном творчестве”

Записывают тему в тетради.

Формулируют цель урока: изучить свойства чугуна и стали, их отличия и использование сплавов железа человеком

Учитель:

Есть у писателя Евгения Пермяка маленькая сказка “Чугун и сталь”. В ней хорошо подчеркнуты “родственные связи” чугуна и стали. Вот как об этом там рассказывается

“Пролилась огневой струей из жаркой печи горячая Сталь. Засверкала золотыми звездами, остыла дорогими слитками и зазналась. Перед серым Чугуном так стала себя выхвалять, что тот чуть не изоржавел от стыда.

- Я, - говорит Сталь, - нержавеющая, нетемнеющая, хитро сваренная! Как алмаз крепка, как змея гибка. Закалюсь - не отколюсь! Пилить, сверлить, резать - все могу; на все пригодна! Хочешь - булатом стану, хочешь - иглой! Мостом лягу. Рельсами побегу. Машиной заработаю. Пружиной совьюсь. А ты что, Чугун? На сковородки, на утюги только и годен. Ну да разве еще на станины второсортные да на шестерни молотильные! Ни ковок, ни ловок, хрупок, как лед. Не модный металл. Говорит так Сталь, на весь цех себя славит. И самолетом-то она полетит, и кораблем-то поплывет, и чем только она не станет... Даже перо писчее не забыла. Часовую стрелку и ту не пропустила. Все перебрала. Столько наговорила про себя, что в семи коробах не свезти. Но ничего лишнего не прибавила. Была в ее стальном звоне правда. Конечно, Чугуну далеко до Стали. Только об одном ей забывать не надо бы: о том, что Чугуну она родной дочерью доводится, что она ему своей жизнью обязана... Ну, а в остальном все правильно, если, конечно, совесть во внимание не принимать”.

О чём эта сказка? О том, что нельзя зазнаваться, хвастать. Что же касается стали, то сталь выплавляется из чугуна, т.е. прежде чем выплавить сталь, нужно получить чугун.

Могли бы вспомнить уравнения основных химических реакций, происходящих при производстве чугуна с позиции окислительно – восстановительных процессов:

Пожалуйста, работаем у доски: напишите уравнения реакций, происходящих при выплавке чугуна:

3Fe₂O₃ + CO = 2Fe₃O₄ + CO₂

Fe₃O₄ + CO = 3FeO + CO₂

FeO + CO = Fe + CO₂

CaCO₃ +SiO₂ = CaSiO₃ + CO₂

MgCO₃ + SiO₂ = MgSiO₃ +CO₂

C + CO₂ = 2CO

C + O₂ = CO₂

2. Решите задачу:

Образец сплава железа с углеродом массой 7,27 г растворили в серной кислоте. Объём выделившегося водорода составил 2,8 л при нормальных условиях. Какой сплав железа был взят? Определите массовую долю углерода в сплаве.

Ответ: чугун: 3,7% С.

3. Решите задачу: В соответствии с термохимическим уравнением

С _(тв) + О_{2 (г)} = СО_{2 (г)} + 402 кДж

1206 кДж теплоты выделяется при горении угля массой:

1)72г 3)7,2г

2)36г 4)108г

4. Тесты для остальных обучающихся:

При выполнении заданий в бланке ответов поставьте знак “х” в клеточку, номер которой соответствует номеру выбранного вами ответа

А1. Сырьем для производства чугуна является:

1.железная руда

2.известняк

3.малахит

4.пирит

А2. Восстановителем железа из железной руды является

1.угарный газ

2.кокс

3.водород

4. все перечисленные вещества

А3. Чугун получают в специальных печах –

1.домна

2.печь обжига

3.мартеновские печи

4.колонна синтеза

А4. Сырьем для производства стали является:

1.железная руда

2.пирит

3.чугун

4.известняк

А5. Роль флюса при доменном производстве выполняет

1.пирит

2.угарный газ

3.известняк

4.уголь

А6. Примеси в железной руде образуют

1.шлаки

2.флюс

3.чугун

4.кокс

А7. Суть доменного процесса

1.образование олеума

2.восстановление металла из руды

3.окисление железа

4.взаимодействие железа с серой

А8. Первый чугуноплавильный завод был построен

1.в Москве

2. под Тулой

3.в Санкт-Петербурге

4.в Твери

А9. Чугун плавится при температуре

1.1500 ⁰С

2.800 ⁰С

3.1000 ⁰С

4.1300 ⁰С

Бланк правильных ответов

Какой вывод можно сделать из выше сказанного:

При производстве чугуна протекают окислительно – восстановительные процессы, Угарный газ является восстановителем он образуется при взаимодействии кокса с углекислым газом. Восстановление железа происходит поэтапно: железо со степенью окисления +3 превращается в железо со степенью окисления 0; химические процессы, протекающие в домне - экзотермические; сырье для производства чугуна содержит примеси, которые удаляются флюсами: CaCO_3, которые образуют с примесями жидкие шлаки и удаляются в ходе доменного процесса выплавки чугуна.

2. Изучение нового материала

Класс делится на три группы. Группы получают задания с помощью разных источников информации: интернет – публикации, учебника, справочных и научных статей изучить

- применение чугуна в архитектуре

- художественное литьё из чугуна

- художественную сталь

Выполнить следующие задания

Задание для первой группы составить кластер, доказывающий, что XIX столетие не зря искусствоведы называют “веком чугуна”

• Чугунные полы в 1685г
• Строительство куполов
• Кафедральный собор святого Мартина в городе
• Майнце на Рейне

ЧУГУН

• Мостостроение Исаакиевский собор в Санкт
• Зеленый или Полицейский Петербурге
• Синий, Красный
• Певческий, Львиный мост

Задание для второй группы:

Назовите центр художественного чугунного литья

Каковы особенности состава чугуна для художественного литья? Каким образом придавались чугуну особые свойства, обеспечивающие лить из чугуна?

Заполните таблицу – схему “Добавки к чугуну”

4. Какие изделия из литого чугуна были выполнены?

(Чугунные ворота. Чугунное кружево. Чугунные балконы. Приоконные решетки. Воронихинская решетка у Казанского собора. Решетка Летнего сада)

Задание для третьей группы:

Изучив тексты о художественной стали, составьте сравнительную характеристику чугуна и стали

По окончании работы заслушаем выступление групп

Вывод: Чугун и сталь находят широкое применение в промышленности, используется в архитектуре и декоративно – прикладном творчестве.

Д/З подготовить презентацию о применении чугуна и стали

Физкультминутка. Комплекс упражнений для глаз

При изучении нового материала вы узнали много новых терминов, выполните следующие задание соотнесите название терминов и определения, на выполнение работы 3 минуты

Вариант №1

Термины

1. Шихта

2. Шлаки

3.Окалина

4.Обжиг в химической технологии

5.Обогащение сырья

Определения

А) – спекшиеся в виде стекловидной массы отходы металлургии (сплав пустой породы с флюсами) или сплавленная в куски зола после сгорания угля. Применяют в строительстве, используют как удобрение

Б) – высокотермическая обработка сырья или промежуточных продуктов производства. В результате обжига в зависимости от материала и условий происходят процессы окисления (сжигание), декарбонизация, удаление кристаллизационной воды, спекание основных компонентов сырья с добавками и др.

В) - смесь исходного сырья и специальных добавок в определённом соотношении, подготовленная для переработки на предприятиях металлургической и силикатной промышленности. Например, в производстве чугуна в их состав входят железорудный концентрат, кокс и флюсы

Г) - первичная переработка природного сырья (полезных ископаемых), в результате которой получают концентрат (продукт с повышенным содержанием основного компонента) и отходы пустой породы. Производится обогащение сырья на обогатительных фабриках с использованием таких методов, как просев, флотация, магнитное разделение.

Д) – продукт окисления, образующийся на поверхности чугуна, стали других сплавов при их сильном нагревании или термической обработке на воздухе или в газовой среде, содержащей кислород. Окалина состоит главным образом из оксидов железа и других элементов, входящих в состав сплава.

Вариант №2

Термины

1.Доменное производство

2.Легирование

3.Травление в химии

4. Сажа

5.Патина

Определения

А) серовато-зеленый слой основных солей меди, которых образуются на поверхности предметов из меди или содержащих медь сплавов (бронзы, латуни и др.) в результате коррозии во влажных условиях в присутствии углекислого газа, сернистого ангидрида или на морском побережье

Б) – специальное химическое воздействие на поверхность твёрдых материалов с различными целями: удаление оксидной плёнки на металлах (проводится кислотами или особыми растворами); нанесение рисунка или надписи на стекле (осуществляют плавиковой кислотой) и других материалах; пассивирование поверхности с целью повышения химической стойкости и прочности изделий; изучение свойств поверхности исследуемых материалов и т.д.

В) – в металлургии – добавление к металлам некоторых так называемых легирующих элементов с целью получения сплавов с определенными свойствами, чаще всего более устойчивых к коррозии, тугоплавких и твердых. Полученные сплавы называются легированными. Для легирования стали в нее добавляют ванадий, вольфрам, молибден, хром и никель и другие металлы.

Г) – отрасль черной металлургии, производящая чугун из железной руды или железорудных концентратов в доменных печах

Д) – продукт неполного сгорания топлива, состоит главным образом из углерода (не менее 90%). Применяется как наполнитель в производстве резины; в качестве пигмента при изготовлении черных красок.

Проведите проверку с использованием словаря терминов, который у вас на столах.

Ответы

Вариант №1: ВАДБГ

Вариант  №2: ГВБДА

Хорошо справились с заданием, словарь терминов остается у вас.

Выполним тестовые задания.

ТЕСТ. При выполнении заданий в бланке ответов поставьте знак “х” в клеточку, номер которой соответствует номеру выбранного вами ответа

1. Первый чугуноплавильный завод построил

1.тульский купец Никита Демидович Антуфьев (Демидов)

2.Александр Григорьев

3.Андрей Чохов

4.Мастер Емельян Михайлович Хайлов

2. Каслинский чугунолитейный завод основал

1.тульский купец Никита Демидович Антуфьев (Демидов)

2.Александр Григорьев

3.тульский купец Яков Коробков

4.Мастер Емельян Михайлович Хайлов

3. Первый чугунный мост, построенный в Санкт-Петербурге называется

1.Львинй мост

2.Полицейский мост

3.Певческий мост

4.Синий мост

4.Элемент, который увеличивает прочность и упругость чугуна, но делает его слишком густым, сто препятствует заполнению сложных художественных форм

1.углерод

2.сера

3.кремний

4.фосфор

5. Воронихинская решётка, решетка Летнего сада в Санкт – Петербурге выполнены в технике

1.чугунного “кружева”

2.выкованы из стали

3.произведены из литой стали

4.просечного железа

6. Парапеты кровли, декоративные гребни, венчавшие избы выполнены в технике

1.чугунного “кружева”

2.выкованы из стали

3.произведены из литой стали

4. просечного железа

7. В России центры железоделятельного производства располагались

1.в Москве

2.в Санкт – Петербурге

3.в Туле и на Урале

4. в Твери

8. “Золотая решетка” Тюремного дворца Московского кремля

1.выкована из стали

2. из чугуна

3. в технике чугунного “кружева”

4. из бронзы

9. Материалы, применяемые в металлургии, а также в производстве стекла, керамики и т.д. для изменения состава шлаков (понижения их тугоплавкости, вязкости, электрической проводимости и др.), предохранения расплавленных металлов. Традиционное русское название – плавень

1. шлак

2.флюс

3.кокс

4.угарный газ

Бланк правильных ответов

Выставление отметок

Рефлексия. Используя основные термины, изученные на уроке, для закрепления нового материала сделайте обобщение в форме пятистишия синквейна, например:

Первый синквейн:

Чугун
Литейный, передельный
Не куется, не гнётся, на ржавеет
Идёт на изготовление мостов, куполов
Сплав на основе железа

Второй синквейн

Чугун
Прочный, твердый
Из него изготавливают сталь
Отливается, плавится, формуется
Сплав с высоким содержанием углерода

Тест для самоанализа полученных знаний и приобретённых умений

Урок окончен, спасибо за урок, выставляется оценки в дневники, оставьте дневники на подпись.

Приложение 1

Приложение 2