Засоби одержання металів

Мета: поглибити знання учнів про засоби одержання металів; вивчити хімічні процеси, які лежать в основі доменного виробництва чавуну; разом з учителем географії повторити поняття про металургійний комплекс України, його значення; розвивати         пам’ять, мислення, уміння працювати з текстом, таблицями, додатковою літературою, складати рівняння окисно-відновних процесів, що лежать в основі виробництва чавуну; здійснювати патріотичне, екологічне й економічне виховання.

Тип заняття: інтегрований , вивчення  нового матеріалу.

Форма роботи: групова робота, проблемна бесіда, розв’язання виробничих задач.

Обладнання: таблиця будови доменної печі, таблиця «Видобування  корисних копалин України», набори корисних копалин «Чорна металургія».

Хід заняття

I. Організаційний момент

Перевірити наявність зошитів, домашнє завдання. У зошитах діти записують тему заняття (3 хв). . .

II. Мотивація навчальної діяльності

Розповідаючи про мету заняття , вчителю необхідно звернути увагу на те, що учні вже знайомились на уроках хімії зі способами одержання металів, знають, що являють собою відновники, які найчастіше використовуються у промисловості й процесі, що відбувається під час обробки руд. На уроках географії учні вже ознайомлені з основними басейнами залізної руди  в Україні. Метою цього уроку є поглиблення і конкретизація знань про сплави, способи отримання, розгляд процесу, розгляд процесу який відбувається в доменній печі під час виготовлення чавуну та його використання, застосування сплаву. На уроці розглядатимуться екологічні аспекти металургії, застосовуватимуться на практиці знання з географії та економіки.

 

 

 

 

 

 

 

Е

 

 

2

 

 

1

 

 

М

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5

 

 

 

 

 

І

 

Я

III. Вивчення нового матеріалу

Учитель хімії. Як вам відомо з по­передньої теми, зараз у техніці засто­совують декілька тисяч сплавів, до складу яких входять майже всі хімічні елементи. Оскільки метали у сполу­ках знаходяться в окисненому стані, то їх отримання у вільному стані зво­диться до процесу відновлення.

Ме + п  → Ме0

Цей процес можна здійснювати хіміч­ним і електрохімічним шляхом. Під час хімічного відновлення найчасті­ше використовуються… (Учні повинні відповісти.) Н2S, а також СО, актив­ні метали, силіцій. Сьогодні ми з вами розглянемо спо­соби одержання металів у доменній печі на прикладі заліза.

Учитель географії. Залізо є од­ним з найбільш поширених металів на Землі, зустрічається у вигляді со­лей і оксидів, які утворюють потужні родовища залізних руд. Можливість широкого використання металів ви­значається доступністю розробки та : п їсів сировини. Давайте пригада­ємо, де та які басейни залізної руди існують у нашій країні:

  • Криворізький басейн (Дніпропетровська область). Тут зосереджені поклади магнітних кварцитів.  Це дуже багаті руди, що містять і 58-61 % Феруму;
  • Кременчуцький басейн (Полтавська область). Зосереджені поклади руди, що містять 27—40 % і Феруму. Запаси магнітних кварцитів оцінено в 4 млрд т;
    • Керченський басейн (Крим). Зосереджені поклади бурого залізняка, що містять до 40 % Феруму. Запаси оцінюються в 1,8 млрдт;

•  Білозерський район (Запорізька область). Глибина така, що видобувати руду можна лише шахтовим способом.

Діти відповідають на запитання з допомогою карт корисних копалин України. Пропонується заповнити кросворд біля дошки.

Паливо та сировина чорної металургії і

1,2,4,5 — басейн залізної руди.

3 — басейн марганцевої руди.

Уся історія людського суспільства —  це історія його взаємодії з природою, з географічним середовищем. Середовище — це і простір для проживання, і дуже важливе джерело ресурсів. Воно впливає на духовний світ, здо­ров’я і настрій. Географічне середо­вище утворилося внаслідок тривалої  еволюції географічної оболонки під дією антропогенного впливу, тобто вторинної природи: міст, заводів, ка­налів, транспортних магістралей.

На території нашої країни залізо поча­ли добувати ще скіфи в II тис. до н. є, для виготовлення зброї. Один з пер­ших центрів, де виготовляли залізо, існував у кінці І ст. до н. є. в Закар­патті. У Київській області знайдено фрагменти печі для плавлення, плу­ги, коси, мечі, наконечники для стріл, виготовлені з місцевої болотної руди лимоніту. За часів Київської Русі ви­користовували процес відновлення залізної руди кам’яним вугіллям.

А в XIV—XVII ст. у Галичині було роз­почато одержання металу в найпрості­ших доменних печах. У другій половині XVII ст. було відкрито родовище залізної руди біля Кривого Рога. А перша в Ук­раїні промислова доменна піч стала до ладу в 1800 році на Луганському чавунному заводі. Отже, галузь металургії є однією з найдавніших у нашій країні.

Учитель хімії. Зараз виробництво чавуну здійснюється в доменних пе­чах. Сам процес складається з віднов­лення заліза з руд, виведення порож­ньої породи.

Сучасна доменна піч — це вертикальна шахта заввишки більш ніж 30 метрів, об’єм досягає 5000 м3, зовні корпус облитий стальними листами, усе­редині викладений цеглою. Зверху в піч кладуть руду, кокс, флюс (руда Fе203 з домішками Р205 та SiO2, кокс — С, флюс — вапняк СаС03). Знизу в піч подається гаряче повітря 1800 °С, збагачене киснем. У нижній частині горить кокс. У процесі роботи доменної печі здій­снюється принцип протитоку. Шахта поступово опускається вниз, а назу­стріч рухаються гарячі гази. Так від­бувається теплообмін і протитоки реагентів.

С + 02=С02↑ Реакція екзотермічна.

С+С02 = СО Реакція ендотермічна.

У різних температурних зонах печі здійснюються процеси утворення ча­вуну і шлаку. Відновлення оксиду від­бувається завдяки збільшенню темпе­ратури і проходить у три стадії.

  1. З Fе203+СО = 2 Fе304 + С02
  2. 304+СО = З FеО + С02

з: FеO+CO = Fе+CO2

Ферум частково взаємодіє з окси­дом Карбону з утворенням карбіду. Складні перетворення відбуваються з домішками, з’єднуючись у руді та коксі. За високої температури част­ково відновлюються Р, Sі, S, які роз­чиняються в залізі. У результаті цих процесів утворюється сплав Fе з С, Sі— чавун, уміст вуглеводу в якому майже 2 %. Порожня порода переходить у легко­плавкий сплав різних силікатів, фос­фатів та ін. Для переведення порож­ньої породи в шлак застосовується флюс СаС03, який розкладається за температури:

СаС03 = СаО + С02

Кальцій оксид взаємодіє з порож­ньою породою:

Са0+Р205→ Са3(Р04)2

СаО + Sі02 → СаSі03

Через те що шлак має меншу густи­ну за чавун, відбувається поділ чаву­ну і шлаку: шлак спливає над чаву­ном і запобігає окисненню киснем останнього. Чавун і шлак виходять з нижньої частини печі: Доменний шлак використовується в будівництві, а СО, який виходить, застосовується як паливо для підігріву повітря. До­менні печі є апаратами безперервної дії. Одного разу запалена піч працює протягом багатьох років. Останнім часом для підвищення про­дуктивності доменної печі та збіль­шення швидкості реакції застосо­вують газоподібне паливо — метан СН4, який під час горіння виділяє велику кількість теплоти, а завдя­ки збільшенню температури зростає швидкість реакції:

СН4 +202 → С02 +2Н2О + Q

Здійснення доменного процесу і під­тримання оптимального режиму від­бувається з допомогою автоматики, контролюючих вимірювальних прила­дів. Тільки 10 % ливарного чавуну від загальної маси використовується для виготовлення промислових товарів, 90 % —для переробки на сталь.

Учитель географії. У ХХст .у взаємодії суспільства й природи настав якісно новий етап. Тиск суспільства  на природу різко підвищився. Природні ландшафти перетворилися на антропогенні — міські, гірничопромислові, сільськогосподарські, лісогосподарські тощо.” Зараз антропогенні ландшафти на Землі становлять близько 60 % суходолу, у тому числі 20 % території повністю змінені. Це міста, села, поля, сади, дороги, гірські виробки, посаджені ліси і зона відпочинку.

Виникли дві взаємопов’язані проблеми:

1) вичерпаність природних ресурсів;

2) забруднення навколишнього середовища — екологічна проблема.

Учитель хімії. Одними з основ­них проблем чорної металургії є еко­логічні:

  • дуже небезпечні гази, які потрапляють в атмосферу;
  • земля осідає під час добування руд і коксівного вугілля в шахті;
  • під час кар’єрного добування знижується рівень ґрунтових вод, піднімаються тисячі тонн пилоподібної руди;
  • тисячі гектарів урожайних земель не придатні для сільськогосподарського використання.

Для розв’язання цієї проблеми необхідно (відповідають учні)

1)    Розв’язати проблему утилізації відходів шляхом інтегрування ви­робництв;

2)    очищувати газ від пилу;

3)    очищувати газ від оксидів Сульфуру та Нітрогену;

4) удосконалювати сучасні техноло­гії;

5)    підвищувати якість продукції;

6) перейти на виробництво за сис­темою міні-заводів, які працю­ють у Києві, Харкові та Одесі.

IV. Підбиття підсумків

Пропоную перевірити один в одного правильність складання окисно-від­новних реакцій у процесі одержан­ня чавуну, визначити процес окиснення і відновлення, яка речовина є окисником і відновником у кож­ній реакції.

Оцінювання: + (правильно), — (не­правильно).

Для повторення теми «Метали» про­поную

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1. Елемент, що за поширенням у земній корі посідає четверте місце. (Ферум)

2. Благородний елемент, що спричинив виникнення алхімічного періоду в розвитку хімії. (Аурум)

3.Елемент, що входить до складу мінералу куприту. (Купрум)
4. Елемент, що утворює просту речовину, здатну «хворіти» на чуму. (Станум)

5. Елемент, що утворює м’який, пластичний, легкоплавкий метал, здатний викликати тяжке захворювання крові. (Плюмбум)    

6. Елемент, йони якого запобігають розвитку бактерій, стерилізують питну   воду. (Аргентум)                 

V. Домашнє завдання

Дано схему:

203 → Fе304 → FеO → Fе

Складіть рівняння реакцій.

ЗАВАНТАЖИТИ

Для скачування файлів необхідно або Зареєструватись

Засоби одержання металів (36.6 KiB, Завантажень: 8)

завантаження...
WordPress: 22.94MB | MySQL:26 | 0,347sec