Коллеги - педагогический журнал Казахстана
Учительские университеты
| Главная » Статьи » В помощь учителю » Химия |
Силикатная промышленность
| Тема: Силикатная промышленность • Цели урока: дать понятие о силикатной промышленности; химизме производства; составе различных сортов стекла, их практическом значении и применении; составе керамики, фарфора, цемента, его применении. • воспитывать у учащихся бережное отношение к стеклу, уважительное отношение к труду стеклодува, рабочего силикатной промышленности. Формировать краеведческие навыки на примере силикатной промышленности Казахстана. • развивать творческие способности, речь учащихся, умение работать с дополнительной литературой; развивать интерес к декоративно- прикладному искусству (керамика, фарфор, художественное стекло). Оборудование: компьютер, мультимедиапроектор, экран, школьная коллекция “Стекло”, коллекция посуды из различного сорта стекла, керамики, фарфора (собранная учащимися). Ход урока. I Организационный момент: а) инструктаж проведения урока б) сообщение темы и цели урока. в) распределение заданий по группам Цели урока: Познакомиться с силикатной промышленностью и её отраслями в Казахстане. Рассмотреть, где применяется продукция этого производства. План урока. 1. Сырьё для силикатной промышленности. 2. Виды силикатной промышленности: а) стекло б) керамика, фаянс, фарфор, кирпич в) цемент, бетон 3. Силикатная промышленность Казахстана II Восприятие нового материала Но прежде чем изучать новый материал Проверка знаний по теме «Кремний и его соединения» - Выполнение задания на интерактивной доске: составить цепь превращений -Закончить уравнения реакций - Какие природные соединения состоят из оксида кремния? 1. Сырьё для силикатной промышленности а) силикатные материалы называются материалы из смесей или сплавов силикатов; 2. Виды силикатной промышленности Силикатная промышленность занимается переработкой природных соединений кремния. Состоит из трех производств: а) Производство стекла; б) Производство керамики;(фаянс, фарфор, кирпич, черепица, плитка) в) Производство цемента, бетон 1.а) Стекло ( понятие) В современном понимании « стекло» определяется не просто как материал , а как некоторое особое стеклообразное состоянии твердого тела. Стекло – это такое состояние аморфного вещества , которое получается при затвердевании переохлажденной жидкости. Учитель: в природе существует стекло вулканического происхождения – обсидиан. Открыто стекло очень давно. Достоверно известно, что еще в IV тысячелетии до н. э. в некоторых странах Востока умели выплавлять стекло. Имя его открывателя, естественно, неизвестно. Популярна легенда о случайности этого открытия: о моряках, обложивших комками соды разведенный на песке костер, и найденных на этом месте блестящих камушках – каплях, образовавшихся из сплавившихся песка и соды. Доля истины в легенде есть. Стекло действительно варят из нескольких компонентов. Основа – песок и сода (либо поташ). Слово 1 группы учеников Сырье: смесь исходных веществ (шихта): песок SiO2 , сода Na2CO3 (либо поташ - K2CO3), известняк CaCO3 . Химизм производства: Na2CO3 + SiO2 = Na2SiO3 + CO2 CaCO3 + SiO2 = CaSiO3 + CO2 Образовавшиеся силикаты натрия и кальция сплавляют с песком, который берут в избытке. Na2SiO3 + CaSiO3 + 4 SiO2 = Na2O • CaO • 6SiO2. Варят стекло в течение нескольких часов в ванных печах непрерывного действия. Размер “ванны” таков, что самому крупному киту было бы в ней просторно. Процесс варки стеклоделы делят на три стадии: провар шихты, осветление (удаление мелких пузырьков газа), стужка – осторожное охлаждение. Расплавленное стекло при охлаждении твердеет не сразу, а постепенно, образуя вязкую послушную массу. Благодаря этому свойству стекло подвергается формовке. Для формовки стеклянных изделий применяют: 1) выдувание (ручным способом или стеклодувные машины), 2) прессование (пуговицы, тарелки); 3) прокатка (зеркальное стекло); 4) вытягивание (листовое стекло). (демонстрация видеофрагмента) Разновидности стекла 1) Оконное (натриевое) стекло Na2O•CaO•6SiO2. Мне хотелось бы обратить ваше внимание на оконное стекло в нашей школе, точнее на разбитое стекло окон школы, теплицы. Разбитое стекло – это впустую затраченные миллионы тонн добытого в карьерах песка и мела, полученной на химических заводах соды, огромное количество напрасно сожженного в стекольных печах топлива, даром израсходованной электроэнергии, пущенного на ветер драгоценного человеческого труда. Разбитое стекло – это и твердые бытовые отходы, засоряющие окружающую среду. 2) Бутылочное или посудное стекло Na2O•CaO•6SiO2 с примесью Al2O3 3) Хрустальное стекло (свинцовое стекло) K2O•PbO•6SiO2 (весьма тяжелое, сильно преломляет свет и хорошо полируется). Красота хрустальных изделий зависит от мастерства их отделки 4) Оптическое стекло (состав такой же, как у хрустального) для изготовления линз и призм, в котором недопустимо пузырьков газа. Оптическое стекло – окно в мир. В макромир, во Вселенную вглядываются стеклянные глаза телескопов. В микромир можно заглянуть через глазок микроскопа. 5) Фотохромное стекло (боросиликатные стекло В2О3 с равномерным включением кристалликов хлорида серебра, изменяет цвет и прозрачность в зависимости от освещения. Эффект потемнения и просветления вызван обратимым переходом ионов серебра в нейтральное состояние. Выделение атомарного серебра приводит к потемнению стекла. 6) Художественное цветное стекло. Цветное стекло, по словам М. В. Ломоносова, было главным его увлечением. Он сварил более четырех тысяч опытных стекол. Эти работы легли в основу заводских методов получения прозрачных и непрозрачных цветных стекол. В своей мастерской Ломоносов с помощниками создал около 40 мозаик (сохранились 23 мозаики), из которых наиболее знамениты: “Нерукотворный Спас”, портрет Петра I, “Полтавская баталия” (42м2) слайда, ныне находящиеся соответственно в Историческом музее, Эрмитаже и в Российской Академии наук.Для окрашивания стекла в стекломассу вводят различные оксиды, так FeO, Cr2O3 придают стеклу зеленый цвет, CoO – синий, MnO2 - фиолетовый, соединения золота и меди, которые в процессе варки стекла восстанавливаются до металлов, красный цвет (рубиновое стекло Кремлевских звезд) 7) Стекловолокно (как это ни странно, хрупкое стекло становится гибким и прочным, когда его превращают в тонкую нить), стекловата и стеклоткань (несгораемая ткань для пошива одежды пожарных и электросварщиков, театральных занавесей, драпировок, декораций, тепло и электроизоляционные ленты) 8) Армированное стекло, внутри которого металлическая сетка. Это безопасное стекло, при ударе не рассыпается, обладает противопожарной безопасностью, так как от пламени такие стекла не высыпаются из рамы, а растрескиваются. В результате нет сквозняков раздувающих огонь). 9) Стеклопластик (стекло + пластмасс). Триплекс – лист пластичной пленки с двумя листами стекла, прочно соединенных склеивающим составом. При ударе на триплексе образуются многочисленные радиальные и концентрические трещины, но не осколки. Используется для остекления автомобилей. Это резко снижает возможность ранения осколками стекла пассажиров. 10) Химическое тугоплавкое K2O•CaO•6SiO2, твердое и не такое пластичное, но зато обладает сильным блеском. 11) Медицинское кварцевое стекло (из чистого песка SiO2). Посуду, изготовленную из него можно накалить добела, бросить в холодную воду и оно не потрескается, пропускает УФ лучи. Применяется в виде кварцевых ламп в медицине. 9) Зеркальное стекло (историю зеркального стекла узнаем из сообщения учащегося “Подсказка алхимиков”, “Привычные мелочи” И это далеко не весь список используемых сортов стекла. 2. а) Керамика (греч.keramike-гончарное искусство, от keramos-глина) Из керамики делают: посуда, трубы, плитки, кирпичи, огнеупорные материалы, сантехника, электроизоляторы - Качества, делающие керамику незаменимым материалом ( прочность на сжатие, стойкость в окислительных средах, высокое электрическое сопротивление, высокая огнеупорность ) - Сырье для производства керамических изделий (в основном алюмосиликаты – глина, каолин Al O ▪ SiO ▪ H O ) - Процесс создания керамических изделий ( размачивание глины, формование изделий - гончарный круг или штамповка; обжиг в печах; глазуровка и вторичный обжиг ) а) Фарфор (тур.farfur, fagfur, от перс.), керамические изделия ( посуда, вазы, статуэтки, архитектурные детали , изоляторы, химическая аппаратура и др.), получаемые спеканием фарфоровой массы (из пластичной огнеупорной глины ,каолина, полевого шпата, кварца); имеют спекшийся, водонепроницаемый, белый, звонкий, просвечивающий в тонком слое черепок без пор. Фарфор различают по составу массы (твердый, мягкий, костяной) и по характеру росписей (подглазурные, надглазурные). Дорогие коллекционные сорта фарфора называют по месту производства или по фамилии владельцев фабрик или изобретателей. б) История фарфора Фарфор появился в 4-6 вв. в Китае. В Европе с 16в. производился т.н. мягкий фарфор (без каолина). Твердый фарфор изобретен в начале 18 в. в Саксонии, где вскоре возникло производство мейсенского фарфора. «Саксонский фарфор» Польский король Август II Сильный опустошил казну государства ради китайского фарфора. Немецкого алхимика Иоганна Фридриха Бетгера, по приказу Августа II, заточили в замок и заставили искать «философский камень». Золота Бетгер не получил, но раскрыл секрет производства фарфора, ценившегося на вес золота. В 1710 году был основан первый в Европе фарфоровый завод в Саксонии (территория Германии). Бетгера богато наградили, но свободы так и не дали: король строго хранил тайну фарфорового производства. Бетгер не вынес унижений, стал пить и вскоре умер. В память об оружии, охранявшем ученого узника и его тайну, саксонский фарфор до сих пор имеет марку – скрещенные мечи. (видеофрагмент) в) Фаянс Слово «фаянс» произошло от названия города Фаэнц (Северная Италия), в окрестностях которого в XIV-XV веках было широко развито керамическое ремесленничество. До изобретения фарфора фаянс был самым ценным керамическим материалом. От фарфора, фаянс отличается, гораздо, большим содержанием глины (до 85%) и характеризуется гораздо более высокой пористостью, а также меньшей по сравнению с фарфором, механической прочностью. t˚ обжига фаянса ниже (950˚С), чем t˚ обжига фарфора (1400˚С). В зависимости от качества глины цвет фаянса изменяется от белого до кремового. По причине высокой пористости фаянс всегда покрывают глазурью. Из фаянса изготавливают санитарно-технические изделия. Глазурь может быть прозрачной, цветной или глушенной. Фаянс характеризуется непрозрачностью. На всех старинных фаянсовых изделиях на глазури имеется сетка мелких трещин. Специалисты называют эту сетку цеком. На фарфоровых глазурях цек встречается гораздо реже. Для коллекционеров и ценителей керамики сетка трещин служит признаком возраста изделия. Причиной разрыва глазури и образования трещин является склонность фаянса к обратимому поглощению влаги и набуханию, вследствие чего объем черепка в небольших пределах изменяется. -г) Что такое огнеупоры? ( Жаропрочные материалы для обкладки мартеновских, доменных и других промышленных печей, обшивки космических кораблей и других аппаратов. Кирпич – ровесник цивилизации. Его изготовляли и использовали для строительства еще в Древнем Египте и Вавилоне. Когда-то изготовление кирпича было очень тяжелой работой. Сначала босыми ногами месили глину, потом вручную придавали ей форму кирпича и обжигали в печах при высокой температуре. Производство кирпича в наше время механизировано. Виды кирпича: -Красный глиняный кирпич. Красная окраска обусловлена наличием в глине оксида Fe2O3. -Пустотелый кирпич, т.е. имеющий внутри полости определенной формы. Не теряя свои теплоизоляционные свойства, такой кирпич позволяет уменьшить массу жилого здания на 30-40%. - Силикатный кирпич (светло-серого цвета). Сырьем для него служат известь и кварцевый песок. Этот кирпич обладает меньшей морозостойкостью, не выдерживает длительного воздействия высоких t? (нельзя для кладки печей). Используется в качестве стенового материала для возведения надземных частей зданий. 3) Сырая пыль в воду нырь, Потом на мастерок – готов домок. /Цемент/ Производство цемента Слово “цемент” происходит от латинского “цементум”, что означает битый камень. Цемент – собирательное название различных порошкообразных вяжущих веществ, способных при смешении с водой образовывать пластическую массу, приобретающую со временем камневидное состояние. «Цемент» (сообщение), видефрагмент Его рецепт запатентован английским каменщиком Аспадом в 1824 году. Он назвал его портландцементом по аналогии с цветом камня в карьере близ города Портланд. Основным сырьём для производства портландцемента является известняк и глина, содержащие оксид кремния (IV). Эти вещества тщательно перемешивают, и их смесь обжигают в наклонных в наклонных цилиндрических печах, длина которых достигает более 200м, а в поперечнике – около 5м. В процессе обжига печь медленно вращается, и исходные материалы постепенно движутся к нижней её части навстречу потоку раскаленных газов (принцип противотока) – продуктов сгорания поступающего газообразного или твердого пылевидного топлива (демонстрация слайда презентации 3). При повышенной температуре между глиной и известняком происходят сложные химические реакции. Простейшими из них являются обезвоживание каолина, разложение известняка и образование силикатов и алюминатов кальция: AI2O3•2SiO2•2H2O→ AI2O3 2SiO2 + 2H2O↑ CaCO3 → CaO+CO2↑ CaO+SiO2 → CaSiO3 Образовавшиеся в результате реакций вещества спекаются в виде отдельных кусков. После охлаждения их размалывают до тонкого порошка. Процесс затвердевания цементного теста объясняется тем, что различные силикаты и алюминаты, входящие в состав цемента, реагируют с водой с образованием каменистой массы. В зависимости от состава изготовляют различные сорта цемента. Основными строительным материалом являются цемент, бетон, шлакобетон и железобетон. Бетон – смесь щебня и песка с цементом. При смешивании цемента со шлаком получают шлакобетон. Бетонные сооружения получают ещё более прочные, если в бетон закладывают каркас из железных стержней. Такой строительный материал называется железобетоном. Из него воздвигают капитальные строительные объекты: заводские корпуса, плотины и другие сооружения. 4. Силикатная промышленность Казахстана В Казахстане имеются крупные запасы керамического и цементного сырья огнеупорных и строительных материалов – асбест Жетыгаринское месторождение, известняк- мангышлакские известняки. 98% всех гончарно- керамических изделий выпускается на Алматинском заводе художественной керамики; из стекла – Акмолинский фарфоровый ; из камня – Алматинская фабрика «Сувенир», Усть-Каменогорский завод « Лютас»; стеклотара и хрустальные изделия – Жамбылский стеклозавод. Актюбинский цех стеклянных рассеивателей мощностью 1млн. изделий в год . Фаянс, фарфор, керамика – Алматы ,Астана, Капшагай , Усть- Каменогорск; кирпичный завод- Алматинский, Шымкентский, Ленгерский, Иссыкский, Каскеленский; цементные заводы- Новокарагандинский, Састобинский; силикатный кирпич –Петропавловск , Жамбылский гипсовый карьер. III. Обобщение и систематизация. Вопросы: 1. Почему промышленность называется силикатной? (стекло, цемент, кирпич, бетон бывают, весьма различны, по составу, но их важной составной частью служит кремний). 2. Перечислите способы формовки стеклянных изделий? 3. Каков состав хрустального стекла? Внимание вопрос на сообразительность! 4. В каком органе человека содержится больше всего кремнезема? (стекловидное тело глаза). 5. На какие группы делятся керамические изделия? 6. Объясните происхождение слова “фаянс”. 7. Чем фарфор отличается от фаянса? 8. Какую марку имеет саксонский фарфор и почему? 9. Что такое цек старинных фаянсовых изделий? А сейчас выполните тест по вариантам, лежащий на вашем столе. Проверочный тест Вариант I Вариант II 1.Сырье для производства натриевого стекла: • K2CO3 • SiO2 • Na2CO3 • CO2 1.Сырье для производства калиевого стекла: • K2CO3 • SiO2 • Na2CO3 • CO2 2.Состав тугоплавкого стекла: • K2O•CaO•6SiO2 • K2O•PbO•6SiO2 • Na2O•CaO•6SiO2 2.Состав обычного оконного стекла: • Na2O•CaO•6SiO2 • K2O•CaO•6SiO2 • K2O•PbO•6SiO2 3.Красная окраска глиняного кирпича обусловлена: • Al2O3 • Fe2O3 • Cr2O3 • MnO2 3.Фотохромное стекло изменяет цвет благодаря ионам: • Fe3+ • K+ • Na+ • Ag+ 4.Бетон – смесь: • щебня, песка • щебня, песка, мела • щебня, песка, цемента 4.Цемент в переводе с латинского: • глина • речной песок • битый камень 5.Крамика в переводе с греческого: • речной песок • глина • битый камень • полевой шпат 5.Родина фарфора: • Россия • Италия • Германия • Китай 3. При производстве хрусталя и тугоплавкого стекла в качестве сырья используют поташ. Выведите формулу поташа ,если известны массовые доли элементов в его составе: калия-56,5%, кислорода-34,8%, углерода-8,7%. IV. Домашнее задание: § 9.7,9.8 записи в тетрадях. | |
| Просмотров: 6460 | |
Четверг, 2024-12-19, 6:19 PM
Приветствую Вас Гость
Приветствую Вас Гость
Форма входа |
|---|
Социальные закладк |
|---|
Поиск |
|---|
Друзья сайта |
|---|
Теги |
|---|
Статистика |
|---|