Предмет – химия. Учитель Карачун О.А. МКОУ СОШ с. Новогромово.

Класс – 9

Учебник: Рудзитис Г.Е. Химия. Неорганическая. 9 класс. Просвещение, 2013г.

Тема урока: "Силикатная промышленность"

Цель: осознание учащимися практической значимости силикатной промышленности (производства керамики, стекла, цемента) в жизни человека на основе изучения химических процессов получения керамики, стекла, цемента, изделий на основе этих материалов и влияния силикатной промышленности на окружающую среду.

Задачи:

Образовательные: сформировать знания учащихся об отраслях силикатной промышленности; рассмотреть химизм получения керамики, стекла, цемента, а также технологию и продукцию; создать условия для получения учащимися знаний о влиянии силикатной промышленности на окружающую среду и её значимости в жизни человека.

Развивающие: развивать познавательный интерес, умение логически мыслить, анализировать, находить и объяснять причинно-следственные связи, прогнозировать, обобщать и делать выводы; формировать коммуникативные качества, умение высказывать собственное мнение, сотрудничество в группе.

Воспитывающие: воспитывать умение высказывать собственное мнение, сотрудничать в группе; создавать условия для развития познавательного интереса к предмету, установления связей теоретического материала с жизнью.

Планируемые результаты:

Личностные: проявление эмоционально-ценностного отношения к учебе; проявления творческого отношения к процессу обучения.

Метапредметные:

• Познавательные: находить сходства и различия между объектами, обобщать полученную информацию; вести наблюдения; прогнозировать ситуацию.
• Регулятивные: самостоятельно определять тему, цель занятия; выполнять учебное задание в соответствии с целью; выполнять учебное действие в соответствии с планом, инструкцией.
• Коммуникативные: формулировать высказывание; согласовывать позиции и находить общие решения при работе в группах; адекватно использовать речевые средства и символы для представления результата.

Предметные: определять отрасли силикатной промышленности на основе знания производства керамики, стекла, цемента; записывать уравнения реакций, отражающих химизм получения данных материалов; определять виды изделий на основе различного сырья и области применения этих изделий; осуществлять химический эксперимент в соответствии с требованиями техники безопасности.

Тип урока: комбинированный, урок – виртуальная экскурсия.

Методы и приемы обучения: словесные, наглядные, поисковые, информационно-коммуникативные, самостоятельная работа.

Формы работы: фронтальная, групповая, индивидуальная.

Оборудование и реактивы: изделия из керамики, стекла, цемента; карточки с индивидуальными заданиями, инструктивная карточка

Виртуальная экскурсия:

1. Организационный этап.

1. Повторение пройденной темы

Может им предложить работу с карточкой – указать названия соединений углерода и кремния:

CaSiO3, SiO2, Na2CO3, K2SiO3 , H2SiO3 - на доску

Беседа по вопросам:

Какие из этих веществ имеет значение в природе, в жизни человека?

1. Мотивационный этап

- Стихотворение Ходосевич О.

- Как вы думаете, что объединяет все эти предметы? (кирпич, предметы стеклянные, глиняный горшочек, глина, керамические предметы, силикатный клей, фарфоровая или фаянсовая посуда) – лучше будет, если они будут на столах у детей

Совершенно верно в состав всех этих предметов обязательно входят глина или песок, состоящий из соединений кремния. Глину и песок называют природными силикатами. Глина и песок – самый доступный природный материал, т.к. встречается почти везде. Ещё в древние времена человек оценил возможность этих материалов и из них изготавливали орудия труда.

Итак, основой всех этих предметов что является? (глина, песок) это природные силикаты.

- А как называется промышленность, которая занимается производством материалов из природных силикатов?

Уч-ся: Силикатная промышленность.

- Вот мы подошли с Вами к теме нашего урока

" Силикатная промышленность". (слайд)

Итак, перед вами изделия силикатной промышленности. Тема урока «Силикатная промышленность». Какими вопросами вы задались, поставьте перед собой цель урока. (Дети: как из глины получают изделия, какие еще продукты производит силикатная промышленность. Какое применение они находят в жизни человека? Как влияет силикатная промышленность на окружающую среду?

- Отсюда следует цель нашего урока?

Цель урока: познакомится с отраслями силикатной промышленности, основными видами материалов, которые она производит; узнать виды сырья, используемые в силикатной промышленности; рассмотреть свойства, способы получения и области применения. (слайд)

- Чтобы достичь цель, предлагаю провести исследовательскую работу, а результат работы отразить в форме проекта. Итак, в вашем распоряжении инструктивная карточка, изделия силикатной промышленности, учебник, дополнительная информация, интернет. Работаем в группах. По окончании работы каждая группа защищает свой проект, дополняя ответы друг друга. Задания одинаковые. Вас еще ожидает виртуальная экскурсия. Удачи в поиске знаний.

Работа учащихся.

Инструктивная карточка

1. По учебнику ознакомиться с направлениями силикатной промышленности (схема 9 стр.96)
2. Что служит основным сырьем силикатной промышленности (стр,96)
3. Виды стекла, их назначение. Сырье для производства стекла (стр 97-98)
4. Цемент – продукт силикатной промышленности (с98-99)
5. Удивительная керамика (работа с дополнительной информацией – приложение1)
6. Экологические проблемы, связанные с силикатной промышленностью (работа с дополнительной информацией – приложение2)
7. Защита проекта (может быть в виде схемы с рисунками, таблицы и т.п.)

Спасибо за работу. Физминутка. Раньше в деревнях и селах люди сами формовали кирпичи. Возможно кто-то из ваших родственников этим занимался. Узнайте у своих родителей. Как примерно выглядела нелегкая работа мастера кирпичника. Сейчас попробуем на себе испытать, конечно же, в виде физминутки. Итак. Набираем лопатой в сосуд глину, добавляем воду и начинаем разминать ногами: на месте, по кругу, на месте. Далее набрали смесь в форму и усилиями рук придавали плотность. Отдохнули? А мастера уставали от этой работы.

Защита проектов

Видеоролик

Сообщение ученика о фарфоре и фаянсе

Тестирование. (Приложение 3). Проверка по слайду.

Рефлексия.

- Что нового сегодня узнали?

- Какие открытия для себя сделали?

- Как полученные знания можно будет использовать в дальнейшей жизни?

Вывод:

Нас окружает огромное количество предметов силикатной промышленности и без них наша жизнь просто невозможна. Нетрудно понять, что в будущем применение силикатов станет еще большим.

Оценивание работы учащихся

Д/з.

Приложение 1. Керамические изделия

Керамика является одним из древнейших материалов, используемых для изготовления посуды и других изделий. Она обладает рядом положительных свойств: прочностью, термостойкостью, экологической и химической безопасностью, изделия из нее обладают высоким эстетическим потенциалом, это и определяет ее широкое использование.

Керамика — это изделия из глины (или глинистых веществ) с минеральными добавками или без них, полученные путем формования и последующего обжига. Для улучшения потребительских эстетических свойств керамику покрывают глазурью.

В зависимости от строения различают тонкую керамику (черепок стекловидный или мелкозернистый) и грубую (черепок крупнозернистый). Основными видами тонкой керамики являются: фарфор, полуфарфор, фаянс, майолика, а грубой — гончарная керамика.

Фарфор — имеет плотный спекшийся черепок белого цвета (иногда с голубоватым оттенком) с низким водопоглощением (до 0,2%), при ударе издает высокий мелодичный звук, в тонких слоях может просвечивать. В виду парного обжига изделий край борта или основание изделия не покрыто глазурью.
Виды фарфора
Твердый фарфор — это фарфоровые изделия из однородной, белой, звенящей массы, которые обжигаются при температуре 1350-1450°С. Обжиг осуществляется дважды: сначала при более низких температурах, потом — после нанесения глазури — при более высоких.

Иногда встречается неглазурированный фарфор, известный как бисквит. Из бисквитного фарфора, например, издавна делают головки фарфоровых кукол.

Твердый фарфор содержит больше каолина и меньше полевого шпата и относится к плотной керамике. Благодаря своей стойкости, он очень популярен для производства хорошей дорогой посуды.

Фаянс (faience) - из итальянского языка от названия города Фаэнца, одного из центров керамического производства. Это плотные мелкопористые изделия, как правило, белого цвета. По составу фаянс мало чем отличается от фарфора, но меняется соотношение смесей и добавок: в нём больше глины (85% от веса).

Приложение2. Экологические проблемы, связанные с силикатной промышленностью

Любая промышленная деятельность воздействует на окружающую среду– используются энергия и ресурсы, многие из которых невозобновимые, негативно влияют выбросы и отходы от промышленной деятельности.

На заводах силикатной промышленности очаги запыления - барабаны для сушки угля и сырья, мельницы для угля, сырья и цемента, вращающиеся печи и транспортно-загрузочные устройства. Например, цементная пыль, которая попадает в воздух, оседает в легких, раздражает слизистую оболочку, появляется одышка, боли, кашель, т. к. кремнезем в дыхательных путях превращается в кремниевую кислоту. Это приводит к аллергическим заболеваниям, болезням дыхательных путей, в частности силикоз.

На современных предприятиях силикатной промышленности уделяется много внимания сохранению благоприятной экологической обстановки: используются технологии безотходного производства, устанавливаются фильтры и пылеуловители, соблюдаются условия безопасного труда работников.

Производство цемента, основные виды и марки

Цемент - один из немногих строительных материалов, без которого невозможно какое-либо строительство. Будь то монолитный небоскрёб из железобетона или деревянная избушка. Ведь только в сказке у избушки бывают куриные ножки. В жизни же - её "фундаментные ножки" из бетона. История создания и изобретение цемента заслуживают отдельного разговора и в рамки нашей рубрики никак не укладываются.

Так всё же из чего изготовлен портландцемент. Какие у него основные характеристики: виды, марки. Давайте, обо всём по чуть-чуть, но по сути. Так сказать - для общей информации. Начнём, пожалуй, с главного - с производства цемента.

Производство цемента

Если особо не вдаваться в подробности и поверхностно посмотреть на процесс, то производство цемента можно представить в виде трёх основных стадий:

1. Добыча и обработка сырья.

• Добывается известняк, глина, гипсовый камень.
• Добытый известняк дробят, сушат, измельчают и перемешивают в нужной пропорции с глиной. Примерно 75% известняка и 25% глины. Состав постоянно корректируется, в зависимости от характеристик используемых материалов.
• Таким образом получают шлам (мокрый, сухой или комбинированный метод)

2. Обжиг сырьевого состава и получение клинкера - следующий шаг в производстве цемента

• Шлам поступает в специальную печь, где происходит его обжиг при температуре около 1450 градусов.
• При этой температуре шлам спекается (почти как зерна керамзита), превращаясь в так называемый клинкер.
• Клинкер измельчают в специальных жерновах до порошкообразного состояния

3. Смешивание компонентов и получение портландцемента.

• В измельчённый клинкер добавляют примерно 5% гипса.
• В зависимости от марки и вида цемента, вводятся минеральные добавки (цифры д0, д5, д20 в маркировке)

Собственно, на этом производство цемента можно считать завершённым. Получившийся порошок является портландцементом ПЦ. Применение портландцемента настолько обширно, что перечисление цементной продукции может занять целую страницу. Собственно об этом можно почитать нашу статью цемент в производстве бетона и ЖБИ

Основные виды цемента

• Белый цемент

Основное использование БЦ - изготовление строительных сухих смесей. По многим параметрам обгоняет обычный портландцемент: ускоренный набор прочности, повышенная стойкость к атмосферным воздействиям. Изначальная декоративность ЖБИ из БЦ позволяет эксплуатировать архитектурный железобетон - без дополнительной окраски и облицовки. ЖБИ из белого цемента - не темнеют, не выгорают, не желтеют от времени. Так же, БЦ используют в штукатурных растворах, для изготовления цветных поверхностей задекорированных под камень и т.д. Для этого, белый цемент смешивают с красящими пигментами.

• Быстротвердеющий цемент

Зачастую, цементы, включающие в свой состав активные минеральные добавки, пользуются более низким спросом, нежели их бездобавочные собратья по цементному цеху. Причина тому - более медленный темп схватывания добавочного цемента. А подобная затяжка способна внести свои коррективы в сроки оборачиваемости опалубки, в скорость бетонирования, да и в весь строительный процесс в целом. Для того, чтобы строители не были привязаны к затянутым срокам схватывания цемента с минеральными добавками, многие цементные заводы выпускают цемент быстротвердеющий. Причём, быстротвердеющими бывают как добавочные, так и бездобавочные виды цемента. Например: Предприятие Мордовцемент производит и продаёт бездобавочный быстротвердеющий цемент м500 д0 в мешках и навал.

• Расширяющийся цемент

РЦ получают из глиноземистого цемента и гипса. Отличается от остальных видов расширением при твердении. Почти все остальные виды дают усадку ( кроме ВБЦ и НЦ)

• Водонепроницаемый безусадочный цемент

В основном, применяется при: гидроизоляции монолитных конструкций, заделке швов между железобетонными элементами, герметизации различных стыков, сооружении водонепроницаемых бетонных емкостей для хранения различных жидкостей.

• Гидрофобный цемент

Цемент с введением специальных добавок, повышающих его стойкость к хранению и транспортировке во влажной среде, Так же, ГЦ используют, чтобы получить товарный бетон с повышенной влагонепроницаемостью и морозостойкостью до F1000

• Глиноземистый цемент

Он же - аллюминатный и бокситный. Основное преимущество - бетоны из такого вяжущего быстрее набирают прочность: до 50% за сутки. Процесс твердения сопровождается большим количеством тепла, что может быть актуально при зимнем бетонировании.

• Напрягающий цемент.

Расширяющийся при наборе прочности цемент, предназначенный для создания самонапряженных железобетонных конструкций, в т.ч. с использованием специальных видов арматуры. Растворы на таком вяжущем применяются при изготовлении трещиностойких (безусадочных), водонепроницаемых стыков, при капитальном ремонте и модернизации старых конструкций, увеличении их водонепроницаемости. Бетоны на основе НЦ - чемпионы по коэффициенту водонепроницаемости: до W20, что актуально при строительстве подвалов на грунтах с высоким УГВ, монолитных кровель, резервуаров, чаш бассейнов и т.д. - без устройства дополнительной гидроизоляции. Бетон, полученный из напрягающего цемента, первые 7-10 дней набора прочности должен находиться в среде с повышенной влажностью. Такие бетоны отличаются повышенной прочностью, влагонепроницаемостью и морозостойкостью.

• Портландцемент

Портландцемент. Самый распространённый и используемый вид. Наверно 99% цемента, используемого в строительстве это - портландцемент ПЦ.

• Пуццолановый цемент

Потрландцемент с введением добавок, содержащих тонкоизмельчённый активный кремнезём. Отличается увеличенным временем схватывания и пониженным тепловыделением. Что может быть актуально при бетонировании объемных конструкций. А именно: Крупные массивы свежеуложенного бетона вырабатывают большое количество тепла. Ведь гидратация цемента - всё же экзотермический процесс. Ну вырабатывают и вырабатывают, в чем проблема. А беда в том, что верхние слои бетона отдают тепло быстрее и больше, нежели те, что внутри. Теплопроводность то у бетона маленькая. Вот и получается неравномерность усадки. Одним словом - трескается.

• Сульфатостойкий цемент

СЦ обладает повышенной защитой от разрушающего действия солей (сульфаты натрия, магния). Подробней про цемент сульфатостойкий. Применяется в производстве сульфатостойких бетонных смесей. (гидротехнические сооружения и т.д)

• Тампонажный цемент

ТЦ применяют при тампонировании (заглушке) нефтяных и газовых скважин.

• Шлаковый цемент

ШЦ, получают из молотого доменного шлака, с введением добавок активизаторов: гипса, извести и т.д.

• Цветной цемент

ЦЦ получают введением в состав окрашивающих пигментов из белого цементного клинкера Основное предназначение ЦЦ - получение декоративных ЖБИ, не требующих дальнейшей обработки.

Марки цемента

Марочная прочность сродни марке бетона. Цифра марки соответствует устойчивости к осевому сжатию в кгс/кв.см или в МПа.
Как проверить марку цемента:

Определение марки осуществляют таким образом: замешивают раствор из цемента, с составом: 1:3, на стандартном песке, с водоцементным отношением Из этого раствора в специальных формах отливаются балочки 4х4х16 см. Далее эти образцы помещают в специальную камеру либо просто накрывают колпаком ( не забыв поставить рядом сосуд с водой, для повышения влажности под колпаком). Выдерживают 24 часа. Затем балочки вынимают из опалубки-формы, и ставят в пропарочную камеру. Пропаривают и у полученных образцов проверяют прочность на изгиб. Используется специальный пресс. Полученные результаты умножают на соответствующие коэффициенты (для каждой марки цемента - они свои) и получают прочность на сжатие.

Импортный цемент уже давно маркируется в классах прочности на сжатие. Например: Cem - минимальная (гарантированная) прочность на сжатие в возрасте 28 суток -42. 5 МПа.

Маркировка цемента в соответствии с ГОСТ 10178-85

• тип – портландцемент, шлакопортландцемент. Указывается в виде аббревиатуры ПЦ и ШПЦ.
• марка
• наличие или отсутствие мин. добавок : д0, д5, д20 (процентный состав добавок). Например: м400 д20, или цемент м500 д0.
• обозначение быстротвердеющего цемента литерой Б
• пластификация и гидрофобизации цемента. Аббревиатуры ПЛ и ГФ.
• обозначения цемента, изготовленного из клинкера нормированного состава. Литера Н
• обозначения стандарта соответствия .

Классификация цемента в соответствии с ГОСТ 31108-2003.

У нас в России тоже постепенно вводятся классы цемента по прочности на сжатие. Пока это касается в основном портландцемента импортного производства. Наши российские цементные заводы не торопятся переходить на классы. Хотя, отдельные цемзаводы уже выпускают цемент, классифицируемый в соответствии с ГОСТ 31108-2003. Официальной датой начала "новой жизни" считается 1 января 2008 года. Именно тогда российским производителям цемента дали добро на новые обозначения. Однако, мало кто торопится это вводить в производство. Ну если только Мордовцемент полностью перешёл на новый ГОСТ. Большинство пока мечется. В общем, когда наконец произойдёт всеобщее "классовое равенство", основные характеристики портландцемента, в соответствии с ГОСТ 31108-2003, будут обозначаться так:

• цем I - портландцемент
• цем II – портландцемент с мин. добавками

Портландцемент с мин. добавками будет представлен в двух подтипах:

• Подтип А - процентный состав мин добавок 6% - 20%,
• Подтип В - присутствие в составе от 21 до 35% добавок.

Отличие по видам добавки: гранулированный шлак с литерой Ш, пуццолан – с литерой П. По классам прочности: 22,5; 32,5; 42,5 и 52,5, Цифры - обозначают минимальную (гарантированную) прочность цементного камня на сжатие в МПа в возрасте 28 суточного твердения.
Так же, для классов вводятся дополнительные обозначения по прочности в возрасте 2 или 7 суток: литеры :Н нормальнотвердеющий, Б - быстротвердеющий. В виду того, что добавочные портландцементы отличаются более медленными сроками схватывания, что не совсем подходит для темпов современного строительства, цементные заводы выпускают портландцементы марок м400 д20Б и цем 42,5Б, входящие в категорию - быстротвердеющие. Уменьшение сроков набора прочности происходит за счёт применения цементного клинкера специального минералогического состава, либо за счёт более тонкого помола обычного цементного клинкера. Иногда, для ускорения сроков схватывания и твердения применяются специальные добавки для бетона.

Когда эта классификация портландцемента начнёт применяться в полной мере - остаётся только догадываться. Пока мы живём по своему стандарту. Причём, как и при производстве и продаже бетона: ну никак не хотим уходить от марок. Впрочем, это никому не мешает. Если так удобней заказчикам, то производители - не против :-)))

Приложение 3

Тест

А1. Линзы делают из:

А) оконного стекла Б) стеклянного В)химического Г) хрустального

А2. Из какого кирпича не кладут печи?

А) из красного Б) силикатного

А3. Особые свойства рубиновому стеклу подают:

А) PbO Б) Au В) Fe2O3 Г) ZnO

А4.Определить вещество Х из схемы превращения веществ: Si →X→ СaSiO3

А) CO2 Б) SiO2 В) К2O Г) СаCO3

B1. Задание на соответствие.

Формула вещества Название вещества

1. Na2OCaO 6SiO2 А) оконное стекло

2. СaCO3Б)калиевое стекло

3. SiO2 В) мел

Г) сода

Д) известняк

Е) песок

В2.Si – взаимодействует с :

А) с неметаллами

Б) водой

В) металлами

Г) кислотами