Конспект урока по Химии "Пути познания серной кислоты"

Пути познания серной кислоты



Познание - это солнечный свет, без которого не может развиваться человечество.

Н.Бердяев

«О мощности государства можно судить по количеству серной кислоты, 

которое оно производит»

Д.И.Менеделеев



Цель урока: 

Изучить экологические проблемы, возникающие при производстве серной кислоты.

Задачи:

образовательные: 

закрепление знаний учащихся о промышленном способе получения серной кислоты;

обобщение знаний учащихся о научных принципах химического производства;

изучение возможных экологических проблем, возникающих при производстве серной кислоты.

развивающие:

развитие химических и информационных компетентностей;

развитие интеллектуальных и творческих способностей учащихся; 

продолжение формирования метопредметных и надпредметных знаний;

развитие способности эффективно использовать знаковые системы, приемы наблюдения, сравнения; формулирование выводов и представления результатов аналитической работы.

воспитательная:

развитие социальных и коммуникативных компетентностей. 



Методы обучения: репродуктивный, частично-поисковый, проблемный, информационный,  использование компьютерных технологий.

Формы организации познавательной деятельности: фронтальная, индивидуальная, парная. 

Оборудование и реактивы: 

пробирки;

р-ры H2SO4, BaCl2, пробы воды и снега, универсальная индикаторная бумажка, пирит;

электронные весы;

аптечка первой медпомощи с набором медикаментов, медицинский халат;

таблички: химики-технологи, инженер - технологи, экологи, эксперты, лаборанты;

презентация;

географические атласы для 8 и 9 кл;

рабочие тетради; 

Ход урока

Дорогие ребята, входя в класс, я предложила вам прочитать названия табличек, стоящие на столах, и сесть так, кем вы себя сейчас ощущаете. А начать урок я бы хотела словами Николая Бердяева – познание это солнечный свет, без которого не может развиваться человечество. Что заключает в себе слово «познание»? (отвечают дети) процесс, да это процесс изучения, даже само слово познание – процесс получения знаний, (отвечают дети) объяснения чего-либо, хорошо ребята. Большой энциклопедический словарь объясняет познание, как творческая деятельность субъекта, направленная на получение новых знаний. А как мы познаем окружающий мир? (отвечают дети) – наблюдения, эксперимент, опыт, а еще от куда мы можем получить знания? (отвечают дети) – из книг, мы можем моделировать какие-то процессы. А какие знания мы получаем из книг? (отвечают дети)- теоретические, т.е. здесь мы получаем знания теории и мысли становятся результатом  этого процесса. Посмотрите, мы с вами сейчас выстроили систему познания мира. Как вы знаете с уроков обществознания, существует два пути познания мира: первый путь - чувственное восприятие, наблюдения, ощущения каких-то объектов, называется эмпирический, и путь, когда мы получаем знания из книг, за счет новых теорий, законов называется теоретический. Так как объект изучения на уроке - ___________________________________________________, поэтому тема урока так и называется, ПУТИ ПОЗНАНИЯ ____________________________________________

Откроем рабочие тетради, обратимся к первому учебному тексту и попробуем сформулировать вопросы сегодняшнего урока, потому что вопросы это всегда направление к ответу.

Учебный текст 1. Процесс производства серной кислоты сопровождается образованием вредных веществ, оказывающих негативное влияние на живую и неживую природу.

Концентрации сернистого ангидрида, аэрозолей серной кислоты в радиусе 0,5–3 км от источника выброса составляют 2,4–0,8 и 0,9–0,5 мг/м3.  Резкое повышение количества выбросов серосодержащих соединений в воздух, возникающее при отклонении производственного процесса от технологического регламента, приводит к образованию кислотных дождей.

Кислотные осадки – любые осадки, кислотность которых выше нормы (рН=5,6). Впервые были зарегистрированы в Англии в 1907-1908г. Сейчас бывают осадки с рН =2,2-2,3.

Источники кислотных осадков: кислотные оксиды: SO2, SO3

Механизм образования кислотных осадков: газы + пары воды = растворы кислот с рН< 7.

Кислотные дожди отрицательное влияние на окружающую среду. 

возможные вопросы: Какие соединения серы попадают в окружающую среду? Какие последствия соединений серы на живую и неживую природу? Как влияют кислотные дожди? (записываем кратко на обычной доске).

Посмотрев на карту «Полезные ископаемые мира» (слайд с картой), мы увидим, что месторождений серной кислоты на Земле не обнаружено, ее получают на сернокислотных заводах, расположенных в различных районах нашей страны. (слайд с картой). Важнейшие предприятия находятся в Тульской, Московской, Пермской, Свердловской областях.

Что является сырьем для производства серной кислоты? (ответы детей): исходным сырьём для производства серной кислоты могут быть: сера, сероводород, сульфиды металлов (запись на слайде). 



S



SO2SO3H2SO4H2S

ZnS

FeS2



Вы уже знакомы с производством серной кислоты, при котором исходным сырьём является пирит FeS2.

Используем те знания, которые получены вами на прошлом уроке. Работаем следующим образом: инженеры-технологи выполняют задания на интерактивной доске (2 человека); химики- технологи (4 человека) – один производит расчеты, другой на доске записывает уравнения химических реакций, лежащие в основе производства серной кислоты из пирита, третий и четвертый в рабочей тетради расставляют коэффициенты методом электронного баланса; эксперты читают текст и вставляют пропущенные слова; экологи анализируют химический процесс получения серной кислоты, предполагают – какие химические вещества могут попасть в окружающую среду; лаборанты проводят качественную реакцию на серную кислоту (перед выполнением прочитайте инструкцию «ТБ при работе с кислотами»).

	Деятельность учащихся

	Работа на интерактивной доске

	Работа на доске

	Индивидуальная работа

	1.Правильно расположить стадии производства серной кислоты;

	2.Выполнение интерактивного задания

(уровень В) Осуществить одну из предложенных  цепочек превращений: 

S (сера)SO2SO3H2SO4

H2S(сероводород)SO2SO3H2SO4

ZnS (цинковая обманка)SO2SO3H2SO4

FeS2 (пирит)SO2SO3H2SO4



	

	

	Прочитать текст и вставить пропущенные слова.

	Закончите уравнения реакций и расставьте коэффициенты методом электронного баланса, укажите окислитель и восстановитель:

	S + O2

	SO2+O2

	Решить задачу,

	Провести лабораторный опыт

	Анализ технологического процесса 

Природные материалы (сырьё), кроме основного компонента содержат примеси.

 				  	  ОБРАЗЕЦ



чистое вещество		примеси

Решить задачу:

Представьте себе, что вы химик – технолог завода по производству серной кислоты. 

Рассчитайте, какое количество пирита по массе содержится в данном образце руды, если массовая доля примесей в нем составляет 10%. 

Алгоритм решения:

Дано:				Решение:

m(руды) = _____ г            	Рассмотрим состав руды:

w % (примесей) = 10 % 					руда

____________________    			 FeS2 (пирит)				примеси

Найти: m (FeS2) = ? 	1) Вычислим массовую долю пирита в данном образце:

		;

		w(пирита) = 

2) Вычислим массу чистого вещества - пирита, содержащегося в данном образце руды:

	



		



	Ответ: m (пирита)= 

Стадии производства













Вопрос классу: Какие два метода окисления SO2 применяют в производстве серной кислоты? 

Если возникли затруднения, обратитесь к учебнику на стр.103-104. Кроме книг, вы уже мне сегодня называли, есть и другие источники, один из них Интернет, обратимся к ресурсам Интернета: http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%9F%D1%80%D0%BE%D0%B8%D0%B7%D0%B2%D0%BE%D0%B4%D1%81%D1%82%D0%B2%D0%BE_%D1%81%D0%B5%D1%80%D0%BD%D0%BE%D0%B9_%D0%BA%D0%B8%D1%81%D0%BB%D0%BE%D1%82%D1%8B

Любое химическое производство создается на основе общих научных принципов. Выберите (подчеркивают на слайде) научные принципы организации, применяемые при производстве серной кислоты, и соотнесите со стадиями процесса. (работа на слайде)

Научные принципы организации химических производств

Общие принципы

Частные принципы

Стадии производства

Создание оптимальных условий проведения химических реакций

Противоток веществ, прямоток веществ, увеличение площади поверхности соприкосновения реагирующих веществ, использование катализатора, повышение давления, повышение концентрации реагирующих веществ



Полное и комплексное использование сырья

Циркуляция, создание смежных производств (по переработки отходов)



Использование теплоты химических реакций

Теплообмен, утилизация теплоты реакций



Принцип непрерывности

Механизация и автоматизация производства



Защита окружающей среды и человека

Автоматизация вредных производств, герметизация аппаратов, утилизация отходов, нейтрализация выбросов в атмосферу



Вопрос к экологам: Какие химические вещества могут попасть в окружающую среду при производстве серной кислоты? (записать)

Для глубокого понимания современной экологической ситуации (как на всей планете, так и в региональном, местном масштабе) человеку совершенно необходимы химические знания.

Воспользуемся эмпирическим методом познания: наблюдая за видеопытами, подумайте, какая взаимосвязь между производством серной кислоты и результатами увиденных химических опытов? Рассмотрим процессы: (заполняем на слайде первые два столбика)



Химическая реакция

Экологические последствия

Почему погибли проростки огурцов?

Cu + H2SO4(конц.) CuSO4+…… + H2O

у растений разрушается хлоропласт, подавляется рост и возможна гибель;

губительно действует на живые организмы;

выпадение кислотных осадков (роса, дождь, снег): разрушаются здания, памятники из мрамора, металлические конструкции, снижается численность птиц, т.к. кислота действует на скорлупу яйца, приводя к ее разрушению и гибели зародыша,

выпадение волос, кожные заболевания.

Горение серы

S + O2 



Взаимодействие с водой

….. + H2O

Т.к. в воздухе 



Кислотные 

осадкисодержится кислород 

и пары воды,

 то происходят 

процессы:

 SO2 SO3 H2SO4



Акцентировать внимание на соединения серы, попадающие в окружающую среду (подчеркнуть).

Вопрос классу? (беседа) К каким экологическим проблемам приведут выбросы вредных веществ при производстве серной кислоты? (заполняем третий столбик)

Физкультминутка: 

Очень химию мы любим,

Шею влево, вправо крутим.

Воздух – это атмосфера,

Это, правда, топай смело!

В атмосфере есть дожди, 

Делаем вперед шаги!

Так же есть и серный газ, 

Мы  попрыгаем сейчас!

И чем больше мы познаем,

Руки вверх мы поднимаем!

И природу защищаем! 

Прошлым летом я была свидетелем последствий кислотного дождя. Прошел долгожданный обильный дождь, после которого листья огурцов пожелтели, завяли, а некоторые ветви совсем погибли. Я была удивлена, ведь на территории Тюменской области нет предприятий по производству серной кислоты, открыла географический атлас и обнаружила, что в соседней, Свердловской области есть, и ветер как раз был западный. А сейчас, когда готовилась к нашей встречи, задумалась: возможны ли кислотные осадки на территории нашего Ямальского района? Мы с вами вместе и разрешим этот вопрос: 

Но перед этим вопрос к лаборантам: каким образом можно доказать наличие ионов водорода и сульфат-ионов, т.е. серной кислоты?

Химики-технологи, лаборанты: провести химический анализ образцов, взятых из разных мест: водопроводная вода из Нового Порта, т.е. речная вода, т.к. у нас нет в поселке очистных сооружений; местная водопроводная вода; снег, взятый около школы; снег, взятый на окраине поселка.

На предприятии по производству серной кислоты большое внимание уделяется вопросам охраны труда, соблюдению всеми работниками правил техники безопасности: своевременно и систематически проводят инструктажи. Перед выполнением лабораторных опытов повторите правила техники безопасности, прочитав инструкцию в своей рабочей тетради.

Экологи: провести анализ географических карт «Химическая промышленность», «Воздушные массы»;

Эксперты: используя данное уравнение химической реакции: SO3 + H2O  H2SO4 + Q, ответьте на вопрос: при какой температуре воздуха вероятность выпадения кислотных дождей увеличивается?

Инженеры-технологи: провести анализ карты «Минеральные ресурсы России». Возможно ли строительство заводов по производству серной кислоты на территории ЯНАО?



Обсуждение результатов работы.

		в воде, взятой из водопровода с.Новый Порт (р.Обь) сульфат – ионы ______________;

		в воде, взятой из озера вблизи поселка Новый Порт  сульфат – ионы_______________;

		в снеге, взятого около школы сульфат – ионы ________________;

		в снеге, взятого на окраине поселка сульфат – ионы ________________.

В вашей рабочей тетради есть еще экологические задания, интересные материалы по данной теме, просмотрите их дома, а также выполните задание по web-квесту, т.е. используя ресурсы Интернета.

Применение скрубберов сокращает нежелательные выбросы. Что собой представляют скрубберы? http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%A1%D0%BA%D1%80%D1%83%D0%B1%D0%B1%D0%B5%D1%80

На получение 1 т серной кислоты расходуют 0,85 т серного колчедана – FeS2 или 0,35 т серы. А почему потребительский фактор существенно влияет на размещение заводов по производству серной кислоты?

http://www.terrus.ru/sources/articles/540/2.5_l.shtml

Проверьте свои знания, выполнив тест «Производство серной кислоты» в режиме onlain, расположенный на моей личной странички, расположенной на школьном сайте …….. 

www.nshi.ru\sp

Вернемся к вопросам, поставленным в начале урока. Получили вы знания по этим вопросам? Какие соединения серы попадают в окружающую среду? Какие последствия соединений серы на живую и неживую природу? Как образуются кислотные дожди? (слайд с таблицей)

Да, ребята, посмотрев на результаты нашей работы, можно сегодня же выступить с вопросом перед Министерством химической промышленности о немедленном закрытии всех заводов по производству серной кислоты (слайд с картой «Химическая промышленность» выделить заводы на карте). А тогда как быть с этим? (слайд «Применение серной кислоты»). А ответ вы можете найти в послании президента к народу, где президент подчеркивает, что вам, ученикам Новой школы, получивших огромный багаж знаний, разрабатывать и внедрять новые экологически безопасные технологии.





1