Технологическая карта урока химии по теме: «Производство серной кислоты»
| Предмет, класс | Химия, 9 класс | |
| Тема урока, № урока | Урок по теме: «Производство серной кислоты» | |
| Тип урока | Усвоение новых знаний | |
| Цель урока | Научить учащихся применять полученные знания о химических свойствах соединений серы для изучения нового материала;
Изучить производство серной кислоты. |
|
| Задачи урока | Обучающие | Получить знания о производстве серной кислоты, продолжить формирование умений наблюдать, записывать уравнения и предвидеть продукты химических реакций. |
| Развивающие | Совершенствовать умения учащихся сравнивать и обобщать; развивать память, устойчивое внимание, самостоятельное мышление, умение слушать и слышать другого человека; развивать аналитическое мышление. | |
| Воспитательные | Доказать ведущую роль теории в познании практики; доказать материальность изучаемых процессов; воспитание самостоятельности, сотрудничества, способности к взаимовыручке, культуры речи, трудолюбия, усидчивости. | |
| Требования ФГОС ООО
(предполагаемые результаты обучения) |
Личностные | Понимание значимости научного исследования природы, умение соблюдать дисциплину на уроке при работе в группах. |
| Метапредметные | Познавательные УУД: умение анализировать и систематизировать ранее полученные знания, проводить элементарные исследования и обобщать.
Регулятивные: умение организовывать выполнение заданий учителя согласно установленным правилам в кабинете. Коммуникативные: умение воспринимать информацию зрительно и на слух. Обмениваться информацией с одноклассниками. |
|
| Предметные | Знать: принципы производства серной кислоты.
Уметь: находить ответы на вопросы, используя свой жизненный опыт и информацию, полученную на уроке. |
|
| Межпредметные связи | История, математика, экология | |
| Формы организации учебной деятельности | Фронтальная, групповая. | |
| Образовательные технологии |
|
|
| Методы обучения |
|
|
| Методы познавания | Самопознания | |
| Оборудование, средства обучения |
|
|
| Основные виды деятельности | самостоятельная работа, нахождение информации в учебнике и в Интернете, контроль по ключу | |
| Здоровьесбережение обучающихся | Разнообразие форм работы на уроке; использование ЭОР не более 15 минут урока. | |
Ход урока
| Этап урока | Деятельность учителя | Деятельность учащихся | Формируемые УУД |
| Организационный
этап |
Настрой на работу
Слушание учителя |
Личностные УУД
Создание условий к саморазвитию и самообразованию на основе мотивации к обучению и самопознанию, общее представление о моральных нормах поведения |
|
| Постановка цели и задач урока.
Мотивационно — целевой |
Остров Сицилия имеет богатую историю, красивейшую природу и талантливых людей. Здесь много редких объектов, поражающих воображение. Один из них — страшное кислотное озеро, которое называют «озером смерти». Озеро имеет вулканическое происхождение.
По рассказам местных жителей и путешественников в озере абсолютно отсутствует жизнь. В нем не обитает ни один живой организм. Его берега пустые, на них нет растительности.Любое существо ждет моментальная смерть, если оно попадет в озеро. Человек буквально растворится в кислоте за считанные минуты. Ученые, которые проводили анализ воды, выяснили, что в ней большое процентное содержание серной кислоты. В природе серная кислота встречается очень редко. |
Слушают учителя | Личностные УУД
Интерес к учебному материалу |
| Но серная кислота — необходимое соединение для народного хозяйства. Задание для учащихся – по схеме составить сообщение о применении серной кислоты | Изучают схему и составляют сообщение.
Выступление учащегося: Серная кислота широко применяется для изготовления удобрений — на эти цели идет более половины всей производимой H2SO4. — Для синтеза сложных эфиров, спиртов, красителей, моющих средств, лекарственных средств, полимеров, кислот, солей — В металлургии . — в нефтеперерабатывающей промышленности — Для осушения газов, жидкостей и твердых веществ. — Для изготовления взрывчатых веществ, дымообразующих составов. |
Метапредметные:
регулятивные участвовать в коллективном обсуждении проблемы, интересоваться чужим мнением, высказывать свое коммуникативные: слушать товарища и обосновывать свое мнение; выражать свои мысли и идеи. Регулятивные: Самостоятельно определять цель учебной деятельности, искать пути решения проблемы и средства достижения цели. |
|
| Если такое широкое применение серной кислоты , то … | Учащиеся делают вывод о том, что для различных областей применения требуется огромное количество серной кислоты, поэтому необходимо промышленное её производство и надо знать основы технологии получения серной кислоты.
Формулируют тему урока. Формулируют цели и задачи урока, определив границы знания и незнания |
Личностные результаты
1.Стремится к речевому самосовершенствованию. Познавательные УУД 1.Владеть приемами отбора и систематизации материала. 2.Извлекать и преобразовывать информацию из одной формы в другую. Коммуникативные УУД 1.Оформлять свои мысли в устной форме. 2. Владеть приемами монологической и диалогической речи. 3.Осуществлять речевой самоконтроль в процессе речевой деятельности. |
|
| В тексте найти ответ на вопрос «Почему контактный способ вытесняет нитрозный способ?» | — В промышленности применяют два метода в производстве серной кислоты: контактный — с использованием твердых катализаторов (контактов), и нитрозный (башенный) —с оксидами азота. Первая башенная система появилась в Германии в 1907 г. Получаемая при нитрозном методе серная кислота – не особенно чистая и не концентрированная, поэтому область ее применения ограничена. В таких производствах, как получение взрывчатых веществ, или в органическом синтезе, нужна более концентрированная и более чистая кислота, получаемая другим методом – контактным. Контактный способ вытесняет нитрозный. | Личностные результаты
1.Стремится к речевому самосовершенствованию Познавательные УУД 1.Владеть приемами отбора и систематизации материала |
|
| Контактный способ производства серной кислоты – многостадийный процесс. В большинстве случаев сырьем для производства серной кислоты контактным методом является серный колчедан (FeS2), а также сульфиды цветных металлов. Серный колчедан широко распространен в природе, среднее содержание серы в руде колеблется от 40 до 50%, кроме того, руда содержит примеси соединений кобальта, никеля, мышьяка, селена, меди, кремнезем, карбонаты кальция и натрия, оксид алюминия, серебро, золото.
Наиболее значительные месторождения серного колчедана в России сосредоточены на Урале, Кавказе. Серный колчедан часто залегает с другими сульфидными рудами, являющимися сырьем для производства меди, цинка, свинца, серебра и др. Для обогащения эти руды подвергаются флотации. Концентраты поступают в производство данных металлов, а флотационные хвосты состоят в основном из серного колчедана, который и служит сырьем сернокислотной промышленности |
Изучают текст, отмечают главные сырьевые материалы для производства серной кислоты | Познавательные универсальные учебные действия: поиск и выделение информации; применение методов информационного поиска, в том числе с помощью компьютерных средств; выбор наиболее эффективных способов решения задачи в зависимости от конкретных условий, выделение и формулирование познавательной цели, умение заменять термины определениями, использование знакового моделирования, выдвижение и обоснование гипотезы, выбор способа ее проверки, анализ объекта с выделением существенных и несущественных признаков, построение логической цепи рассуждения, установление причинно- следственных связей, самостоятельное создание алгоритма деятельности при решении проблем творческого и поискового характера, определение основной и второстепенной информации | |
| Вопрос .
Перед использованием большие куски пирита измельчают в дробильных машинах. Для чего это делается? |
Учащиеся изучают первую стадию производства.
1) При измельчении твердых веществ скорость реакции увеличивается, так как увеличивается площадь поверхности соприкосновения реагирующих веществ. |
Регулятивные универсальные учебные действия:: целеполагание, включая постановку новых целей, преобразование практической задачи в познавательную, самостоятельный анализ условий достижения цели на основе учёта выделенных учителем ориентиров действия в новом учебном материале; планирование пути достижения целей; устанавливание целевых приоритетов; выделение альтернативных способов достижения цели и выбор наиболее эффективного способа; умение самостоятельно контролировать своё время и управлять им; | |
| Задание. Найти в тексте способы очистки пирита от примесей. | Очистка пирита. После измельчения пирита, его очищают от примесей (пустой породы и земли) методом флотации. Для этого измельчённый пирит опускают в огромные чаны с водой, перемешивают, пустая порода всплывает наверх, затем пустую породу удаляют. | Коммуникативные универсальные учебные действия: полное и точное выражение своих мыслей в соответствии с задачами и условиями коммуникации; адекватное использование речевых средств для дискуссии и аргументации своей позиции, умение представлять конкретное содержание с сообщением его в письменной и устной форме, определение способов взаимодействия | |
| Найдите в тексте уравнение реакции обжига пирита. | Уравнение реакции первой стадии
t = 800°C 4FeS2 + 11O2 2Fe2O3 + 8SO2 + Q |
||
| Вопрос. Для чего используется принцип «кипящего слоя»? | Измельчённый очищенный влажный (после флотации) пирит сверху засыпают в печь для обжига в «кипящем слое». Снизу (принцип противотока) пропускают воздух, обогащённый кислородом, для более полного обжига пирита. Температура в печи для обжига достигает 800°С.
Принцип «кипящего слоя» приводит к более полному взаимодействию пирита и кислорода. |
||
| Вопрос. Каким образом поддерживается высокая температура в печи обжига? | За счёт выделяющейся теплоты в результате реакции поддерживается температура в печи. Избыточное количество теплоты отводят: по периметру печи проходят трубы с водой, которая нагревается. Горячую воду используют дальше для центрального отопления рядом стоящих помещений. | ||
| Вопрос. Как достигается безотходная технология в случае оксида железа, образовавшегося в результате реакции? | Образовавшийся оксид железа Fe2O3 (огарок) в производстве серной кислоты не используют. Но его собирают и отправляют на металлургический комбинат, на котором из оксида железа получают металл железо и его сплавы с углеродом — сталь и чугун.
Таким образом выполняется принцип химического производства — безотходность производства. |
||
| Вопрос. Как очищается газ, полученный в результате окисления пирита? | Из печи выходит печной газ, состав которого: SO2, O2, пары воды (пирит был влажный!) и мельчайшие частицы огарка (оксида железа).
Очистка печного газа от твёрдых частичек огарка проводят в два этапа — в циклоне (используется центробежная сила, твёрдые частички огарка ударяются о стенки циклона и ссыпаются вниз) и в электрофильтрах (используется электростатическое притяжение, частицы огарка прилипают к наэлектризованным пластинам электрофильтра, при достаточном накоплении под собственной тяжестью они ссыпаются вниз), для удаления паров воды в печном газе — осушка. |
||
| Вторая стадия получения серной кислоты.
Окисление оксида серы (IV) в оксид серы (VI) (контактирование): 2SO2 + O2 ↔ 2SO3 + Q Это обратимая, экзотермическая, каталитическая реакция, которая протекает с уменьшением объёма газа. Задание. Изучите условия проведения контактирования сернистого газа и кислорода Задания по группам. 1 группа – выясняет, что нужно использовать для контактирования: кислород или воздух 2 группа – изучает вопрос влияния давления на скорость реакции 3 группа – определяет температурный режим процесса. 4 группа — определяет катализатор |
В соответствии с принципом Ле-Шателье равновесие этой реакции можно сдвинуть в сторону образования оксида серы (VI) следующими способами:
во-первых, увеличением содержания кислорода в обжиговом газе. Во-вторых, увеличением давления. Однако в сернокислом производстве увеличение давления не применяют из-за невысокого содержания оксида серы (IV) и кислорода в обжиговом газе. В-третьих, путём снижения температуры реакции. Было установлено, что для достижения наибольшего выхода оксида серы (VI) реакцию следует проводить при температуре 400 ºС. В-четвёртых, применением катализаторов. В качестве катализатора (контактной массы) при окислении оксида серы (IV) применяется оксид ванадия V2O5 |
Познавательные УДД
Осознанное и произвольное построение речевого высказывания. Определение основной и второстепенной информации. Коммуникативные УУД Аргументация своего мнения. Учет различных мнений, координирование в сотрудничестве различных позиций. Личностные УУД Осознание ответственности за личное дело. Регулятивные УУД: Умение организовать выполнение заданий учителя. Регулятивные: контроль в форме сличения способа действия и его результата с заданным эталоном с целью обнаружения отклонений от него; выделение и осознание учащимися того, что уже усвоено и что еще подлежит усвоению, оценивание качества и уровня усвоения. Познавательные УДД Осознанное и произвольное построение речевого высказывания. Определение основной и второстепенной информации. Коммуникативные УУД Аргументация своего мнения. Учет различных мнений, координирование в сотрудничестве различных позиций. Личностные УУД Осознание ответственности за личное дело. |
|
| 3) Третий этап получения серной кислоты – взаимодействие оксида серы с водой.
ТРЕТЬЯ СТАДИЯ — поглощение SO3 серной кислотой в поглотительной башне. А почему оксид серы SO3 не поглощают водой? Ведь можно было бы оксид серы растворить в воде: SO3 + H2 O →H 2SO4. Найдите в Интернете ответ на этот вопрос. |
Дело в том, если для поглощения оксида серы использовать воду, образуется серная кислота в виде тумана, состоящего из мельчайших капелек серной кислоты (оксид серы растворяется в воде с выделением большого количества теплоты, серная кислота настолько разогревается, что закипает и превращается в пар). Для того, чтобы не образовывалось сернокислотного тумана, используют 98%-ную концентрированную серную кислоту. Два процента воды — это так мало, что нагревание жидкости будет слабым и неопасным. Оксид серы очень хорошо растворяется в такой кислоте, образуя олеум: H 2SO4·nSO3.
Уравнение реакции этого процесса: nSO3 + H 2SO4 → H 2SO4·nSO3 Образовавшийся олеум сливают в металлические резервуары и отправляют на склад. Затем олеумом заполняют цистерны, формируют железнодорожные составы и отправляют потребителю. |
||
| Вопрос. Почему возможно хранение и транспортировка концентрированной серной кислоты в стальных емкостях? | В холодном растворе железо пассивирует, поэтому возможно хранение концентрированной кислоты в стальных цистернах | ||
| Просмотр кинофильма | |||
| Учитель: Включает видеофильм «Производство серной кислоты» | После просмотра видеофильма обучающиеся сравнивают информацию, полученную из видеоролика с выстроенной цепочкой этапов производства серной кислоты на доске. Выявляют недостающую информацию. Например, что помимо пирита в качестве сырья можно использовать H2S, S; во второй стадии используется катализатор V2O5; для орошения SO3 используют 98%-ную концентрированную серную кислоту; продуктом реакции является олеум: H2SO4·nSO3. | ||
| Предлагаю немного отдохнуть и устроить «стрельбу глазами».
З а д а н и я. 1). В периодической системе найдите элемент-неметалл, у которого наибольшая электроотрицательность:VII группа, главная подгруппа, 2-й период (F.) 2). Переведите взгляд влево и опустите вниз, на «самый активный» металл. Он в 7-м периоде.(Fr.) 3). Переведите взгляд вверх и вправо, на элемент VI группы, главной подгруппы, 3-го периода, элемент в составе серной кислоты. (S.) 4). Переведите взгляд вниз и влево, на элемент, атомы которого образуют металл, содержащийся в градусниках. (Hg.) 5). Переведите взгляд вверх и вправо, элемент с относительной атомной массой 4 (He) |
Выполняют различные действия глазами, с использованием таблицы химических элементов, предлагаемые учителем. | Регулятивные:
контроль в форме сличения способа действия и его результата с заданным эталоном с целью обнаружения отклонений от него; выделение и осознание учащимися того, что уже усвоено и что еще подлежит усвоению, оценивание качества и уровня усвоения |
|
| — Напомните задачи, которые мы ставили в начале урока для изучения данной темы.
— Какие из них нам удалось решить? Проверочный тест 1. Выберите сырьё для производства H2SO4: а) CaSO4; б) Na2SO3; в) FeS2. 2. Нужен ли катализатор на первой стадии производства? а) да; б) нет. 3. Какое из уравнений реакции правильно отражает вторую стадию процесса производства H2SO4? а) S + O2 = SO2 б) 2SO2 + O2 = 2SO3 в) 4FeS2 + 11O2 = 2Fе 2Oз + 8SO2 + Q 4. Требуется ли очистка сернистого газа? а) да; б) нет. 5. Чем орошается оксид серы (VI) в поглотительной башне? а) Н2O; б) H2SO4(pазбав.); в) H2SO4(конц.). 6. Как вы считается, производство серной кислоты является экологически чистым производством или нет? а) да; б) нет. Ключи: 1-в; 2-а; 3-б; 4-а; 5-в; 6-б. Критерии, оценки (на доске) «5»-нет ошибок «4»- одна ошибка «3»-две ошибки Более двух ошибок Вам стоит постараться |
Оценивают и корректируют свои знания. | ||
| Рефлексия | Повторим цель урока. Если цель достигнута, дайте комментарий об уроке.
Повторим цель урока. Если цель достигнута, дайте комментарий об уроке. |
Самооценивание
Учащиеся отмечают новое содержание, изученное на уроке, производят оценку личного вклада в совместную учебную деятельность, достижение поставленной цели. Самооценка. Ставят себе оценки, комментируя свои ошибки, или указывая свои достижения в изучении новых знаний. |
Познавательные УДД
Осознанное и произвольное построение речевого высказывания. Определение основной и второстепенной информации. Коммуникативные УУД Аргументация своего мнения. Учет различных мнений, координирование в сотрудничестве различных позиций. Личностные УУД Осознание ответственности за личное дело. |
| Информация о домашнем задании, инструктаж по его выполнению | 1. Найти в Интернете вопросы охраны природы в производстве серной кислоты и способы решения этой проблемы. Подготовить сообщение.
2. Подготовить карточки с названием установок , применяющихся в производстве серной кислоты. Решить задачу. Какую массу серной кислоты можно получить из 1,2 тонны пирита при 65 % ном выходе продукта. |
Запись домашнего задания |
