Конспект урока по химии на тему «Силикатная промышленность» 9 класс

          Урок №__

Тема: «Силикатная промышленность»

Цель: Познакомиться с силикатной промышленностью, сырьем, химическими

           процессами и её продукцией.

Задачи:1. Образовательные: познакомить учащихся с основными производствами

                                                    силикатной промышленности, основными терминами.

             2. Развивающие: закрепить и развить знания о силикатной промышленности,

                                          развить логическое мышление, навыков составлении уравнений.

             3. Воспитательные: формировать научное мировоззрение, культуры общения.

Оборудование: коллекция «Стекло, коллекции «Строительные материалы», табл.

            «Силикатная промышленность», проектор, изделия из стекла, фаянса, фарфора.

Ход урока.

I. Организационный момент (2 мин)

    Приветствие учеников. Проверка готовности к уроку.

II.Входной контроль (5-7 мин)

Тест «Кремний и его соединения»

Уровень А.

1.      В Периодической системе химических элементов Д.И.Менделеева кремний находится в:

а) третьем периоде, II группе         б) третьем периоде, IV группе

в) третьем периоде, VIгруппе         г) во втором периоде, IV группе

2.      Строение внешнего электронного слоя атома кремния:

а)3s²3d⁴           б)3s²3p²      в)3s²3d³      г) 3s²3p⁴

3.      Максимальна валентность атома кремния:

4.      а) II             б) V            в) IV        г) VI

5.      В соединениях кремний проявляет степени окисления:

а)металлом        б) неметаллом           в) переходным элементом

6.      Простое вещество кремний является типичным:

а) окислителем         б) восстановителем     в) окислителем и восстановителем

7.      В природе кремний встречается в виде:

а)силикатов        б) силицидов      в) глины и песка     г) в виде разных соединений

Уровень Б

8.      Установите соответствие.

Формула вещества               Название вещества         Степень окисления кремния

1)      SiO₂                                           а)силицид магния             А) +4

2)      Mg₂Si                                        б) диоксид кремния          Б) -4

Уровень С.

9.      К химическим свойствам кремния относятся реакции:

а) с неметаллами                              б) с разбавленными кислотами

в) с водой                                         г) с солями  и оксидами менее активных металлов

д) активными металлами

III. Объяснение нового материала.

Вступительное слово учителя: Мы изучили с Вами тему: «Кремний и его соединения» и познакомились с природными веществами, содержащими кремний. Это глина и песок.

 Их 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 предметов быта.

   В ХХ I веке мы не мыслим свою жизнь без предметов, сделанных из глины, как и в первом веке. К самым распространенным относятся: посуда, фарфор, фаянс, облицовочная плитка, кирпичи, цемент, стекло от оконного до увеличительного и т.д.

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

Уч-ся: Силикатная  промышленность.

Уч-ль: Мы подошли с Вами к теме нашего урока ( запись в тетради и на доске). А вначале мы с вами обратим внимание на план урока, который лежит  на каждой парте:

1.      Определение «силикатная промышленность» и её классификации

2.      Производство керамики

3.      Производство стекла

4.      Производство строительных материалов, цемента

5.      Закрепление знаний ( тестирование в форме ГИА)

Перейдем к первому пункту плана.

Силикатная  промышленность – это промышленность, которая занимается

                                                            производством строительных материалов,  стекла и

                                                            керамики из природных материалов.

Рассмотрим классификацию силикатной промышленности.

                                                  Силикатная промышленность

 

Производство керамики       производство стекла     производство строительных

                                                                                                     материалов        

Рассмотрим с Вами подробнее каждое производство.

 Первое производство, которое мы рассмотрим по плану.

Уч-ся: производство керамики.

Уч-ль: Керамика – это материалы, полученные  при спекании глин с различными

                                  минеральными добавками.

   Изготовление различных керамических изделий основано на свойстве глины при смешивании с небольшим количеством воды образовывать пластическую массу. Этой массе можно придать любую форму, которая сохраняется после высыхании и закрепляется посредством обжига при высокой температуре.

  В состав глины входит каолин (Al₂O₃ SiO₂ 2H₂O), в виде механической примеси – песок(SiO₂ ) и известняк(CaCO₃).  Сырье т технологи производства не изменились с тех давних времен, но сам процесс подготовки сырь  и производство готовой продукции ускорились.

                                                             Керамика

 

                    Фарфор                        фаянс            строительные материалы

Самой благородной керамикой  считают фарфор. Его родина – Китай, где уже 220 лет до н.э. было основано его производство. Природа создала все условия для производства фарфора именно в Китае.  В одной из провинций имеются залежи «фарфорового камня» - удивительного минерала состоящего из кварца, полевого шпата и глины. Секрет производства фарфора многие пытались разгадать. И в Китае был издан закон за разглашение тайны – отрубить голову. Многие представлялись купцами, жили в Китае, но секрет разгадать не смогли.

   Впервые Европейский фарфор был изготовлен в 1720 году И. Беттгером в Германии и до сих пор эта марка фарфора считается наиболее качественной наряду с английской .

  В России состав фарфора был разработан Д.И.Виноградовым и налажено его производство на императорском заводе под Петербургом, который  носит название «им. М.В.Ломоносова»

  Характерные признаки фарфора: тонкость изделии, белый цвет,  отсутствие пористости, термическая и химическая прочность, звонкий звук, просвечивает.

   На Ставрополье интересно производство  фарфора на «Кисловодском Фарфоре –ФЕНИКС».Очень развито производство ваз от метровых до нескольких см. В последнее врем стали изготавливать светильники, часы и другие сувениры. Роспись и изготовление изделий до сих пор проводится вручную, отсюда и неповторимость каждого изделия.

     Фаянс – керамический материал, содержащий до 85% глины, с высокой пористостью

                 и водопоглощением (до 20%).

Температура обжига фаянса значительно ниже температуры обжига фарфора. Название «фаянс» произошло от города Фаэнца на Севере Италии, где XIV -  XVвеках было широко развито  керамическое ремесленничество. Если мы посмотрим на осколок фаянса, то его характерные черты: очень пористый и непрозрачен. Что можно изготовить из фаянса:

Уч-ся: посуду, строительные материалы, декоративные изделия.

 Уч-ль: Мы с Вами рассмотрели производство керамики, а теперь следующее производство по плану.

Уч-ся: производство стекла.

Уч-ль: Начнем говорить о производстве стекла словами М.В.Ломоносова из «Оды стеклу» (1736г):

         « Пою перед тобой в восторге похвалу

          Не камням дорогим, не злату, а стеклу»

Уч-ль: А что представляет собой стекло? Перечислите физические свойства стекла.

Уч-ся: Прозрачность, пропускает свет и тепло.

Уч-ль: Стекло – это твердый силикатный материал, полученный из кварцевого песка и

                             оксидов ряда металлов.

История стекла уходит корнями в Древний Египет, где впервые  из него сделали бусы. На Руси стеклянные вещи изготовлялись еще в XI-XIII веке. В XVIII веке Ломоносов открыл секрет изготовлении цветных стекол, а XXвеке  составили классификацию стекла.

                                                                 Стекло

Обыкновенное       химическое      хрустальное    кварцевое     жидкое

Рассмотрим каждый вид стекла подробнее.

Обыкновенное стекло. Первый стекольный был построен под Москвой в 1636г, но особенно быстро стеклоделие начало развиваться  при Петре I. Основным потребителем  стекла является строительная индустрия. Больше половины  всего изготавливаемого стекла приходится на оконное.

  Сырье  дл производства стекла: кварцевый песок, сода и известняк. Вещества тщательно перемешивают и подвергают нагреванию до температуры 1500 ° С, образовавшиеся  при этом силикаты натрия и кальция сплавляют с песком, который берут в избытке.

Химизм процесса:  Na₂CO₃ + SiO₂ = Na₂SiO₃ + CO₂ ↑

                                 CaCO₃ + SiO₂ = CaSiO₃ + CO₂ ↑

                                 Na₂SiO₃ + CaSiO₃ + 4SiO₂= Na₂O CaO  6SiO₂

Прежде чем изготовлять из расплавленной прозрачной массы изделия, ей дают  немного остыть, чтобы она стала вязкой.

                                                         Формовка стекла

           Выдувание             вытягивание          прессование         прокатка

(бутылка, электроламп) (листовое стекло)  (пуговицы)       (зеркальное стекло)

Вытягивание листового стекла путем вытягивания происходит на специальных машинах. В них полужидкое стекло выдавливается  через щель и при помощи специальных вальцов вытягивается в листы.

Химическое стекло. Если при производстве стекла соду заменить на поташ K₂CO₃ , то получаем более тугоплавкое стекло. Примерный состав стекла: К₂O CaO  6SiO₂. Используют для  изготовление химической посуды.

Хрустальное стекло. Сырье: К₂СO₃ ,РbO  и  SiO₂ – то получают хрусталь. Хрусталь был открыт в Англии в 17 веке и характеризуется высокой прозрачностью,  хорошим блеском, характерным звоном и большой плотностью. Изделия из хрусталя  чувствуются в руке по массе. Хрусталь сильно преломляет свет, поэтому используется в приготовлении линз и призм.

Цветное стекло. Если к обычному стеклу добавить оксиды металлов, то мы получим цветное стекло. CoO –  синее стекло, Cr₂O₃  – зеленное стекло,  Fe₂O₃  -  желтое стекло, небольшое количество раздробленного золота – рубиновое стекло. Из такого стекла сделаны звезды московского кремля на Красной площади. Эти звезды были изготовлены на заводе «Красный май» Вышневолоцкого района.

Кварцевое стекло изготавливают из чистого кварцевого песка.

Но кроме  твердого стекла существуют и жидкие стекла. К ним относят концентрированные растворы силикатов натрия и калия, получаемых при сплавлении SiO₂ со щелочами и карбонатами.  Na₂CO₃ + SiO₂ = Na₂SiO₃ + CO₂ ↑

 В своем стихотворении «Письмо о пользе стекла» М.В.Ломоносов писал:

      Так в бисере стекло, подобясь жемчугу,

      Любимо по всему земному ходит кругу.

      Им красится народ в полуночных степях,

      Им красится арап на южных берегах…

Более  6000 лет назад воз никло стеклоделие, и появились стеклянные бусы разных форм и размеров. Благодаря современным технологиям бусины стали мельче. Так появился бисер – мелкие бусины с  отверстием для продевания  нити. Вначале 18 века становится популярным чешское стекло, бисер из него легче поддавался обработке, гранению, и шлифованию. Расцвет бисероплетения  пришелся на конец XXвека, но и сейчас это искусство не забыто. Предлагаю вам на обозрение изделии из бисера: гроздь винограда и её лист.

    Вернемся к плану нашего урока и обратим внимание, какое производство мы еще не рассмотрели.

 Уч-ся: Производство строительных материалов и цемента.

Уч-ль: Цемент – это вяжущие материалы, употребляемые в строительстве для скреплении

                              между собой твердых материалов.

 В  зависимости от того происходит отверденение на  воздухе или под водой различают: воздушные  (известковое тесто) и гидравлические. В основном  цемент готовят искусственной смеси известняка и глины, но на Черноморском побережье от Новороссийска до Сочи находятся залежи цементного камня.

Цементный клинкер –продукт обжига смеси глины с известняком.

Цемент – мелкоизмельченный клинкер  с минеральными добавками, регулирующими его свойства.

                                                                     Виды цемента

 

Портландцемент         шлаковый   глиноземистый        спеццемент(кислотоупорный)

Уч-ль: какие марки цемента Вы знаете?

Уч-ся: 350, 400, 500

Уч-ль: Марка 400 обозначает, что в лаборатории при пробном испытании затвердевшего цементного кубика  с ребром 100 мм при раздавливании на прессе выдержал нагрузку не менее 400 кг/см². Наиболее распространенные марки от50-500, хот есть марки 600 и 700. Все цементы быстро схватываются и начало затвердевания – 40-50 мин, а окончание затвердевания – 10-12 часов.

При добавлении к цементу песка, гравия получают бетон.

Уч-ль: Какие виды бетона Вы знаете?

Уч-с: шлакобетон, железобетон, бетон.

Уч-ль а сможем ли с вами построить без кирпичей дом?

                                                         Кирпич

                                Красный глиняный            силикатный

Красный глиняный кирпич – изготовлен из глины с водой, с последующей формовкой, сушкой  и обжигом. Плохо высушенный сырец при обжиге неизбежно приводит к появлению трещин. Так как вода попавшая в кирпич замерзает и может его разломать, кладу из кирпича защищают штукатуркой или краской. Красную окраску кирпичу придает оксид железа (3) – встречается  в глине в виде примесей.

Силикатный кирпич имеет светло серый цвет, меньшую влаго -  и морозоустойчивость, его нельзя применять для кладки печей, т.к. он не выдерживает высоких температур, и для кладки фундамента – тянет влагу.  Сырье: известь и кварцевый песок.

    Са(OH)₂ + SiO₂ = CaSiO₃ + H₂O

Мы с Вами рассмотрели «Силикатную промышленность2, а теперь перейдем к пункту закреплении знаний ( тестирование в форме ГИА)

III. Закрепление знаний, умений и навыков (Тестирование в форме ГИА)

Вариант 1.

    А1. Благородна керамика – это:

           А)  фаянс         Б) фарфор         В)изделии из красной глины      Г)стекло

    А2. Из какого кирпича кладут печи?

            А) из красного          Б) силикатного

    А3. Особые свойства хрусталю подают:

           А) PbO         Б) Au        В) Fe₂O₃      Г) ZnO

    А4.Определить вещество Х из схемы превращения веществ: Si →X→ Na₂SiO₃

           А) CO₂         Б) SiO₂         В) Na₂O      Г) Na₂CO₃

     B1. Задание на соответствие.

               Формула вещества                             Название вещества

              1. К₂O CaO  6SiO₂                                      А) оконное стекло

              2. Na₂CO₃                                                  Б)калиевое стекло

              3. SiO₂                                                                В) мел

                                                                                 Г) сода

                                                                                 Д) известняк

                                                                                 Е) песок

      В2. SiO₂ – взаимодействует с :

             А) с неметаллами

             Б) карбонатами

             В) водой

             Г)щелочами.

      С1. Осуществить схему превращении веществ: Si → Ca₂Si → SiO₂ →Na₂SiO₃

Вариант 2.

    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. Na₂O CaO  6SiO₂                                      А) оконное стекло

              2. СaCO₃                                                     Б)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

      С1. Осуществить схему превращении веществ: Si → Mg₂Si → SiO₂ →CaSiO₃      

IV.Подведение итогов урока.

     Д/з:  § 30, упр.5,6

          Тест «Кремний и его соединения»

Уровень А.

1.      В Периодической системе химических элементов Д.И.Менделеева кремний находится в:

а) третьем периоде, II группе         б) третьем периоде, IV группе

в) третьем периоде, VIгруппе         г) во втором периоде, IV группе

2.      Строение внешнего электронного слоя атома кремния:

а)3s²3d⁴           б)3s²3p²      в)3s²3d³      г) 3s²3p⁴

3.      Максимальна валентность атома кремния:

4.      а) II             б) V            в) IV        г) VI

5.      В соединениях кремний проявляет степени окисления:

а)металлом        б) неметаллом           в) переходным элементом

6.      Простое вещество кремний является типичным:

а) окислителем         б) восстановителем     в) окислителем и восстановителем

7.      В природе кремний встречается в виде:

а)силикатов        б) силицидов      в) глины и песка     г) в виде разных соединений

Уровень Б

8.      Установите соответствие.

Формула вещества               Название вещества         Степень окисления кремния

3)      SiO₂                                           а)силицид магния             А) +4

4)      Mg₂Si                                        б) диоксид кремния          Б) -4

Уровень С.

9.      К химическим свойствам кремния относятся реакции:

а) с неметаллами                              б) с разбавленными кислотами

в) с водой                                         г) с солями  и оксидами менее активных металлов

д) активными металлами

Тест «Кремний и его соединения»

Уровень А.

1. В Периодической системе химических элементов Д.И.Менделеева кремний находится в:

а) третьем периоде, II группе         б) третьем периоде, IV группе

в) третьем периоде, VIгруппе         г) во втором периоде, IV группе

2.      Строение внешнего электронного слоя атома кремния:

а)3s²3d⁴           б)3s²3p²      в)3s²3d³      г) 3s²3p⁴

3.      Максимальна валентность атома кремния:

4.      а) II             б) V            в) IV        г) VI

5.      В соединениях кремний проявляет степени окисления:

а)металлом        б) неметаллом           в) переходным элементом

6.      Простое вещество кремний является типичным:

а) окислителем         б) восстановителем     в) окислителем и восстановителем

7.      В природе кремний встречается в виде:

а)силикатов        б) силицидов      в) глины и песка     г) в виде разных соединений

Уровень Б

8.      Установите соответствие.

Формула вещества               Название вещества         Степень окисления кремния

5)      SiO₂                                           а)силицид магния             А) +4

6)      Mg₂Si                                        б) диоксид кремния          Б) -4

Уровень С.

9.      К химическим свойствам кремния относятся реакции:

а) с неметаллами                              б) с разбавленными кислотами

в) с водой                                         г) с солями  и оксидами менее активных металлов

Закрепление знаний, умений и навыков (Тестирование в форме ГИА)

Вариант 1.

    А1. Благородна керамика – это:

           А)  фаянс         Б) фарфор         В)изделии из красной глины      Г)стекло

    А2. Из какого кирпича кладут печи?

            А) из красного          Б) силикатного

    А3. Особые свойства хрусталю подают:

           А) PbO         Б) Au        В) Fe₂O₃      Г) ZnO

    А4.Определить вещество Х из схемы превращения веществ: Si →X→ Na₂SiO₃

           А) CO₂         Б) SiO₂         В) Na₂O      Г) Na₂CO₃

     B1. Задание на соответствие.

               Формула вещества                             Название вещества

              1. К₂O CaO  6SiO₂                                      А) оконное стекло

              2. Na₂CO₃                                                  Б)калиевое стекло

              3. SiO₂                                                                В) мел

                                                                                 Г) сода

                                                                                 Д) известняк

                                                                                 Е) песок

      В2. SiO₂ – взаимодействует с :

             А) с неметаллами

             Б) карбонатами

             В) водой

             Г)щелочами.

      С1. Осуществить схему превращение  веществ: Si → Ca₂Si → SiO₂ →Na₂SiO₃

Вариант 2.

    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. Na₂O CaO  6SiO₂                                      А) оконное стекло

              2. СaCO₃                                                     Б)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

      С1. Осуществить схему превращение веществ: Si → Mg₂Si → SiO₂ →CaSiO₃