Программа элективного курса по химии химия в промышленности
| скачать Предпрофильная и профильная подготовка учащихся ПРОГРАММА ЭЛЕКТИВНОГО КУРСА по ХИМИИ ХИМИЯ В ПРОМЫШЛЕННОСТИ Автор: Короткова Татьяна Павловна МОУ Гришино-Слободская школа Жуковский район, д. Гришина Слобода Тел.: 92-6-45(раб.) Пояснительная записка Элективный курс «Химия в промышленности» рекомендуется учащимся, которые проявляют интерес к инженерно-химическим вопросам, к химическому производству, желают получить более глубокие знания по химической технологии, чем те, которые предусмотрены программой по химии. Программа элективного курса предназначена для учащихся 9 класса или профильных классов (10-11кл) средних школ, естественно – научного и химико – физического направления. Программа предусматривает 17 –часовой курс, включающий теоретический и практический материал. Элективный курс «Химия в промышленности» целесообразно проводить во 2-м полугодии, чтобы на весенних каникулах можно было бы организовать экскурсии для учащихся на предприятия Брянской области. В школьном курсе рассматриваются не очень подробно химические производства металлов, неорганических и органических соединений, высокомолекулярных соединений, мало внимания уделяется научным принципам химического производства, энергетике химической промышленности. Программа предусматривает достаточно подробное практическое и теоретическое изучение не только основных химических производств, но и химические производства Брянской области. В ходе изучения элективного курса желательно знакомить учащихся с производством Брянской области непосредственно путем систематических экскурсий. Принципы отбора материала курса. Проблема определения содержания данного курса сложна, и не столько потому, что необходимо учитывать специфические особенности его проведения в средней общеобразовательной школе, сколько в связи с состоянием и перспективами развития химической технологии, с которыми знакомятся учащиеся в курсе. В современном химическом производстве реализуются теоретические и тесно связанные с ними прикладные науки. Благодаря быстрым темпам развития науки в кратчайшие сроки меняется характер производства — непрерывно возникают новые технологические процессы, старые совершенствуются, а многие из них отмирают. Наряду со специализацией химических производств идет процесс их сближения на основе механизации и автоматизации, применения электроэнергии, общих принципов организации производства, контроля и планирования. Создается наука о закономерностях управления химическим производством — химическая кибернетика. Поэтому данный курс должен вооружать учащихся знанием общих закономерностей химической технологии и умением использовать эти знания для решения большого круга вопросов, и прежде всего для определения оптимальных условий управления производственными процессами. Необходимо отметить, что для изучения теоретических основ химической технологии требуются глубокие знания по физике и химии и владение более или менее сложным математическим аппаратом. Учитывая подготовку учащихся по химии, физике и математике и сформулированную выше задачу курса — развитие инженерно-технического мышления учащихся, оказывается наиболее целесообразным раскрывать общие понятия и закономерности постепенно, на конкретных примерах. Эти примеры желательно отобрать таким образом, чтобы можно было наиболее ярко и в то же время доступно подвести учащихся к выводу общих закономерностей химической технологии. При этом изучение любого производства, как бы важно оно ни было для народного хозяйства, в свете задач, стоящих перед курсом, не является самоцелью. Учащиеся должны получить представление о химической промышленности как важнейшей отрасли народного хозяйства. Она должна предстать перед ними во всем ее разнообразии, в связях с другими областями народного хозяйства. В результате изучения курса у учащихся должно сформироваться представление о целях, методах, возможностях, своеобразии химической технологии, о месте этой науки среди других наук, об ее связях с фундаментальными теоретическими науками и прикладными. Знакомя с современным состоянием технологии, нельзя пренебрегать ее историей. Учащиеся должны увидеть производственную жизнь в движении, что особенно важно для понимания перспектив развития технологии. Основной акцент при изучении вопросов курса должен быть направлен на активную работу учеников в классе в форме диалога учитель — ученик, активного обсуждения материала в форме ученик(и) — ученик(и), ученик — учитель. Задачи курса: формирование умений и навыков комплексного мышления знаний в химии, помощь учащимся в подготовке к поступлению в вузы, удовлетворение интересов увлекающихся химией. Реализация программы данного курса осуществляется на основе межпредметных связей с биологией, физикой, математикой и ставит своей целью
химии;
В работе с данным содержанием используется коммуникативно- направленная групповая работа, проектно - исследовательская деятельность, выделение проблемы, сбор информации, её обработка, обсуждение . Здесь высока роль самостоятельной работы ученика на практических занятиях, а так же в ходе экскурсий. Отследить динамику интереса к курсу, результативность помогут различные виды контроля: тематический, текущий, обобщающий, а также анкетирование. В качестве конечных продуктов деятельности учащихся могут быть рефераты, доклады, презентации и др. Главной мотивацией работы остаётся познавательный интерес. Требования к ЗУН учащихся: Курс будет считаться успешно пройденным, если учащиеся в процессе обучения приобретают следующие конкретные знания о:
аммиака, азотной кислоты, стекла, цемента в промышленности.
В процессе обучения учащиеся приобретают следующие конкретные умения:
Формами отчетности учащихся за данный курс могут быть:
1. Презентация проектной работы, защита рефератов. 2. Мини-сочинение «Чем мне был полезен и интересен данный курс». Учебно –тематический план курса «Химия в промышленности»
^ Общее количество часов – 17. Тема 1. Введение. Развитие химической промышленности в России. Общие научные принципы химического производства. (1ч) Цели и задачи курса «Химия в промышленности». Темы проектных работ и презентаций. Химизация народного хозяйства, масштаб и структура использования химических процессов. Понятие химической технологии, элементы химической технологии. Общие технологические принципы. Тема 2. Сырье, энергетика, материалы в химической промышленности.(3ч) Классификация сырья, его добыча и переработка, поиск новых резервов добычи сырья. Источники энергии для осуществления химико -технологических процессов, понятие топлива и его классификация, принципы развития топливной энергетики в России. Конструкционные материалы, классификация материалов по составу. Порошковая металлургия, авиационная и космическая промышленность. Тема 3. Основные химические производства.(4ч) Основные группы химико –технологических процессов. Производство металлов( чугуна, стали, алюминия) : сырье, вспомогательные материалы, основной химический процесс, побочные процессы, особенности технологического процесса, основной продукт, свойства, применение, утилизация побочных продуктов. Производство основных неорганических продуктов ( аммиака, азотной кислоты, стекла) : сырье, вспомогательные материалы, основной химический процесс, побочные процессы, особенности технологического процесса, основной продукт, свойства, применение. Производство важнейших органических соединений (ацетилена, уксусной кислоты, метилового спирта, целлюлозы): сырье, вспомогательные материалы, основной химический процесс, особенности технологического процесса, основной продукт. Производство высокомолекулярных соединений (полиэтилена, пластмасс, синтетического каучука и резины, химических волокон): сырье, вспомогательные материалы, основной химический процесс, особенности технологического процесса, основной продукт. Тема 4. Основные химические производства Брянской области.(5ч) Экскурсии на предприятия Брянской области:
Тема 5. Решение экспериментальных задач с производственным содержанием.(2ч) Распознавание веществ: сырья, продуктов производства. Очистка сырья и продуктов химических производств и определение примесей в них. Получение веществ в промышленности и управление химическими реакциями. Тема 6. Охрана окружающей среды. (1ч) Понятие безотходной технологии, создание малоотходных и безотходных производств. Обезвреживание газообразных отходов, сточных вод. Тема 7. Заключительное занятие. (1ч) Подведение итогов. По желанию учащихся :защита проектов, написание мини-сочинения «Чем мне был полезен и интересен данный курс», тест по содержанию курса, оформление дневника по теме:»Химические технологии Брянской области». Урок 1. Тема: Развитие химической промышленности в России. Общие научные принципы химического производства. Цель: -изучить схему химизации народного хозяйства, масштаб и структуру использования химических процессов; понятие химической технологии, элементы химической технологии; общие технологические принципы; - развивать логическое мышление, творческие способности у учащихся. ^ 1.Начало занятия. Сообщения задач 2.Предъявление нового материала.
Цели и задачи курса «Химия в промышленности». Учащимся дается 1.задание по группам по теме «Основные химические производства.»; список используемой литературы (на уроки 3-6) 2.темы проектных работ и презентаций.
Химизация — это внедрение достижений химии в народное хозяйство с целью ускоренного развития производительных сил, повышения эффективности общественного производства и создания условий для удовлетворения материальных и культурных потребностей социалистического общества. Проблема химизации народного хозяйства - необходимость всемерно развивать химическую промышленность как условие успешного развития экономики. Химизация народного хозяйства имеет двоякое значение. Во-первых, она усовершенствует технологию производственных процессов, заменяя механические операции химическим воздействием. Во-вторых, химия вообще и химия полимеров и керамики в частности являются важнейшим источником дешевого сырья и новых материалов. Химизация народного хозяйства включает: 1) широкое использование химических процессов во всех отраслях материального производства; 2) использование в промышленности и строительстве синтетических материалов и пластмасс вместо цветных металлов, сплавов и природных материалов; 3) развитие производства минеральных удобрений и химических средств защиты растений; 4) замену природных материалов и пищевого сырья, расходуемых химической промышленностью на синтетические продукты; 5) развитие химических производств для нужд здравоохранения; 6) использование химических продуктов и синтетических материалов в производстве товаров широкого потребления. В нашей стране принята «Комплексная программа химизации народного хозяйства», которая предусматривает: — обеспечение потребностей народного хозяйства в химической продукции, соответствующей требованиям научно-технического прогресса ; — ускоренное развитие отраслей химической индустрии; — повышение эффективности использования химической продукции за счет комплексного применения, рационального сочетания с традиционными материалами и расширение сфер ее потребления в различных отраслях народного хозяйства; — ускорение внедрения химических процессов и методов переработки природного, промышленного, сельскохозяйственного и вторичного сырья, утилизацию отходов для более полного извлечения полезных компонентов» Основу химизации народного хозяйства составляет химическая промышленность. Поэтому темпы ее развития в нашей стране опережают темпы роста промышленного производства в целом. ^ ХИМИЧЕСКОГО ПРОИЗВОДСТВА Научную основу химической промышленности составляет химическая технология. В буквальном смысле слово «технология» означает учение о мастерстве. Однако многие, и не случайно, понимают под технологией последовательность производственных операций, позволяющих сырье превратить в целевой продукт. Некоторые вкладывают в термин «технология» еще более широкий смысл, отождествляя его с последовательностью (алгоритмом) действий в любой области. Если же говорить о химической технологии, то наиболее емкое определение было дано Д. И. Менделеевым почти 100 лет назад: «Технология — учение о выгодных (т. е. поглощающих наименее труда людского и энергии природы) приемах переработки природных продуктов в продукты, потребные для применения в жизни людей… Дело, например, химии изучать получение железа из его руд, а дело технологии изучить выгоднейшие для этого способы, выбрать из возможностей наиболее приемлемую по выгодности — к данным условиям времени и места...» (Брокгауз Ф. А., Ефрон И. А. Энциклопедический словарь.— С.-П., 1901.— Т. 33.— С. 132). Обратите внимание, что главным является не просто получение целевого продукта, чем мог бы довольствоваться химик-исследователь, а массовое получение продукта при минимальных затратах ресурсов труда, сырья, энергии, минимальных капитальных вложениях и минимальном ущербе для человека и окружающей природной среды. В настоящее время под химической технологией мы понимаем важнейшую область знаний в практической - деятельности, которая охватывает вопросы управления процессами химической переработки сырья в целевые продукты, выбранными на основании фундаментальных физико-химических закономерностей с учетом экономических и социальных факторов, ресурсообеспечения и необходимой безопасности производства. Длительное время считали, что основу химической технологии составляют сырье, энергия и аппаратура. В настоящее время выделяют по меньшей мере 10 элементов химической технологии. К ним относятся: 1) физикохимия процесса и поиски оптимальных физико-химических условий его осуществления; 2) сырье, основные и побочные продукты, отходы производства; 3) энергетика процесса, условия максимального полезного действия энергии; 4) аппаратура, среди которой наиболее важны химические реакторы, аппараты для осуществления химико-технологических процессов; 5) материалы аппаратуры и средства их защиты от коррозии, создание новых материалов; 6) аналитический контроль и управление процессом (включая автоматизацию и управление ЭВМ); 7) организация и охрана труда; 8) защита окружающей среды и создание экотехнологии, т. е. технологии, при использовании которой химическое производство не наносит ущерба окружающей среде; 9) экономика производства, включая капиталовложения, производи- тельность труда и себестоимость продукции; 10) развитие принципиально новых химико-технологических процессов, в том числе с использованием экстремальных воздействий (космическая технология, радиационные, плазмохимические, крио-химические процессы). В современных химических производствах широко используются общие технологические принципы: непрерывность процесса, противоток, утилизация теплоты реакции (благодаря теплообмену), комплексное использование сырья и отходов производства. Процессы бывают непрерывные, периодические и циркуляционные. В непрерывных процессах исходное сырье непрерывно подается в реакционный аппарат, а продукты химического взаимодействия отводятся из аппарата. Принцип непрерывности используется в производстве чугуна, при обжиге извести, в контактном способе производства серной кислоты, при синтезе аммиака и в производстве водяного газа. В периодическом (прерывном) процессе стадии смешивания реагирующих веществ, химического взаимодействия и выделения продуктов реакции, составляющие цикл, следуют друг за другом и периодически повторяются через определенные промежутки времени. В каждом цикле условия протекания реакции непрерывно изменяются, так как с течением времени концентрация исходных веществ уменьшается, что ведет к снижению скорости реакции, изменению температуры и т. д. Вследствие этого периодические процессы менее производительны. Их используют в производстве стали, кокса, многих органических красителей, взрывчатых веществ, соляной кислоты и других химических продуктов. В современной химической промышленности стремятся (там, где это возможно) перейти от периодических к непрерывным способам производства. Например, периодический способ получения анилина путем восстановления нитробензола чугунной стружкой с соляной кислотой в настоящее время заменен непрерывным методом — каталитическим гидрированием нитробензола водородом. Некоторые процессы производства осуществляются полунепрерывным путем. Например, в коксохимическом производстве коксование — периодический процесс, а переработка коксового газа — непрерывный. В циркуляционном (циклическом) процессе реакционная смесь, покидающая реактор, разделяется. Непрореагировавшие исходные смеси после обогащения реагентами снова направляют в аппарат. Применение циркуляционного принципа способствует более полному использованию сырья и позволяет значительно повысить производительность процесса. В химической технологии осуществляются следующие принципы. Принцип противотока. Противотоком называется противоположно направленное движение взаимодействующих веществ. Движение веществ в одном и том же направлении носит название прямотока.. Противоток применяют для реализации оптимальных условий массо- и теплообмена (проведение химических реакций, поглощение газов, растворение твердых тел, охлаждение продуктов реакции, нагревание исходных веществ и т. д.). Принцип кипящего слоя, или псевдоожижения. Для образования «кипящего слоя» или псевдоожижения, газообразные реагенты продувают через отверстия снизу аппарата, а находящиеся в нем твердые исходные вещества при этом как бы кипят, находясь все время во взвешенном состоянии. Этот принцип получил широкое распространение в химической промышленности для интенсификации гетерогенных процессов, т. е. химического или физического взаимодействия веществ, находящихся в разных агрегатных состояниях (обжиг пирита в производстве серной кислоты, каталитический крекинг нефтепродуктов, сушка влажных материалов, сорбция из газовых смесей и растворов и т. д.). Принцип утилизации теплоты реакции. Утилизация теплоты реакции, т. е. использование выделяющейся при химических взаимодействиях теплоты для подогрева исходного сырья или дальнейшей тепловой обработки образующихся продуктов, позволяет резко снижать производственные энергетические затраты. Например, в производстве чугуна в домну подают воздух, нагретый за счет теплоты происходящих реакций. Принцип использования производственных отходов (комплексное использование сырья, безотходная технология). Превращение отходов в побочные продукты производства позволяет полнее использовать сырье, что в свою очередь снижает стоимость продукции и предотвращает загрязнение окружающей среды. Например, из полиметаллических сульфидных руд при комплексной переработке получают цветные металлы, серу, серную кислоту и оксид железа (III) для выплавки чугуна. Комплексное использование сырья служит основой комбинирования предприятий. При этом возникают новые производства, перерабатывающие отходы основного предприятия, что дает высокий экономический эффект и является важнейшим элементом химизации народного хозяйства. Организация химического производства — процесс чрезвычайно трудоемкий. Необходимо решить много проблем, связанных с выбором сырья и способов его подготовки, определить оптимальные физико-химические параметры ведения химико-технологического процесса (температура, давление, применение катализатора и т. д.). Современное химическое предприятие характеризуется высокой степенью автоматизации. 3.Взаимоконтроль
| ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Ваша оценка этого документа будет первой.
Ваша оценка: 