ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ЭЛЕМЕНТОВ ЭКОНОМИЧЕСКИХ ЗНАНИЙ ПРИ ИЗУЧЕНИИ ПРОИЗВОДСТВА СЕРНОЙ КИСЛОТЫ - Использование элементов экономических знаний при изучении производства серной кислоты

На уроках химии при изучении вопросов, связанных с производственной тематикой, уделяется большое внимание не только рассмотрению химических процессов, лежащих в основе производства, но и в доступной форме знакомит школьников с некоторыми общими понятиями и закономерностями химической технологии, выделяют экономическую сторону производства. Это можно рассмотреть на примере изучения производства серной кислоты в VIII классе.

На первом уроке в ходе беседы прежде всего выясняют значение серной кислоты в народном хозяйстве страны, устанавливают, на каких свойствах кислоты основано ее применение. Предлагается учащимся вспомнить нахождение серы в природе, назвать, какие виды сырья можно использовать, для получения серной кислоты. Они называют серу, пирит, сульфидные руды цветных металлов (меди, цинка, свинца). Из них на предприятиях цветной металлургии получают оксид серы (IV), который также используется для получения серной кислоты. Дополняя ответы, говорим, что наша страна обладает большими и разнообразными ресурсами сырья для производства серной кислоты. Она может быть получена из оксида серы (IV), содержащегося в дымовых газах, а также сероводорода, входящего в состав некоторых природных горючих газов и в коксовый газ. Поэтому вопрос о выборе сырья всегда решают, исходя из экономической эффективности. Следует разъяснить учащимся принцип комплексного использования сырья: превращение отходов одной отрасли промышленности в другой, извлечение оксида серы (IV) из дымовых газов (подчеркиваем, как это важно в связи с проблемой защиты окружающей среды от загрязнений).

Основным сырьем для производства серной кислоты являются обогащенный серный колчедан (флотационный колчедан) И Сера. Далее обращают внимание учащихся на экономическую эффективность используемых технологических процессов. Ставятся вопросы, позволяющие выяснить оптимальные условия окисления оксида серы (IV) в оксид серы (VI): 1. Как можно окислить оксид серы (IV) в оксид серы (VI)? (Учащиеся рассказывают об окислении его кислородом в присутствии катализатора.) 2. Каковы особенности, данной реакции? Как можно сместить равновесие данной системы в сторону образования SO3? В ходе беседы выясняется, что данная реакция обратима И Экзотермична. Чтобы сместить равновесие в сторону образования SO3, Надо вести реакцию при низкой температуре, но такой, чтобы и скорость реакции была достаточной. Следовательно, вещества предварительно должны быть нагреты. Но необходимо учесть и то, что сама реакция идет с выделением тепла. Учащиеся делают вывод, что тепло продуктов реакции можно использовать для подогрева исходных веществ. Использование теплоты экзотермических реакций дает возможность экономить энергию. В то же время можно охлаждать продукты реакции исходными веществами.

Для повышения скорости реакции необходим катализатор, но каталитические реакции требуют большой чистоты исходных материалов. Следовательно, нужны Очистные сооружения для тщательной очистки исходных веществ. Рассказываем об использовании наиболее эффективных катализаторов. Так, для окисления S02 в SO3 Вместо платинового катализатора используют ванадиевый, как более дешевый, достаточно активный и стойкий.

Далее демонстрируем действующую модель производства серной кислоты из серы. Кислород из газометра поступает в U-образную трубку с натронной известью, а затем в трубку с предварительно расплавленной серой. Сера вспыхивает, продукты горения проходят через сосуд с асбестом, играющим роль пылеуловителя, затем промываются и сушатся концентрированной серной кислотой и поступают в теплообменник, в котором по трубам идет SO2 и кислород. Из теплообменника исходные вещества поступают в контактный аппарат, в котором находится ванадиевый катализатор (пятиокись ванадия). Необходимая температура получается за счет электроспирали, намотанной на изолированный алюминиевый стержень. Продукты реакции поступают в межтрубное пространство теплообменника, а из него в поглотительную колонку, заполненную обрезками стеклянной трубки, играющими роль насадки. Сверху навстречу оксиду серы (VI) Поступает вода. Создается противоток. Образование серной кислоты видно по появлению тумана в поглотительной колонке. Полученный раствор испытываем с помощью растворов лакмуса и хлорида бария. Учащиеся знакомятся с важнейшими научными принципами химического производства: очисткой исходных веществ, подготовкой их к процессу, выбором оптимальных условий, противотоком, увеличением площади соприкосновения реагирующих веществ, теплообменом. Вся демонстрация длится 4-5 мин. Пользуясь схемами, разъясняем принцип работы каждого аппарата сернокислотного производства. Некоторые затруднения вызывает изучение устройства контактного аппарата. Но после просмотра кинофрагмента "Контактный аппарат в сернокислотном производстве" непонятных вопросов обычно не возникает. В ходе заключительной беседы заостряем внимание на таких вопросах: как устроена печь для обжига колчедана в "кипящем" слое и каков принцип ее работы! В чем заключается эффективность контактного аппарата с "кипящим" слоем?

Второй урок - урок-экскурсия. Учащиеся заранее получают перечень вопросов, на которые они должны получить ответы в процессе посещения сернокислотного цеха: 1. Какое сырье используется для получения серной кислоты? Откуда поступает? В чем заключается подготовка сырья? 2. Какое устройство имеет печь для сжигания серы, работа ее? 3. Как происходит очистка печного газа? Устройство и работа очистных сооружений. 4. Как происходит окисление оксида серы (IV) в оксид серы (VI). Устройство контактного аппарата, его работа.

    5. Поглощение Оксида серы (VI). Устройство и работа поглотительной башни. 6. Научные принципы химического производства серной кислоты. При решении этого вопроса обращаем внимание на такие моменты:
      А) в чем заключается подготовка сырья; Б) как обеспечивается непрерывность процесса; В) как поддерживается оптимальная температура, в чем заключается принцип теплообмена; Г) как используется теплота реакции; Д) как осуществляются противоток, увеличение площади соприкосновения реагирующих веществ; Е) что можете рассказать об автоматизации производства, контроле за производством, использовании новейших достижений науки и техники на данном производстве?

Во время экскурсии ученики должны собрать и такие сведения:

    7. Данные о потреблении серной кислоты (куда поставляется). 8. Планы завода. Почему необходимо строгое выполнение плана, от каких факторов зависит выполнение и перевыполнение планов? Как добиваются на заводе максимального выхода высококачественной серной кислоты (олеума)? 9. Охрана окружающей среды от загрязнений, 10. Профессии, необходимые на данном предприятии. Где их можно получить?

Третий урок - заключительный по данной теме. В ходе беседы выделяем главные вопросы - общие научные принципы химического производства, оптимальные условия протекания химических реакций. Подробно обсуждаем вопросы 7, 8, 9, 10 из предлагаемого выше перечня. Отдельным учащимся предлагаем карточки-задания с расчетными задачами производственного содержания. Например: 1. В 1980 г. на Гомельском химическом заводе планируется довести выпуск серной кислоты до 1 млн. т. Сколько для этого надо серы в пересчете на химически чистую?

Изучение основных закономерностей и технологических принципов на примере конкретных химических производств и ознакомление учащихся с экономическими особенностями производства является одной из форм экономического образования и воспитания школьников.

Похожие статьи




ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ЭЛЕМЕНТОВ ЭКОНОМИЧЕСКИХ ЗНАНИЙ ПРИ ИЗУЧЕНИИ ПРОИЗВОДСТВА СЕРНОЙ КИСЛОТЫ - Использование элементов экономических знаний при изучении производства серной кислоты

Предыдущая | Следующая