Глава III. Ознакомление учащихся с химическими производствами

3.1 Производство извести как пример первоначального изучения химического производства в VIII классе

 

На специальном уроке в VIII классе учитель даёт учащимся первоначальное представление о применении химии в производстве и знакомит их с элементами техники этого производства.

Учитель начинает с характеристики продукта производства – с извести. Напоминает учащимся, что с известью они уже, знакомы, так как она широко применяется в практической жизни – в строительстве и в домашнем хозяйстве. Предлагает учащимся рассказать о том, в каком виде и для чего именно она используется. Подчёркивает, что известняк и известь – вещества разные, что известняк – это горная порода, природное сырьё для получения извести. Показывает образец известняка. Отмечает его состав, формулу и название записывает на доске. Обращает внимание учащихся на то, что известь бывает двух видов: негашёная и гашёная. Формулы и соответствующие названия их тоже записывает на доске. Образцы извести показывает. Характеризует свойства известняка, негашёной и гашёной извести и сравнивает их между собой.

Затем учитель переходит к сущности химических реакций, лежащих в основе производства извести. Сообщает учащимся, что известняк непрочный, что при прокаливании он разлагается, получаются два вещества – углекислый газ и окись кальция. Записывает на доске уравнение реакции. При наличии соответствующих условий демонстрирует опыт: небольшой, тонкий кусочек известняка (или мела) прокаливает на сильном пламени примуса, газа и т. п. Указывает, что получающаяся при прокаливании известняка окись кальция и есть негашёная известь и что её, по способу получения, ещё иначе называют «жжёная известь». В случае необходимости учитель показывает учащимся и сам процесс гашения извести. Берёт в фарфоровую чашечку кусок окиси кальция и обливает её небольшим количеством воды. Обращает внимание учащихся на то, как взятый кусок извести постепенно впитывает воду, разогревается и рассыпается, образуя гашёную известь, или так называемую «пушонку». Записывает на доске уравнение реакции.

Особо подчёркивает, что гашёная известь, хотя и плохо, но растворяется в воде и что водный раствор её называется известковой водой. Растворяет гашёную известь, получает белую мутную жидкость – так называемое «известковое молоко». Немного отстоявшееся «известковое молоко» фильтрует, получает бесцветный, совершенно прозрачный раствор – известковую воду. Замечает, что именно такую известковую воду используют для обнаружения углекислого газа, что при пропускании углекислого газа известковая вода мутнеет.

Из всего сказанного учитель делает общий вывод о том, что в основе производства извести лежит реакция разложения (при прокаливании) известняка.

Наконец, знакомит учащихся с тем, как именно эта реакция осуществляется в производстве. Показывает схему известково-обжигательной печи (рис. 1).

 

Рис. 1 Известково-обжигательная печь

 

Объясняет, как эта печь устроена; как она загружается известняком; почему известняк предварительно дробится на сравнительно небольшие куски; откуда в печь поступает горячий газ и необходимый для его сгорания воздух; как в этой печи осуществляется один из основных производственных принципов — противоток; куда из печи удаляется углекислый газ, из какой части печи и как именно выгружается полученная известь.

При этом учитель знакомит учащихся и с тем, как в дальнейшем, перед употреблением, из негашёной извести в большом количестве получают гашёную известь и для чего известь используют. Сообщает, что известь используют не только в строительстве, но и в борьбе с вредителями сельскохозяйственных растений, например «известковое молоко» – против гусениц моли (малинной и смородинной), против зимующих па плодовых деревьях вредителей (яблонной медяницы, тли и др.), «пушонку» – для уничтожения слизней на овощных культурах, для дезинфекции почвы в подпользях, а в составе так называемого «известково-серного отвара» – для (борьбы с клещиками (хлопчатника, цитрусовых, огурцов, смородины, винограда и других сельскохозяйственных культур). С целью закрепления материала учащимся предлагаются вопросы о том: в чём различие между известняком, негашёной и гашёной известью, какая реакция происходит при гашении извести; какая реакция лежит в основе производства извести; каковы устройство и принцип действия известковообжигательной печи; какие процессы происходят в известковообжигательной печи; для чего используется известь. С целью же закрепления материала учащиеся решают производственную задачу, например, такого содержания: Сколько известняка, содержащего 10% примеси, потребуется для получения 28 т негашёной извести?

Таким образом, урок изучения производства извести строится по следующему плану:

1. Характеристика продукта производства: а) известь негашёная и гашёная (образцы и состав); б) известь и известняк (образцы и состав); в) применение извести (в строительстве, в борьбе с болезнями и вредителями сельскохозяйственных растений).

2. Сущность химической реакции, лежащей в основе производства извести: а) разложение известняка – получение негашёной извести (уравнение и демонстрация самой реакции); б) взаимодействие негашёной извести с водой –получение гашёной извести (демонстрация опыта, уравнение реакции); в) «известковое молоко» и «известковая вода» (демонстрация).

Закрепление материала: а) контрольные вопросы, б) решение производственных задач. [5, 6]

 

Переработка нефти

 

В процессе изучения этого производства нужно:

а) ознакомить учащихся с перегонкой и крекингом нефти;

б) вскрыть основные научные принципы промышленной переработки нефти;

в) показать успехи нефтяной промышленности.

Учитель сначала знакомит учащихся с нефтью — объясняет:

а) народнохозяйственное значение нефти; б) важнейшие ее месторождения; в) способы добывания; г) неуклонный рост нефтедобычи в нашей стране; д) состав; е) физические свойства.

Большое значение при этом имеет демонстрация нефти и нефтепродуктов, а также (при наличии соответствующих условий) демонстрация опытов, характеризующих сравнительно растворимость и горючесть нефтепродуктов, бензин и керосин как растворители и др.

Только после этого следует познакомить учащихся с переработкой нефти – перегонкой и крекингом.

I. Перегонка нефти. Об основном принципе перегонки нефти и промышленности учащиеся получают представление на лабораторном опыте. Учитель демонстрирует перегонку нефти с перегретым паром (рис. 2).

Рис. 2 Перегонка нефти в лабораторных условиях

 

В колбе А нагревают воду – получает пар, а в колбе Б – одновременно нагревает нефть (при отсутствии нефти нагревает заранее приготовленную смесь мазута или машинного масла, керосина и бензина). Собранную в приемнике (вместе с водой) смесь углеводородов разделяет с помощью делительной воронки.

О перегонке нефти в промышленности учитель в лекционной фирме сообщает учащимся следующее. Перегонка нефти в промышленности происходит в специальной установке (рис. 3). Этот процесс основан на различных температурах кипения находящихся в нефти углеводородов. Процесс начинается в трубчатой печи, названной так потому, что внутри её находится стальной, очень большой длины, изогнутый трубопровод. Отапливается печь мазутом. Непрерывно перекачиваемая через трубопровод нефть нагревается, примерно до 400 °С, и поступает в ректификационную колонну. Эта колонна имеет большое количество горизонтальных перегородок, так называемых тарелок с отверстиями. Нефтепродукты с низкой температурой кипения через отверстия тарелок поднимаются в верхнюю часть колонны, постепенно охлаждаются и в жидком состоянии задерживаются на той или иной тарелке. Нефтепродукты же с более высокой температурой кипения задерживаются на тарелках уже в нижней части колонны. Через отверстия тарелок летучие нефтепродукты поднимаются вверх, а жидкие стекают вниз (рис. 4).

Рис. 3 Перегонка нефти в промышленности

1 – трубчатая печь для нагревания нефти; 2 – ректификационная колонна.

 

Более полному отделению летучих нефтепродуктов от жидкости содействует подаваемый снизу перегретый пар, который идёт навстречу стекаемой жидкости.

 

Рис. 4 Движение нефтепродуктов через тарелки ректификационной колонны

 

Так последовательно, в направлении снизу вверх, при различной температуре из нефти выделяются: мазут, соляровое масло, керосин, лигроин и бензин. Пары бензина в холодильнике охлаждаются и конденсируются. Некоторая часть бензина возвращается в колонну для орошения и охлаждения поднимающихся вверх летучих нефтепродуктов.

Полученные нефтепродукты по особым трубам из ректификационной колонны выводятся и снова подвергаются перегонке. Путём последующей перегонки из мазута выделяют различные смазочные масла (веретённое, машинное, цилиндровое и др.), а также вазелин, парафин и другие ценные нефтепродукты. После окончательной фракционной перегонки нефти остается нелетучий продукт – гудрон.

В основе фракционной перегонки нефти лежат общие технологические принципы: непрерывность процесса, поток и противоток и циркуляция продуктов переработки. Здесь же имеет место и непрерывная циркуляция тепла: тепло получившихся продуктов перегонки используется для предварительного подогрева нефти, а тепло дымовых газов – для некоторого подогрева воздуха, необходимого для сжигания в печи мазута.

Для проверки и закрепления изложенного материала учитель предлагает учащимся вопросы:

1. На каком свойстве нефти основана её фракционная перегонка?

2. Из каких аппаратов состоит нефтеперегонная установка?

3. Как в ректификационной колонне получаются важнейшие нефтепродукты?

4. Какие общие технологические принципы лежат в основе фракционной перегонки нефти?

2.Крекинг нефти. Химический способ переработки нефти – крекинг-процесс, при наличии соответствующих условий в упрощенной форме на уроке или на вне-классных занятиях, можно показать учащимся.

Учитель сначала уясняет учащимся сущность крекинга нефти. Сообщает им, что если нефть нагревать сильнее, чем при фракционной перегонке, то находящиеся в пей углеводороды начинают изменять свой химический состав; при этом молекулы их распадаются на более мелкие по составу молекулы — образуется смесь жидких газообразных предельных и непредельных углеводородов с меньшим молекулярным весом, а следовательно, с более низкой температурой кипения – увеличивается выход наиболее пенного продукта – бензина. Напоминает учащимся общий состав и характерные химические свойства предельных и непредельных углеводородов. Обращает внимание учащихся на то, что образующиеся при крекинге непредельные углеводороды обнаруживают по обесцвечиванию ими бромной воды или раствора марганцевокислого калия.

Крекинг нефти демонстрируется на следующем приборе (рис. 5). В этом приборе три основные части: печь для нагревания крекируемого сырья – железная трубка-приёмник для жидких продуктов и приёмник для газа. В качестве крекируемого сырья используется керосин, предварительно очищенный от непредельных соединений или мазут, оставшийся после фракционной перегонки нефти. Нагревание производится с помощью газовых горелок, паяльной лампы, угольной жаровни. К получившимся жидким и газообразным продуктам приливается

К получившимся жидким и газообразным продуктам приливается бромная вода или раствор марганцевокислого калия – обнаруживаются образовавшиеся непредельные углеводороды. [6 – 8]

Рис. 5. Крекинг нефти в лабораторных условиях

⇐ Предыдущая1234Следующая ⇒

Поделиться: