Стислі відомості з історії розвитку чорної металургії в Україні. Розв’язання задач на розрахунки за хімічними рівняннями за реагентами, що містять домішки

Кегичівський ліцей

Кегичівської районної ради Харківської області

 

Панорама творчості

«Калейдоскоп методичних знахідок»

 

Урок з хімії в 10 класі

 

Стислі відомості з історії розвитку чорної металургії в Україні. Розв’язання задач на розрахунки за хімічними рівняннями за реагентами, що містять домішки

 

 

 

 

 

 

 

Вчитель хімії вищої категорії

Пухова І.М.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Мета: дати учням уявлення про історію розвитку та значення чорної металургії в Україні; обґрунтувати екологічні проблеми, пов’язані з металургією, шляхи їх розв’язування; формувати вміння й навички розв’язання задач за рівняннями хімічних реакцій, у яких реагенти містять домішки; описувати розвиток чорної металургії в Україні; оцінювати екологічну небезпеку металургійного виробництва; розвивати вміння розв’язувати розрахункові задачі та працювати у групах; виховувати патріотизм та свідоме ставлення до майбутнього країни; висловлювати судження з приводу подолання екологічних проблем.

Тип уроку: засвоєння вмінь і навичок з елементами проектної роботи.

Форми роботи: фронтальна робота, групова робота.

Обладнання: періодична таблиця хімічних елементів Д. І. Менделєєва, ряд активності металів, картки-завдання, економічна карта України, комп’ютер.

ХІД УРОКУ

I. Організація класу

II. Перевірка домашнього завдання, мотивація навчальної діяльності

1. Представлення міні-проектів учнів про історію розвитку чорної металургії в Україні.

2. Фронтальна бесіда

Назвіть метали, що трапляються в природі в самородному стані.

Чи можна назвати їх чистими речовинами?

Назвіть способи відновлення металів.

Назвіть відомі вам природні сполуки Феруму.

Назвіть найвідоміші природні родовища заліза в Україні, покажіть їх на карті.

Чому руди деяких родовищ потребують додаткового збагачення?

Напишіть рівняння реакцій випалювання мідного блиску Сu₂S і відновлення коксом міді з добутого оксиду. Які шкідливі для здоров’я продукти при цьому утворюються? Замініть кокс на водень і напишіть рівняння можливої реакції. Який висновок можна зробити, порівнюючи застосування цих відновників?

III. Вивчення нового матеріалу

Розв’язання здач за рівняннями хімічних реакцій, у яких реагенти містять певну частку домішок

1. Обчисліть масу заліза, яку можна одержати з 1 т магнітного залізняку, що містить 15 % домішок.

Руда — це природна суміш, що містить основну речовину, заради якої цю руду переробляють, та інші речовини, які в цьому випадку для виробництва не є цінними. Такі речовини називаються домішками.

Масова частка домішок:

 У руді ω(домішок) = 15 %, отже

ω(Fe₂0₃) = 100 - 15 = 85 (%).

Тоді m(Fe₂O₃) = 1000 • 0,85 = 850 (кг).

 Отже, з 1 т руди можна одержати 615,5 кг заліза.

2. Обчисліть масу мангану, яку можна одержати в результаті відновлення 200 г манган(IV) оксиду, що містить 7 % домішок, алюмінотермічним способом.

Складемо алгоритм розв’язання цієї задачі.

1) Обчислюємо масову частку чистої речовини:

ω(MnO₂) = 100 - 7 = 93 (%).

2) Обчислюємо масу речовини в руді:

m(MnО₂) = 200 • 0,93 = 186 (г).

3) Обчислюємо кількість речовини:

n(МnО₂) = 186 : 87 = 2,14 моль

4) Складаємо рівняння реакції:

3МnО₂ + 2АI = 2АI₂О₃ + 3Мn

5) Складаємо пропорцію:

v(MnO₂) = v(Mn) = 2,14 моль

6) Обчислюємо масу мангану:

m(Mn) = 2,14 • 55 = 117,6 (г).

Відповідь: маса мангану становить 117,6 г.

Задачі для самоконтролю (картки)

3. Цинкова обманка (ZnS) містить 20 % домішок. Обчисліть масу цинку, яку можна одержати з 280 кг цієї руди. (150 кг)

4. Обчисліть масу хрому, одержаного силікатотермічним способом з 800 г хром(ІІІ) оксиду з масовою часткою домішок 0,22 %. (427 г)

5. Обчисліть масу заліза, яку можна відновити з 1 кг гематиту карбон(ІІ) оксидом, якщо масова частка ферум(ІІІ) оксиду в гематиті становить 80 %. (560 г)

6. Обчисліть масу міді, яку можна одержати в результаті відновлення вугіллям 177,8 г купрум(II) оксиду, що містить 10 % домішок, якщо масова частка виходу становить 85 %. (108,8 г)

7. Галеніт (PbS) масою 26,56 кг з масовою часткою домішок 0,1 % обпалили. Одержаний оксид відновили коксом. Обчисліть масу одержаного свинцю. (22,98 г)

 IV. Підбиття підсумків уроку, оцінювання роботи учнів на уроці

 V. Домашнє завдання

Розв’язати задачі на картках.

Творче завдання:

1) скласти задачу виробничого змісту, що включає вихідні речовини з домішками, та розв’язати її;

2) підготувати повідомлення про один зі сплавів (його склад, властивості, застосування).

 

Матеріал до уроку

З історії розвитку чорної металургії в Україні. Металургія й охорона довкілля

Виробництво заліза на території України відоме з VII — V ст. до н. е.

За часів Київської Русі набув поширення сиродутний процес добування заліза, тобто відновлення залізних руд деревним вугіллям у горнах.

У XIV—XVIII ст. на Поліссі, Прикарпатті, в Галичині, на Київщині здійснювалося виробництво металу в горнах і примітивних домницях. Наприкінці XVIII ст. на Поліссі з’явилися перші доменні печі, в яких з місцевих руд (зокрема, з болотних — лимоніту) виплавляли ливарний чавун на деревному вугіллі.

Заводське виробництво чорних металів в Україні набуло розвитку в другій половині ХІХ ст. одночасно з промисловою розробкою покладів кам’яного вугілля в Донбасі та залізних руд у Криворізькому і Керченському басейнах. Перша доменна піч, що працювала на кам’яному вугіллі, була споруджена на початку ХІХ ст. у Луганську. Починаючи з 80-х років ХІХ ст. великі металургійні заводи, які використовували кокс, з’явились у Донбасі та Придніпров’ї. Перший такий завод став до ладу в 1872 р. у Юзівці (нині — Донецьк). У 1913 р. саме в Україні було зосереджено виробництво металу тодішньої Росії. Діяли 42 доменні та 72 мартенівські печі, 28 конвертерів.

Металургійні заводи дуже забруднюють довкілля. Видобування й обробка руди, підготовка сировини і завантаження її в доменні печі супроводжуються утворенням великої кількості пилу. Сама доменна піч також є традиційним джерелом забруднення, бо вміст оксидів СО і СО₂ у відхідних газах дуже високий.

Серйозним забрудником довкілля є коксові печі, де виробляється металургійний кокс. Під час їх завантаження повітря забруднюється пилом і парою. Крім того, у повітря виділяються гази (Н₂S, SO₂, СО та ін.), вони мають неприємний запах і шкідливі для здоров’я людини.

Нині металурги працюють над тим, щоб кокс замінити воднем. Тоді з печей не виділятимуться шкідливі гази, а лише водяна пара, яку можна легко сконденсувати.

Дуже перспективним є застосування водню у кольоровій металургії, наприклад для переробки мідних руд.

У процесі добування сталі у сталеплавильних печах, особливо в конвертерах, виділяється багато димових газів, що містять отруйний чадний газ СО. На сучасних заводах установлюють фільтри, пило- та газовловлювачі та інші очисні споруди для утилізації виробничих відходів, деякі з них переробляються. Так, після очищення металургійні відхідні гази використовують як цінне паливо (чому?).

Важливим способом боротьби із забрудненням довкілля є впровадження безвідхідної металургії. Розроблено спосіб безпосереднього добування сталі з руди, без доменного процесу, тобто прямого відновлення заліза. Як відновники застосовуються водень або природний газ. Утворюється губчасте залізо, з якого в електропечах виплавляється сталь.

Отже, ефективне використання природних ресурсів, вилучення з перероблюваної сировини якомога більшої кількості цінних продуктів, скорочення стадій виробничого процесу, створення комбінатів, на яких відходи одного виробництва використовуються як сировина для іншого, — ці заходи та інші (які саме?) спрямовані на охорону природного середовища від забруднення промисловими відходами.

Коротко про головне

На території сучасної України залізо добували ще з давніх-давен. Залізну руду відновлювали деревним вугіллям.

Заводське виробництво чавуну й сталі набуло розвитку в другій половині ХІХ ст. разом з розробкою покладів кам’яного вугілля в Донбасі і залізних руд у Криворізькому й Керченському басейнах.

Основні забрудники довкілля: доменні, коксові, мартенівські печі, конвертери.

Способи боротьби із забрудненням довкілля: впровадження безвідхідної металургії; ефективне використання природних ресурсів; вилучення із сировини якомога більше цінних продуктів; створення замкнених систем і комбінатів, на яких відходи одного виробництва використовуються як сировина для іншого виробництва; розробка потужних фільтрів, пило- та газовловлювачів тощо.