Интегрированный урок географии и химии по теме Способы получения металлов и их сплавов. Черная и цветная металлургия (9 класс)

Интегрированный урок географии и химии 9 класс
Тема: Способы получения металлов и их сплавов. Черная и цветная металлургия.
Цель: Обобщить и систематизировать знания об особенностях получения металлов и их географии распространении, научных принципах производства металлов и сплавов, значение металлургии для народного хозяйства страны.
Задачи:1. Показать роль и особенности металлургического комплекса Казахстана, выявить последовательность производственных процессов в металлургии, факторы размещения отрасли; познакомить учащихся с особенностями производства черных и цветных металлов.
2. Продолжить формирование навыков самостоятельной учебной деятельности, развивать умение давать характеристику отрасли по плану, выделять главное и выявлять причины, определяющие особенности размещения предприятий черной и цветной металлургии; аргументированно излагать учебный материал; анализировать карты атласа; развивать навыки составления молекулярных и ионных уравнений, составление электронного баланса, решения различных типов задач.
3. Профориентационное воспитание; экологическое воспитание (показать влияние чёрной и цветной металлургии на окружающую среду). Показать межпредметную связь(химия, биология и экология, география).Продолжить формирование навыков самостоятельной работы учащихся с учебником, научно-популярной литературой. Развивать познавательную активность учащихся, способствовать выработке навыков наблюдения, умения делать выводы.
Средства обучения: карта Казахстана, образцы железной руды, кокс, коллекция «Чугун и сталь», видеоматериалы, мультимедийная презентация периодическая система химических элементов Д.И.Менделеева, интерактивная доска
Межпредметная связь: химия, экология, биология, география.
Тип урока: урок обобщающего повторения.
Методы обучения: фронтальная беседа, презентация, применение ТСО, работа с учебником, атласом, картой, исследовательская работа учащихся, практическая работа.

Девиз урока: Единственный путь, ведущий к знаниям,- это деятельность. Б.Шоу.

Ход урока:
I. Организационный момент. Проверка отсутствующих. (готовность учащихся к уроку)
II. Постановка и решение УЗ. Мотивация УД.
Учитель химии. Ребята, сегодня у нас необычный урок, его ведут 2 учителя одновременно: химии и географии. Такой урок называется интегрированным. (1 слайд презентации) Объявляет тему и цели урока.-Что такое металлургия? Предполагаемый ответ: комплекс отраслей промышленности, занимающийся получением металлов.- это раздел химической науки о технологии и способах получения металлов.Учитель химии. Сколько металлических элементов известно в таблице Д.И.Менделеева? Ответ: 88.- Промышленным способом получают 75. В каком виде металлы находятся в природе?Ответ: металлы, стоящие в левой части ряда активности в природе находятся в виде соединений, благородные металлы (Ag, Au, Pt) в самородном виде. Металлы повышенной активности (до алюминия) в виде солей, металлы средней и малой активности (от Al до Hg) в виде оксидных и сульфидных руд.Учитель химии. Природные минералы, содержащие в своём составе металл, пригодные для промышленного получения металлов называются рудами.Ребята, посмотрите по таблице, каких элементов больше: металлов или неметаллов? Из огромного количества металлов к черным относятся только железо и его сплавы, а все остальные металлы относятся к цветным. Сегодня на уроке вы познакомитесь с особенностями производства черных металлов.
Учитель географии: Посмотрите на картинки и постарайтесь определить ключевое слово, имеющее отношение к теме нашего урока (металлургический цех, железная руда, кровь под микроскопом ) Учащиеся высказывают своё мнение (слово - железо).
Учитель географии: Верно, ключевое слово – железо. Сегодня на уроке речь пойдёт о чёрной металлургии. А какое отношение имеет к этому Президент РК Н.А.Назарбаев?
-Н.А.Назарбаев трудовой путь начал в 1960 году рабочим стройуправления треста «Казметаллургстрой» в г. Темиртау Карагандинской области. Затем работал чугунщиком разливочных машин, горновым доменной печи на Карагандинском металлургическом заводе; в 19651969 годах - диспетчер, газовщик, старший газовщик доменного цеха.
-Человек не может прожить без железа. В нашей крови содержится 3-4 г железа, что придаёт ей красный цвет. Если содержание железа в крови понижено, то человек быстро устаёт, у него кружится голова, ухудшается общее состояние. В таком случае врач назначает железосодержащие препараты.
III. Обобщение пройденного материала.
Учитель химии: Вся история человечества неразрывно связана с использованием металлов. Не случайно важнейшие этапы в развитии человеческого общества получили название по применению металлов: медный, бронзовый, железный. Металл нужен всюду. Давайте представим такую картину: Что произойдёт на Земле, если исчезнут все металлические изделия?
Ответы учащихся.
Учитель географии:Мы знаем, что вся история человечества неразрывно связана с использованием металлов. Не случайно важнейшие этапы в развитии человеческого общества получили название по применению металлов: медный, бронзовый, железный. Металл нужен всюду. Металл – это машины, каркасы промышленных корпусов, мостов, плотин, электростанций. Металл – это трубы газонефтепроводов. Для развития металлургии наша страна практически обеспечена сырьем.
3.1. Значение чёрной металлургии. Выступление 1 группы.
3.2. Просмотр видео производство чугуна и стали.
3.3. А знаете, ли вы? Интересные факты о черной металлургии. Выступление 3 группы.
Подведём итог: Чёрная металлургия производит чёрные металлы.
Чёрные металлы – промышленное название железа и его сплавов (чугун, сталь, ферросплавы). Чёрные металлы различаются содержанием в них углерода. Если в сплаве содержание углерода не превышает 2% - это сталь, если 2-6% углерода – чугун.
К чёрным металлам относят также: марганец, хром, никель, кобальт, ванадий. Чёрные металлы используется для изготовления машин, каркасов промышленных корпусов, мостов, плотин, электростанций и т.д. Это основной конструкционный материал.
3.4. Используемое сырьё.
Задание: Назовите полезные ископаемые, которые используются для получения чёрных металлов. Покажите на карте крупнейшие месторождения железной руды в РК. Вспомните, какое место в мире занимает РК по её запасам. Какое сырьё, кроме железной руды использует чёрная металлургия? Покажите крупнейшее месторождение марганцевых и хромитовых руд, коксующегося угля.
Вывод: Сырьём является железная руда и каменный уголь. Для развития металлургии наша страна практически обеспечена сырьем.
3.5. Факторы размещения.
Задание: Для чёрной металлургии характерна высокая материалоёмкость. На производство 1 т стали расходуется 6 т сырья. Где, по-вашему, выгодно строить металлургические комбинаты?
Вывод: Металлургические комбинаты размещают вблизи месторождений железной руды и угля или между ними (сырьевой фактор).
Металлургические предприятия, производящие специальные сорта стали и ферросплавы, потребляют большое количество электроэнергии и поэтому размещаются не только вблизи источников сырья, но и в районах производства дешевой электроэнергии. Учитывают также обеспеченность водой.
3.6. Стадии металлургического производства:
-добыча железной руды (в карьерах)
-обогащение руды (на ГОК – горнообогатительный комбинат)
-плавка чугуна (в доменных печах)
-плавка стали (в сталеплавильных печах)
производство проката (в прокатном цехе на прокатных станах- листы, рельсы, уголки, трубы и др.)
3.7.Учитель химии: Важнейшие промышленные руды железа: красный железняк (Fe2O3), магнитный железняк (Fe3O4), пирит или железный колчедан (FeS2).Определите массовые доли содержания железа в них.
3.8. Типы предприятий чёрной металлургии.
1) Металлургические заводы полного цикла (включают все стадии производства)
2) Передельные (работают на металлоломе)
Для выплавки металла требуется много вспомогательных, сопутствующих, сложных производств: это обогащение руды, подготовка топлива, производство вспомогательных материалов. Поэтому металлургические предприятия – это огромные комбинаты со сложной системой предприятий. (Вспомните определение понятия комбинирование).
Давайте рассмотрим схему металлургического комбината.
Комбинат – промышленное предприятие, объединяющее несколько взаимосвязанных производств, иногда относящихся к разным отраслям промышленности.
Задание: Какие производства, не относятся к чёрной металлургии? Объясните, почему они входят в состав металлургического комбината. (Используют отходы металлургического производства)
3.9. Крупные центры.
Задание: Определите по карте (стр.94) центры чёрной металлургии РК. В каком городе РК находится металлургический комбинат полного цикла? (в г.Темиртау).
Крупнейшее предприятие чёрной металлургии в РК – Сталелитейный комбинат АО «Арселор Миттал Темиртау» (видео сюжет).
Историческая справка: В 1995 году правительство передало металлургический комбинат в Темиртау в управление зарубежной компании. Так он оказался в составе «стальной империи» Лакшми Миттала – «АрселорМиттал». Это крупнейшая сталелитейная компания мира представлена в 60 странах и обеспечивает 10% мирового производства стали.
В Актюбинске, Аксу и Таразе работают заводы по производству ферросплавов, т.е. сплавов железа с марганцем, хромом, другими легирующими металлами. Они производят высококачественную сталь для машиностроения.
Историческая справка: В годы ВОВ (1943 год) для изготовления танковых корпусов, стволов пушек и знаменитых «катюш» Актюбинский завод ферросплавов впервые произвёл казахстанский феррохром (устойчивый к действию высоких температур)
Вывод: В РК преобладают предприятия чёрной металлургии неполного цикла.
3.10. Перспективы развития. Работа с учебником (стр. 98).
1) Использование инновационных технологий
2) Строительство завода полного цикла на базе Аксуского завода и Соколовско-Сарбайского ГОКа.
3.11. Значение цветной металлургии. Выступление 2 группы.
3.12. Просмотр видео производство алюминия.
В Казахстане в 2007 году начал работу Павлодарский электролизный завод по получения алюминия. Электролиз расплава проводится при температуре 10000С. Пропускается ток силой 60000А, напряжением 4-6В. для получения 1т алюминия расходуется 20000 кВт/ч электроэнергии. Во время электролиза алюминий повторно выделяется из расплава и собирается на дне ванны в жидком виде. Планируется довести производство алюминия до 240 тыс.т в год.
3.13. А знаете, ли вы? Интересные факты о цветной металлургии. Выступление 4 группы.
3.14. Используемое сырьё.
Задание: Назовите полезные ископаемые, которые используются для получения цветных металлов. Покажите на карте крупнейшие месторождения алюминиевых руд в РК. Вспомните, какое место в мире занимает РК по её запасам. Какое сырьё, кроме алюминиевой руды использует цветная металлургия? Покажите крупнейшие месторождения.
3.15. Факторы размещения.
Задание: Работа по контурным картам.
3.16 Учитель химии: Ребята, вспомните, какие методы получения металлов мы знаем?
Пирометаллургический – это восстановление металлов из их оксидов с помощью восстановителей: Н2, СО, С – при высокой t0С
В основе пирометаллургии лежат способы получения металлов из оксидных и сульфидных руд с помощью восстановителей при высоких температурах. В качестве восстановителей применяют кокс и оксид углерода (если металл не образует устойчивых карбидов с углеродом), водород или активные металлы. Этим способом получают металлы, стоящие в ряду активности от Al до Hg.Ученик записывает у доски уравнение:
CuO+H2=Cu+H2O
CuO+CO=Cu+CO2
2CuO+C=2Cu+CO2
Fe2+3O3+3C+2O=2Fe0+3C+4O2
Fe+3+3eFe0 3 2 процесс восстановление, окислитель
C+2-2eC+4 2 3 процесс окисление, восстановитель
MeO+Al 13 EMBED Equation.3 1415 Me+Al2O3+Q
Cr2O3+2Al13 EMBED Equation.3 1415 Al2O3+2Cr
MnO2+2Mg 13 EMBED Equation.3 1415 2MgO+Mn
Восстановительные из оксидов (при нагревании).
1). Водородом (водородотермия)
Pd, Cu, W, Mn, Fe, Mo, Cr, Co, Ti
MeO+H2 13 EMBED Equation.3 1415Me+H2O-Q
ZnO+H2 13 EMBED Equation.3 1415Zn+H2O
2) Коксом С или кремнием
Чугун, Cu, Zn, Sr, Pd, V, Co, Ni, Bi.
MeO+C 13 EMBED Equation.3 1415Me+CO-Q
SnO+Si 13 EMBED Equation.3 1415SiO+Sn
3) Оксидом углерода (II)
MeO+CO 13 EMBED Equation.3 1415Me+CO2-Q
Fe2O3+3CO 13 EMBED Equation.3 1415 2Fe+3CO2
4) Разложением оксида Hg, Ag,
2HgO13 EMBED Equation.3 14152Hg13 EMBED Equation.3 1415+O213 EMBED Equation.3 1415-Q
Гидрометаллургический – основан на химических реакциях, происходящих в растворах. Гидрометаллургические способы предполагают перевод руды сначала в раствор, а затем восстановление его из растворимой соли более активным металлом. В настоящее время гидрометаллургическим способом получают такие металлы, как медь, серебро, золото, уран)обжиг руды:
2СuS+3O2=2CuO+2SO2
оксид переводят в раствор
CuO+H2SO4=CuSO4+H2O
выделение металла из раствора любым способом.
Опыт: CuSO4+Fe=FeSO4+Cu. Записать полное и сокращенное ионное уравнение.
Способ – электрохимический
Электрометаллургия – это способы получения металлов с помощью электрического тока (электролиза). Этим способом получают в основном легкие металлы: Al, Na и др. щелочные металлы, Ca и т.д. Электрометаллургия охватывает способы получения металлов с помощью электролиза. Этим способом получают главным образом лёгкие металлы – алюминий, натрий, калий, щёлочно-земельные металлы из расплавов их солей).
Электролиз расплавов солей и щелочей
Щелочные или щелочно-земельные Me
На катоде: Ме+n+ne13 EMBED Equation.3 1415Meo
Электролиз раствора солей Mg-Ag
На катоде: Ме+n+ne13 EMBED Equation.3 1415Meo

Металлотермия- восстановление металлов более активными металлами
Al+Cr2O3Al2O3+Cr
3.17. Металлургия и окружающая среда (опережающее задание – сообщение учащегося).
Черная металлургия серьезно загрязняет природу, обостряет экологическую обстановку.
Добыча руд открытым способом разрушает природные ландшафты, загрязняет воздух, почвы, нарушает сток воды. Металлургические комбинаты занимают большую территорию, накапливают огромное количество шлаков, твердых отходов.
Выбросы в атмосферу дыма, сажи, сернистых газов и др. загрязняют всю окружающую природу. Растительность угнетена, почвы загрязнены в радиусе 30 км. Сточные воды комбинатов ядовиты, загрязнены, очень плохо очищаются. Кислотные дожди губят растительность (хвойные деревья гибнут за 13 года).
Загрязнение окружающей среды вызывает заболеваемость у взрослых и особенно детей. Вокруг крупных металлургических комбинатов за десятки лет работы образуется техногенная пустыня.
IV. Закрепление.
1) Железные руды Соколовского, Сарбайского и Качарского месторождений содержат много примесей – медь, цинк, свинец, кадмий, никель, серу, фосфор и др. Соколовско-Сарбайский ГОК извлекает только один металл - железо. Все остальные полезные вещества идут в отходы. Таких отходов накопилось уже 400 млн.т. и каждый год добавляется ещё 15 млн.т.
Проанализируйте данные и сформулируйте проблему, стоящую перед чёрной металлургией Казахстана. Каким образом можно её решить?
( При рациональном использовании из них можно дополнительно получить 1 млн.т ценного концентрата).
2) Установите по таблице, как распределяется производство стали по регионам. Какая область является лидером чёрной металлургии Казахстана? Где ещё есть крупное сталеплавильное производство? Объясните, почему количество выпускаемой продукции различается так сильно?
Добыча и производство (%) Экономические районы
Центральный Восточный Западный Северный Южный
Железная руда 14 86
Чугун 100
Сталь 87 13
Кокс 100
3)Какое количество (кг) оксида железа (III) требуется для получения 112 кг железа в чистом виде алюминотермическом способом?
Дано: Решение:
X 112кг
Fe2O3 + 2Al ( Al2O3 + 2Fe
160 2*56
m (Fe) = 112 кг13 EMBED Equation.3 1415
m(Fe2O3) - ? Mr(Fe2O3)=56*2+16*3=160
13 EMBED Equation.3 1415 =13 EMBED Equation.3 1415
Х =13 EMBED Equation.3 1415 = 160кг Fe2O3
Ответ: Для получения 112кг железа алюминотермическим способом
необходимо взять 160кг оксида железа (III).

4) Тестирование (подготовка к ВОУД).
1. Выберите чёрный металл:
А) медь б) алюминий в) железо г) золото д) свинец
2. Если на выплавку 1 тонны металла расходуется много электроэнергии, то это производство:
А) материалоёмкое б) наукоёмкое в) трудоёмкое г) энергоёмкое д) водоёмкое
3. Сырьё для получения чёрных металлов:
А) железная руда б) полиметаллическая руда в) коксующийся уголь г) ферросплавы
д) легирующие металлы
4. Предприятие, имеющее производство чугуна, стали и проката:
А) передельный завод б) комбинат полного цикла в) малая металлургия г) завод ферросплавов д) завод металлоизделий
5. Комбинат полного цикла находится в городе:
А) Караганде б) Павлодаре в) Актобе г) Аксу д) Темиртау
6. Заводы по производству ферросплавов находятся в :
А) Алматы, Павлодаре, Таразе б) Аксу, Актобе, Таразе в) Караганде, Астане, Темиртау
Г) Атырау, Костанае, Павлодаре д) Шымкенте, Риддере, Семипалатинске
Ответы:
1 2 3 4 5 6
В А А Б Д Б
Оцените работу по следующей схеме (взаимопроверка): 6 правильных ответов – «5»; 5 - правильных ответов – «4»; 3-4 правильных ответов – «3»; менее 3 правильных ответов – «2».
5) Работа с учебником (§18). Закончить предложение:
1. По запасам железной руды Казахстан занимает_____ место в СНГ.
2. 93% железной руды добывается на ___________________________железорудных месторождениях.
3. По запасам хромитов Казахстан занимает в СНГ ____место, а в мире _____место.
V. Подведение итога урока.
Учитель химии: Итак, сегодня на уроке мы познакомились с чёрной и цветной металлургией Казахстана, со способами получения металлов. Вернёмся к задачам нашего урокаРешили мы их или нет? Просмотрите вопросы к §20-23 по географии и §40, 41 по химии. На какие из них мы не осветили на уроке? На какие из них вы затрудняетесь дать ответ?
VI. Рефлексия. Ребята, спасибо за работу на уроке! А теперь я предлагаю оценить свой вклад в достижении цели урока .
Root Entry