Конспект урока по химии на тему Строительные материалы: стекло, цемент, бетон
Конспект урока по химии на тему
"Строительные материалы: стекло, цемент, бетон"
Класс: 9
Цель урока: создать условия для осмысления блока новой учебной информации о важнейших строительных материалах, которые производит силикатная промышленность, рассмотреть химизм производства керамики, стекла, цемента, а также технологию и продукцию.
Задачи:
Создать условия для систематизации и углубления представлений у обучающихся о значении кремния и его соединений в жизни человека.
Способствовать развитию умений работать с различными источниками информации: текстом учебника, схемой, картинками, компьютером.
Способствовать развитию умений выдвигать гипотезы, отвечая на проблемные вопросы, работая в паре совместно приходить к общему решению.
Создать условия для развития наблюдательности, способности анализировать,
делать выводы.
Способствовать развитию интереса к изучению химии.
Оборудование и материалы: Периодическая система химических элементов Д.И. Менделеева, учебник, карточки, компьютер, мультимедийная презентация, видеофрагменты.
Базовые термины и понятия: силикаты, алюмосиликаты, силикатная промышленность, керамика, стекло, цемент, бетон, фарфор, фаянс.
Тип урока: комбинированный
Форма урока: урок-лекция с применением ИКТ
Методы обучения: пояснительно-иллюстративные, наглядные, репродуктивные, частично поисковые, интерактивные.
Межпредметные связи: география, литература, художественная культура
Ход урока:
Посеянное на поле научном взойдёт на пользу народа.
Д. И.Менделеев.
I. Организационный этап
Приветствие, создание рабочей обстановки в классе.
II. Мотивация учебной деятельности
На экране демонстрируются фотографии различных строительных материалов (разновидности стекла, бетон, цемент, изделия из керамики, исходные компоненты для изготовления строительных материалов, различные изделия с использованием строительных материалов). Вопросы учащимся:
Что объединяет эти фотографии?
Каким образом они касаются темы нашего урока?
Учащиеся высказывают свои предположения, после чего записывают тему урока в тетради.
III. Актуализация опорных знаний
Для установления уровня знаний по данной теме проводится групповая "мозговая атака", с использованием стратегии технологии развития и критического мышления "Ассоциативный куст".
Учащимся предлагается вспомнить все, что они знают о строительных материалах и их производстве. Они формулируют вопросы, на которые хотели бы получить ответы на уроке. Совместно составляется цель урока.
Цель нашего урока – ознакомиться с силикатной промышленностью и основными видами строительных материалов; узнать виды сырья, используемые в силикатной промышленности; рассмотреть свойства, способы получения, основные области применения стекла, цемента и керамики.
IV. Изучение нового материала
1. Понятие о силикатной промышленности
Силикатная промышленность – это производство различных строительных материалов, стекла и керамики из различных природных силикатов.
2. Основные виды силикатной промышленности
В зависимости от химического состава, условий получения, свойств и применения силикатные изделия делятся на три группы: керамические, стеклянные и вяжущие.
3. Производство стекла
Сообщение учащегося
Просмотр видеофрагмента
Стеклянные тела – это твердые тела; переохлажденная жидкость с большой вязкостью.
Важные свойства стекла:
1) не имеют определенной температуры плавления – при нагревании размягчаются, переходят в подвижную жидкость;
2) высокая прозрачность;
3) значительная механическая прочность;
4) стойкость к химическим реагентам;
5) низкая теплопроводность;
6) хрупкость.
Сырье для производства стеклянных изделий – различные природные минералы, обязательно содержащие SiO2. Основное сырье: песок SiO2, известняк CaCO3, магнезит MgCO3, доломит MgCO3·CaCO3 сода Na2CO3, сульфат натрия Na2SO4, поташ K2CO3, свинцовый глет PbO, борная кислота Н3ВО3, бура Na2B4O7·10H2O и др. Вспомогательное сырье: глушители (SnO2, Ca3(PO4)2, тальк – для придания матовости), осветлители и др.
Стадии производства:
Подготовка сырья – промывают, сушат, (речной песок – кварц предварительно промывают для удаления глины и оксидов железа)
Составление шихты - дробят, размалывают, перемешивают
Варка стекла – процесс расплавления шихты до образования однородной массы. Происходят сложные химические процессы. При 250єС начинается реакция
MgCO3 + Na2CO3 MgNa2(CO3)2
CaCO3 + Na2CO3 CaNa2(CO3)2
Образующиеся двойные соли взаимодействуют с кварцевым песком:
MgNa2(CO3)2 + 2SiO2 MgSiO3
·+ Na2SiO3 + 2CO2
CaNa2(CO3)2 + 2SiO2 CaSiO3 + Na2SiO3 + 2CO2
Параллельно происходит:
MgCO3 + SiO2 MgSiO3 + CO2
CaCO3 + SiO2 CaSiO3 + CO2
В составе стекла они находятся в виде силикатов.
При температуре 750-900єС разлагаются не вступившие в реакцию MgCO3 и CaCO3 , сода взаимодействует с песком, а избыток SiO2 растворяется в расплаве силикатов. При дальнейшем нагревании (1200-1500єС) начинается процесс гомогенизации (выравнивание состава) за счет диффузии и удаление пузырьков газа (процесс осветления). Затем стекломасса идет на изготовление различных изделий.
Формование изделия - применяют вытягивание (листовое оконное стекло, стеклянные палочки и трубочки), прокат (листовое стекло, зеркальное стекло), выдувание (химическая и тарная посуда, колбы для электроламп), прессование (банки, стаканы, изоляторы, пуговицы), отливку (архитектурные, художественные изделия, линзы очков, микроскопов, телескопов)
(просмотр видеофрагмента)
Отжиг – снимают остаточные напряжения, которое возникает при охлаждении наружных слоев. Они сжимаются, а внутренние препятствуют этому и могут вызвать разрушение стекла.
Обработка – механическая, термическая и химическая.
Виды стекла: оконное (Na2O·CaO·6SiO2), химическое (тугоплавкое К2O·CaO·6SiO2), хрусталь (K2O·PbO·6SiO2). кварцевое стекло (SiO2), пеностекло (добавляют газообразователи – кокс, сажа, известняк), ситаллы – стеклокристаллические материалы (высокая механическая прочность), стекловолокно, стеклопластики (стеклянное волокно + синтетические смолы).
Цветное стекло: зеленое стекло Cr2O3, сине-зеленое-стекло CuO, синее стекло CoO, красно-лиловое стекло MnO2.
4. Производство керамики
Сообщение учащегося
Просмотр видеофрагмента
Основным сырьем для производства керамики (от греч. «керамон» - глина) является глина. Изготовление этих изделий основано на свойстве глины при смешивании ее с небольшим количеством воды образовывать пластичную массу. Этой массе можно придать любую форму, которая сохраняется после высыхания и закрепляется посредством обжига при высокой температуре.
Образующая спекшаяся масса называется черепок. В зависимости от степени спекания могут образоваться изделия со спекшимся черепком и с пористым черепком.
К изделиям с пористым черепком относится строительный кирпич, фаянс, кафель, черепица, гончарные изделия.
К изделиям со спекшимся черепком относятся фарфор, тротуарные и облицовочные плиты.
5. Производство строительных вяжущих материалов (цемента)
Строительные вяжущие материалы – это такие вещества, которые в тонкоизмельченном состоянии при смешивании с водой образуют пластичную массу и со временем затвердевают и приобретают камневидное состояние. Сюда относятся вяжущие материалы на основе гипса, цемент.
Известно несколько видов цемента: быстротвердеющий, расширяющийся, морозостойкий (добавляют хлорид кальция), жаропрочный, портландцемент.
Основное сырье: известняк и глина, содержащие оксид кремния (IV), маргелистые породы, а также различные добавки – шлак, бокситы и др.
Эти вещества размалывают и тщательно перемешивают, смесь обжигают в наклонных цилиндрических печах (длина – более 200 м, в поперечнике – 5 м).
Процесс затвердевания цементного теста объясняется тем, что входящие в состав алюминаты и силикаты реагируют с водой с образованием каменистой массы.
3СаО·SiO2 + nH2O· 3СаО·SiO2·2H2O + Cа(ОН)2 + (n-3)H2O.
Бетон – смесь щебня и песка с цементом. Шлакобетон – смесь шлака с цементом. Железобетон – бетон и стальная арматура (заводские корпуса, плотины). Пластобетоны – цемент и органические полимеры. Шифер – цемент с асбестом.
V. Закрепление знаний
Самостоятельная индивидуальная работа с электронными тестами
Мультимедийный кроссворд по теме "Кремний и его соединения" (взаимопроверка)
VI. Подведение итогов уроков. Рефлексия
Выводы (формулируются вместе с учениками):
Силикатная промышленность – это производство различных строительных материалов, стекла и керамики из различных природных силикатов. Основным сырьем для производства являются соединения, содержащие SiO2: песок, глина (силикаты и алюмосиликаты).
Силикатные изделия применяют в строительстве, декоративном искусстве, из них изготавливают предметы быта, огнеупоры и др.
VII. Домашнее задание
§14, № 6, стр. 114
15