МБОУ «СОШ № 2» г. Ясногорска Тульской области

Интегрированный урок химии и географии.

Тема : Чёрная металлургия. Получение чугуна.

КЛАСС 9 А

ДАТА ПРОВЕДЕНИЯ: 16. 03. 2012 .

учитель химии ЖЕСТЕРЕВА Л. С.

учитель географии ЖЕЛЕЗНОВА О. Н.

Интегрированный урок химии и географии.

Тема: Чёрная металлургия. Получение чугуна.

Цели урока: 

- показать межпредметную связь химии и географии на примере производства чугуна;

- познакомить учащихся с особенностями производства чугуна;

-сформулировать новые понятия :шихта, флюс, доменная печь, шлак;

-показать необходимость создания безотходного производства и охраны окружающей среды в металлургии;

-закрепить умение составлять уравнения реакций и расставлять коэффициенты;
- познакомить учащихся с практическим применением чугуна;

- продолжить формирование умений читать, сопоставлять карты разного содержания.

Оборудование:

- географические атласы;

- настенная карта « Месторождения полезных ископаемых »;

- таблица « Устройство доменной печи »;

- коллекция минералов;

- мультимедийное пособие « Устройство доменной печи », « Изделия из чугуна ».

Методы:

- репродуктивный

- частично-поисковый

- информационно-иллюстративный

- демонстрационный.

План урока:

1.Оргмомент.

2. Воспроизведение ранее полученных знаний. Фронтальная беседа.

3. Показ коллекции минералов.

4. Сообщение об истории открытия железа.

5. Объяснение новой темы.

• Сырьё для производства чугуна;

• Устройство доменной печи;

• Химизм процесса;

• География чёрной металлургии;

• Региональный компонент.

• Охрана окружающей среды.

• Практическое применение.

6. Рефлексия.

7. Закрепление.

8. Домашнее задание.

ХОД УРОКА.

1. Оргмомент.

2.Воспроизведение ранее полученных знаний. Фронтальная беседа.

Учитель химии.

Сегодня мы участники интегрированного урока химии и географии по теме:

Чёрная металлургия. Получение чугуна / записи в тетради /.

На уроке мы должны проследить межпредметную связь химии и географии, познакомиться с производством чугуна и его практическим применением. Сформулировать новые понятия: шихта, флюс, доменная печь, шлак. Этот материал рассмотрен в учебнике химии п. 45, 46. запишите домашнее задание.

Учитель географии.

С точки зрения географии - металлургия - это одна из старейших отраслей мировой и российской промышленности, часть металлургического комплекса.

Учитель химии.

С точки зрения химии – металлургия – это наука о промышленных способах получения металлов / учебник, стр. 138 , выписать в тетрадь /.

Учитель географии.

- Какая продукция чёрной металлургии вам известна?

- Какой металл принято называть « чёрным »?

- Назовите металлургические базы России?

- Что является основой для формирования металлургической базы?

-Покажите металлургические базы на карте. На основе каких месторождений они сформированы ?

Чёрная металлургия чрезвычайно материалоёмкая отрасль: для производства 1 т чугуна необходимо израсходовать почти 7 т сырья, в первую очередь руды чёрных металлов и кокса. Поэтому на первом этапе её формирования и развития наибольшее значение имели месторождения железной и марганцевых руд, коксующихся углей.

Самое важное сырьё для чёрной металлургии – железная руда. Её главные минералы: магнетит – магнитный железняк ( до 72 % железа ), гематит – красный железняк ( до 65 % железа ), лимонит – бурый железняк ( до 60 % железа ).

Посмотрите как выглядят эти минералы в природе.

Показ коллекции минералов.

Главным компонентом этих минералов является железная руда.

Послушаем сообщение об истории открытия железа.

Железо сыграло большую роль в развитии человеческого общества и не потеряло своего значения в настоящее время: из всех металлов оно наиболее широко используется в современной промышленности. Первобытный человек стал использовать железные орудия за несколько тысячелетий до н. э. Тогда единственным источником такого металла были упавшие на Землю метеориты, так как в отличие от других металлов железо почти не встречается в природе в чистом виде. Ученые предполагают, что первое железо, попавшее в руки человека, было неземного происхождения. Не случайно на некоторых древних языках железо именуется “небесным камнем”. Самый крупный железный метеорит нашли в Африке, он весил около 60 тонн. А во льдах Гренландии нашли железный метеорит весом 33 тонны. Уже и в древности из этих небесных метеоритов изготавливались различные предметы, так как они были прочными и твердыми. Современные химические анализы огромного числа метеоритов, упавших на нашу планету, показали, что в составе железных метеоритов на долю железа приходится 91%. Наиболее древний сохранившийся образец ковкого железа обнаружен при изучении большой пирамиды Хеопса и принадлежит к 2000–1500 годах до н.э. Однако не только в Египте, но и в Древней Греции было известно о существовании железа. Ведь герои поэм легендарного Гомера облачаются в доспехи и сражаются оружием из железа и меди. Это положило начало железному веку в истории человечества, который пришёл на смену каменному и бронзовому векам. На территории нашей страны начало железного века относится к рубежу II и I тыс. до н. э. 
В Америке, Австралии и на большинстве островов Тихого океана железо стало известно лишь во II тысячелетии н.э. вместе с появлением в этих областях европейцев. Предполагают, что железо было известно некоторым племенам Центральной и Северной Африки, однако каких-либо достоверных данных по этому вопросу нет.

Так начался “железный век” – тот век, в котором мы и сейчас еще живем. Ведь в настоящее время железные сплавы составляют почти 90% всего количества металлов и металлических сплавов.

Производство металлов и сплавов – сложный процесс.

- Вспомните, как выглядит технологическая цепочка производства чёрной металлургии / с помощью учащихся учитель чертит на доске схему /.

3. Объяснение новой темы.

Учитель химии.

После добычи железную руду измельчают и обогащают – отделяют от пустой породы. Затем в процессе агломерации из руды удаляют часть вредных примесей, происходит частичное восстановление железа.

Другой важный компонент металлургического производства – кокс, он используется при выплавке чугуна как топливо и восстановитель железа.

Чугун – это сплав железа, содержащий 2-4 % углерода, а также примеси кремния, серы, фосфора, марганца / записи в тетради /.

Это твёрдый и хрупкий сплав, который при затвердевании не сжимается, а расширяется. Чугун получают в результате доменного процесса. Исходное сырьё: специально подготовленный железорудный агломерат, кокс и флюсы. Сущность доменного процесса заключается в ступенчатом восстановлении железа, удалении вредных примесей с помощью флюсов и насыщении железа углеродом.

Устройство доменной печи / Мультимедиа /

Учитель химии.

Чугун выплавляют в доменных печах. Первые доменные печи в России появились в 17 веке близ Тулы, а на Урале выплавка чугуна началась в 1701 году. Термин « домница » происходит от славянского « дмати » - дуть, так как в нижнюю часть печи подавали « дутьё » - воздух. Доменная печь – аппарат непрерывного действия.

Доменная печь имеет форму двух усечённых конусов, соединённых основаниями. Высота современной печи достигает более 60 метров, а диаметр – более 10м. стены доменной печи выкладывают из огнеупорного кирпича и снаружи скрепляют стальной оболочкой.

Верхняя часть печи называется колошником, средняя – шахтой, а наиболее широкая часть – распаром. В нижней части печи находится горн, имеющий цилиндрическую форму. Внизу горна накапливаются слоями жидкий чугун и шлак, которые удаляются через отверстия: через верхнее – шлак, а через нижнее – чугун. В верхней части горна находится отверстие для вдувания воздуха.Наверху печи имеется автоматическое загрузочное устройство.

Закрепление этапа / таблица « Устройство доменной печи »/.

Химические реакции, протекающие в доменной печи / объяснение учителя /.

Доменную печь сверху последовательно загружают шихтой: железной рудой, смешанной с флюсами, затем коксом, опять железной рудой и т. д. Снизу вдувают нагретый воздух, обогащенный кислородом; кокс сгорает:

С + О2 = СО2 + 402 к ДЖ

В результате этой экзотермической реакции температура достигает 1850 гр. Образующийся оксид углерода( 4 вал. ), поднимаясь, соприкасается с раскалённым углем и реагирует с ним, подобно тому как это происходит в газогенераторе:

СО2 + С ---- 2СО

Оксид углерода ( 2 вал. ) является основным восстановителем железа из его оксидов, хотя в этом процессе участвует также и твёрдый углерод, содержащийся в коксе. Восстановление железа оксидом углерода ( 2 вал. ) происходит последовательно:

Fe2O3 ---- Fe3O4( Fe2O3 . FeO ) ----FeO ---- Fe

В железной руде содержатся тугоплавкие примеси. Чтобы их расплавить и удалить, к загружаемым в печь железной руде и коксу добавляют флюсы, или плавни. Они образуют с примесями легкоплавкие соединения, называемые шлаками. Обычно руда содержит оксид кремния ( 4 вал. ), потому в качестве флюсов применяют известняк или доломит:

СаСО3 ---- СаО + СО2

СаО + SiO2 ---- CaSiO3

Чугун и шлак не смешиваются: чугун с большей плотностью образует нижний слой, а шлак всплывает.

Химические реакции, протекающие в доменной печи / закрепление, мультимедиа /.

Шлак гранулируют, то есть выливают в воду и гранулированный шлак применяют в строительстве дорог, для производства теплоизоляционных материалов, шлакваты, шлаковой пемзы, шлаковый цемент.

Выделяют два вида чугуна:

А ) белый ( передельный ) – из него в дальнейшем производят сталь;

Б ) серый ( литейный ) – из него изготавливают детали, не подвергающиеся ударам.

Изделия из чугуна / показ слайдов /.

Охрана окружающей среды.

Учитель географии.

География чёрной металлургии.

Наиболее крупными предприятиями чёрной металлургии Росси являются: Челябинский металлургический завод, Нижнетагильский металлургический завод, Чусовской металлургический завод, « Уральская сталь » в Оренбургской области, Череповецкий металлургический завод, Новолипецкий металлургический завод, Косогорский металлургический завод, Новокузнецкий металлургический комбинат.

РК

Предприятия Тульской области относятся к заводам с незаконченным циклом, т. е. производственный процесс заканчивается выпуском чугуна. Крупнейшее предприятие чёрной металлургии Тульской области - ОАО « Тулачермет », даёт 59 % объёма чугуна, поставляемого на экспорт. « Косогорский металлургический завод », выпускающий чугун, является лидером по продажам в РФ . Общая доля Тульской области в общероссийском производстве чугуна составляет 7 %. Бывший « Ясногорский Машиностроительный Завод » также выпускал чугун и изделия из него. На данный момент предприятие реконструировано и цех по производству чугуна закрыт.

4.Рефлексия. Выставление отметок.

5.Закрепление.

Установите возможное место рождения героя, куда он прибыл для устройства на работу, родителей гражданина Чугунова Ф. М. Объясните данную ему характеристику.

Вблизи города Машиностроитель был замечен некий гражданин, который назвался Чугуновым Феррумом Марганцевичем. Гражданин прибыл в город по железнодорожной магистрали с востока страны и хочет найти работу в городе Машиностроитель. Феррум Марганцевич обратился на один из заводов с просьбой принять на работу в должности « Главный производитель деталей и узлов ». Однако на эту ответственную должность его не взяли, ссылаясь на то, что результаты медицинского обследования показали следующее: гражданин Чугунов не гибок в отношениях с окружающими, плохо контактирует даже с родственниками, не стоек к ударам судьбы, тело его довольно хрупко, а характер тяжёлый. Чугунову предложили работу по сборке узлов и поддержанию их в соответствующем положении.

Должность « Главный производитель деталей и узлов » досталась Стальному Никелю Феррумовичу.

В. 6,7 стр. 147 учебник химии.

5. Домашнее задание. п. 45, 46 / учебник химии /.