Муниципальное бюджетное вечернее (сменное) общеобразовательное

Муниципальное бюджетное вечернее (сменное) общеобразовательное
учреждение «Вечерняя (сменная) общеобразовательная школа №16 при
ик№5»
Программа факультативного курса « Промышленное получение
химических веществ» по предмету « Химия»
2
Содержание
1.
2.
3.
4.
Пояснительная записка…………………………………………………. 3
Учебно-тематический план…………………………………………… 5
Содержание учебной программы……………………………….. 10
Список литературы……………………………………………………….. 14
3
Пояснительная записка
Факультативный курс разработан для учащихся 11 - 12 класса и имеет четко
выраженную технологическую направленность. Его цель: удовлетворение
познавательных интересов обучающихся в сфере важнейших химических
производств. Задачами курса являются: раскрыть важнейшие направления
развития химической промышленности, общие технологии на примере
химических производств; формировать экологическое мышление учащихся.
Курс рассчитан на 72 часа. В 11 классе – 36 часов (1 час в неделю ) в 12 классе
– 36 часов ( 1 час в неделю ). При изучении факультативного курса
используются общие принципы и закономерности химической технологии,
рассматриваемые во взаимосвязи с теоретической химией и другими
науками. Эти принципы и закономерности изучаются на небольшом числе
реакций. Курс построен как система проблемных заданий. Познав их,
учащиеся смогут самостоятельно разбираться в большом числе фактов,
которые изучает химическая технология – наука, цель которой, находить
оптимальные условия проведения химических реакций на производстве.
В курсе используются различные наглядные пособия: графические (схемы
реакторов, технологические схемы), разборные модели, интернет – ресурсы.
В ходе выполнения проблемных заданий учащиеся проводят небольшие
расчеты: вычисляют выход продукта, составляют материальный баланс,
рассчитывают производительность аппаратов.
В результате изучения курса учащиеся должны иметь представление:
об основных технологических понятиях и законах;
о сырьевой и энергетической базе химической промышленности;
об основных этапах химического производства;
о технологических критериях и коэффициентах;
об экологических аспектах химической промышленности;
о современных технологиях и об организации безотходных производств;
о решении расчетных и тестовых химических задач;
Изучив курс, учащиеся должны уметь:
4
проводить начальный
производства;
анализ
технологической
схемы
химического
проводить типичные расчеты;
работать с литературой по химии, химическими справочниками;
использовать сетевые и локальные информационные технологии в
организации учебного процесса.
.
5
Учебно-тематический план
11 класc
N темы
1.1
1.2
1.3
1.4
1.5
1.6
1.7
1.8
1.9
2.1
2.2
3.1
3.2
4.1
Наименование темы
Тема 1 Основные технико - экономические
показатели химического производства.
Химическая технология как наука об
оптимизации управления химическим
производством
Требования, предъявляемые к качеству
химических продуктов.
Классификация химических продуктов
Виды сырья , используемые в химическом
производстве
Воздух и вода как химическое сырье
Стехиометрические и практические выходы
продукта
Пути повышения практического выхода и
использование побочных продуктов
Комплексная переработка сырья
Роль энергии в химическом производстве.
Пути снижения расходов энергии
Возникновение и развитие химической
технологии
Тема 2 Возникновение и развитие
промышленного органического синтеза
Этапы развития органического синтеза
Потребность в синтетических органических
продуктах
Тема 3 Коксохимия
Физико – химическая характеристика
процесса коксования. Оптимальные условия
коксования.
Извлечение химических продуктов из
коксового газа
Тема 4 Комплексная переработка нефти
Значение нефти как энергетического и
Всего
часов
9 час
1
1
1
1
1
1
1
1
1
2 час
1
1
2 час
1
1
5 час
6
4.2
4.3
4.4
4.5
5.1
5.2
5.3
5.4
5.5
6.1
7.1
7.2
7.3
7.4
8.1
8.2
8.3
9.1
химического сырья.
Развитие способов переработки нефти
Разделение смесей жидких веществ на
фракции.
Принципы
устройства
печей
и
ректификационных колонн
Крекинг нефти .Оптимальные условия.
Тема 5 Химическая переработка метана
Метан как химическое сырье
Физико - химическая характеристика
неполного окисления метана водяным
паром.
Физико-химическая
характеристика
и
оптимальные
условия
взаимодействия
оксида углерода ( II) с водяным паром.
Свойства и применение ацетилена.
Способы получения ацетилена
Тема 6 Синтез метанола
Физико-химическая
характеристика
и
оптимальные условия синтеза метанола.
Тема 7 Дегидрирование углеводородов
Физико-химическая
характеристика
дегидрирования этана,н-бутана.
Оптимальные
условия
производства
дивинила.
Проблема синтеза каучуков.
Проблемы ароматизации бензинов и
производства
ароматических
углеводородов.
Тема 8 Реакции гидратации
Промышленное
значение
реакций
гидратации.
Применение и способы производства
этанола
Физико-химическая
характеристика
и
оптимальные условия прямой гидратации
этилена.
Тема 9
Окислительная переработка
органических соединений
Значение
процессов
окислительной
переработки органических соединений.
1
1
1
1
1
5 час
1
1
1
1
1
1 час
1
4 час
1
1
1
1
3 час
1
1
1
5 час
1
7
Общая характеристика реакций.
9.2
9.3
9.4
9.5
Физико-химическая
характеристика
и
оптимальные
условия
производства
формальдегида из метанола.
Физико-химическая
характеристика
и
оптимальные
условия
производства
ацетальдегидов
прямым
окислением
этилена.
Применение уксусной кислоты
Способы производства уксусной кислоты из
метана и ацетальдегида.
1
1
1
1
8
Учебно-тематический план
12 класс
№
темы
Наименование темы
Тема 1 Промышленное получение металлов и
сплавов
1.1 Основные способы промышленного получения
1.2 металлов.
1.3 Производство чугуна.
1.4 Основные химические процессы, протекающие
в домне.
1.5 Устройства и работа доменной печи.
1.6 Условия, ускоряющие химические реакции в
доменной печи.
1.7 Производство стали. Основные химические
реакции, протекающие при производстве
стали.
1.8 Кислородно
–
конверторный
способ
производства стали.
1.9 Мартеновский способ производства стали
1.10 Производство стали в электропечах
1.11 Перспективы получения железа из руд
методом прямого восстановления.
1.12 Производство алюминия
Тема 2 Серная кислота
2.1 Свойства и применение серной кислоты
2.2 Проблема выбора сырья. Использование
промышленных отходов в качестве сырья.
2.3 Оптимальные условия для обжига колчедана
2.4 Оптимальные условия окисления оксида серы (
IV) Взаимодействие оксида серы ( IV) и воды.
2.5 Закономерности
управления
простой,
необратимой реакцией между газом и
жидкостью.
2.6 Принципы устройства реактора
Тема 3 Производство аммиака
3.1 Сырье для производства аммиака
3.2 Характеристика реакции синтеза аммиака
3.3 Условия промышленного синтеза аммиака
3.4 Колонна синтеза аммиака
Всего часов.
12 час
2
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
6 час
1
1
1
1
1
1
4 час
1
1
1
1
9
4.1
4.2
4.3
4.4
4.5
4.6
4.7
4.8
5.1
5.2
5.3
5.4
5.5
5.6
Тема 4 Азотная кислота
Свойства и применение азотной кислоты
Стадии производства азотной кислоты из
аммиака.
Закономерности
управления
сложной
необратимой, гетеро – каталитической
реакцией.
Реакция окисления оксида азота (II)
и
оптимальные условия ее проведения.
Взаимодействие оксида азота ( II) с водой и
оптимальные условия ее проведения.
Производство концентрированной азотной
кислоты.
Решение расчетных задач на практический
выход продукта химической реакции.
Тема 5 Перспективы развития химической
промышленности и подготовка кадров
Основные направления развития химической
технологии.
Безотходное производство – комплексное
использование сырьевых и энергетических
ресурсов.
Защита окружающей среды и охрана труда при
химическом производстве.
Характеристика
работы
аппаратчиков,
операторов,
лаборантов на химических
заводах и в химических лабораториях.
8 час
1
1
1
1
1
1
2
6 час
2
1
2
1
10
Содержание изучаемого курса
11 класс
Тема 1. Основные технико-экономические показатели химического
производства. Химическая технология как наука об оптимизации
управления химическим производством ( 9 ч.)
Краткая история химической технологии. Основные показатели
производства: количество продукции, которое должно быть выдано в
течение данного отрезка времени, качество продукта, удельный расход
сырья, энергии, воды и вспомогательных материалов. План химического
предприятия, факторы, от которых зависит выполнение и перевыполнение
планов. Проблема экономного использования сырья. Вычисление
практических выходов продукта. Составление материальных балансов.
Входные и выходные параметры процесса. Представления о напряженном и
ответственном труде работников химических заводов: аппаратчиков,
лаборантов-аналитиков, инженеров. Применение автоматических приборов,
ЭВМ. Энергетика химических реакций, энергетические балансы, удельный
расход энергии.
Тема 2 Возникновение и развитие промышленного органического синтеза.
( 2 ч.)
Необходимость возникновения производства органических веществ. Черты
сходства и различия неорганических и органических производств. История
развития промышленного органического синтеза.
Тема 3 Коксохимия ( 2ч.)
Физико-химическая характеристика процесса коксования каменных углей.
Стадии процесса коксования. Оптимальные условия обогащения каменного
угля. Устройство коксовых печей. Извлечение из коксового газа химических
продуктов. Проблема использования очищенного коксового газа. Метод
глубокого охлаждения.
Тема 4 Комплексная переработка нефти (5 ч.)
11
Состав, свойства нефти и горючих газов. Значение нефти в истории
человечества. Первичные процессы переработки нефти. Преимущества
непрерывных процессов перед периодическими. Термический крекинг.
Каталитический крекинг. Проблема получения жидкого топлива из твердого.
Тема 5. Химическая переработка метана (5 ч.)
Получение некоторых основных органических продуктов на базе природных
горючих газов и нефти. Важнейшие химические процессы: неполное
окисление, дегидрирование, гидрирование и гидратация углеводородов;
окислительная переработка органических соединений.
Производство водорода и оксида углерода (II), утилизация оксида углерода
(IV). Физико-химическая характеристика неполного окисления метана
водяным паром. Выбор оптимальных условий реакции метана с водяным
паром. Производство водяного пара. Производство ацетилена.
Тема 6. Синтез метанола ( 1ч.)
Изменение способов производства метанола в связи с ростом потребления.
Производство метанола в две стадии. Оптимизация синтеза метанола.
Тема 7. Дегидрирование углеводородов(4ч.)
Общая характеристика реакций дегидрирования. Сырье для производства
этилена и пропилена, дивинила и изопрена, ароматических углеводородов.
Этилен как сырье для синтеза органических продуктов. Оптимизация
производства этилена из этана. Проблема синтеза каучуков. Оптимизация
производства дивинила из н-бутана. Производство изопрена, ароматических
углеводородов.
Тема 8. Реакции гидратации(3ч.)
Общая характеристика реакций гидратации ненасыщенных органических
углеводородов. Физико-химическая характеристика синтеза этанола. Выбор
оптимальных условий. Устройство реактора.
Тема 9. Окислительная переработка органических соединений(5ч.)
Промышленное значение и общая характеристика реакций. Катализаторы
селективного действия. Производство формальдегида, ацетальдегида.
Принципы при конструировании реактора. Производство уксусной кислоты.
12
Содержание изучаемого курса
12 класс
Тема 1. Промышленное получение металлов и сплавов(12ч.)
Основные способы промышленного получения металлов. Производство
чугуна. Основные химические процессы, протекающие в домне. Устройства и
работа доменной печи. Условия, ускоряющие химические реакции в
доменной печи. Производство стали. Основные химические реакции,
протекающие при производстве стали. Кислородно – конверторный способ
производства стали. Мартеновский способ производства стали.
Производство стали в электропечах. Перспективы получения железа из руд
методом прямого восстановления. Производство алюминия электролизом.
Тема 2. Серная кислота(6ч.)
Общие закономерности управления простыми необратимыми и
обратимыми, гетерогенными, экзотермическими и каталитическими
реакциями. Методика исследования оптимизации химико-технологических
процессов. Сырье для производства серной кислоты. Целесообразность
комплексной переработки сырья. Определение связей между переработкой
горючих ископаемых и производством серной кислоты и элементарной серы.
Себестоимость серной кислоты, получаемой из различного сырья.
Производительность реакционного аппарата. Параметры, влияющие на
скорость химических реакций: концентрация, процессы, протекающие в
«кипящем» слое, температура.
Конструирование реактора для обжига колчедана. Целесообразность
увеличения единичной мощности машин и аппаратов. Активность
катализатора. Составление методов использования теплоты экзотермических
реакций. Получение олеума.
Тема 3. Производство аммиака(4ч.)
Сырье для производства аммиака. Характеристика реакции синтеза аммиака.
Условия промышленного синтеза аммиака. Колонна синтеза аммиака.
Тема 4. Азотная кислота(8ч.)
13
Важнейшие области применения азотной кислоты. Выбор сырья.
Рассмотрение в историческом плане способов производства азотной кислоты
из чилийской селитры и аммиака. Целесообразность получения ее из
синтетического аммиака. Основные реакции: окисление аммиака, окисление
оксида азота (II) и образование азотной кислоты.
Физико-химическая
характеристика
окисления
аммиака.
Влияние
катализатора, температуры, давления. Оптимальные условия окисления
аммиака в оксид азота (II). Необходимость установки автоматического
газоанализатора. Модель контактного аппарата. Общие закономерности
управления сложными, необратимыми реакциями. Оптимальные условия
окисления азота (II).
Реакция оксида азота (II) с водой. Оптимальные условия получения азотной
кислоты из оксидов азота. Конструирование аппарата для превращения
оксидов азота в азотную кислоту. Преимущества и недостатки разных
способов получения азотной кислоты. Решение задач на определение
практического выхода азотной кислоты.
Тема 5. Перспективы развития химической промышленности и подготовка
кадров(5ч.)
Пути решения задач, которые жизнь ставит перед
производством. Характеристика химических специальностей.
химическим
14
Список литературы
1. Кафаров В.В. Принципы создания безотходных производств. - М.:
Химия, 1982. - 288 с.
2. Кутепов А.М., Бондарева Т.И., Беренгартен М.Г. Общая химическая
технология. - М.: Высшая школа, 1990. - 520 с.
3. Некрасов Б.В. Основы общей химии. В 2 т. - М.: Наука, 2001.
4. Химия: Справ. материалы: Кн. для учащихся / Под ред. Ю.Д.
Третьякова. - М.: Просвещение, 2003. - 287 с.
5. Хомченко И.Г. Общая химия. - М.: Новая волна, 1997. - 464 с.
6. Рекомендуемая литература (дополнительная)
7. Ахметов Т.Г., Порфирьева Р.Т., Гайсин Л.Г. и др. Химическая
технология.-М.:Просвещение,2001.