Ученики на Учителя.com


Технологическая карта "Химия и производство" 11 класс

Химия и производство
О.С. Габриелян «урок проведён по технологии исследовательской деятельности учащихся и
постановке проблемы по программе и учебнику Химия» 11 класс
Вятченникова Людмила Викуловна, учитель химии
«Едва ли найдется другое, искусственно добываемое вещество, столь часто применяемое в
технике, как серная кислота.
Где нет заводов для ее добывания - немыслимо выгодное производство многих других
веществ, имеющих важное технические значение”
Д.И. Менделеев
Цель урока: создать условия для самостоятельного применения учащимися комплекса знаний
и способа деятельности на примере производств региона.
Задачи:
образовательные: обобщить и систематизировать знания о технологических
особенностях производства серной кислоты, аммиака, метанола, алюминия. Подвести
учащихся к выводу, что экологические проблемы являются результатом негативной
деятельности человека
развивающие: расширить знания учащихся о химической промышленности, на примере
производств региона, сформировать собственные позиции учащихся в отношении к
химии, химическому производству, химическим веществам, способствовать
воспитанию экологического сознания учащихся, формированию практических умений
по изучению природных процессов,
воспитательные: создать комфортные условия для обучающихся с учетом
индивидуальных особенностей, темпа работы, способствовать формированию
коммуникативных компетенций, воспитывать ответственное отношение к своему
здоровью, умения оценивать результаты выполненных действий
Ожидаемые результаты: Ученики знают стадии производства серной кислоты контактным
способом. Умеют объяснять химизм.
Тип урока: урок применения предметных знаний, умений, навыков в условиях исследования.
Методы обучения: проблемно-поисковый, исследовательский, активные методы обучения
Оборудование: модели производств, аммиака, серной кислоты, алюминия, чугуна и стали,
таблицы, коллекции «Алюминий», « Чугун и сталь», медиа проектор, реактивы, инструкции и
памятки, справочники. настольные таблички с указанием названий отделов, таблицы:
«Производство аммиака» и «Производство серной кислоты», видеофильмы: «Производство
аммиака», «Производство серной кислоты», коллекции «Металлы», «Основные виды
промышленного сырья.
Объект исследования: технология
Предмет исследования:
Содержание урока
1.Организационный момент
Учитель:
Перед вами Смайлики
2. Мотивация учебной деятельности
Постановка цели и задач урока
В 1845 г. французский химик Анри Сент-Клер Девилль получил серебристый металл. Об
этом узнал племянник Наполеона Бонапарта – Наполеон III. Несмотря на высокую цену
металла, который был дороже золота и серебра, он заказал химику нагрудники и каски из
«нового серебра» для гвардейцев своей личной охраны. Большого количества металла в
лабораторных условиях получить не удалось, его хватило только на десять кирас и брошь для
графини – фаворитки Наполеона III. С брошью произошла загадочная история. Кто-то
посоветовал графине увеличить блеск броши путем амальгирования. Это дело поручили
ювелиру, ничего не знавшему о новом металле. Когда он погрузил брошь в раствор нитрата
ртути, на ее поверхности образовалась амальгама – сплав ртути с металлом. Затем брошь
положили на черную бумагу и с изумлением увидели, как она стала покрываться белыми
хлопьями какого-то вещества, и вскоре брошь превратилась в серовато- белый порошок.
Отчаянию графини не было предела, а ювелир даже заболел. Что за чудо-металл получил Сент-
Клер Девилль?
Как показал спектральный анализ, украшения на гробнице китайского полководца Чжоу
Чжу, умершего в начале III в.н.э., сделаны из сплава, на 85% состоящего из алюминия.
1. Могли ли в то время получить свободный алюминий? 2. Какие способы получения алюминия
вам известны?
Учащиеся формулируют тему урока
3. Актуализация знаний и связь с жизнью
Активный метод обучения помогает сформулировать проблему
Учитель:
Сегодня на уроке вы работаете в группах.
Каждая группа выполнит собственное исследование согласно инструкциям (темам), которые
находятся на столах.
Организация и формирование групп по профессиональному самоопределению. Технолог,
эколог, экономист
Организационный момент: формирование групп, выбор координатора, распределение
обязанностей между членами группы, знакомство с критериями оценки проекта
Инструктаж по технике безопасности
1. 1.Сырьё и его подготовка сырья.
2. Химизм производства
3. Технология производства
4. 4.Научные принципы производства-
5. Охрана окружающей среды
4. Работа в группах
Применение знаний и умений в новой ситуации
5.Контроль усвоения
Защита проектов
6. Рефлексия
тест
Черный ящик
В котором находятся предметы.
Я буду показывать вам предметы, а вы будете высказывать предположения, как они
связаны с уроком. Без химии немыслим быт человека…. «Всё в ваших руках» (история про
бабочку).
Мотив «на завтра»
Наш разговор подошёл к завершению, но обсуждение данного вопроса будет продолжено
на других уроках.
Проблема сохранения природной среды, среды жизни человека, животных и растений
может быть решена только в том случае, если каждый живущий на планете будет чувствовать
себя ответственным за судьбу планеты: на своем рабочем месте будем строго соблюдать
технологический регламент, не допускать выбросов загрязняющих веществ, не допускать
движения транспорта с неотрегулированным двигателем, не мыть машину на берегу реки…
Ведущий: Этот перечень бесконечно длинный, и надо сделать все возможное, чтобы он
сократился. Заповедь Сент – Экзюпери должна быть законом для всех живущих на Земле:
«Встал поутру, умылся, привел себя в порядок – и сразу же приведи в порядок свою Планету».
Почему одни люди полагают, что нужно побольше узнать и только потом начинать
действовать? Почему другие считают, что нам следует действовать? Проголосуйте какая точка
зрения вам ближе.
Учитель химии: Мне бы хотелось закончить наш урок словами Виктора Гюго: «кому угрожает
опасность? Разве вы не видете, что перед вами весы, на одной чаше которых ваше
могущество, на другой – ваша ответственность».
ПРИЛОЖЕНИЯ
Инструктивная карта № 1
Тема Производство серной кислоты
Оборудование и реактивы: модель производства серной кислоты, рисунки аппаратов,
справочные материалы
Цель: изучить технологические особенности производства и сравнить с производством на ЧЭ
цинковом заводе. Сделать обозначения на раздаточном материале
Ответить на вопросы
1. Дать полную характеристику реакций, химического равновесия;
2. Указать технологические принципы производства. факторы, влияющие на смещение
химического равновесия.
3. Назовите важнейшие аппараты и объясните назначение каждого из них
4. Как образуются кислотные дожди в природе?
5. Перечислите основные источники оксида серы как загрязнителя атмосферы и
различные возможные способы улавливания
6. Решить задачи
1) Оксид цинка, полученный на ЧЦЗ массой 9г, содержит 10% примесей, прореагировал с
серной кислотой, массой раствора 196 г, с массовой долей 10%. Полученный сульфат цинка
подвергли электролизу. Найти массу металла, выделившегося на катоде.
Осуществите цепочку превращений веществ, получаемых на Челябинском электролитно-
цинковом заводе:
ZnS → SO
2
→ SO
3
→ H
2
SO
4
Планируемый результат работы
Справка
Инструктивная карта № 2
Тема Производство аммиака и метанола
Цель: отметить особенности производств: отличие и сходство
Сделать обозначения на раздаточном материале
Ответить на вопросы
1. Дать полную характеристику реакций, химического равновесия;
2. Указать технологические принципы производства. факторы, влияющие на смещение
химического равновесия.
3. Назовите важнейшие аппараты и объясните назначение каждого из них
4. Отметить области применения аммиака и метанола
5. Решить задачи
1.Определите количества вещества оксида цинка (цинковые белила), в котором содержится
12, 04*10
23
молекул ZnO?
Планируемый результат работы:
Инструктивная карта №3
Тема Применение серной кислоты, аммиака , метанола, чугуна и стали
Цель: изучить области применения
Оборудование и реактивы:
Ответить на вопросы
1. Серная кислота – хлеб химической промышленности.
2. Перечислите области применения аммиака, метанола, чугуна и стали
3. Решить задачи
1.Слиток индия (продукция ОАО «ЧЦЗ») имеет массу -3кг. Сколько атомов входит в состав
этого слитка?
Осуществите цепочку превращений веществ, получаемых на Челябинском электролитно-
цинковом заводе:
ZnS → SO
2
→ SO
3
→ H
2
SO
4
Планируемый результат работы
Умение применять свойства веществ на практике
Инструктивная карта №4
Тема. Производство алюминия
Цель: изучить особенности производства
Оборудование:
Ответить на вопросы.
1. Дать полную характеристику реакции
2. Указать технологические принципы производства.
3. Назовите аппарат и объясните его назначение
4. Составьте схему применения алюминий –крылатый металл
5. Решить задачу
1. Чушка цинка (продукция ОАО «ЧЦЗ») имеет массу 25кг. Сколько молекул входит в
состав этой чушки?
Планируемый результат работы
Инструктивная карта №5
Тема Особенности производства чугуна и стали на примере ОАО Мечел
Цель: Изучить технологию производства чугуна и стали
Сделать обозначения на раздаточном материале
Ответить на вопросы
1. Дать полную характеристику реакций, химического равновесия;
2. Указать технологические принципы производства. факторы, влияющие на смещение
химического равновесия.
3. Назовите важнейшие аппараты и объясните назначение каждого из них
4. Решить задачу
1 С помощью, каких веществ можно нейтрализовать, пролитую на территории ЧЦЗ серную
кислоту? Приведите примеры уравнений реакций в молекулярном и ионном виде, с
веществами различных классов
1. Какие руды используются в производстве сплавов железа?
2. В чем суть доменного производства?
3. Какие процессы протекают в домне?
4. Чем сталь отличается от чугуна?
5. Какие процессы должны произойти при переработке чугуна в сталь?
6. Каковы способы получения стали?
Планируемый результат работы
Технологические особенности получения серной кислоты
Стадия
Процессы
1.Обжиг пирита,
Получение оксида
серы (II). Очистка
печного газа
Уравнение реакции первой стадии:
4FeS
2
+ 11O
2
2Fe
2
O
3
+ 8SO
2
+ Q
Измельчённый очищенный влажный (после флотации) пирит сверху засыпают в
печь для обжига в "кипящем слое". Снизу (принцип противотока) пропускают
воздух, обогащённый кислородом, для более полного обжига пирита. Температура
в печи для обжига достигает 800
0
С. Пирит раскаляется до красна и находится в
"подвешенном состоянии" из-за продуваемого снизу воздуха. Похоже это всё на
кипящую жидкость раскалённо-красного цвета.
За счёт выделяющейся теплоты в результате реакции поддерживается температура
в печи. Избыточное количество теплоты отводят: по периметру печи проходят
трубы с водой, которая нагревается. Горячую воду используют дальше для
центрального отопления рядом стоящих помещений.
Образовавшийся оксид железа Fe
2
O
3
(огарок) в производстве серной кислоты не
используют. Но его собирают и отправляют на металлургический комбинат, на
котором из оксида железа получают металл железо и его сплавы с углеродом -
сталь (2% углерода С в сплаве) и чугун (4% углерода С в сплаве).
Таким образом, выполняется принцип химического производства - безотходность
производства.
Очистка печного газа
Из печи выходит печной газ, состав которого: SO
2
, O
2
, пары воды (пирит был
влажный!) и мельчайшие частицы огарка (оксида железа). Такой печной газ
необходимо очистить от примесей твёрдых частиц огарка и паров воды.
Очистка печного газа от твёрдых частичек огарка проводят в два этапа - в циклоне
(используется центробежная сила, твёрдые частички огарка ударяются о стенки
циклона и ссыпаются вниз) и в электрофильтрах (используется
электростатическое притяжение, частицы огарка прилипают к наэлектризованным
пластинам электрофильтра, при достаточном накоплении под собственной
тяжестью они ссыпаются вниз), для удаления паров воды в печном газе (осушка
печного газа) используют серную концентрированную кислоту, которая является
очень хорошим осушителем, поскольку поглощает воду. Осушку печного газа
проводят в сушильной башне - снизу вверх поднимается печной газ, а сверху вниз
льётся концентрированная серная кислота. На выходе из сушильной башни
печной газ уже не содержит ни частичек огарка, ни паров воды. Печной газ теперь
представляет собой смесь оксида серы SO
2
и кислорода О
2
.
Технологические особенности получения серной кислоты
2. Окисление SO
2
в SO
3
кислородом.
Протекает в
контактном
аппарате.
Уравнение реакции этой стадии:
2SO
2
+ O
2
2SO
3
+ Q
Сложность второй стадии заключается в том, что процесс окисления одного
оксида в другой является обратимым. Поэтому необходимо выбрать оптимальные
условия протекания прямой реакции (получения SO
3
):
а) температура:
Прямая реакция является экзотермической +Q, согласно правилам по смещению
химического равновесия, для того, чтобы сместить равновесие реакции в сторону
экзотермической реакции, температуру в системе необходимо понижать. Но, с
другой стороны, при низких температурах, скорость реакции существенно падает.
Экспериментальным путём химики-технологи установили, что оптимальной
температурой для протекания прямой реакции с максимальным образованием SO
3
является температура 400-500
0
С. Это достаточно низкая температура в
химических производствах. Для того, чтобы увеличить скорость реакции при
столь низкой температуре в реакцию вводят катализатор. Экспериментальным
путём установили, что наилучшим катализатором для этого процесса является
оксид ванадия(V) V
2
O
5
.
б) давление:
Прямая реакция протекает с уменьшением объёмов газов: слева 3V газов (2V SO
2
и 1V O
2
), а справа - 2V SO
3
. Раз прямая реакция протекает с уменьшением
объёмов газов, то, согласно правилам смещения химического равновесия
давление в системе нужно повышать. Поэтому этот процесс проводят при
повышенном давлении.Прежде чем смесь SO
2
и O
2
попадёт в контактный аппарат,
её необходимо нагреть до температуры 400-500°С. Нагрев смеси начинается в
теплообменнике, который установлен перед контактным аппаратом. Смесь
проходит между трубками теплообменника и нагревается от этих трубок. Внутри
трубок проходит горячий SO
3
из контактного аппарата. Попадая в контактный
аппарат смесь SO
2
и О
2
продолжает нагреваться до нужной температуры, проходя
между трубками в контактном аппарате.
Температура 400-500
0
С в контактном аппарате поддерживается за счёт выделения
теплоты в реакции превращения SO
2
в SO
3
. Как только смесь оксида серы и
кислорода достигнет слоёв катализатора, начинается процесс окисления SO
2
в
SO
3
.
Образовавшийся оксид серы SO
3
выходит из контактного аппарата и через
теплообменник попадает в поглотительную башню.
Технологические особенности получения серной кислоты
3. Получение
H
2
SO
4
Протекает в поглотительной башне.
А почему оксид серы SO3 не поглощают водой? Ведь можно было бы оксид
серы растворить в воде:
SO3 + H2O H2SO4.
Но дело в том, что если для поглощения оксида серы использовать воду,
образуется серная кислота в виде тумана, состоящего из мельчайших
капелек серной кислоты (оксид серы растворяется в воде с выделением
большого количества теплоты, серная кислота настолько разогревается, что
закипает и превращается в пар). Для того, чтобы не образовывалось
сернокислотного тумана, используют 98%-ную концентрированную серную
кислоту. Два процента воды - это так мало, что нагревание жидкости будет
слабым и неопасным. Оксид серы очень хорошо растворяется в такой
кислоте, образуя олеум: H2SO4·nSO3.
Уравнение реакции этого процесса
nSO
3
+ H
2
SO
4
H
2
SO
4
·nSO
3
Образовавшийся олеум сливают в металлические резервуары и отправляют
на склад. Затем олеумом заполняют цистерны, формируют
железнодорожные составы и отправляют потребителю.
Кейс №1.
Производство аммиака
Сырьём для получения аммиака являются азот и водород. Источник азота – воздух, источник
водорода – природный газ метан – СН
4
Исходную смесь газов берут в соотношении 1 объём N
2
к трём объёмам Н
2.
Реакция синтеза аммиака обратимая, экзотермическая, гомогенная. Реакцию проводят при
температуре 450-500
0
с, используют катализатор – восстановленное железоFe с примесью
оксида калия K
2
O и алюминия Al
2
O
3
.
Аммиак в дальнейшем используют для получения азотной кислоты, которая идёт на
производство удобрений, лекарств, красителей, пластмасс, искусственных волокон,
взрывчатых веществ. Большое количество аммиака расходуется на получение мочевины,
являющейся прекрасным азотным удобрением.
Задание: Используя данный материал, вспомните и запишите процессы производства аммиака,
заполнив таблицу:
Кейс №2
Производство метанола
В качестве сырья используют природный газ метан СН
4
. Реагирующие вещества: оксид
углерода II СО и водород Н
2
. Их смесь называется синтез-газом. Синтез-газ получают
действием водяных паров на газ метан при высокой температуре. Для синтеза метанола
исходную смесь берут в соотношении 1 объём СО к 5 объёмам Н
2
. Реакция синтеза метанола
обратимая, экзотермическая, гомогенная, идёт с уменьшением объёма. Реакцию проводят при
температуре 370-400
0
с. Для ускорения синтеза используют катализатор ZnO Cr
2
O
3
.
Метанол используют для получения большого количества разных органических веществ, в
частности формальдегида, который используется в производстве фенолформальдегидных
смол и в производстве органического стекла. Кроме этого используется как добавка к бензину
– повышает октановое число топлива и снижает количество вредных веществ в выхлопных
газах.
Задание: Используя данный материал, вспомните и запишите процессы производства
метанола, заполнив таблицу:
Сырьё
Аппарат
Химические процессы
характеристика реакции,
условия, научные
принципы
Производство чугуна и стали
Сырьем для производства чугуна и стали являются железные руды
1. магнетит Fe
3
O
4
(содержит до 72% Fe),
2. гематит Fe
2
O
3
(содержит до 65% Fe),
3. лимонит Fe
2
O
3
· nH
2
O (содержит до 60% Fe),
4. пирит FeS
2
(≈ 47% Fe),
Доменная печь имеет форму двух усеченных конусов, соединенных основаниями.
Высота доменной печи более 60 м, диаметр – около 10 м.
Стены доменной печи выкладывают из огнеупорного кирпича и снаружи скрепляют стальной
оболочкой.
Верхняя часть доменной печи называется колошником, средняя – шахтой, а наиболее широкая
– распаром. В самом низу находится горн, имеющий цилиндрическую форму. Внизу горна
накапливаются жидкий чугун и шлак, в верхней части горна есть отверстие для вдувания
воздуха. Наверху домны имеется автоматическое загрузочное устройство. Внутренний объем
печи 5000 м
3
.
Печь работает в режиме противотока. Сверху в печь непрерывно подается раздробленная до
определенных размеров руда и кокс. Снизу вверх движется нагретый газ – восстановитель –
монооксид углерода СО: он получается в нижней части домны при сгорании кокса в потоке
воздуха, обогащенного кислородом. При сгорании углерода вначале образуется углекислый
газ СО
2
, который проходит через расположенный кокс и превращается с СО. Он
восстанавливает железо из оксида железа (III) через промежуточные продукты
1) С+О
2
→ СО
2
; 2) СО
2
+ С→2СО 3) 3Fe
2
О
3
+СО → 2Fе
3
О
4
+СО
2
4) Fе
3
О
4
+СО → 3FeО+СО
2
5) FeО+СО → Fе + СО
2
В результате получаем чугун – сплав железа, содержащий 3,0 – 4,5 % углерода
Распределение температуры в доменной печи следующее: 1850°С в горне; ≈ 1100°С в распаре;
250-200°С в шахте.
Столь высокая температура в горне обеспечивается экзотермической реакцией горения угля.
Производительность доменной печи зависит не только от ее размера, но и от скорости
протекания в ней химических процессов.
1. Скорость химических реакций увеличивается при повышении концентрации
реагирующих веществ. Поэтому железную руду мы рекомендуем обогащать, т.е.
отделять ее от пустой породы, а к вдуваемому в печь воздуху добавлять кислород.
2. Скорость химических реакций зависит от поверхности соприкосновения реагирующих
веществ. С учетом этого загружаемые в доменную печь руда и кокс должны состоять из
кусков определенных размеров. Крупные куски необходимо измельчать, а слишком
мелкие укрупнять спеканием, иначе мелкие куски закроют проход газам.
3. Скорость реакции зависит от температуры. Для повышения температуры воздух,
вдуваемый в печь, предварительно необходимо нагревать в регенераторах.
Чугун хрупок, при ударе ломается. Изделия из него массивны и тяжелы: станины и маховики
машин, решетки, крышки люков, трубы, мясорубки, сковородки Основная часть чугуна
используется для передела его в сталь.
Производство чугуна и стали
Конвертер – большой металлический сосуд грушевидной формы. Изнутри конвертер
выложен огнеупорной кладкой.
Загружают конвертор в горизонтальном положении.
Воздух или чистый кислород подается в конвертор под давлением через фурму.
Сущность передела чугуна в сталь в конвертере сводится к удалению из чугуна избыточного
углерода, кремния, фосфора и серы путем их оплавления, связывания и удаления в виде шлака
2С+О
2
→ 2CО Si+О
2
→ SiО
2
4Р+5О
2
→ 2Р
2
О
5
S+О
2
→ SО
2
Получаем сталь – сплав железа, содержащий менее 2% углерода
При обжиге железных руд, например, пирита FeS
2
, образуются газы, содержащие оксид серы
(IV) SO
2
и оксид серы (VI) SO
3
. При попадании этих газов в атмосферу образуются
«кислотные» дожди. Вот как это происходит. Диоксид серы из труб комбината разносится по
окрестностям, порой на большое расстояние. Потом собираются тучи, и идет дождь… Но
капли воды поглощают из воздуха оксид серы и превращаются в серную кислоту: Н
2
О + SO
3
=
Н
2
SO
4
Она-то и угнетает растительность, отнимает у почвы плодородие.
Чтобы предотвратить это явление, на комбинате реализуется принцип безотходного
производства. Доменный газ направляется на регенерацию и после разбавления воздухом
вновь используется в доменном процессе. Это значительно снижает загрязнение окружающей
среды.
Пример:
ПДК (в мг/м
3
)
Местоположение
NH
3
Рb
Hg
Фенол
Бензол
В рабочей зоне
20
0,01
0,01
5
5
В воздухе населенного
0,04
0,007
0,001
0,1
0,1
пункта, среднесуточная
Максимальная разовая доля в воздухе населенного пункта
0,2
0,007
—
1,0
1,5
В различных водоемах
2 мг/л
0,005
0,0005
0,001
0,5
Каковы же пути решения проблем охраны окружающей среды?
1. Сверхтонкое обеспыливание газов и воздуха: использование высокоэффективных
волокнистых фильтрующих материалов: стекловолокно. металловолокно, полимеры.
2. Беспламенное каталитическое сжигание топлива с применением катализаторов (CuO, MgO,
Сr
2
O
3
, нанесенные на гранулу Аl
2
O
3
). Топливо сгорает полностью до СO
2
и Н
2
O, снижается на
40% количество оксидов азота, на 20% — угарного газа, а оксидов серы уменьшается в 500
раз.
3. Высокотемпературное сжигание токсичных отходов. Все дымовые газы очищаются сначала
от золы в циклоне в электрофильтре, а затем орошаются водой и щелочью. В результате
образуются кислоты и соли.
4. Обезвреживание газов от органических примесей происходит путем применения
катализаторов Pi, Pd или алюмомедных, алюмомарганцевых оксидов для окисления
органических веществ.
5. Очистка газов от соединений серы:
а) от SO
2
— непрореагирующий газ вновь возвращают в производство; осуществляется
циркуляция (при производстве H
2
S0
4
);
б) от H
2
S — газ образуется при переработке нефти, коксовании каменного угля, сжигании
топлива. H
2
S — досжигают.
Сжигают так, что несгоревшие H
2
S и SO
2
попадают на катализатор Аl
2
O
2
.
Полученную серу отправляют в производство H
2
SO
4
;
в) каталитическая очистка газов от оксидов азота. Проводят каталитическое восстановлении
оксидов азота аммиаком. Степень очистки до 99,5 %. Катализаторы:
V
2
O
5
/Al
2
O
3
;V
2
O
5
/WO
3
/TiO
2
.
г) использование промышленных и бытовых отходов как потенциальный сырьевой источник
для химической промышленности. В течение года отходы от одного человека — 1,5 т. На
Земле скопилось от 6 до 8 млрд. т отходов.
Хорошо организована переработка отходов во Франции, Дании, Германии. США.
Производство алюминия
К алюминиевым рудам относят бокситы, нефелины, алуниты и каолины.
Восстановление алюминия углеродом связано с большими трудностями, главное из
которых – это высокая температура t=2100°С. При этом образуется не алюминий, а
карбид алюминия. Поэтому алюминий получают электролизом. Особенность
электролиза состоит в том, что его ведут не из водного раствора, а из расплава. Из
водного раствора алюминий выделить не удаётся, т.к. на катоде первым осаждается
водород с более высоким положительным потенциалом по сравнению алюминием. При
этом образуется гидрат оксида алюминия и чистый алюминий не выделяется.
Электролиз алюминия включает 4 самостоятельных производства:
1. производство химически чистого оксида алюминия
2. производство фтористых солей и криолита
3. производство угольных блоков и электродов
4. сам процесс электролиза .
Производится выплавка алюминия в электролизерах
Он представляет собой железный кожух, выложенный изнутри огнеупорным
кирпичом. Его дно, собранное из блоков спрессованного угля, служит катодом.
Аноды (один или несколько) располагаются сверху: это- алюминиевые каркасы,
заполненные угольными брикетами.
При электролизе на катоде выделяется алюминий, а на аноде – кислород. Алюминий,
обладающий большой плотностью, чем исходный расплав, собирается на дне
электролизера, откуда его периодически выпускают. По мере выделения металла, в
расплав добавляются новые порции оксида алюминия. Сложные реакции, протекающие
на электродах, можно выразить двумя уравнениями:
катод: AL
+3
+3e
-
= AL
0
─ восстановление
анод: 2O
-2
-4e
-
= O
2
0
─ окисление
Выделяющийся кислород окисляет анод, изготовленный из угля:
2C + O
2
= 2CO
2CO + O
2
= 2CO
2
Мониторинг за загрязнением атмосферного воздуха на территории г.
Челябинска за 1 полугодие 2016 года
Управлением Роспотребнадзора по Челябинской области проводится постоянный
гигиенический мониторинг за загрязнением атмосферного воздуха города Челябинска
на стационарном посту наблюдения по ул. Свободы, 147. Определяются максимально
разовые и среднесуточные концентрацииосновных примесей, характерных для всех
источников выбросов (взвешенные вещества, диоксид серы, оксид углерода, диоксид
азота, свинец, бенз(а)пирен).
По результатам лабораторных испытаний атмосферного воздуха города Челябинска за 1
полугодие 2016 года, выполненных аккредитованным испытательным лабораторным
центром ФБУЗ «Центр гигиены и эпидемиологии в Челябинской области», из 1376
проведенных исследований 5 (0,36 %) не отвечали требованиям гигиенических
нормативов.
Превышения гигиенических нормативов регистрировались по содержанию:
· взвешенных веществ – 0,46 % (1 из 216 исследований);
· оксида углерода – 0,22 % (1 из 452 исследований);
· свинца – 1,39 % (3 из 216 исследований).
Превышение гигиенических нормативов более 5 ПДК не зарегистрировано.
предельно допустимая концентрация (ПДК) бенз(а)пирена в воздухе населенных мест составляет
0,001 мкг/куб. м (Предельно допустимые концентрации (ПДК)...
«Превышение ест ь по фенолу. Улица Новороссийская, 8а. Эт о,
получает ся, Ленинский район. Превышение по фенолу в 1,8 раз,
но среднесут очных нет превышений на эт ой т очке. Следующая т очка —
Румянцева, 28. Здесь превышение по диоксиду азот а. Среднесут очное
превышение в 1,5.раза. По передвижной лаборат ории за 14 и 15 января
данных нет , пот ому чт о т ам сот рудники заболели», — говорит пресс-
секретарь ведомства Юлия Родионова.
.
.
Челябинская область минувшим летом, как видно из обзоров экологических организаций, вошла в
пятерку самых грязных регионов России. Местные власти работают с предприятиями,
загрязняющими воздух отходами производства, но проблем пока остается больше, чем
позитивных результатов.
В Челябинске и пригородах регулярно фиксируется превышение оксида азота, углерода,
бензапирена и других токсичных веществ. Бензапирен - светящееся вещество, обладающее
мутагенными свойствами, из воздуха попадает в почву и воду, где имеет обыкновение
накапливаться, не разлагаясь на другие соединения.Всего в Челябинской области насчитывается
более шестисот промышленных предприятий, которые выбрасывают в атмосферу загрязняющие
вещества. Это более 22 тысяч стационарных и 300 тысяч передвижных источников загрязнения.
Разумеется, страдает и почва, которая постоянно контактирует с воздухом и водой. Основные
загрязнители челябинской почвы: цинк, свинец, кобальт, кадмий, ртуть. В списке опасных
ртутных предприятий России значится ОАО «Челябинский цинковый завод».
Подводя итоги лета-2015, общественная организация «Зеленый патруль» заявила, что Южный
Урал в очередной раз ухудшил свои позиции в экологическом рейтинге. Летом прошлого года
экологи также фиксировали увеличение концентраций бензапирена. Связано это было, в
основном, с засухой: без дождей вредные вещества находятся в «подвешенном состоянии»
гораздо дольше.
По словам экологов, самыми опасными веществами для экологии Челябинска остаются
бензаапирен и формальдегид. Какие именно заводы чадят больше других, сказать наверняка
сейчас трудно. Дело в том, что федеральный закон обязал промышленников установить датчики
контроля на каждый источник выбросов к 2018 году, но пока такое оборудование на трубы
«надели» лишь немногие организации-добровольцы.
На нашем заводе очень важно соблюдать правила техники безопасности труда, т.к. серная кислота
оказывает негативное действие на организм человека. При соприкосновении с кожей кислота вызывает
местные омертвление и разрушение тканей - химический ожог. Это объясняется ее свойством
интенсивно отнимать воду, резко разрушая и обезвоживая ткани. Поэтому каждый работник на заводе
ознакомлен с правилами техники безопасности. Наш отдел работает в тесном сотрудничестве с
химико-аналитической лабораторией.
Мы систематически контролируем в заводских помещениях содержание газов в воздухе. Если в
воздухе содержится 0,06мг/л SO
2
, уже возможно отравление.
Если произошло отравление газами, пострадавшего следует вынести на свежий воздух и дать внутрь
разбавленный раствор питьевой соды.
На каждого работника на заводе имеется противогаз на непредвиденные случаи.
Начальник химико-аналитической лаборатории: В помещениях особенно важно не допускать
превышения содержания сернокислотного тумана более 1мг/м
3
.
: В таких помещениях наши рабочие работают в спецодежде, в резиновых сапогах и резиновых
перчатках, защитных очках. Если же все-таки кислота попадет на тело, то ее немедленно надо смыть
большим объемом воды. Затем пораженную часть тела надо смочить 5% раствором соды и смазать
вазелином. Аптечки есть на каждом рабочем месте.
. Поэтому мы принимаем меры для того, чтобы предотвратить загрязнение окружающей среды. Нам
удается это сделать путем герметизации аппаратуры, применения газоочистительных установок.
Начальник отдела охраны окружающей среды: На последней стадии очень важно полное
поглощение триоксида серы, т.к. даже его небольшое количество, оставшегося непоглощенным,
выбрасывается в атмосферу с выхлопными газами, мгновенно, соединяется с влагой воздуха и
образует видимый густой туман серной кислоты.
Так вот, полнота поглощения SO
3
зависит от концентрации орошающей кислоты (она должна быть
98%) и ее температуры ~ 60 градусов.
рентабельность нашего производства позволяет обеспечить реализация таких технологических
принципов:
• принцип непрерывности;
• принцип комплексного использования сырья;
• принцип безотходного производства;
• принцип теплообмена;
• принцип противотока (“кипящий слой”);
• принцип автоматизации и механизации производственных процессов.
Скачать материал

Химия - еще материалы к урокам: