МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ
Чернігівський державний педагогічний університет імені Т.Г.Шевченка
(спеціальність 6.010103. Педагогіка і методика середньої освіти.
Хімія, біологія і основи екології)
ЕКОЛОГІЧНІ АСПЕКТИ ВИВЧЕННЯ ФАКУЛЬТАТИВНОГО КУРСУ „ОСНОВИ ХІМІЧНИХ ВИРОБНИЦТВ”
ЧЕРНІГІВ – 2007 р.
РОЗДІЛ 1 Загальна характеристика та екологічні особливості хімічних виробництв
1.1 Характеристика хімічних виробництв
1.1.1 Місце хімічної промисловості в промисловому комплексі України
1.1.2 Використання води та повітря в якості допоміжної сировини в хімічній промисловості
1.1.3 Характеристика мінеральної сировини хімічного виробництва
1.2 Екологічні наслідки хімічних виробництв
РОЗДІЛ 2. Місце факультативу в шкільному курсі хімії
РОЗДІЛ 3 Розробка факультативного курсу „Основи хімічних виробництв”
Актуальність. Хімічна промисловість має дуже складну галузеву структуру, що охоплює близько 200 взаємопов'язаних виробництв з великою номенклатурою продукції. Ці виробництва об'єднані у три великі групи: неорганічна або основна хімія, хімія органічного синтезу та гірничо-хімічна промисловість.
Хімічна промисловість спричиняє значне забруднення навколишнього середовища. в атмосферу викидається значна кількість неочищених газових викидів, у водні системи спускаються стічні води, які містять шкідливі речовини, ґрунт забруднюється твердими відвалами виробництва. Все це має негативні наслідки для здоров`я населення та планети в цілому.
Необхідно змінювати й удосконалювати самі технологічні процеси для того, щоб комплексно і найбільше повно переробляти в процесі виробництва вихідні матеріали, скорочувати тим самим обсяг відходів, переводити їх у форми, найменш шкідливі для навколишнього середовища або такі, що легко піддаються вторинній переробці або спеціальному збереженню, тобто необхідно створювати маловідхідні і безвідхідні технологічні процеси. В даному випадку введення факультативного курсу досить актуальне.
Предмет дослідження – методичне забезпечення факультативного курсу „Основи хімічних виробництв”.
Об`єкт дослідження – навчально-виховний процес в 11 класі.
Метою роботи є розробка методичного забезпечення факультативного курсу „Основи хімічних виробництв”.
Завдання роботи:
1) Дати характеристику властивостям сировини, яку можна використовувати для хімічних виробництв;
2) Проаналізувати екологічні проблеми та вплив хімічної промисловості на навколишнє середовище;
3) Охарактеризувати місце та значення факультативу „Основи хімічних виробництв” в шкільному курсі хімії;
4) Розробити тематичне планування та методичні розробки уроків для факультативного курсу „Основи хімічних виробництв”.
Практичне значення теми: при більш поглибленому вивченні основних хімічних виробництв в учнів розвивається цікавість до предмету хімії, що сприяє розвитку творчого інтересу та екологічного мислення, сприяє залученню дітей до природоохоронної діяльності, а в майбутньому може заохотити до вибору професії хімічного спрямування.
Хімічна промисловість має дуже складну галузеву структуру, що охоплює близько 200 взаємопов'язаних виробництв з великою номенклатурою продукції. Ці виробництва об'єднані у три великі групи: неорганічна або основна хімія, хімія органічного синтезу та гірничо-хімічна промисловість.
Хімічна промисловість пов'язана з багатьма галузями. Вона комбінується з нафтопереробною, коксуванням вугілля, чорною та кольоровою металургією, лісовою промисловістю. Завдяки складній системі зв'язків утворюються певні поєднання виробництв, з яких формуються міжгалузеві комплекси. До таких комплексів належить і хіміко-лісовий. В одних випадках роль хімічної промисловості у цих комплексах провідна, в інших вона не має формуючого значення, лише доповнюючи усталену систему зв'язків. Проте загалом хімічну промисловість слід розглядати як головну галузь, що визначає склад і напрям розвитку комплексу. Здебільшого лісова промисловість розглядається у цьому комплексі як постачальник деревини для хімічної промисловості [18].
Технологія виробництва неорганічних речовин переважно виробляє напівфабрикати, що використовуються в інших галузях промисловості. Виняток становлять мінеральні добрива, які виробляє відповідна галузь.
Технологія виробництва органічних речовин включає виробництва вуглеводної сировини, органічних напівфабрикатів, синтетичних матеріалів. Основною сировиною для хімії органічного синтезу є вуглеводні нафти, природний та попутний газ. Використовуються також вуглеводневі сполуки, що одержуються з вугілля.
Гірничо-хімічна промисловість виробляє сировинну базу передусім для неорганічної хімії.
Хімічна промисловість значно поширена у розвинутих країнах. Лише у США виробляється понад чверть, а в шістьох найрозвинутіших країнах - понад 3/4 хімічної продукції світу.
Закономірність розвитку хімічної промисловості у США пояснюється наявністю на їх території значної кількості практично усіх видів хімічної сировини: нафти, газу, солей, фосфоритів тощо. Інші розвинуті країни значно залежать від імпорту хімічної сировини.
Розвинені країни мають потужну багатогалузеву хімічну промисловість. Навпаки, у невеликих країнах розвинута переважно одна галузь. Наприклад, у Швейцарії - фармацевтична, у Нідерландах - гумовотехнічна промисловість.
Основна хімія, як галузь, обіймає кислотну, содову промисловість та виробництво мінеральних добрив. Родовища природної сірки розташовані переважно в США, Канаді, Мексиці, Італії (пластмасові вироби), Запоріжжі (кремній-органічні сполуки, синтетичні смоли), Дніпродзержинську (полівініл, полістирол), а також Калуші, Одесі, Києві, Фастові, що виробляють хімічну продукцію і стали центрами переробки синтетичних смол на пластмасові, плівкові та інші вироби [18].
Промисловість хімічних волокон. Найбільші підприємства розміщені у Чернігові, Києві (Дарницький шовковий комбінат), Черкасах.
Хімічна промисловість використовує повітря і воду у величезних кількостях для різноманітніших цілей. Це пояснюється комплексом цінних властивостей повітря і води, їх доступністю і зручностями застосування. Повітря є всюди. Хімічні підприємства будуються біля водних джерел.
1. Кисень (повітря) використовується під час горіння та інших окисних процесів.
Частка Оксигену на Землі ~ 50 %. Атмосферний кисень становить від загальної кількості Оксигену — 0,013 %, або 1 180 млн. т. До того ж його запаси постійно поновлюються: 1 га лісу виробляє 60 т кисню на рік).
Повітря. У хімічній промисловості повітря застосовують в основному як сировину або як реагент у технологічних процесах, а також для енергетичних цілей. Технологічне застосування повітря обумовлено хімічним складом атмосферного повітря; сухе, чисте повітря містить (об'ємна частка в %); N2 - 78,10; О2 - 20,93; Аг - 0,93; СО2 - 0,03 і незначні кількості Не, Ne, Кг, Хе, Н2, СН4, О3, NO. Найчастіше використовують кисень повітря як окислювач: окисний випал сульфідних руд кольорових металів, сірковмісної сировини при одержанні діоксиду сульфуру в сульфур-кислотному, целюлозно-паперовому виробництвах; окислення амоніаку у виробництві нітратної кислоти; неповне окислювання вуглеводнів при одержанні спиртів, альдегідів, кислот і ін.
Кисень, виділений ректифікацією рідкого повітря, у великих кількостях витрачають для кисневої плавки металів, у доменному процесі і т.п.; при ректифікації одержують також азот і благородні гази, в основному аргон. Азот використовують як сировину у виробництві синтетичного амоніаку й інших азотовмісних речовин і як інертний газ [22].
Повітря, застосовуване як реагент, піддається в залежності від характеру виробництва очищенню від пилу, вологи і контактних отрут. Для цього повітря пропускають через промивні вежі з різними рідкими поглиначами (Н2О, луги, етаноламіни й ін.), мокрі і сухі електрофільтри, апарати з вологопоглинальними сорбентами й ін.
Енергетичне застосування повітря пов'язане насамперед з використанням кисню як окиснювача для одержання теплової енергії при спалюванні різних палив. Повітря використовується також як холодоагент при охолодженні газів і рідин через теплообмінні поверхні холодильників або в апаратах прямого контакту (наприклад, охолодження води в градирнях), при грануляції розплавів деяких сполук (наприклад, аміачної селітри).
В інших випадках нагріте повітря використовується як теплоносій для нагрівання газів або рідин. У пневматичних барботажних змішувачах використовують стиснене повітря для перемішування рідин і пульпи (флотація), у форсунках - для розпилення рідин у реакторах і топках.