Бюджетное образовательное учреждение среднего профессионального образования по Удмуртской Республике «Глазовский политехнический колледж» Реферат на тему:
Кейс - метод в химическом образовании
Выполнила: преподаватель специальных дисциплин Симакова Надежда Борисовна Глазов, 2014
Содержание Введение……………………………………………………………………….3 1. Теоретические основы кейс-метода…………………………………..4 2. Разработка кейсов……………………………………………………..12 3. Кейсы для подготовки технологов …………………………………..23 4. Использование кейсов при обучении химии студентов – заочников (на примере профессионального модуля: Технология производства неорганических веществ»)……………………………………………28 Литература……………………………………………………………………90

Введение
Для организации успешного педагогического процесса, отвечающего за повышение эффективности подготовки квалифицированных специалистов, не достаточно переосмыслить методологию отбора содержания образования. Надо изменить все компоненты, определяющие состояние образовательного пространства: предусмотреть соответствующие методы и формы организации образовательного развивающего процесса, овладеть методологией их постоянной корректировки, создать необходимую учебно-материальную базу, спроектировать и внедрить такие педагогические технологии, которые позволяют наиболее эффективно решать поставленные задачи, в ходе сотворчества, содеятельности педагога и его учеников. Изменяются не только стандарты образования, но и меняются сами подходы к требованиям образованности, к качеству образования не только в общеобразовательных учреждениях, но и в профессиональных, затрагивая все его виды. Модернизация профессионального образования направлена не столько на получение конкретных знаний, сколько на формирование профессиональной компетентности, умений и навыков мыслительной деятельности, развитие способностей личности, среди которых особое внимание уделяется способности к обучению, смене парадигмы мышления, умению перерабатывать огромные массивы информации, а также на развитие способности оптимального поведения в различных ситуациях, отличаться системностью и эффективностью действий в условиях кризиса. Современные требования к качеству подготовки специалистов в той или иной области обуславливают необходимость формировать активного, инициативного, креативного, компетентного работника, способного решать профессиональные задачи любой сложности, подходя к их решению различными способами. Развитию данных качеств способствуют технологии активного обучения, среди них проектная, ИКТ, технология развития критического мышления и т.д., все их обычно объединяют в общую группу современных образовательных технологий. К неигровым имитационным активным методам обучения относится «кейс-метод», приобретающий размах в профессиональном обучении. Считается, что метод кейсов является одним из самых эффективных способов обучения студентов навыкам решения типичных проблем, поэтому он завоевал ведущие позиции в зарубежной практике бизнес–образования, широко используется в подготовке политиков, медиков, экономистов, юристов, менеджеров, при изучении естественнонаучных дисциплин, к которым относится и химия.

1.

Теоретические основы кейс-метода
Название данного метода произошло от латинского термина «casus» – запутанный или необычный случай. Сase – пример, взятый из реального бизнеса, представляет собой не просто правдивое описание событий, а единый информационный комплекс, позволяющий понять ситуацию. Синонимами данного термина являются метод изучения конкретных ситуаций, метод изучения ситуаций (case studies), метод казусов, метод ситуационного анализа, метод деловых историй (case stories) в зарубежной школе, в российских, а также русскоязычных изданиях чаще всего говорится о методе конкретных ситуаций (КС), деловых ситуаций. Кроме этого, иногда используется термин «кейс- технология» как папка с учебными материалами. Метод кейсов - техника обучения, использующая описание реальных экономических, социальных и бизнес-ситуаций; метод обучения, предназначенный для совершенствования навыков и получения опыта в следующих областях: выявление, отбор и решение проблем; работа с информацией — осмысление значения деталей, описанных в ситуации; анализ и синтез информации и аргументов; работа с предположениями и заключениями; оценка альтернатив; принятие решений; слушание и понимание других людей — навыки групповой работы; метод активного проблемно-ситуационного анализа, основанный на обучении путем решения конкретных задач – ситуаций (решение кейсов); активный метод обучения, основанный на организации преподавателем в группе студентов обсуждения задания, представляющего собой описание конкретной ситуации с явной или скрытой проблемой. Одно из наиболее широких определений метода конкретных ситуаций было сформулировано в 1954 г. в классическом издании, посвященном описанию истории и применения метода конкретных ситуаций в Гарвардской школе бизнеса: "Это метод обучения, когда студенты и преподаватели (instructors) участвуют в непосредственных дискуссиях по проблемам или случаям (cases) бизнеса. Примеры случаев обычно готовятся в письменном виде как отражение актуальных проблем бизнеса, изучаются студентами, затем обсуждаются ими самостоятельно, что дает основу для совместных дискуссий и обсуждений в аудитории под руководством преподавателя. Метод конкретных ситуаций, таким образом, включает специально подготовленные обучающие материалы и специальную технологию (techniques) использования этих материалов в учебном процессе". Исторически метод конкретных ситуаций возник в начале XX в. (1870 году) в Школе бизнеса Гарвардского университета (США) как своеобразное переложение утвердившейся к тому времени технологии подготовки юристов на подготовку менеджеров. Главной особенностью метода было изучение студентами прецедентов, т.е. имевшихся в прошлом ситуаций из юридической или деловой практики. Особый упор делался на самостоятельную работу студентов, в процессе которой просматривалась и анализировалась бездна практического материала. В 1910 г. профессор Копленд (Copeland) стал первым использовать метод студенческих дискуссий по итогам анализа конкретных ситуаций из жизни бизнеса. Широкое в недрение этого метода в Гарвардской школе бизнеса началось в 1920 году. Это метод обучения, когда обучающиеся участвуют в дискуссиях по проблемам или случаям бизнеса, стал одной из "фирменных" технологий бизнес-образования. Первый сборник конкретных ситуаций был выпущен там же в 1921 г. (The Case Method at the Harvard Business School). Первые подборки кейсов были опубликованы в 1925 году в отчетах Гарвардского университета о бизнесе. Ставку на использование ситуационного обучения также делает один из известных университетов Северной Америки – Университет Западного Онтарио (Канада). Так, с 50-х годов двадцатого века бизнес-кейсы получают распространение в Западной Европе. С начала 2000-х годов кейсы широко используются в зарубежной практике преподавания естественнонаучных, гуманитарных и технических дисциплин.
Например, Journal Of Chemical Education регулярно публикует соответствующие методические материалы. Практика использования кейсов при обучении различным специальным дисциплинам — технологическим, туристским, медицинским. В России метод кейсов был известен преподавателям экономических дисциплин еще в 20-е годы прошлого столетия. В сентябре 1926 года состоялась конференция преподавателей по экономическим дисциплинам в совпартшколах, на которой рассматривались вопросы применения различных методов и методик обучения, в том числе метод проектов или метод казусов. В период с октября 1924 г. по октябрь 1925 г. преподаватели совпартшкол ознакомились с методом казусов в одном из американских экономических журналах (Harvard Business Review) — органе Гарвардского университета. Однако кейс-метод до конца двадцатого столетия не использовался в России. Практика решения бизнес-кейсов попадает в Россию с Запада вместе с первыми управленцами, получившими MBA за рубежом, а также со студентами лидирующих вузов страны, практикующих программы стажировок по обмену. В связи с этим зарождение кейс-движения в России начинается именно со студентов, а не с образовательных институтов. В России с конца 90-х годов стали использоваться переводные (западные) кейсы. Российская компания «Решение: учебное видео» в конце 90-х выпускает новый продукт — игровой учебный видеокейс. В таком видеокейсе учебная ситуация, заимствованная из практики российских компаний, разыгрывается профессиональными актёрами. Компанией заявляется, что учащиеся получают возможность «присутствия» на месте происходящих событий, а подготовленная для преподавателей методика препарирования кейса облегчает проведение занятий. Формат конкретной ситуации - решение данного вопроса стало серьезным этапом реализации проекта НФПК, осуществленного Государственным университетом управления в 1996-1998 гг. совместно с Академией менеджмента и рынка, Школой бизнеса МГУ им. М.В. Ломоносова и Калининградской школой международного бизнеса. Для издания первого, достаточно полного сборника российских конкретных ситуаций, пришлось приводить к единому формату более 100 ситуаций, представленных 30 учебными заведениями и консалтинговыми компаниями. Для этого за основу был взят утвердившийся к тому времени формат ситуаций, распространяемых Гарвардской школой бизнеса, а также опыт изучения метода конкретных ситуаций, полученный автором данного раздела в Манчестерской школе бизнеса (Великобритания) в 1993 г. В итоге сложился формат ситуации, прошедший проверку временем и к настоящему моменту получивший широкое распространение в России. Со второй половины 2000-х гг. интерес к кейс-методу возрастает — появляются вузовские кейс-клубы (Кейс-клуб НИУ- ВШЭ, МФТИ, МГТУ им. Н. Э. Баумана , МГИМО, Российский государственный университет нефти и газа имени И. М. Губкина , Финансовый Университет при Правительстве РФ и др.), а также активизируются компании, занимающиеся организацией и проведением кейс-чемпионатов и иных мероприятий (Changelleng). В начале 2000-х годов в московских вузах создаются первые студенческие кейс- клубы: с 2004 года начинает функционировать Кейс-клуб НИУ-ВШЭ, в 2006 году начинает работать A-club при МГИМО (У), а ещё через год создаётся очередной кейс-клуб Progress в РУДН. С целью популяризации кейсов среди студентов, в 2007 году студенты МГИМО и ГУ-ВШЭ во главе с Андреем Алясовым создают чемпионат по решению бизнес-кейсов MindWrestling (в 2010 году этот кейс-чемпионат был переименован в Changellenge ). C тех пор существуют уже несколько чемпионатов по направлениям:
1.
Changellenge Cup Russia - самый крупный чемпионат в России;
2.
Changellenge Cup Moscow - чемпионат для московских студентов;
3.
Changellenge Cup Technical - чемпионат для студентов технических специальностей.
В это же время получает широкое распространение практика тестирования при помощи бизнес-кейсов при приёме на работу в западные компании, работающие на российском рынке. Дальнейшее развития кейс-движения приводит к появлению новых кейс-клубов, наиболее известные из которых базируются в московских вузах: Кейс-Клуб НИУ-ВШЭ (НИУ-ВШЭ), Кейс-Клуб МГТУ им. Н . Э. Баумана, Casy Club ( МФТИ), MESI Consulting Club ( МЭСИ), Management Consulting club ( Финансовый Университет), Plekhanov Case Club (РЭУ им. Г. В. Плеханова), NES Case Club ( РЭШ), Open Case Club ( МГУ), MGIMO Business Club ( МГИМО),Garnet Case Club ( ГУУ), MIET Case Club( МИЭТ). Помимо этого кейс-клубы появляются и в других российских городах: Санкт-Петербурге (Case Club HSE SPb филиала НИУ- ВШЭ в СПб, Кейс- клуб Экономического факультета СПбГУ, Changellenge Case Club SPb), Уфе (Insight Club на базе БашГАУ), Казани (СЛК Case Club). Состязания по кейсам С 2007 года проводится первый Всероссийский чемпионат по кейсам MindWrestling (с 2010 года под названием Changellenge >> Cup Russia). Партнёрами выступают компании Grant Thornton и Ernst & Young . В 2008-2009 годах спонсорами чемпионата становятся около 30 международных компаний, в чемпионате принимают участие 3500 студентов из 15 городов России. В 2011 году чемпионат проводился отдельно в Москве, Санкт-Петербурге и Казани, а также был проведён общероссийский этап (2568 участников). C 2011 года Бизнес-инкубатор НИУ ВШЭ проводит открытый чемпионат по кейсам "Железный предприниматель". Деловые игры проводятся более чем в 50 городах России, а также на Украине, Белоруссии и Казахстане. Участникам во время игры предлагается кейс, который содержит рассказ о новой технологии и возможности её применения. За час игры они должны придумать новый продукт на основе этой технологии, проработать бизнес-модель и презентовать свой проект. В 2011 году чемпионаты Changellenge преобразуются в Национальную лигу кейсов, в которой ежегодно участвует около 10 000 студентов. В Лигу входят Кубки Москвы, Санкт-Петербурга, Новосибирска, Екатеринбурга, Казани, Калуги и Тольятти. В каждом из городов проводятся отдельные чемпионаты; победители собираются на Всероссийском чемпионате Changellenge Cup Russia в Москве. Также в 2011 году впервые организуется Microsoft Case Competition. Его особенностью является фокус на кейсах в ИТ-сфере; при этом в рамках чемпионата существует как секция для ИТ-специалистов, так и для студентов без ИТ-образования. С 2011 года компания FutureToday разыгрывает Кубок кейсов FutureToday. С 2012 года Кубок разыгрывается на федеральном уровне, а количество участников составило 4210 человек. Спонсорами выступают несколько зарубежных компаний, дополнительно кандидаты проходят тестирование компании SHL. В 2012 году Changellenge также запускает первый чемпионат по решению ИТ и инженерных кейсов - Cup Technical. В нём принимают участие 1 500 студентов технических специальностей по всей России. В 2013 году в рамках Национальной лиги кейсов Changellenge впервые проводится Sanofi Marketing Challenge. Участники становятся бренд-менеджерами и создают концепцию для одного из продуктов Sanofi. Идею кейс-движения поддерживают и развивают многие российские бизнесмены — создатели российской бизнес-школы «Сколково» Р. Варданян , Р. Абрамович , М. Куснирович, и др. Московская школа управления «Сколково» ведёт работу по подготовке и написанию первых серий бизнес-кейсов по реальным материалам российских компаний. В последние годы в России наметилась тенденция к использованию кейс-метода не только в бизнес-образовании, но и в предметном обучении, в том числе естественным и гуманитарным дисциплинам. Новые Федеральные государственные образовательные стандарты (ФГОС) предусматривают широкое использование активных, в том числе
ситуативных методов обучения (кейс-метода). По причине недостаточности вложения средств в основные фонды в поставторитарных странах проблема техногенных катастроф особенно обострится в 2005-2015 годах. Поэтому сегодня в образовании, особенно при подготовке кадров высшей квалификации, необходимо обращать особое внимание на кейсы, имитирующие техногенные и природные катастрофы и способы уменьшения и преодоления их негативных последствий. Особо это актуально для выпускников получающих естественнонаучное образование в профессиональных образовательных учреждениях, так как они заняты практически во всех сферах производства и жизни общества. В каждой сфере возникает потребность в соответствующих качествах специалистов. В 2012 году А. М. Деркач защитил в Российском государственном педагогическом университете им. А. И. Герцена первую в России диссертацию по использованию кейс- метода в химическом образовании. Им предложена методика составления кейсов по органической химии для использования при обучении технологов пищевой индустрии на основе принципов ведущей роли теории, эффективности, нормосообразности. В химии существенный интерес представляет аналитическая химия. Само решение аналитических химических задач, когда студент должен выяснить все катионы и анионы, содержащие в пробирке, представляет собой специфическую разновидность кейса. Кейс — метод применим также и в тех случаях, когда недостаточно сведений о строении системы. Работа с различными системами будь то человек или машина требует наличия управленческих навыков, т. е. Выработки трех групп решений: организационных, системных и ситуационных, аналитических, прогностических и вынужденных, компромиссных. Современный инженер работает со сложными техническими системами. Его деятельность связана с их конструированием, проектированием, диагностикой и налаживанием, а также разрушением и выводом из эксплуатации. Кейсы довольно широко применяются различными инженерными вузами при выработке навыков проектировочной деятельности отсюда возникает необходимость разработки и применения специализирующих кейсов, которые помогают формированию специальных качеств выпускника. В настоящее время сосуществуют две классические школы case-study — Гарвардская (американская) и Манчестерская (европейская). В рамках первой школы целью метода является обучение поиску единственно верного решения, вторая – предполагает многовариантность решения проблемы. Американские кейсы больше по объему (20-25 страниц текста, плюс 8-10 страниц иллюстраций), европейские кейсы в 1,5- 2 раза короче. Лидером по сбору и распространению кейсов является созданный в 1973 году по инициативе 22 высших учебных заведений The Case Clearing House of Great Britain and Ireland; с 1991 года он называется European Case Clearing House (ECCH). ECCH является некоммерческой организацией, которая связана с организациями, предоставляющими и использующими кейсы и расположенными в различных станах мира. В настоящее время в состав ECCH входит около 340 организаций, среди которых The Harvard Business School Publishing, Институт развития менеджмента (IMB) в Лозанне, в Швейцарии, INSEAD, в Фонтенбло во Франции, IESE в Барселоне в Испании, Лондонская бизнес-школа в Англии, а также Школа менеджмента в Кранфилде. У каждой из этих организаций своя коллекция кейсов, право на распространение которых имеет ECCH. Каждый год в Гарварде издаются сотни новых кейсов, методических пособий и дополнений к коллекции кейсов. Так как метод кейсов обладает рядом важнейших преимуществ, таких как: использование принципов проблемного обучения, получение навыков решения реальных проблем, возможность работы группы на едином проблемном поле, при этом процесс изучения, по сути, имитирует механизм принятия решения в жизни, он более адекватен жизненной ситуации, чем заучивание терминов с последующим пересказом, поскольку требует не только знания и понимания терминов, но и умения оперировать ими, выстраивая
логические схемы решения проблемы, аргументировать свое мнение; получение навыков работы в команде; самостоятельности; выработка навыков простейших обобщений; получение навыков презентации; получение навыков пресс-конференции, умения формулировать вопрос, аргументировать ответ. Эти преимущества достигают благодаря тому, что данный метод по отношению к другим технологиям обучения кейс – это сложная система, в которую интегрированы другие, более простые методы познания. В него входят моделирование, системный анализ, проблемный метод, мысленный эксперимент, методы описания, классификации, дискуссии, игровые методы и др. Классификация кейсов разнообразна и может производиться по различным признакам. Одним из широко используемых подходов к классификации кейсов является их сложность. При этом различают: иллюстративные учебные ситуации — кейсы, цель которых — на определенном практическом примере обучить студентов алгоритму принятия правильного решения в определенной ситуации; учебные ситуации — кейсы с формированием проблемы, в которых описывается ситуация в конкретный период времени, выявляются и четко формулируются проблемы; цель такого кейса — диагностирование ситуации и самостоятельное принятие решения по указанной проблеме; учебные ситуации — кейсы без формирования проблемы, в которых описывается более сложная, чем в предыдущем варианте ситуация, где проблема четко не выявлена, а представлена в статистических данных, оценках общественного мнения, органов власти и т.д.; цель такого кейса — самостоятельно выявить проблему, указать альтернативные пути ее решения с анализом наличных ресурсов; прикладные упражнения, в которых описывается конкретная сложившаяся ситуация, предлагается найти пути выхода из нее; цель такого кейса — поиск путей решения проблемы. Кейсы могут быть классифицированы, исходя из целей и задач процесса обучения. В этом случае могут быть выделены следующие типы кейсов: обучающие анализу и оценке; обучающие решению проблем и принятию решений; иллюстрирующие проблему, решение или концепцию в целом. По мнению авторов данного подхода в российской высшей школе наиболее распространены кейсы третьего типа. Заслуживает внимания классификация кейсов, приведенная Н. Федяниным и В. Давиденко, хорошо знакомыми с зарубежным опытом использования метода case-study: - структурированный (highly structured) “кейс”, в котором дается минимальное количество дополнительной информации; при работе с ним студент должен применить определенную модель или формулу; у задач этого типа существует оптимальное решение; - “маленькие наброски” (short vignetts), содержащие, как правило, от одной до десяти страниц текста и одну-две страницы приложений; они знакомят только с ключевыми понятиями и при их разборе студент должен опираться еще и на собственные знания; - большие неструктурированные “кейсы” (long unstructured cases) объемом до 50 страниц - самый сложный из всех видов учебных заданий такого рода; информация в них дается очень подробная, в том числе и совершенно ненужная; самые необходимые для разбора сведения, наоборот, могут отсутствовать; студент должен распознать такие «подвохи» и справиться с ними; - первооткрывательские “кейсы” (ground breaking cases), при разборе которых от студентов требуется не только применить уже усвоенные теоретические знания и практические навыки, но и предложить нечто новое, при этом студенты и преподаватели выступают в роли исследователей. Некоторые ученые считают, что кейсы бывают «мертвые» и «живые». К «мертвым» кейсам можно отнести кейсы, в которых содержится вся необходимая для анализа информация. Чтобы «оживить» кейс, необходимо построить его так, чтобы спровоцировать студентов на поиск дополнительной информации для анализа. По форме представления бывают бумажные и видеокейсы; по размерам: полные кейсы (в среднем 20-25 страниц), сжатые кейсы (3-5 страниц), мини-кейсы (1-2 страницы). Для достижения целей предметного обучения в системах общего, начального и среднего
профессионального образования наиболее пригодны мини-кейсы, используемые в сочетании с другими методами и технологиями обучения. По типу получаемого результата кейсы делятся на проблемные и проектные. В проблемных ситуациях результатом является определение и формулирование основной проблемы, иногда формирование проблемного поля и всегда – оценка сложности решения. Для проектных кейсов в качестве результата выступает программа действий по преодолению проблем. По источнику информации бывают кейсы: описания реальных ситуаций, взятых из практики, литературы или опыта преподавателя. По субъекту представления информации о ситуации: представленные преподавателем, в других – обучающимися или целыми учебными группами, представляющий интересующий ее случай для анализа и принятия решения в рамках учебного процесса. Кейсы также могут отличаться по уровню сложности, предмету, по регионам, по типам компаний. По основе содержания кейса и степени его воздействия на обучающихся выделяют: практические кейсы, которые отражают абсолютно реальные жизненные ситуации; обучающие кейсы, основной задачей которых выступает обучение; научно- исследовательские кейсы, ориентированные на осуществление исследовательской деятельности. Основная задача практического кейса заключается в том, чтобы детально и подробно отразить жизненную ситуацию. Этот кейс создает практическую, «действующую» модель ситуации. При этом учебное назначение такого кейса может сводиться к тренингу обучаемых, закреплению знаний, умений и навыков поведения (принятия решений) в данной ситуации. Такие кейсы должны быть максимально наглядными и детальными. Главный его смысл сводится к познанию жизни и обретению способности к реальной профессиональной деятельности. Обучающий кейс, в отличие от практического, отражает жизнь не «один к одному». В обучающем кейсе на первом месте стоят учебные и воспитательные задачи, что предопределяет значительный элемент условности при отражении в нем жизни. Ситуация, проблема и сюжет здесь не реальные, практические. Они характеризуются искусственностью, «сборностью» из наиболее важных деталей. Такой кейс мало дает для понимания конкретного фрагмента общества, однако он обязательно формирует подход к такому фрагменту. Подобное же свойственно и для исследовательского кейса. Его основной смысл заключается в том, что он выступает моделью для получения нового знания о ситуации и поведения в ней. Обучающая функция его сводится к обучению навыкам научного исследования посредством применения метода моделирования. Строится этот кейс по принципам создания исследовательской модели. Учитывая многообразие видов кейсов, особо необходимым для реализатора этого метода является разъяснение вопроса о его построении и структуре. Сущность данного метода заложена в самом определении кейса. Кейс (от англ. сase – случай, обстоятельство) – совокупность учебных материалов, в которых сформулированы практические проблемы, предполагающие коллективный или индивидуальный поиск их решения; это специально подготовленный учебный материал, который отражает конкретную проблемную ситуацию, требующую решения; ситуации, описанные в специальной литературе, разборы неисправностей и методов их устранения, публикующиеся в профессиональных изданиях; учебные конкретные ситуации специально разрабатываемые на основе фактического материала с целью последующего разбора на учебных занятиях; метод коллективного анализа ситуаций; техника обучения, использующая описание реальных экономических и социальных ситуаций и др. Сам термин «кейс» (case) – многозначное слово: Case study –социологическое исследование; Case fame – моделирование управления; Case history – наглядная иллюстрация; Case method – метод анализа ситуации. Следовательно данная технология
предполагает включение разнообразных методов, средств и приемов обучения, прежде всего таких как: моделирование – построение модели ситуации; системный анализ – системное представление и анализ ситуации; мысленный эксперимент – способ получения знания о ситуации посредством ее мысленного преобразования; методы описания – создание ситуации описания; проблемный метод – представление проблемы, лежащей в основе ситуации; метод классификации – создание упорядоченных перечней свойств, сторон, составляющих ситуации; игровые методы – представление вариантов поведения героев ситуации; мозговая атака – генерирование идей относите6льно ситуации; дискуссия – обмен взглядами по поводу проблемы и путей ее решения. Разнообразные определений термина «кейс» обуславливает необходимость создания четких требований к его структуре и содержанию. По словам Джейми Андерсона, профессора по стратегическому менеджменту в TiasNimbas Business School (Нидерланды), успешность бизнес-кейса зависит от трёх критериев: остаточный объём первичных и статистических данных; участие топ-менеджера компании в ходе написания кейса; наличие захватывающей бизнес-ситуации, позволяющей применить разнообразные методы анализа при поиске решения. А. М. Деркач выделял общие требования к кейсам, используемым в обучении органической химии, заключаются в: правдоподобности описания ситуации; полноте фактов, достаточной для понимания ситуации; минимальности описания ситуации, отсутствии избыточных сведений и подсказок. Хороший кейс должен удовлетворять следующим требованиям: соответствовать четко поставленной цели создания; иметь соответствующий уровень трудности; иллюстрировать несколько аспектов экономической жизни; не устаревать слишком быстро; быть актуальным на сегодняшний день; иллюстрировать типичные ситуации; развивать аналитическое мышление; провоцировать дискуссию; иметь несколько решений. Соблюдение данных требований способствует реализации идей метода, которые важны и достаточно просты: 1. Метод предназначен для получения знаний по дисциплинам, истина в которых плюралистична, т.е. нет однозначного ответа на поставленный вопрос, а есть несколько ответов, которые могут соперничать по степени истинности; задача преподавания при этом сразу отклоняется от классической схемы и ориентирована на получение не единственной, а многих истин и ориентацию в их проблемном поле. 2. Акцент обучения переносится не на овладение готовым знанием, а на его выработку, на сотворчество студента и преподавателя; отсюда принципиальное отличие метода case- study от традиционных методик – демократия в процессе получения знания, когда студент по сути дела равноправен с другими студентами и преподавателем в процессе обсуждения проблемы. 3. Результатом применения метода являются не только знания, но и навыки профессиональной деятельности. 4. Технология метода заключается в следующем: по определенным правилам разрабатывается модель конкретной ситуации, произошедшей в реальной жизни, и отражается тот комплекс знаний и практических навыков, которые студентам нужно получить; при этом преподаватель выступает в роли ведущего, генерирующего вопросы, фиксирующего ответы, поддерживающего дискуссию, т.е. в роли диспетчера процесса сотворчества. 5. Несомненным достоинством метода ситуационного анализа является не только получение знаний и формирование практических навыков, но и развитие системы ценностей студентов, профессиональных позиций, жизненных установок, своеобразного профессионального мироощущения и миропреобразования. 6. В методе case-study преодолевается классический дефект традиционного обучения, связанный с «сухостью», не эмоциональностью изложения материала — эмоций, творческой конкуренции и даже борьбы в этом методе так много что хорошо организованное обсуждение кейса напоминает театральный спектакль.
Многообразие функций данного метода обуславливает, как и любую технологию иметь возможность воспроизводить данный метод любыми участниками образовательного пространства, т.е. его технологические особенности, такие как: 1. Метод представляет собой специфическую разновидность исследовательской аналитической технологии, т.е. включает в себя операции исследовательского процесса, аналитические процедуры. 2. Метод case-study выступает как технология коллективного обучения, важнейшими составляющими которой выступают работа в группе (или подгруппах) и взаимный обмен информацией. 3. Метод case-study в обучении можно рассматривать как синергетическую технологию, суть которой заключается в подготовке процедур погружения группы в ситуацию, формировании эффектов умножения знания, инсайтного озарения, обмена открытиями и т.п. 4. Метод case-study интегрирует в себе технологии развивающего обучения, включая процедуры индивидуального, группового и коллективного развития, формирования многообразных личностных качеств обучаемых. 5. Метод case-study выступает как специфическая разновидность проектной технологии. В обычной обучающей проектной технологии идет процесс разрешения имеющейся проблемы посредством совместной деятельности студентов, тогда как в методе case-study идет формирование проблемы и путей ее решения на основании кейса, который выступает одновременно в виде технического задания и источника информации для осознания вариантов эффективных действий. 6. Метод case-study концентрирует в себе значительные достижения технологии «создания успеха». В нем предусматривается деятельность по активизации студентов, стимулирование их успеха, подчеркивание достижений обучаемых. Именно достижение успеха выступает одной из главных движущих сил метода, формирования устойчивой позитивной мотивации, наращивание познавательной активности. Основная функция метода case-study — учить студентов решать сложные неструктурированные проблемы, которые не возможно решить аналитическим способом. Кейс активизирует студентов, развивает аналитические и коммуникативные способности, оставляя обучаемых один на один с реальными ситуациями. Такие преимущества и функции метода особенно способствуют реализации формированию общих и профессиональных компетенций будущих специалистов техников - технологов химической технологии неорганических веществ, заявленных в государственном образовательном стандарте.
2.

Разработка кейсов

Применение метода возможно только при четком соблюдении технологии. Технологическая деятельность преподавателя при использовании кейс – метода включает два этапа. Первый этап представляет собой сложную творческую работу по созданию кейса и вопросов для его анализа. Она осуществляется за пределами аудитории и включает в себя научно – исследовательскую, методическую и конструирующую деятельность преподавателя. Различают «полевые» (основанные на реальном практическом материале) и «кресельные» (вымышленные кейсы). Стадии технологического процесса создания кейса: 1) определение того раздела курса, которому посвящена ситуация; 2) формулирование целей и задач; 3) определение проблемной ситуации, формулировка проблемы; 4) поиск необходимой информации; 5) создание и описание ситуации. Источники формирования кейса: 1) художественная и публицистическая литература; 2) статистические данные; 3) материалы, полученные посредством анализа научных статей, монографий, отчетов; 4) реальные события местной жизни; 5) Интернет. Проблема занимает исключительно важное место в кейс – методе. Кейс – метод предполагает не только формулировку, но и решение проблемы. В кейсе проблема часто присутствует в неявном виде. Нередко она бывает покрыта другой, менее значимой проблемой. Выявление противоречия еще не определяет проблему полностью. Для этого необходимо выделить ее основные составляющие. Главными связями структуры проблемы являются: 1) внутренние основы, в качестве которых выступают необходимость, потребность, интересы и неизбежность; 2) требования как совокупность форм выражения общественной необходимости, норм, принципов, обязанностей, разрешений и запретов деятельности, которые регулятивно воздействуют на проблему и способы ее разрешения; 3) условия возникновения и решения проблемы, под которыми понимаются явления, воздействующие на ее возникновение, существование, развитие и решение; 4) деятельность людей по решению проблемы, включающая в себя совокупность познавательных и практических действий, методов и способов, которые направлены на ее решение. Следующим шагом в проектировании кейса является выбор конкретной ситуации, которая могла бы выступить в качестве носителя сформулированной проблемы. Условия, которые нужно учитывать при составлении описания конкретной ситуации (КС): - КС должна соответствовать содержанию теоретического курса и профессиональным потребностям обучающихся; - желательно, чтобы ситуация отражала реальный, а не вымышленный профессиональный сюжет; - следует вести разработку кейсов на местном материале и «встраивать» их в текущий учебный процесс; - ситуация должна отличаться «драматизмом» и проблемностью и содержать необходимое и достаточное количество информации; - нужно, чтобы ситуация показывала как положительные, так и отрицательные примеры; - КС должна быть по силам обучающимся, но в то же время не очень простой; - ситуация должна быть описана интересно, простым и доходчивым языком; - текст ситуационного упражнения не должен содержать подсказок; - ситуация должна сопровождаться инструкциями по работе с нею. Вместо подготовленных текстов можно использовать магнитофонные записи, видеозаписи, газетные статьи, официальные документы, рассказы.
Второй этап работы включает в себя деятельность преподавателя в аудитории, где он выступает со вступительным и заключительным словом, организует малые группы и начинает дискуссию, поддерживает деловой настрой в аудитории, оценивает вклад студентов в анализ ситуации. Представим поэтапную работу с кейсом. 1. Этап введения в кейс, постановки преподавателем основных вопросов. Кейсы могут быть розданы каждому обучающемуся за день до занятия или на самом занятии. На ознакомление выделяется 5 – 7 минут в зависимости от сложности кейса. 2. Анализ ситуации (индивидуально или в малых группах). После деления на алые группы дается определенное время для решения проблемы, подготовки и выступления (30-40 минут). Необходимо предоставить обучающимся возможность использовать любую литературу, учебники, справочники. 3. Этап презентации решений по кейсам. Презентация – представление результатов анализа кейса и его составляющих. Представляют решение кейса и его составляющих. Представляют решение кейса от каждой малой группы 1-2 участника (спикера). Время – до 10-15 минут. Каждый вариант решения фиксируется на отдельном листе бумаги. 4. Этап общей дискуссии. На этом этапе важно: 1) не ограничивать время; 2) дать возможность выступить каждому; 3) заострить внимание выступающих на конкретных проблемах данного кейса; 4) провести голосование «Чье решение было самым удачным?» 5. Этап подведения итогов. Продолжительность – 10-15 минут. Преподаватель должен «раскрыть краски». Для кейсов, написанных на примере реальных конкретных ситуаций, это информация о том, как были решены проблемы, которые обсуждались слушателями, в реальной жизни. Для «кабинетных» кейсов важно обосновать версию преподавателя. Цель – научить:  анализировать информацию,  сортировать ее для решения заданной задачи,  выявлять ключевые проблемы,  генерировать альтернативные пути решения и оценивать их,  выбирать оптимальное решение и формировать программы действий и т.п. Помимо этих целей при применении анализа ситуаций достигаются и дополнительные эффекты, при которых обучаемые:  получают коммуникативные навыки;  формируют интерактивные умения, позволяющие эффективно взаимодействовать и принимать коллективные решения;  приобретают экспертные умения и навыки;  учатся учиться, самостоятельно разрабатывать различные проблемы;  анализировать ситуации;  оценивать альтернативы;  выбирать оптимальный вариант решений;  составлять план осуществления решений;  учиться работать с информацией. Этапы использования кейсов: 1. Подготовительный этап – создание кейса и вопросов для его анализа; подготовка методического обеспечения для предстоящего урока. 2. Ознакомительный этап (учитель организует работу в классе, учащиеся знакомятся с ситуацией, её особенностями); 3. Аналитический этап Цель этапа: проанализировать кейс в группе и выработать решение. Виды деятельности: - выделение основной проблемы; - любые предложения по ее решению;
- анализ последствий принятия того или иного решения. 4. Итоговый этап (учитель оценивает вклад учеников в анализе ситуации, подводит к общему выводу). Сурмин Ю.П. предлагает следующий алгоритм реализации кейс — метода: первый - подготовка текста кейса и вопросов для его анализа (выдача домашнего задания студентам, определение сроков его выполнения, ознакомление с системой оценивания, определение технологической модели занятия, проведение консультаций; во вторых — работа над ситуацией а аудитории (вступительное слово преподавателя, разделение студентов на малые группы, определение докладчиков, организация презентаций, организация общей дискуссии, обобщающее выступление преподавателя, его анализ ситуации, оценивание студентов преподавателем)[Анатомия С. 180]. Такая последовательность образовательной технологии во многом совпадает с организацией процесса обучения студентов — заочников, т. е. обучающихся по заочной форме. Учебный план заочного отделения обычно предусматривает большой объем часов отводимых для самостоятельного обучения содержания учебного курса. Оценивание данной работы осуществляется также путем выполнения студентом домашней контрольной работы и последующей корректировкой его знаний на семестровых занятиях, где больше должно отводится время на преобразование теоретических знаний в практическую форму, компетенции. Для этого при организации деятельности в режиме кейс-метода нужно опираться на совокупность определенных дидактических принципов. Во-первых, разрабатывается учебное задание проблемного типа, ориентированное на практическую ситуацию. Во-вторых, нет однозначного ответа на познавательный проблемный вопрос, а есть несколько ответов, которые могут соперничать по степени истинности. Задача преподавания здесь сразу отклоняется от классической схемы и ориентирована на получение не единственной, а многих истин и ориентацию в их проблемном поле. В-третьих, акцент образовательной деятельности здесь переносится не столько на овладение готовым знанием, сколько на его выработку мнений или решения, на сотворчество обучающихся и преподавателя. Отсюда принципиальное отличие кейс- метода от традиционных методик — обучающийся по сути дела равноправен с другими обучающимися и преподавателем в процессе обсуждения проблемы. Если коротко описать наиболее распространенную модель деятельности в режиме кейс-метода, то она будет содержать несколько шагов-этапов: Преподаватель подбирает, готовит учебную задачу, отражающую практическую ситуацию; Преподаватель готовит кейс объемом от нескольких страниц до нескольких десятков страниц. А при наличии возможности использовать на занятии Интернет кейс. Как отмечалось выше, он представляет из себя список интернет — ссылок. Обучающиеся, как правило, предварительно (перед занятием) прочитывают и изучают кейс, привлекая к этому материалы учебника, лекционного курса и другие самые различные источники информации, анализируют материал. После этого на занятии идет подробное групповое обсуждение содержания кейса и происходит выработка нескольких решений. Отдельные участники или подгруппы презентуют свои решения. При этом преподаватель выступает в роли ведущего, генерирующего вопросы, фиксирующего ответы, поддерживающего дискуссию в группе, в подгруппах, помогающего правильно оценить презентуемые решения. Преподаватель совместно с обучающимися подводят итоги, делают выводы, выбирают наиболее оптимальное, эффективное решение (возможно несколько решений). Таким образом, общее описание кейса на конкретном примере и организация обучения на основе метода конкретных ситуаций строится по следующему плану: 1. Подготовительный этап (до начала занятий).
Цель этапа: конкретизировать цели и разработать конкретную ситуацию и ход занятия. Особое внимание следует обратить на выбор кейса. Выбор должен отвечать целому ряду требований:  ситуация должна логично продолжать содержание элективного курса;  сложность ситуации должна учитывать уровень возможностей обучаемых;  содержание должно отражать реальные ситуации;  обучаемым должны быть предоставлены конкретные инструкции по работе с кейсом;  участникам должна быть интересна проблема, которая поднимается в кейсе;  проблема должна диктовать необходимость срочного решения;  реальность решения кейса должна быть основана на имеющейся информации. При необходимости возможно проведение консультаций ведущего по работе с кейсом, которые включают в себя: технологическую модель занятия, систему оценивания решения кейса, правила работы на занятии, правила презентации, основы дискуссии и ролевой игры. 2. Ознакомительный этап (во время занятия) Цель этапа : вовлечение в анализ реальной ситуации, выбор оптимальной формы преподнесения материала для ознакомления. Вступительная часть занятия может начинаться с фрагмента игрового фильма, видеоматериалов с реальными событиями, относящимися к ситуации, проблемной статьи, статистических данных, описаний случаев из реальной жизни. Далее должно следовать слово преподавателя, в котором обозначен контекст предстоящей работы и обращено внимание на актуализацию знаний в определенной области. Кейс написан на тему «Добывание информации. Основные методы сбора». Кейс может быть использован в системе повышения квалификации учителей. Кейс составлен на основе реальной ситуации, в которой может оказаться любой человек (в том числе и учитель), который имеет необходимость использовать чужие тексты в своей работе. В конкретном случае кейс может содержать такую информацию. «Ирина, молодой специалист, работает в образовательном центре всего 6 месяцев. Ирина очень скромная, рассудительная и симпатичная девушка. Над каждым своим проектом она работает очень долго и аккуратно, все досконально взвешивает. Она большой энтузиаст своего дела, но, к сожалению, мало интересуется людьми, что вызывает недовольство руководства и сотрудников школы. Некоторые считают ее «белой вороной». Чтобы «утвердиться» в глазах коллег, ей приходится преодолевать немало трудностей. Она часто берет недоделанную работу домой. По заданию школы ей необходимо написать статью об образовательной деятельности школы. В одном педагогическом журнале Ирина нашла очень интересную статью, как раз по теме ее работы. Статью необходимо было срочно сдать, и Ирина, не успевая к сроку, решила заимствовать в своей статье большой фрагмент статьи из журнала, частично пересказав его своими словами. Через неделю, когда газета вышла, в образовательный центр позвонили. Это оказался автор заимствованной статьи из журнала. Он долго разговаривал с директором школы...» Знакомство педагогов с конкретной ситуацией может быть индивидуальным или групповым. В нашем конкретном случае эффективнее построить обсуждение и выработку решения в группе, т.к. решение должно стать плодом совместных усилий нескольких сторон. Аналитический этап (начало обсуждения кейса). Цель этапа: проанализировать кейс в группе и выработать решение. Перед началом обсуждения ведущий может задать так называемые «разогревающие» вопросы:
 Был ли у вас похожий опыт?  Не напоминает ли вам эта ситуация ситуацию, виденную ранее?  Как вы относитесь к этой ситуации?  Насколько актуальна эта ситуация? Какую проблему она поднимает? Эффективность групповой работы обеспечивается применением специфических приемов организации групповой работы и определенными инструкциями:  необходимо решить процедурные проблемы: порядок и регламент выступлений, вопросов и ответов;  учитель не должен отвечать и детально обсуждать ситуацию, ускоряя анализ;  в классе должны быть партнерские отношения;  обсуждение должно концентрироваться вокруг трех основных моментов: проблемы, альтернатив, действий, которые предпочтительны в этой непростой ситуации;  анализ ситуации необходимо начинать с выявления признаков проблемы;  постановка проблемы требует четкой формулировки;  успех в решении проблемы зависит от различных способов действий (альтернатив);  необходимо обоснование альтернатив;  при составлении программы нужно учитывать реальность воплощения. В данной ситуации затрагиваются следующие проблемы: 1. использование чужих текстов; 2. адаптация молодого специалиста; 3. репутация информационного издания. Кейс направлен на преодоление следующих дефицитов:  поиска точной информации;  сопоставление информации, полученной из разных источников;  определение собственной точки зрения. В данном случае предпочтительно разделить участников обсуждения на три группы.  Представители Ирины (позиция Ирины).  Представители редакции (позиция директора школы).  Автор (позиция автора заимствованного текста). Все они узнали друг друга и теперь пришло время обменяться мнениями. Цель групп – вынесение обоснованного решения. Итоговый этап (презентация групповых решений). Цель: представить и обосновать решение группы по кейсу. Организация обсуждения кейса невозможна без применения дискуссии. Ее целесообразно применять, когда обучаемые обладают значительной степенью зрелости и самостоятельности мышления, умеют аргументировать, контролировать эмоции, утверждать и доказывать свою точку зрения. Главной характеристикой дискуссии является уровень компетентности ее участников. Вопросы для дискуссии.  Является ли ситуация, сложившаяся в образовательном центре, типичной?  Что является предпосылкой сложившейся ситуации?  Что можно считать основной проблемой?  Кто участвует в решении проблемы?  Каковы их цели?  В чем заключается «проблема» Ирины?  От какой из сторон в большей степени зависит бесконфликтное решение ситуации?  Почему Ирина попала в такую ситуацию?  Что необходимо предпринять каждой из сторон?  Какие вопросы должны быть решены для успешного решения проблемы?  Кто может принять решение?  Какое решение должно быть принято?
 Какие цели у человека, который принимает решение?  Какие действия должны быть предприняты?  Каковы последствия?  Что бы вы сделали на месте главного героя? Почему? Признаки хорошего обсуждения кейса  Чем меньше говорит преподаватель, тем лучше.  Активность участников.  Количество вопросов, заданных участниками.  Энергичность ведущего.  Активность дискуссии.  Позитивная атмосфера.  Обоснованность вывода по кейсу. У ведущего на заключительном этапе есть выбор: либо анализ ситуации представить в письменном виде, либо это устная презентация микрогрупп, представленная в виде программы действий, направленных на решение проблемы. Важным моментом во время презентации является способность педагогов толерантно и без предвзятости принимать чужие варианты решения проблемы. Во время итогового этапа чрезвычайно важна атмосфера, которая царит на занятии, убедительность завершающего этапа работы. В противном случае неизбежны разочарования. Чтобы избежать подобного, ведущий может заранее запланировать способ завершения работы. Это может быть мини-лекция по теме, статистика, предоставление информации о будущих событиях, которые описывались в ситуации. Основные пункты дискуссии, решения проблемы должны быть по возможности завизуализированы. Это служит многим целям. Во-первых, это своеобразная «память» группы, которая связывает различные темы обсуждения, вызывает у участников чувство гордости, солидарности и продвижения вперед. Одновременно это и контрольный механизм для ведущего, ведь он создает порядок и структуру, предопределяет значимость обсуждаемых тем. По возможности ведущий может сделать письменные комментарии по завершению работы над кейсом, тем самым это поможет быстрее накопить опыт, фиксировать и учитывать возникшие трудности, обмениваться опытом с другими учителями. Работа студентов с кейсом делится на несколько этапов: I этап - знакомство с ситуацией, её особенностями; II этап- выделение основной проблемы (проблем); III этап - предложение концепций или тем для “мозгового штурма”; IV этап - анализ последствий принятия того или иного решения; V этап - решение кейса (предложение одного или нескольких вариантов последовательности действий, указание на важные проблемы, механизмы их предотвращения и решения). При групповых работах желательно разделить участников группы, определив их функциональные роли между ними, как правило, следующим образом:  ведущий (организатор) организует обсуждение вопроса, проблемы, вовлекает в него всех членов группы;  аналитик задает вопросы участникам по ходу обсуждения проблемы, подвергая сомнению высказываемые идеи, формулировки;  протоколист фиксирует все, что относится к решению проблемы; после окончания первичного обсуждения обычно он или ведущий выступает перед классом, чтобы представить мнение, позицию своей группы;  наблюдатель оценивает участие каждого члена группы в решении проблемы на основе заданных учителем критериев;  поисковик добывает информацию, например, из сети Интернет. В процессе непосредственной работы над кейсом рекомендуем студентам:
 двукратно прочитать кейс для того, чтобы хорошо разобраться в фактах;  составить список проблем, с которыми придётся иметь дело;  при наличии цифровых данных попытаться их оценить и объяснить;  составить анализ имеющейся ситуации;  провести дискуссию при решении проблемы посредством аргументации;  по каждому вопросу дать кратко высказаться всем желающим и обеспечить фиксацию (запись) высказываний;  сформулировать результирующее мнение, выступающее в качестве решения поставленной задачи;  разработать план действий по решению проблемы;  не предлагать решений, которые предполагают губительные последствия; подготовить итоговое выступление – с текстом, при необходимости с графиками, таблицами. Другие группы слушают и оценивают выступление ведущего, преподаватель подводит общие итоги занятия. В зависимости от типа кейса, можно изменить данную технологию кейс-метода, усиливая роль обучающегося как субъекта образовательной деятельности, как представлено в таблице 1. Таблица 1 Классификация и особенности деятельности в разных типах кейса Типы кейсов (Гарвардская школа) Создание проблемной ситуации Подготовка кейса Содержание кейса Выбор, создание итогового решения Обучающий кейс (Case-stated method). Stated- установленный, зафиксированный Преподаватель задает, определяет проблему Педагог го- товит кейс Кейс содержит 2- 3 готовых варианта решения по рассматрива- емой проблеме Обучающимся предлагается высказать свои мнения. И в итоге педагог сам выбирает и обосновывает вариант, ком- ментируя точки зрения обуча- ющихся. Аналитический кейс (Case -incidentmethod). Incident-присущий, сво йственный, связанный Преподаватель задает, определяет проблему Педагог готовит кейс Кейс содержит несколько вариантов (3-4) решения и некоторое ко- личество ин- формационных источников по рассматриваемой проблеме Обучающиеся должны выбрать вариант решения и обосновать его, опираясь на материалы готового кейса Эвристический кейс (Case-problem method). Problem- проблема, проблемная ситуация Преподаватель определяет проблему в общих чертах, обучающиеся конкретизируют проблему (для младших Преподава- тель готовит начальный кейс. Обучающи- еся его до- полняют при необходи- Кейс содержит некоторое количество информаци- онных источ- ников по рас- сматриваемой проблеме, мо- Обучающиеся должны выст- роить собствен- ное обоснован-ное решение, опираясь на ма- териалы гото-вого кейса.
школьников конкретизацию проблемы может также осуществить преподаватель) мости жет содержать некоторые ва- рианты реше- ний, иллюст- рирующие примеры и пр. Возможно, для обоснования своей точки зрения, обучаю- щиеся дополня-ют кейс новой информацией Исследовательский кейс (Case-study method). Study- исследование Преподаватель определяет проблемное направление, обучающиеся самостоятельно задают проблему (младшим школьникам необходимо помочь в формулировке проблемы) Преподава- тель готовит начальный кейс, обучающие- ся его до- полняют Кейс содержит некоторое коли- чество инф. текстов по рассматрива- емой проблеме Обучающиеся предлагают собственное решение. Для обоснования своей точки зрения либо до- полняют готовый кейс новой информацией, либо, в зависи- мости от реше- ния, готовят новый кейс В процессе работы над написанием кейса выделяются три основных этапа: исследование, анализ и фактическое написание. Начать необходимо с исследования, однако, даже когда вы подойдете к завершающей фазе создания кейса, вы можете почувствовать необходимость вернуться назад и исследовать более обширный круг информации. ЭТАП 1 – ИССЛЕДОВАНИЕ 1) Исследование в библиотеке и в Интернете. Предварительно выясните, что уже было написано и опубликовано по интересующей вас теме, и ознакомьтесь с наиболее важными публикациями и статистическими данными. В ходе исследования вы, возможно, выясните, что существует реальная проблема, которую необходимо решить, или же предпочтете развить собственную идею в целях положительных изменений в ситуации. На данной этапе исследования важно определить его цели и сформулировать проблему, которую вы хотите рассмотреть и, по возможности, решить, а также выбрать объект исследования и изучить наиболее доступные источники имеющейся информации. 2) Опросы людей, владеющих информацией. Проведение различных опросов – наиболее распространенный метод исследования, позволяющий выявить мнения опрашиваемых людей на основе полученных от них ответов на задаваемые вопросы. Найдите знающих людей и проинтервьюируйте их. Такие люди, возможно, работают в интересующем вас месте или располагают определенной информацией о нем. Помимо интервью экспертов, полезно опросить посетителей данного объекта и местных жителей. Вы можете использовать разные виды опросов: устные интервью, панельные исследования, анкетирование. Интервью – это опрос в устной форме. При индивидуальном интервью выбранный интервьюером респондент опрашивается напрямую при личной беседе, которая может быть как случайной (посетители объекта), так и запланированной (специалисты, работающие на объекте, сотрудники компаний и учреждений, имеющих какое-либо отношение к объекту). В ходе группового интервью опрашивается группа людей, которая может быть отобрана на основе предварительной договоренности (группа специалистов, работающих на объекте) или произвольно (группа туристов, посещающих объект). Неформальное интервью – беседа с респондентом, в ходе которой затрагиваются какие-либо личные интересы или проблемы
опрашиваемого (например беседа с местными жителями, испытывающими напосредственное воздействие от посещений туристов и т.д.). Диагностическое интервью направлено на определение существующих и уже выявленных проблем, по поводу которых интервьюер и опрашивает респондентов. В этом случае опрос ведется по заранее подготовленным опросникам. ЭТАП 2 – АНАЛИЗ 1) Сведите полученную информацию воедино. К настоящему моменту вы собрали достаточное количество информации: опросили сведущих людей, изучили статьи и книги, ресурсы Интернета. Вы не можете включить в ваш будущий кейс информацию, значит, вам необходимо продумать, каким образом вы будете сортировать полученные данные. Таким образом, для того чтобы ситуация, описываемая в кейсе, была понятна вашим читателям, необходимо свести все имеющиеся у вас данные воедино, а затем приступить к отбору и сортировке информации, чтобы проанализировать ее. 2) Поручите каждую секцию материалов отдельным участникам проекта или их группам. Каждый участник или группа должны определить наиболее важные аспекты для данной секции информации, выделить приоритеты, решить, что необходимо знать читателям, чтобы понять ситуацию. 3) Постарайтесь сформулировать суть проблемы в нескольких фразах. Когда вы будете делать это, вы можете обнаружить, что вам необходимо больше информации. Если вы удовлетворены способом, который избрали для описания проблемы, предлагаемой вниманию читателей, «разбейте» проблему на несколько частей. Каждая из частей будет представлять собой кусочек головоломки , который необходимо изучить до того, как вы сложите «картинку» и приступите к решению проблемы в целом. Обсудите это предложение с остальными участниками вашего проекта. Когда вы будете удовлетворены количеством, качеством и классификацией имеющейся у вас информации, можете приступить к следующему этапу – фактическому составлению кейса. ЭТАП 3 – НАПИСАНИЕ КЕЙСА 1) Изложите проблему или вопрос, который вы хотите предложить читателям. Поскольку вы являетесь автором кейса, вам и вашей команде необходимо поставить вопросы, а также задать тон для последующего повествования. Цель введения - «зацепить» внимание и интерес читателей и дать им ключ к тому, о чем необходимо задуматься. 2) Разделите кейс на секции. Вам необходимо разделить вашу информацию по по темам, например, следующим образом: а. Введение в суть проблемы. б. Информация об объекте, описываемом в вашем кейсе – где он расположен, история, развитие, наиболее привлекательные черты и т.п. Данная часть должна представлять собой краткое общее описание. Вы можете ограничиться двумя страницами письменного описания с фотографиями, картами и т.п., изложенного таким образом, чтобы ваши читатели могли почувствовать себя так, будто побывали в описываемом месте. Сделайте акцент на специфических характеристиках местности или объекта. Что делает их особенными, не похожими на другие? в. Посетители. Вам необходимо привлечь читателей к сотрудничеству, вызвать их активное участие в вашем проекте. Предложите им обзор информации, отраженной в графиках или таблицах, которые вы включили в кейс. г. Задайте вопрос: Уделите этому вопросу особое внимание. д. Государственная политика – в данную секцию следует включить информацию о том, какую роль играют государственные органы. Что разрешено и что запрещено? Какие меры предпринимаются? Насколько они эффективны и достаточны? Что можно изменить и к каким результатам могут привести предалагемые изменения?
e. Возможности для предпринимательской деятельности. В данной секции вы можете проявить свои предпринимательские способности. Сколько может стоить подобная модификация? ж. Потенциальные работники. Вы не сможете предоставлять дополнительные услуги или формировать новые возможности для посетителей без привлечения дополнительного числа работников, которые будут их обслуживать. Достаточно ли в близлежащем городе или населеном пункте жителей для занятия открывающихся вакансий? Обладают ли они достаточным образованием и квалификацией, чтобы выполнять предлагаемую им работу,? Смогут ли местные образовательные учреждения обеспечить требуемую профессиональную подготовку? 3) Для оценки сильных и слабых сторон проекта и выявления его конкурентных возможностей и потенциальных угроз широко используется так называемый SWOT-анализ (по первым буквам S (strength) – сила, W (weakness) – слабость, O (opportunity) – возможность, T (threat) - угроза). Технология SWOT-анализа основывается на построении матричной модели, состоящей из четырех полей. Образец построения такой матрицы приведен в таблице 2: Таблица 2 Матричная модель Внутренние Сильные стороны Слабые стороны Внешние Возможности Угрозы Возможные риски для природной среды местности при ее изменении. Какой бы ни была ситуация, вам необходимо рассмотреть данный вопрос максимально тщательно. 4) Другие разделы кейса. В зависимости от проблемы, которую вы исследуете, разделы кейса должны быть организованы таким образом, чтобы каждый вид информации относился к определенному вопросу и был понятен читателю. Вы можете не использовать все разделы, указанные выше, но при этом ваш кейс, определенно должен содержать информацию о возможных рисках, связанных с инвестициями в развитие конкретной местности, равно как и риски для природной среды как следствие производимых изменений. При тщательном планировании вам необходимо учитывать обе проблемы. 5) Заключение. Кейс нуждается в заключении. Вместо того, чтобы поместить сформулированный вами ответ на поставленный в теме кейса вопрос в конце повествования, лучше будет задать вашим читателям еще несколько вопросов. Какова Ваша точка зрения? Завершив ваш кейс подобным вопросом, вы заставите читателей задуматься над ситуацией. Если вы создали хороший кейс, у них будет достаточно информации, чтобы понять суть проблемы и всесторонне обсудить ее. Основная цель создания кейсов состоит в том, чтобы поделиться опытом и имеющейся информацией с теми, кто с ней не знаком. Сегодня в России уже создано большое количество кейсов для образовательного процесса не только профессионального, но общего образования по различным учебным курсам и дисциплинам. В создании которых прежде всего заинтересованы и сами работодатели, которые финансируют процесс создания кейсов, организуют конкурсы, олимпиады, например с 2013 года проводится при химическом факультете МГУ Международный форум, где организуется вовлечение студентов в решение кейсов. Кейс-технологии используются и учителями общеобразовательных учреждений и педагогами профессиональных образовательных учреждений, для которых либо они либо сами разрабатывают, либо заимствуют готовые кейсы. Например, в учебном пособии М.Г. Зайцева и С.Е. Варюхина [Зайцев] содержатся более 300 задач и кейсов, которые можно использовать и в организации обучения студентов химических и технологических специальностей. Кейсы создаются и учителями,
работающими в общеобразовательных учреждениях, захватывая темы не только изучения характеристик различных веществ, но и их получение, где среди них имеются темы которые изучаются на более глубоком уровне в профессиональном модуле «Технология производства неорганических веществ».
3.

Кейсы для подготовки технологов

В естественнонаучном образовании уже широко применяют кейс-технологии как для организации образовательного процесса в общеобразовательном учреждении, так и в профессиональном. Также для организации образовательного процесса по модулю « Ведение технологических процессов производства неорганических веществ» можно использовать уже разработанные Ю.П Сурминым, М.Г. Зайцевым и С.Е. Варюхиным и представленные ниже кейсы.
Кейс: «Поставки химического сырья»
Торговая компания специализируется в области поставок промышленным предприятиям химического сырья. Поставка осуществляется из Москвы самовывозом - транспортом покупателей. Номенклатура данного химического сырья, затраты на его закупку, доставку в Москву от производителей и хранение на складе приведены в следующей таблице: Стоимость в расчете на 1 кг (долл.) Диокс ид титана Оксид кобальта Оксид никеля Бура Борная кислота Закупка 1.260 19.030 7.310 0.378 0.466 Доставка 0.030 0.060 0.080 0.010 0.010 Хранение 0.020 0.020 0.100 0.040 0.040 Прибыль от продажи каждого вида химического сырья фиксирована и установлена в размере 20% от суммарных издержек по каждому виду сырья. Финансовые ресурсы за плановый период ограничены и составляют 160 тыс. долл. Кроме того, исходя из имеемых и возможных заказов покупателей за плановый период, определены ограничения на количество закупаемого сырья каждого вида: Количество сырья (1000кг) Диокс ид Оксид кобальта Оксид никеля Бура Борная кислота Максим. количество за период 25 2 5 50 100 Миним. количество за период 15 0 0 20 50 Какое количество химического сырья каждого вида необходимо закупить компании, чтобы получить максимальную прибыль при условии, что все закупленное сырье будет продано в плановый период?
Кейс «Корпорация «Тополь»»
Корпорация предлагает запустить новое изделие на трех своих предприятиях, в настоящее время обладающих избыточными производственными мощностями. Предполагается выпускать четыре различных модели нового изделия: РС-11, РС- 18, РС-22 и РС-20, которые будут приносить прибыль: 220, 310, 375 и 480 у. е. Соответственно. Каждая модель требует различные площади для хранения на складе до момента отгрузки в конце месяца: 1, 1.4, 1.6 и 2,2м. Затраты рабочего времени на выпуск этих изделий на трех предприятиях и складских площади даны в таблице. Затраты времени На производст во ед. изделий, часов Площадь имеющихся складов, м РС-11 РС-18 РС-22 РС-20
Предпиятие X 0,38 0,4 0,41 0,5 1100 Предприяти е Y 0,32 0,35 0,38 0,42 1000 Предприяти е Z 0,64 0,7 - 0,9 900 объемы ежемесячной рыночной потребности для каждой модели: 470, 700, 650 и 300 штук соответственно. Предприятия могут работать 12 часов в день при 24 рабочих днях в месяц. а) Какое количество изделий каждой модели должно быть произведено на каждом предприятии, чтобы получить наибольшую прибыль? б) Способна ли корпорация удовлетворить потребности рынка? Какой из ресурсов корпорации является наиболее «дефицитным»? Имеет ли корпорация необходимое количество производственных возможностей, чтобы удовлетворить потребности рынка? с) На сколько следует увеличить складские площади Предприятия Y, чтобы сбалансировать его ресурсы?
Кейс «Фермер Билл Петрушкин»
Фермер Билл Петрушкин имеет 300 акров орошаемых земель в Канзасе и в предстоящем сезоне собирается выращивать пшеницу, кукурузу, овес и сою. В таблице представлены данные о величине ожидаемого урожая, финансовых и трудовых затратах, расходе воды и предполагаемых ценах на выращенное зерно. (1 бушель = 36,3 литра, 1 акр = 0,4 га). Тип зерна Ожидаемый урожай (буш./акр) Труд (ч./акр) Издержки ($/акр) Вода (акрофут/ак р) Ожидаемая цена ($/буш.) Пщениц а 210 4 $50 2 $3.20
Кейс «Выпуск процессоров»
Корпорация предполагает выпускать новые модфикации процессоров на 4 своих предприятия, в настоящее время обладающи избыточными производственными мощностями. Предполагается выпускать четыре различны модели процессоров с более высокими частотами: Сeleron, Pentium 3, Pentium 4, Xeon 4., которые будут приносит прибыль: 25, 40, 130 и 300 у.е. соответственно. Каждая модель требует различных площадей для хранения кремниевых пластин, поступающих раз в месяц, в сверхчистых помещения до момента запуска в работу: 1,2; 1,5; 1,8 и 2,1 м 2 на 1000 процессоров каждого типа соответственно. Затраты рабочего времени на выпуск эти изделий на четыре предприятия и складские помещения даны в таблице. Затраты рабочего времени Предприятия (часов) На производств о 1000 ед, зделий Площадь имеющихся складов, метров в квадрате. celeron Pentium 3 Pentium 4 Xeon 4 Fab 11 0,6 0,7 - - 800 Fab 12 0,65 0,65 0,9 - 950
Fab 30 0,37 - 0,47 0,9 1200 Fab 32 - - 0,42 0,8 500 Объемы ежемесячной рыночной потребности для каждой модели 1100, 300, 750, и 200 тыс. штук соответственно. Предприятия могут работать 12 часов в день при 26 рабочих днях в месяц. а. Какое количество изделий каждой модели должно быть произведено на каждо0м пред0приятии, чтобы получить наибольшую прибыль? b. Способна ли корпорация удовлетворить потребности рынка? Какой из ресурсов корпорации является наиболее « дефицитным»? с. Имеет ли корпорация необходимое количество производственных мощностей, чтобы удовлетворить потребности рынка, или ее в большей степени лимитирую складские ресурсы?
Кейс «Биохимическая лаборатория»
Небольшая компания, занимающаяся разработкой новых средств бытовой химии, управляет биохимической лабораторией. Недавно сотрудники лаборатории нашли новое интересное решение для средства чистки ковровых покрытий. Потенциально это средство может принести весьма значительные прибыли, но компания не имеет достаточных финансовых ресурсов, для того, чтобы вывести это средство на рынок так, чтобы полностью реализовать его рыночный потенциал. Президент компании рассматривает следующие три возможности. Довести исследования до конца и попытаться вывести средство на рынок за счет собственных средств. Это потребует $2 млн инвестиций в разработку конечного продую а и 5500 тыс. на продвижение средства на рынок. Такие средства у компании имеются. Однако в этом случае дальнейшая рыночная история средства будет сильно зависеть от действий крупных компаний. Анализ рыночной ситуации показывает, что наиболее вероятно (65%) получение в течение следующего года $12 млн. валового дохода от продаж. При менее благоприятных обстоятельствах компания получит не более $6 млн. (вероятность этого 25%). И, наконец, в случае высокой активности в этом сегменте рынка других компаний (вероятность 10%), будет получено только $2 млн. Дальше чем на год аналитики предпочитают не заглядывать, так как неопределенность опенок становится слишком велика. Продать свои разработки крупной компании. Это не потребует никаких инвестиций и может принести в среднем $5 млн. Найти необходимые средства у стороннего инвестора и профинансировать программу исследований и продвижение средства на рынок в полном объеме. Для этого потребуется $5.5 млн на разработку конечного продукта и $9 млн. на продвижение средства на рынок. Таким образом $12 млн. вложит в дело инвестор. При этом прибыли (после компенсации издержек) придется делить пополам. В этом случае с вероятностью 50% от продажи средства за тот же период будет получено $35 млн. В более сложной ситуации, вероятность которой оценивается в 25%, можно будет получить только $25 млн. И в худшем случае будет получено только $15 млн. а. Постройте дерево решений и определите величину ожидаемых доходов в каждом случае.
Кейс «Цех№3»
Цех производит 7 различных видов деталей для двигателей А, В, С1, С2, В, Е6, Р имея в своем распоряжении перечисленный ниже парк из 6 видов универсальных станков: 1 шт -ШУ/2, 1 пгг -5НС, 2 шт -ВЗО, 2 шт -8О1), I шт -АКМ, 2 шт -1151.
Обработк а на А В С1 С2 О Е6 Р \У\У2 0.112 0.102 0.105 0.087 0.088 0.116 0.071 5НО 0 0.226 0.146 0.19 0.244 0.234 0.184 В5О 0.24 0.15 0.25 0.18 0.20 0.23 0.15 Бои 0.33 0.29 0.36 0.36 0.29 0.29 0.00 АКМ 0.05 0.06 0.06 0.04 0.06 0,06 0.04 Ц51 0.15 0.00 0.00 0.14 0.00 0.15 0.15 Прибыль 5 4 5 4 7 5 2 Потребнос ть рынка, 300 600 500 400 220 50 300 Время, требуемое для обработки единицы каждого продукта на каждом станке (в часах), вклад в прибыль от производства единицы каждого продукта и рыночный спрос на каждый продукт за месяц даны в таблице. Цех работает 12 часов в день. Каждый месяц содержит 26 рабочих дней. Т.к. сбыт изделий А и Р тесно связан друг с другом, желательно выпускать их в равных количествах. а. Составьте оптимальный план производства. б. Определите, производство, каких продуктов лимитировано рынком, и каких - техническими возможностями цеха. с. Какие машинные ресурсы должны быть увеличены в первую очередь, чтобы добиться максимального увеличения прибыли (при заданных потребностях рынка)? г. Есть ли продукт, который невыгодно производить? Почему? Что нужно изменить, чтобы все продукты стало выгодно производить?
Кейс «Добыча руды в компании "Седьмой круг"»
Компания, занимающаяся добычей руды, разрабатывает план работы на 5 лет. Компания имеет 5 шахт, за пользование которыми она должна делать ежегодные лицензионные отчисления. Если использование шахты в текущем году не планируется, платить не нужно. Для каждой шахты есть технический верхний предел на количество руды, которая может быть выдана «на гора» за год. Эти верхние пределы приведены таблице имеете с другими данными, например стоимостью добычи руды на различных шахтах. шахта Максимальн ая добыча в год, млн. тонн в год Содержание извлекаемого вещества Стоимость извлечения, $ за тонну Лицензионные отчисления, млн. 5 в год Первая 2.8 21% 12 1.7 Вторая 1 16% 10 1.5 Третья 2.3 14% 9 1.9 Четверта 1.6 23% 12 2 Пятая 1.8 13% 8 2.1 Как видно из таблицы руда из различных шахт имеет разное содержание извлекаемого компонента. Для поставки на комбинат каждая руда перерабатывается по одному и тому же технологическому процессу, а затем смешивается, чтобы получить более-менее однородную руду с заданным и фиксированным содержанием извлекаемого компонента, так как технологический процесс на металлургическом предприятии подстроен под определенное содержание соединений металла в руде. Так как в целом руды с течением времени становятся беднее, металлургическое предприятие основной партнер компании, которому компания поставляет руду, собирается провести постепенный переход на обработку более бедных руд. Если в первый год предприятие ожидает 3 млн. тонн руды с содержанием извлекаемого компонента 20%, то во второй год - 3.75 млн. тонн руды с содержанием 16%, а в третий год и далее - 4 млн.тони 15%-пой руды. Соответственно понизится и стоимость руды. Если в первый год руда покупается по $25 за тонну, то 16%-ная руда
будет стоить $20 за тонну, а 15%-пая -$18.8 за тонну. В то же время, компания завязывает деловые отношения с более удаленным предприятием, которое запрашивает по 3 млн. тонн 20%-ной руды начиная с четвертого года. Правда в силу больших затрат на перевозку, это предприятие хочет покупать руду по $22 за тонну. а. Запланируйте добычу руды на пяти шахтах в течение следующих пяти лет так, чтобы максимизировать прибыль. Следует ли какие-то шахты закрыть совсем? б. Сколько прибыли можно получить за следующие 5 лет при оптимальном плане добычи? Результат дисконтируйте к началу первого года но ставке 10%. с. С. Представьте, что владелец горнорудной компании получил предложение о продаже. По оценке экспертов покупатель предлагает цену, превышающую стоимость имущества компании на 180 млн. долл. Однако владелец не желает продавать выгодно ли это?
4
. Использование кейсов при обучении химии студентов – заочников (на

примере профессионального модуля: Технология производства

неорганических веществ»)
При изучении профессионального модуля «ПМ.03 Ведение технологических процессов производства неорганических веществ», его части «МДК.03.01. Технология производства неорганических веществ», в том числе общие культурные: ОК 2 организовывать собственную деятельность, выбирать типовые методы и способы выполнения профессиональных задач, оценивать их эффективность и качество; ОК 3 принимать решения в стандартных и нестандартных ситуациях и нести за них ответственность; ОК 5 использовать информационно-коммуникационные технологии в профессиональной деятельности; ОК 9 ориентироваться в условиях частой смены технологий в профессиональной деятельности, а также профессиональнее компетенции: ПК 3.1. получать продукты производства заданного количества и качества; ПК 3.2. выполнять требования безопасности производства и охраны труда; ПК 3.3. контролировать и регулировать параметры технологических процессов; ПК 3.4. применять аппаратно-программные средства для ведения технологических процессов; ПК 3.5. анализировать причины брака, разрабатывать мероприятия по их предупреждению и ликвидации. В результате изучения профессионального модуля обучающийся должен: иметь практический опыт:  получения неорганических веществ;  выполнения расчетов расхода сырья, материалов, энергии;  работы с технологическими схемами;  принятия решений при нестандартных ситуациях;  снятия показаний приборов, регулирующих технологический процесс, и оценки достоверности информации;  ведения операционного журнала;  работы на персональном компьютере с использованием операционных систем и прикладных программ; уметь:  производить расчет материального и теплового баланса, расходных коэффициентов по сырью и энергии;  обосновывать параметры технологического процесса с целью получения конечного продукта заданного качества;  обеспечивать безопасность окружающей среды;  производить выбор средств автоматизации технологического процесса;  контролировать и регулировать параметры технологического процесса;  использовать компьютерные и телекоммуникационные средства, программное обеспечение в профессиональной деятельности; знать:  физические и химические свойства неорганических веществ;  методы получения неорганических веществ и способы выделения основных и побочных продуктов;  типовые технологические схемы производства неорганических веществ;  качественные характеристики продуктов производства;  параметры типовых технологических процессов производства неорганических веществ;  правовые, нормативные и организационные основы охраны труда и окружающей среды в организации;
 устройство и принципы действия механических и автоматических средств управления технологическими процессами;  состав, функции и возможности использования информационных и телекоммуникационных технологий в профессиональной деятельности. Если соотнести перечень знаний, умений и опыта формируемые профессиональным модулем с функциями кейс-метода, то они практически идентичны, т. е. использование в образовательном процессе кейс-метода будет способствовать эффективной реализации образовательных задач профессионального модуля. Рабочая программа учебной дисциплины МДК 03.01.«Технология производства неорганических веществ» разработана в соответствии государственных требований к минимуму содержания и уровню подготовки выпускников по специальности среднего профессионального образования технического профиля 240107 – Химическая технология неорганических веществ. Учебная дисциплина МДК 03.01. «Технология производства неорганических веществ» является специальной, устанавливающей специальные знания для получения профессиональных знаний и умений. Программа учебной дисциплины «Технология неорганических веществ» предназначена для реализации государственных требований к минимуму содержания и уровню подготовки выпускников по специальности среднего профессионального образования. Программа состоит из четырех разделов: производство серной кислоты, технология связанного азота, технология минеральных удобрений и некоторых солей, технология содопродуктов и соляной кислоты. Программа предусматривает изучение технологических основ химических производств важнейших неорганических веществ и формирует специальные профессиональные знания и умения у студентов. Содержание дисциплины «Технология неорганических веществ» базируется на знаниях и умениях, полученных при изучении дисциплин «Физическая и коллоидная химия», «Общая и неорганическая химия», «Теоретические основы химической технологии», «Математика», «Органическая химия»и др. В результате изучения учебной дисциплины студент должен: иметь представление:  роли и значении химической промышленности в народном хозяйстве;  тенденции развития химической промышленности;  путях снижения себестоимости и повышения качества химической продукции;  ресурсо- и энергосберегающих технологиях; знать: - методы синтеза отдельных представителей классов неорганиче ских веществ и способы выделения основных и побочных про дуктов; - технологические процессы и схемы синтеза конечного продукта; - способы рекуперации и утилизации твердых, жидких и газооб разных отходов; - влияние технологических параметров на протекание химических процессов; - требования ГОСТа к качеству продукции; - правила техники безопасности при проведении технологического процесса; уметь: - выбирать и обосновывать параметры ведения технологического процесса с целью получения конечного продукта; - определять причины нарушения технологического процесса; - рассчитывать материальные балансы химических процессов, энергетические балансы, выход продукта и степень использова ния сырья. В дисциплине рассматриваются:  производство серной кислоты контактным и нитрозным методами, характеристика сырья и готовой продукции;
 технология связанного азота, производство азотоводородной смеси, синтез аммиака, производство азотной кислоты;  технология азотных, фосфорных, калийных, комплексных и микроудобрений, сульфида натрия, сульфата меди;  технология производства кальцинированной соды, каустической соды, соляной кислоты. Для закрепления теоретических знаний и развития у студентов умений и навыков предусмотрены практические занятия и выполнение контрольных работ, которые призваны побуждать студентов к дискуссии и самостоятельному поиску справочной литературы. Для проверки знаний студентов в конце изучения каждой темы проводится рубежный контроль. Заключительным этапом изучения является курсовой проект. Итоговая форма контроля: - экзамен. Тематический план дисциплины представлен в таблице 4. Таблица 4. ТЕМАТИЧЕСКИЙ ПЛАН Наименование разделов и тем Введение
Раздел 1

Производство серной кислоты
Тема 1.1 Характеристика серной кислоты и сырье для ее производства Тема 1.2 Получение сернистого газа Тема 1.3 Производство серной кислоты контактным методом Тема 1 .4 Производство серной кислоты нитро зным методом
Раздел 2

Технология связанного азота
Тема 2.1 Производство азотоводородной смеси для синтеза аммиака Тема 2. 2 Очистка азотоводородной смеси от примесей Тема 2.3 Производство азота и кислорода из воздуха Тема 2. 4 Производство синтетического аммиака Тема 2. 5 Производство азотной кислоты
Раздел 3

Технология минеральных удобре

ний и некоторых солей
Тема 3.1 Характеристика минеральных удобре ний Тема 3.2 Производство азотных удобрений Тема 3.3 Производство фосфорных удобрений, фосфорной кислоты и кормовых добавок Тема 3.4 Производство калийных удобрений Тема 3.5 Производство комплексных удобрений Тема 3.6 Производство микроудобрений Тема 3.7 Производство некоторых минеральных солей
Раздел 4
Технология содопродуктов и соляной кислоты
Тема 4.1 Производство кальцинированной соды Тема 4.2 Производство каустической соды, хлора и водорода Тема 4.3 Производство синтетической соляной кислоты Курсовое проектирование Содержание учебной дисциплины ВВЕДЕНИЕ Роль дисциплины «Технология неорганических веществ» в системе получаемых знаний, взаимосвязь с другими дисциплинами. Основные химические производства и их роль в развитии экономики страны. Раздел 1 ПРОИЗВОДСТВО СЕРНОЙ КИСЛОТЫ Тема 1.1 Характеристика серной кислоты и сырье для ее производства Студент должен : знать:
-
зависимость свойств серной кислоты от температуры и концен трации серной кислоты;
-
требования ГОСТа к качеству серной кислоты;
-
требования ГОСТа к качеству сырья для производства серной кислоты;
-
особенности хранения и транспортирования серной кислоты; уметь: - рассчитывать концентрацию серной кислоты; - определять концентрацию серной кислоты при смешении ее с во дой или кислотой другой концентрации; - определять расходные коэффициенты сырья, коэффициент ис пользования сырья и выхода серной кислоты. Вопросы для самоконтроля: 1 Свойства серной кислоты. 2 Технические требования к качеству серной кислоты. 3 Хранение и транспортирование серной кислоты. Практическое занятие 1 Определение концентрации серной кислоты по содержанию оксида се ры ( VI) свободного и общего в моногидрате и олеуме. 2 Решение задач на смешение и разбавление кислот различной концентрации. 3 Определения выхода серной кислоты, получаемой из различного сырья. 4 Расчет расходных коэффициентов и коэффициента использования сырья. Тема 1.2 Получение сернистого газа Студент должен : знать:
-
зависимость химического процесса горения серосодержащего сы рья от технологических параметров;
-
принципы работы оборудования для обжига серосодержащего сырья и очистки обжигового газа от огарковой пыли. уметь: - рассчитывать состав обжигового газа;
-
рассчитывать материальный и тепловой балансы печи обжига колчедана. Вопросы для самоконтроля:
1 Теоретические основы процесса горения серосодержащего сырья. 2 Основные аппараты для обжига колчедана, серы. Технологическая схе ма получения сернистого газа. 3 Использование тепла обжигового газа. Очистка обжигового газа от пыли в циклонах, электрофильтрах. 4 Способы удаления огарка. 5 Технологическая схема печного отделения. Практическое занятие 1 Расчет материального и теплового балансов процесса обжига колчедана. Тема 1.3 Производство серной кислоты контактным методом Студент должен : знать: - сущность контактного метода производства серной кислоты; основные стадии контактного метода; - химические реакции, протекающие на катализаторе и при окислении оксида ( IV) до оксида серы (VI); - физико-химические основы процессов очистки обжигового газа от примесей Аз, Sе, тумана, влаги, абсорбции серного ангидрида; - мероприятия по обезвреживанию отходящих газов и сточных вод; - методы оптимизации технологических режимов основных стадий производства. Вопросы для самоконтроля:  Очистка обжигового газа от примесей Аз, Sе, тумана, влаги.  Технологическая схема промываемого сушильного отделения в производстве серной кислоты и режим работы.  Окисление сернистого ангидрида до серного. Теоретические основы процесса.  Технологическая схема контактного отделения методом одинарного и двойного контактирования.  Абсорбция серного ангидрида. Химизм процесса, принцип работы оборудования, схема абсорбционного отделения. 6 Очистка отходящих газов и нейтрализация сточных вод. Тема 1.4 Производство серной кислоты нитрозным методом Студент должен : знать: - особенности химических реакций, процесса получения серной кислоты нитрозным методом; - зависимость концентрации серной кислоты от технологических процессов; - особенности работы оборудования; - технологический режим процесса получения серной кислоты. Вопросы для самоконтроля:  Сущность нитрозного метода.  Основные стадии процесса.  Технологическая схема и режим процесса получения серной кислоты нитрозным методом и схема производства.  Обезвреживание отходящих газов. Раздел 2 ТЕХНОЛОГИЯ СВЯЗАННОГО АЗОТА Тема 2.1 Производство азотоводородиой смеси для синтеза аммиака Студент должен :
знать: - физико-химические основы конверсии природного газа и СО; влияние параметров на состав газовой смеси; - катализаторы конверсии метана и СО; - технологические схемы конверсии метана и СО; уметь: - рассчитывать состав азотоводородной смеси после конверсии;
-
рассчитывать расход природного газа, пара, воздуха, кислорода по известной производительности установки. Вопросы для самоконтроля: 1 Получение водорода из природного газа. 2 Теоретические основы конверсии метана и оксида углерода (II). 3 Основные химические реакции конверсии. 4 Влияние температуры, давления, состава газовой смеси на процесс конверсии. 5 Катализаторы конверсии метана и оксида углерода (II). 6 Технологические схемы получения газовой смеси: двухступенчатая паровоздушная каталитическая конверсия природного газа при Р = 3,4 МПа; одноступенчатая парокислородная; высокотемпературная (некаталитическая) под давлением. 7 Оборудование конверсии метана и СО. Практическое занятие  Расчет состава газа после конверсии метана.  Расхода природного газа, воздуха, водяного пара, необходимого для проведения конверсии. Тема 2.2 Очистка азотоводородной смеси от примесей Студент должен : знать: - методы очистки азотоводородной смеси от оксидов углерода ( II) и (IV);
-
теоретические основы и технологические схемы очистки азотово- дородпой смеси. Вопросы для самоконтроля:
1
Очистка азотоводородной смеси от оксида углерода (II) и (IV). 2 Теоретические основы очистки азотоводородной смеси растворами моноэтанол- амина, промывки жидким азотом, метанирования, с применением катализатора. 3 Технологические схемы. 4 Принципы работы основного оборудования. Тема 2.3 Производство азота и кислорода из воздуха Студент должен : знать: - способы получения азота и кислорода из воздуха методом глубокого охлаждения; - принципы работы холодильного цикла Капицы; - методы ректификации жидкого воздуха; - принципы работы оборудования по разделению воздуха. Вопросы для самоконтроля:
1
Глубокое охлаждение воздуха.
2
Теоретические основы процесса.
3
Цикл низкого давления с турбодетандором (цикл Капицы).
4
Разделение воздуха методом ректификации. Агрегат разделения АКТ-15. Тема 2.4 Производство синтетического аммиака Студент должен:
знать: - физико-химические основы синтеза аммиака; - влияние технологических параметров на процесс синтеза; - некоторые технологические схемы по производству аммиака; - принцип работы оборудования синтеза; уметь: - рассчитывать состав азотоводородной смеси; - определять удельную производительность и объем катализатора в производстве аммиака;
-
подбирать оптимальный технологический режим в производстве аммиака. Вопросы для самоконтроля: 1 Аммиак, его свойства, требования стандартов к его качеству. Хранение, транспортирование. 2 Теоретические основы процесса синтеза аммиака. 3 Влияние технологических параметров на процесс синтеза аммиака. 4 Катализаторы в производстве аммиака. 5 Технологические схемы и режим работы оборудования при среднем и высоком давлении. 6 Принципы работы технологического оборудования. Практическое занятие 4. Проведение расчетов расхода азотоводородной смеси, выхода аммиака, состава газа до и после колонны синтеза, производительности и необходимого объема катализатора. Тема 2.5 Производство азотной кислоты Студент должен : знать: - методы получения азотной кислоты; - теоретические основы окисления аммиака, влияние технологических параметров па окисление аммиака; катализаторы окисления; - теоретические основы окисления оксидов азота (II) до (IV) и поглощения их водой; - технологические схемы по производству азотной кислоты; - способы очистки отходящих газов от оксидов азота (II) и (IV); - способы концентрирования азотной кислоты; - принципы работы оборудования; уметь: - проводить расчеты расхода воздуха и аммиака для окисления его до оксида азота (II);
-
рассчитывать материальные и тепловые балансы основных стадий процесса получения азотной кислоты. Вопросы для самоконтроля: 1 Свойства концентрированной и разбавленной азотной кислоты, хранение и транспортирование. 2 Производство азотной кислоты из аммиака. Основные стадии процесса. 3 Теоретические основы процесса окисления аммиака. Катализаторы окисления, их отравление и регенерация. 4 Окисление оксидов азота и поглощение их водой. Влияние давления, температуры и состава газовой смеси на процесс окисления и абсорбции. 5 Технологические схемы производства азотной кислоты: под атмосферным давлением, повышенным давлением и комбинированная. Режим работы основного оборудования. 6 Очистка отходящих нитрозных газов.
7 Концентрирование азотной кислоты с помощью серной кислоты или нитрата магния. 8 Прямой синтез концентрированной азотной кислоты. Особенности протекания химических реакций, технологическая схема, устройство. Режим работы основного оборудования. Практические занятия 1 Расчет материального и теплового баланса контактного аппарата в производстве азотной кислоты. Раздел 3 ТЕХНОЛОГИЯ МИНЕРАЛЬНЫХ УДОБРЕНИЙ И НЕКОТОРЫХ СОЛЕЙ Тема 3.1 Характеристика минеральных удобрений Студент должен : Знать
-
значение азота, фосфора, калия, микроэлементов в жизни растений и животных; - основные виды минеральных удобрений. Вопросы для самоконтроля: Роль азота, фосфора, калия, микроэлементов в жизни растений и животных. Классификация минеральных удобрений 3 Агрохимические и физические свойства удобрений. Тема 3.2 Производство азотных удобрений Студент должен : знать:
-
ассортимент азотных удобрений:
-
физико-химические и агрохимические свойства удобрений;
-
способы снижения гигроскопичности аммиачной селитры;
-
характеристику основных стадий процесса производства удобрений;
-
технологические схемы и принцип работы основного оборудования. уметь:
-
объяснять влияние технологических параметров на процессы получения аммиачной селитры и карбамида;
-
рассчитывать материальные и тепловые балансы в производстве аммиачной селитры;
-
рассчитывать расходные коэффициенты в производстве аммиачной селитры и карбамида. Вопросы для самоконтроля: 1 Азотные удобрения, их форма. 2 Производство аммиачной селитры. Её свойства, способы снижения слеживаемости. Технологическая схема производства аммиачной селитры с одностадийной упаркой; режим работы основного оборудования. 3 Производство карбамида. Его технические и агрохимические. свойства. Физико- химические основы синтеза карбамида; влияние температуры, давления м соотношения компонентов на процесс синтеза. Технологические схемы производства карбамида, режим работы основного оборудования. 4 Производство жидких азотных удобрений, аммиаков и сульфата аммония. Их технические и агрохимические свойства. Технологические схемы производства аммиачной воды, аммиакатов, сульфата аммония. Основное оборудование. Обезвреживание отходящих газов в производстве азотных удобрений. Практические занятия 1 Определение расходных коэффициентов в производстве аммиачной селитры и карбамида.
2 Расчет материального и теплового балансов процесса нейтрализации азотной кислоты аммиаком в производстве аммиачной селитры. Тема 3.3 Производство фосфорных удобрений, фосфорной кислоты и кормовых добавок Студент должен : знать: - ассортимент фосфорных удобрений; - характеристику фосфатного сырья; - методы переработки и обогащения природных фосфатов; - агрохимические свойства фосфорных удобрений; - технологические схемы и принцип действия оборудования при производстве отдельных представителей фосфорных удобрений; - методы очистки отходящих газов и сточных вод; уметь: - рассчитывать материальный и тепловой балансы процесса разложения апатитового концентрата серной кислотой в производстве экстракционной фосфорной кислоты (ЭФК);
-
определять расходные коэффициенты, коэффициент выхода в производстве ЭФК, двойного суперфосфата. Вопросы для самоконтроля: 1 Ассортимент фосфорных удобрений; фосфатное сырье: апатиты и фосфориты. 2 Фосфоритная мука. Технологическая схема ее производства. 3 Простой суперфосфат; его состав; теоретические основы процесса разложения апатитового концентрата серной кислоты; стадии процесса камерного метода получения. Технологическая схема и режим работы оборудования. 4 Фосфорная кислота: экстракционная и термическая. Свойства и применение. 5 Производство экстракционной фосфорной кислоты. Теоретические ос новы разложения фосфатов серной кислотой, дигидратный и полугидратный процессы. 6 Технологическая схема ЭФК в экстракторах; способы удаления гипса; защита оборудования от коррозии. Концентрирование ЭФК в вакуум- выпарных установках; отходы и побочные продукты, использование фосфогипса. 7 Производство термической фосфорной кислоты (ТФК). Основные ста дии процесса; теоретические основы получения фосфора электровозгон кой; технологическая схема производства желтого фосфора; теоретические основы окисления фосфора и гидратации оксида фосфора ( V) в фосфорную кислоту; технологическая схема получения ТФК; режим работы оборудования. 8 Двойной суперфосфат. Способы получения; теоретические основы процесса; влияние технологических параметров на степень разложения фосфа тов; технологические схемы производства камерным и поточным метода ми; режим работы оборудования. 9 Кормовой преципитат; его свойства и применение; теоретические основы и технологическая схема получения. 10 Термические фосфаты, их типы и применение. Способы получения, технологические схемы и режимы производства; вращающиеся и циклонные печи. 11 Плавленые магниевые фосфаты, их применение; технологический про цесс производства; основные металлургические шлаки и их применение. 12 Охрана окружающей среды. Характеристика выбросов в производстве фосфорных удобрений и кормовых добавок; очистка отходящих газов и сточных вод от фтора и его утилизация. Практическое занятие 1 Расчет материального баланса процесса экстракции фосфорной кислоты; теплового баланса экстрактора. 2 Определение расходных коэффициентов технологических процессов.
Тема 3.4 Производство калийных удобрений Студент должен : знать: - ассортимент калийных удобрений; - характеристики сырья; - агрохимические и физико-химические свойства калийных удобрений; - технологические схемы производства калийных удобрений; - свойства и характерные особенности бесхлорного калийного удобрения; - утилизацию отходов калийного производства. Вопросы для самоконтроля: 1 Классификация калийных удобрений; калийные сырьевые источники, их характеристика и сравнение. Калий хлористый: агрохимические и физи ко-химические свойства. 2 Методы производства. Флотационный способ, его сущность. Техноло гические схемы с предварительной флотацией и депрессией глинистого шлама. Режим работы оборудования. 3 Галургический способ производства хлористого калия; сущность мето да; технологическая схема производства; устройство и защита оборудова ния от коррозии. Автоматическое регулирование процесса; сравнительные технико-экономические показатели. 4 Производство сульфат-калийных удобрений. Принципиальная схема получения из полиминеральных руд; конверсионные способы получения сульфата калия. 5 Утилизация отходов и охрана окружающей среды при производстве ка лийных удобрений. Тема 3.5 Производство комплексных удобрений Студент должен : знать: - ассортимент комплексных удобрений; - теоретические основы производств; - технологические схемы производства отдельных видов комплексных удобрений;
-
принципы работы основного оборудования; уметь: - объяснять влияние технологических параметров: температуры, концентрации компонентов, соотношения реагентов на технологические процессы в производстве аммофоса, нитроаммофоски, нитрофоски;
-
выполнять расчеты материального и теплового балансов в произ- водстве аммофоса. Вопросы для самоконтроля: 1 Классификация комплексных удобрений. 2 Сложные удобрения на основе фосфорной кислоты. Фосфаты аммония: свойства, применение, теоретические основы производства. Технологические схемы получения фосфатов аммония. Режим работы оборудования. 3 Сложные удобрения на основе фосфорной и азотной кислот; состав и свойства нитроаммофоски; схемы производства нитроаммофоса и нитроаммофоски. 4 Сложные удобрения на основе разложения природных фосфатов азот ной кислотой: свойства, состав нитрофоса, нитрофоски. Теоретические основы процесса их получения. Классификация схем получения по способам связывания или выделения избыточного СаО из раствора. Технологические схемы и режим работы оборудования. 5 Жидкие комплексные удобрения. 6 Производство сложно-смешанных и смешанных удобрений.
7 Мероприятия по охране окружающей среды в производстве комплекс ных удобрений. Практическое занятие 1 Расчет материального баланса процесса нейтрализации фосфорной кислоты аммиаком в производстве аммофоса; теплового баланса нейтрализатора. Определение влияния параметров на ход технологического процесса. Тема 3.6 Производство микроудобрений Студент должен : знать: - значение микроудобрений; - ассортимент микроудобрений; - способы внесения микроудобрений в почву. Вопросы для самоконтроля: 1 Микроудобрения, их ассортимент: борные, молибденовые, цинковые, медные, марганцевые. 2 Макроудобрения с добавлением микродобавки. Тема 3.7 Производство некоторых минеральных солей Студент должен : знать: - классификацию минеральных солей; - теоретические основы и технологические схемы производства минеральных солей; - агрохимические и физико-химические свойства минеральных со лей; - мероприятия по охране окружающей среды. Вопросы для самоконтроля: 1 Минеральные соли, дихромат натрия: теоретические основы процесса; технологическая схема. Сернистый натрий: теоретические основы процесса, технологическая схема. Медный купорос: теоретические основы про цесса; технологическая схема. 2 Режим работы оборудования в производстве минеральных солей. 3 Техника безопасности и охрана окружающей среды в производстве минеральных солей. Раздел 4 ТЕХНОЛОГИЯ СОДОПРОДУКТОВ И СОЛЯНОЙ КИСЛОТЫ Тема 4.1 Производство кальцинированной соды Студент должен : знать: - сущность аммиачного способа производства кальцинированной соды; - теоретические основы стадий производства кальцинированной соды; - мероприятия по технике безопасности и утилизации отходов; - принципы работы основного оборудования уметь: - рассчитывать состав газа после обжига карбонатного сырья, степень использования карбонатного сырья, степень использования натрия. Вопросы для самоконтроля: 1 Сырье для получения соды; аммиачный способ ее получения, основные стадии процесса. 2 Теоретические основы процесса обжига карбонатного сырья; схема по лучения оксида углерода (IV); режим работы известковых печей.
3 Получение и очистка рассола. Аммонизация рассола, теоретические основы, технологическая схема, режим работы абсорбционных башен. 4 Карбонизация аммонизированного рассола: теоретические основы процесса, технологическая схема; устройство карбонизационных колонн. 5 Технологический режим станции фильтрации. Кальцинирование сырого гидрокарбоната натрия: теоретические основы; технологическая схема; режим работы кальцинатора. 6 Регенерация аммиака: теоретические основы процесса; технологическая схема; режим работы станции дистилляции. 7 Техника безопасности и охрана окружающей среды. Практическое занятие Технологические расчеты в производстве кальцинированной
соды.
Тема 4.2 Производство каустической соды, хлора и водорода Студент должен : знать: - сущность электрохимического способа получения, теоретические основы электролиза раствора поваренной соли, режим работы электролизеров; - режим охлаждения, сушки, компримирования хлора и хранения жидкого хлора; - выпаривание и упарка растворов едкого натрия, теоретические основы; уметь: - определять количество веществ, получаемых при электролизе; - рассчитывать выход каустической соды по току и по энергии. Вопросы для самоконтроля: 1 Электрохимический способ получения каустической соды. Режим работы электролизеров. 2 Получение жидкого и твердого каустика. Подготовка хлора к использованию и хранению. 3 Техника безопасности в производстве каустической соды. Практические занятия Технологические расчеты в производстве каустической соды. Тема 4.3 Производство синтетической соляной кислоты Студент должен : знать. - теоретические основы и технологические схемы основных стадий производства соляной кислоты; - принципы работы оборудования; Вопросы для самоконтроля: 1 Характеристика исходного сырья. 2 Сульфатный метод получения хлористого водорода. 3 Синтез хлористого водорода. 4 Технологическая схема процесса и режим работы оборудования. 5 Абсорбция хлористого водорода водой. Режим работы абсорбера. КУРСОВОЕ ПРОЕКТИРОВАНИЕ Цель
:
Формирование навыков самостоятельной работы у студентов по выполнению расчетов материальных и тепловых балансов, расходных коэффициентов и конструктивных размеров аппаратов; графическому оформлению проекта. Студент должен: знать: - теоретические основы и технологические схемы основных стадий производства неорганических веществ;
- принципы работы оборудования; - особенности оформления курсовых проектов по данной специальности. уметь: - описывать схемы производств неорганических веществ; - выполнять расчеты материальных и тепловых балансов, расходных коэффициентов и конструктивных размеров аппаратов; - графически оформлять курсовой проект в соответствии с ГОСТ. - характеризовать влияние условий на производство неорганических веществ. Курсовой проект выполняют на основании знаний, полученных при изучении общепрофессиональных дисциплин. Курсовой проект состоит из 2 частей: расчетно-пояснителыной записки 20-30 листов) и чертежей (2 листа, в том числе 1 лист технологической схемы производства и 1 лист — чертеж общего вида основного аппарата с разрезом). В расчетно-пояснительной записке проводят описание: свойств, требований ГОСТа на проектируемый продукт и сырье для его получения, способов производства продукта, теоретических основ химического процесса, технологической схемы, средств автоматизации; мероприятий по охране сружающей среды и труда в производстве проектируемого продукта. В расчетной части проекта выполняются: - материальный баланс процесса получения продукта; тепловой баланс основного аппарата проекта; - расчет конструктивных размеров аппарата; расчет штуцеров; - расчет расходных коэффициентов. Рекомендуемые темы курсовых проектов:
4.
Производство серной кислоты с разработкой основных аппаратов: печи КС-450; промывной башни; сушильной башни; контактного аппарата; моногидратного абсорбера; олеумного абсорбера, аппаратов отделения очистки хвостовых газов.
5.
Производство аммофоса с разработкой: нейтрализатора, выпарного аппарата, аппарата БГС, скруббера Вентури, скруббера Дойля.
6.
Производство двойного суперфосфата с разработкой: реактора разложения, абсорбера пенного.
7.
Производство кормового обесфторенного фосфата с разработкой: печи обжига, абсорбера.
8.
Производство аммиака с разработкой: колонны синтеза, конденсационной колонны.
9.
Производство азотной кислоты с разработкой: контактного аппарата, холодильника- конденсатора, абсорбционной колонны.
10.
Производство аммиачной селитры: ИТН, выпарной аппарат, грануляционная башня.
11.
Производство серной кислоты контактным способом.
12.
Производство азотоводородной смеси.
13.
Производство серной кислоты нитрозным методом.
14.
Производство аммиака.
15.
Производство фосфорной кислоты.
16.
Производство фосфора.
17.
Производство фосфоритной муки.
18.
Производство простого суперфосфата.
19.
Производство двойного суперфосфата.
20.
Производство хлорида калия.
21.
Производство сульфата калия.
22.
Производство нитрата аммония.
23.
Производство каустика.
24.
Производство кальцинированной соды.

25.
Производство фарфора и фаянса.
26.
Производство стекла.
27.
Производство соляной кислоты.
28.
Получение азота из воздуха.
29.
Производство хлора.
30.
Производство гидроксида натрия.
31.
Производство азотной кислоты.
32.
Производство микроудобрений.
33.
Производство жидких удобрений.
34.
Производство комплексных удобрений.
35.
Производство водорода.
36.
Производство медного купороса.
37.
Производство дихромата натрия. Согласно учебному плану, студенты-заочники выполняют домашнюю контрольную работу в сроки, установленные учебным графиком. Цель выполнения контрольной работы – научить студентов самостоятельно пользоваться учебной и нормативной литературой, приобрести навыки письменно излагать материал по конкретным вопросам, которые могут возникнуть в практической деятельности. Перед выполнением контрольной работы студенту необходимо внимательно изучить методические указания к темам и рекомендуемую литературу, в соответствии с программой. Контрольная работа представляется в виде творческой работы студента. Используя конкретный фактический материал (предприятия, подразделения, фирмы) и теоретический материал по соответствующим темам задания, необходимо представить обоснованные размышления по вопросам. Ответы на вопросы должны быть полными и конкретными. Для их обоснования необходимо применять современные методы решения каждого вопроса с учетом передового опыта и научно-технической документации. При выполнении работы придерживаются следующих правил: - подобрать материал, соответствующий содержанию вопроса используя рекомендуемую литературу; - затем своими словами изложить теоретическую часть вопроса (не допуская дословного переписывания текстов из учебников, брошюр, статей); - привести практические примеры. Используя конкретный материал на рабочем месте или же конкретные жизненные ситуации; - в конце работы сделать выводы. Контрольная работа выполняется в ученической тетради (10-12 листов). На тетрадь наклеивается титульный лист, который заполняют по установленной в учебном заведении форме. Работа должна быть выполнена грамотно и аккуратно, четким, разборчивым почерком. Не допускается сокращение слов (кроме общепринятых сокращений). Контрольная работа может быть выполнена на компьютере шрифтом Times New Roman, размером 14 и напечатана на бумаге формата А4 на лицевой стороне каждого листа. Оформляя работу, необходимо пронумеровать страницы, отвести поля шириной 2- 3см для замечаний рецензента, привести четкую формулировку вопроса и план выбранной темы, изложив ответ на него. При необходимости, текст ответа можно дополнить чертежами, схемами и рисунками, исполненными в любой технике, но четко и аккуратно. Между ответами следует оставлять несколько строчек для замечаний преподавателя по работе. В конце работы указать используемую литературу. Выполненная работа сдаётся в Колледж.
При получении отрецензированной работы студент должен выполнить все указания рецензента. Работа над ошибками, дополнения к ответам, согласно рецензии, выполняется в этой же тетради. На рецензию не принимаются работы:  выполненные по неправильно выбранному варианту;  переписанные у других студентов;  выполненные небрежно, неразборчивым почерком. Возвращенные без рецензии (но с обязательным указанием причины возврата) работы студент обязан выполнить повторно, в соответствии со своим вариантом и требованиями, предъявляемыми к контрольным работам, и вновь сдать в Колледж. После выполнения контрольной работы студент допускается к сдаче экзаменов. Задания для контрольной работы по дисциплине «Технология неорганических веществ»:
1.
Описать основные принципы химического производства: противотока, механизации и автоматизации, оптимизации производственных процессов, комплексное использование сырья, интенсификация работы аппаратов, энергосберегающее производство, безотходность производств, замены периодических процессов на непрерывные.
2.
Дать определение следующим понятиям: сырье и его виды, полупродукты, отходы, шихта, выход продукта, скорость химико-технологических процессов, степень превращения, избирательность, расходные коэффициенты, материальный баланс, тепловой баланс, катализ, адсорбция, абсорбция, производительность, реактор, контактный аппарат, интенсивность работы, необратимый процесс, обратимый процесс, гомогенная реакция, гетерогенная реакция, степень превращения, экзотермическая реакция, эндотермическая реакция, автоматизация производства, механизация, периодические процессы, непрерывный процесс, грохоты, флотация, трегеры, промоторы, прямоток, противоток, перекрестный ток, электролиз, фабрично-заводская себестоимость, полная себестоимость, амортизация, заработная плата, цеховые расходы, общезаводские расходы, регенерация сырья, обогащение, сепарация, коллекторы, депрессоры, ректификация, мощность, руда, концентрат, хвосты, степень извлечения, степень обогащения, грохочение, сепараторы, средняя проба, гранулирование, регенераторы.
Экзамен осуществляется в традиционной форме по следующим примерным вопросам: 1. Понятие химическая технология и основные принципы производств. 2. Серной кислоты и ее свойства. Применение серной кислоты. 3. Аммиак, его сорта, свойства, перевозка, хранение. 4. Мировое производство серной кислоты. Методы производства серной кислоты. Техника безопасности. 5. Контактное окисление аммиака. Реакция окисления аммиака. Катализаторы. Техника безопасности в производстве аммиака. 6. Свойства двуокиси серы. Получение сернистого газа. Контактное окисление SO 2 в SO 3 . Химизм процесса. Равновесный выход SO 3 . Условия, химизм процесса, сырьё, утилизация. 7. Производство азотной кислоты окислением аммиака. Химизм процесса. Синтез получения азотной кислоты. 8. Технологическая схема производства разбавленной азотной кислоты. 9. Контактный метод производства серной кислоты. Принципиальная схема производства. Печи для обжига колчедана в кипящем слое. Характеристика печи. Недостатки и преимущества. 10. Технология содопродуктов и соляной кислоты. Сырье и характеристика кислоты для производства соды, аммиачный способ ее получения. 11. Концентрирование азотной кислоты с помощью серной кислоты. Аппаратное оформление схемы. 12. Технология минеральных удобрений. Классификация удобрений. 13. Производство аммиачной селитры. Технологическая схема производства. 14. Производство серной кислоты нитрозным методом. Схема, технологический процесс получения. 15. Производство сульфата аммония. Химизм процесса. Схема производства сульфата аммония. 16. Производство азото-водородной смеси для синтеза аммиака. Технологическая схема производства. 17. Производство карбамида. Свойства и применение мочевины. 18. Сырье для производства серной кислоты. Сера, сероводород. Другие виды сырья. 19. Применение азотной кислоты. Сорта азотной кислоты. Способы производства азотной кислоты. 20. Производство Н 2 . Техника безопасности на предприятии. 21. Калийные удобрение. Свойства, применение, технологические условия. Природные калийные соли. 22. Производство хлора, сырье и условия. 23. Фосфорная кислота, ее характеристика. Технология производства. 24. Производство содопродуктов на примере кальцинированной или каустической соды. 25. Фосфорное удобрения, их значение. Производство суперфосфата. 26. Фосфор и фосфорная кислота. Свойства и применение. Технические условия на фосфор и фосфорную кислоту. 27. Сульфат калия. Каинит. Производство хлористого калия методом флотации. 28. Производство серной кислоты нитрозным методом. Схема, технологический процесс получения. 29. Производство сульфата аммония. Химизм процесса. Схема производства сульфата аммония. 30. Технологическая схема получения серной кислоты нитрозным методом. Технологические параметры. 31. Производство карбамида. Свойства и применение мочевины.
32. Калийные удобрение. Свойства, применение, технологические условия. Природные калийные соли. 33. Производство азотно-водородной смеси для синтеза аммиака. Технологическая схема, технология производства. Очистка азото-водородной смеси (АВС) от примесей. 34. Производство хлорида калия методом галурии. Схема растворения сильвинита и осветления раствора хлорида калия. 35. Сульфат калия. Каинит. Производство хлористого калия методом флотации. 36. Каталитическая паракислородная и паракислородо-воздушная конверсия метана. 37. Высокотемпературная конверсия метана кислородом или обогащенным воздухом. 38. Желтый фосфор. Его свойства, применение, условия хранения. 39. Красный фосфор. Свойства, применение, производство. 40. Термическая фосфорная кислота. Технология производства ТФК. В ходе осуществления учебного процесса проводятся текущие контрольные мероприятия: тестирование и контрольные работы, результативность которых учитывается при сдаче экзамена. Задание для выполнения контрольных работ разработано в 30 вариантах. В каждом варианте содержатся теоретические вопросы и задачи. Вариант определяется двумя последними цифрами личного шифра студента. Перед выполнением контрольной работы студенту необходимо внимательно изучить методические указания к темам и рекомендуемую литературу, в соответствии с программой. Ответы на вопросы должны быть полными и конкретными. Перед решением задачи необходимо записать её условие. Решения задачи следует пояснять. При выполнении работы придерживаются следующих правил: - подобрать материал, соответствующий содержанию вопроса используя рекомендуемую литературу; - затем своими словами изложить теоретическую часть вопроса (не допуская дословного переписывания текстов из учебников, брошюр, статей); - привести практические примеры. Используя конкретный материал на рабочем месте или же конкретные жизненные ситуации; - в конце работы сделать выводы. Задания для 1-ой контрольной работы предполагают первоначально выбрать вариант работы по таблице 5. Таблица5. Выбор вариантов контрольной работы (номер варианта соответствует двум последним цифрам шифра студента) Вариант Номера заданий 1 1 26 78 86 116 146 2 2 28 79 101 126 156 3 4 29 80 87 136 166 4 5 32 81 102 117 147 5 6 33 82 88 127 157 6 14 34 83 103 137 167 7 15 35 84 89 118 148 8 16 39 85 104 128 158 9 20 47 72 90 138 168 10 21 49 61 105 119 149 11 24 51 62 91 129 159 12 25 52 63 106 139 169 13 27 54 64 92 120 150 14 30 56 65 107 130 160 15 31 58 66 93 140 170
16 26 59 67 108 121 151 17 37 60 68 94 131 161 18 38 13 79 109 141 171 19 40 17 82 95 122 152 20 41 18 84 110 132 162 21 42 19 81 96 142 172 22 43 3 69 111 123 153 23 44 7 70 97 133 163 24 45 8 71 112 143 173 25 46 9 73 98 124 154 26 48 10 74 113 134 164 27 50 11 75 99 144 174 28 53 12 76 114 125 155 29 55 22 77 100 135 165 30 57 23 68 115 145 175 Задания 1 Серная кислота, её свойства. 2 Применение серной кислоты. 3 Способы производства серной кислоты. 4 Хранение и перевозка серной кислоты. 5 Сырьё для производства серной кислоты. 6 Сера, её свойства. 7 Физико-химические основы производства диоксида серы из серы. 8 Физико-химические основы производства диоксида серы из колчедана. 9 Физико-химические основы производства серной кислоты из сероводорода. 10 Сухая очистка сернистого газа от примесей. 11 Мокрая очистка сернистого газа от примесей. 12 Физико-химические основы процесса осушки сернистого газа. 13 Физико-химические основы окисления диоксида серы. 14 Катализаторы окисления диоксида серы. 15 Скорость окисления диоксида серы. 16 Влияние температуры на скорость окисления диоксида серы. 17 Принцип работы системы ДК/ДА в сернокислотном производстве. 18 Физико-химические основы абсорбции триоксида серы. 19 Теоретические основы процесса производства серной кислоты нитрозным методом. 20 Основные направления интенсификации сернокислотного производства. 21 Значение связанного азота, способы получения связанного азота. 22 Теоретические основы разделения воздуха глубоким охлаждением 23 Разделение воздуха методом ректификации 24 Свойства и применение аммиака. 25 Сырье для синтеза аммиака, получение азота. 26 Физико-химические основы конверсии метана и оксида углерода. 27 Катализаторы, применяемые в процессах конверсии метана и оксида углерода. 28 Очистка азотоводородной смеси от диоксида углерода 29 Физико-химические основы синтеза аммиака, применяемые катализаторы. 30 Азотная кислота, свойства и применения. 31 Сырье и способ производства азотной кислоты. 32 Физико-химические основы окисления аммиака. 33 Физико-химические основы окисления оксида азота и абсорбции диоксида азота водой. 34 Обезвреживание отходящих нитрозных газов в производстве азотной кислоты. 35 Прямой синтез азотной кислоты из оксидов азота. 36 Значение и классификация минеральных удобрений.
37 Свойства и применение аммиачной селитры. 38Свойства и применение карбамида. 39 Теоретические основы производства карбамида. 40 Свойства и применение сульфата аммония. 41 Производство жидких азотных удобрений. 42 Аммиакаты, какие требования к ним преъявляются. 43 Ассортимент фосфорных удобрений и кормовых фосфатов. 44 Фосфатное сырьё. 45 Свойства и применение фосфоритной муки. 46 Свойства и применение простого суперфосфата. 47 Теоретические основы производства простого суперфосфата. 48 Свойства и применение фосфорной кислоты. 49 Теоретические основы производства экстракционной фосфорной кислоты. 50 Свойства и применение фосфора и термической фосфорной кислоты. 51 Теоретические основы электровозгонки фосфора. 52 Теоретические основы производства термической фосфорной кислоты. 53 Свойства и применение двойного суперфосфата. 54 Теоретические основы производства двойного суперфосфата. 55 Свойства и применение преципитата. 56 Теоретические основы производства преципитата. 57 Свойства и применение термических фосфатов. 58 Теоретические основы производства термических фосфатов. 59 Очистка отходящих фторсодержащих газов в производстве фосфорных удобрений. 60 Очистка сточных вод в производстве фосфорных удобрений. 61 - Опишите технологическую схему производства, табл.6. Таблица 6 № задания Наименование процесса 61 Обжиг колчедана 62 Сжигание серы 63 Сжигание сероводорода 64 Промывное отделение производства серной кислоты 65 Сушильно – абсорбционное отделение производства серной кислоты 66 Контактный узел производства серной кислоты 67 Контактный узел производства серной кислоты по схеме ДК/ДА 68 Производство серной кислоты нитрозным способом 69 Установка АКТ-15 70 Конверсия метана и оксида углерода 71 Промывка азотоводородной смеси жидким азотом 72 Синтез аммиака 73 Неконцентрированной азотной кислоты. 74 Прямой синтез концентрированной азотной кислоты 75 Производство аммиачной селитры 76 Производство карбамида с полным жидкостным рециклом 77 Производство сульфата аммония 78 Производство фосфоритной муки 79 Производство простого суперфосфата 80 Производство экстракционной фосфорной кислоты . Производство фосфора 82 Производство термической фосфорной кислоты 83 Производство двойного суперфосфата
84 Производство преципитата 85 Производство термических фосфатов 86-90 К m кг с % серной кислоты прибавили а кг воды. Определить повышение температуры кислоты, табл.7. Таблица 7 Задание 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 m, кг 50 0 95 0 56 0 48 0 72 0 63 0 81 0 47 0 56 0 64 0 83 0 75 0 65 0 58 0 820 с, % 83 95 92 90 78 86 81 94 91 88 89 85 93 97 86 а, кг 75 90 85 30 25 75 55 45 60 80 35 40 50 60 55 101-115 Определить теплоту смешения, выделенную при разбавление m 1 кг с 1 % - ной H 2 SO 4 m 2 кг с 2 % - ной H 2 SO 4 ,табл. 8. Таблица 8 Задание 10 1 10 2 10 3 10 4 10 5 10 6 10 7 10 8 10 9 110 111 112 113 114 115 m 1 , кг 75 0 81 0 95 0 86 0 72 0 60 0 83 0 94 0 75 0 85 0 76 0 80 0 77 0 90 5 810 m 2 , кг 32 0 45 0 53 0 48 0 39 0 31 0 52 0 48 0 37 0 41 0 35 0 38 0 30 0 41 0 420 с 1 , % 93, 5 98, 8 97, 3 99, 2 98, 7 99, 8 93, 8 94, 5 95, 6 97, 3 96, 8 95, 4 92, 8 97, 9 98,9 с 2 , % 85, 2 92, 5 93, 2 90, 0 55, 6 50, 8 63 80, 5 45 55, 2 40, 8 56, 1 38, 5 80, 4 64,2 116-125 Производительность контактной установки по производству серной кислоты G т/сутки. Содержание диоксида серы в газе с % об. Степень превращения диоксида серы – х %, степень абсорбции триоксида серы - η %. Рассчитать объём печного газа, поступающего в контактную установку, табл.9. Таблица 9. Задание 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 G, т/сутки 120 240 160 210 500 720 610 580 740 350 с, % об. 7,2 5,8 6,4 6,1 5,9 5,7 5,3 4,5 7,3 7,9 х, % 97,3 96,8 98,5 98,2 97,5 98,4 97,8 97,3 98,2 98,5 η, % 99,9 99,9 99,9 99,9 99,9 99,9 99,9 99,9 99,9 99,9 126-135 Рассчитать состав печного газа по объёму и по массе, если общий объём печного газа V, тыс. нм 3 /час, содержание кислорода – с О2 , % об., диоксида серы с SO2 % об., табл.10. Таблица 10. Задание 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 V, тыс. нм 3 /час 120 230 250 100 85 93 160 180 175 95 с О2 , % об. 14,3 11,2 15,6 13,4 12,5 11,8 11,7 10,9 15,3 14,7 с SO2 % об. 6,1 7,6 4,8 6,3 7,2 8,4 7,9 8,5 5,3 6,1 136-145 Нитрозный газ объёмом V, тыс. нм 3 /час, содержащий оксида азота – с NO , % об., кислорода – с O2 % об., окисляется на х %. Определить состав газа после окисления, табл.11. Таблица 11. Задание 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 V, тыс. нм 3 /час 25 18 12 33 45 26 29 19 8 21 с О2 , % об. 5,0 4,5 6,0 4,1 5,5 5,8 5,2 4,9 6,2 5,7 С NO % об. 7,3 8,1 7,6 7,4 8,4 7,0 7,3 8,2 6,2 5,8 х, % 25 30 28 27 31 33 36 24 29 33
146-155 Составит материальный баланс производства с Н3РО4 %-ной, экстракционной фосфорной кислоты из G тонн апатитового концентрата. Исходные данные: состав апатитового концентрата: Р 2 О 5 – с Р2О5 %, СаО – с СаО %, F - c F %: концентрация H 2 SO 4 -
с
H2SO4
.
Коэффициент извлечения Р 2 О 5 при экстракции – х экс . %, коэффициент отмывки Р 2 О 5 при фильтрации х фил. , % В газовую фазу выделяется с F г % фтора. Кратность циркуляции пульпы равна 6:1; в пульпе, поступающей на фильтрацию отношение Ж/Т = 3/1. Влажность гипса на карусельном фильтре: в первой зоне w 1 %, во второй – w 2 %, в третьей – w 3 % и в четвертой – w 4 %. В процессе фильтрации испаряется на 1 т апатита m кг воды, табл.12. Таблица12. Задание 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 G,тн 8 15 7 10 12 14 6 11 9 13 с Н3РО4 , % 43 44 45 44,5 43,4 46 42,8 43,1 42,5 44,0 с Р2О5, % 39,2 41,6 39,4 40,7 39,8 40,2 40,4 39,3 40,1 39,8 с СаО, % 51,8 49,5 52,1 51,3 50,8 52,2 51,8 52,1 53,0 52,2 c F , % 3,0 2,8 2,8 3,1 3,5 2,9 3,0 3,2 3,3 2,9 с H2SO4 , % 78 76 81 80,5 79 82 84 81,5 79 78,5 х экс , % 97,8 98,0 97,5 98,2 98,5 98,1 98,4 97,8 97,6 98,2 х фил. , % 98,3 98,5 97,6 98,2 98,3 97,9 98,1 97,8 98,0 97,8 с F г ,% 21 18 25 23 24 23 20 19 20 19 w 1 ,% 48,1 47,5 47,8 48,3 48,6 48,0 47,5 47,0 47,6 48,1 w 2 ,% 45,8 45,5 45,2 46,0 45,3 45,8 44,9 44,4 45,0 45,8 w 3 ,% 43,0 43,3 43,4 43,8 43,5 43,8 42,7 44,2 43,1 43,9 w 4 ,% 41,1 41,6 41,4 41,9 41,4 41,6 40,9 42,3 41,1 42,0 m, кг 30,0 29,1 28,9 29,5 29,7 29,3 28,8 28,6 28,4 29,4 156-165 Составит материальный баланс фильтрации экстракционной пульпы, полученной из -
с
H2SO4
.
% H 2 SO 4 и G тонн апатитового концентрата, содержащего Р 2 О 5 – с Р2О5 %, СаО – с СаО %, F - c F %: Исходные данные: Концентрация продукционной фосфорной кислоты с Н3РО4 , % Коэффициент разложения апатита – х раз. . %, коэффициент отмывки фосфогипса х отм. , % В газовую фазу выделяется с F г % фтора от содержания его в сырье. Содержание жидкой фазы (влажность) в отбросном промытом фосфогипсе w 4 %; в пульпе отношение Ж/Т = 3/1. В процессе фильтрации испаряется на 1 т апатита m кг воды. Фильтрация осуществляется на карусельном вакуум-фильтре с четырьмя зонами фильтрации: одна основная и три промывные. Влажность отмытого гипса по зонам: после первой (основной) фильтрации w 1 %, после второй (т.е. первой промывки) – w 2 %, после третьей (т.е. второй промывки) – w 3 %, табл.13. Таблица 13. Задание 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 G,тн 10 5 7 9 14 8 12 13 6 11 с H2SO4 , % 93,3 93,1 94,0 93,7 93,5 94,1 93,0 93,8 93,6 93,0 с Н3РО4 , % 46,1 44,3 45,2 44,5 43,4 43,3 42,9 43,4 42,8 43,2 с Р2О5, % 39,2 41,6 39,4 40,7 39,8 40,2 40,4 39,3 40,1 39,8 с СаО, % 52,8 49,9 51,1 52,3 50,7 52,6 52,8 52,3 52,2 52,8 c F , % 3,1 2,9 2,8 3,2 3,3 2,8 3,0 3,1 3,1 2,8 х раз , % 97,8 98,1 97,8 98,3 98,1 98,4 98,0 97,9 97,68 98,1 х отм. , % 98,1 98,5 97,8 98,1 98,3 97,7 98,3 97,9 98,0 97,9 с F г ,% 20 19 22 18 21 23 20 19 22 19 w 1 ,% 51,6 52,2 50,8 52,1 53,0 51,7 51,9 52,3 52,1 52,0 w 2 ,% 49,9 50,0 48,8 49,9 51,1 50,0 49,8 50,1 50,1 49,8
w 3 ,% 44,8 44,8 43,9 45,0 45,6 45,1 44,8 44,9 45,0 44,5 w 4 ,% 40,2 40,1 38,9 40,2 40,6 40,2 39,7 39,5 39,8 39,2 m, кг 260 265 262 258 255 261 265 257 259 262 166-175 Составит материальный баланс производства с Н3РО4 %-ной, фосфорной кислоты при сжигании G тонн/час фосфора, содержащего с пр . % примесей. Исходные данные: степень поглощения Р 2 О 5 в башне сжигания х сж %, в башне гидратации х г %, электрофильтре х э % от общего его количества; влагосодержание газов, выходящих из башни сжигания а 1 , из башни охлаждения а 2 и на выходе из электрофильтров а 3 кг/кг (в расчете на 1 кг сухих компонентов в отходящем газе за вычетом Р 2 О 5 ). Концентрация фосфорной кислоты в башне гидратации с Н3РО4 г %. Коэффициент избытка воздуха α, относительно стехиометрического количества, табл.14. Таблица 14. Задание 166 167 168 169 170 171 172 173 174 175 G,тн 8 12 10 15 9 7 13 6 14 11 с Н3РО4 , % 74 76 75 74,5 76 75,5 74,5 75 76 74,5 с пр , % 0,6 0,5 0,7 0,4 0,5 0,6 0,4 0,7 0,3 0,4 х сж , % 51 50 49 50,5 51,5 49,5 50 51 49 50,5 х г. , % 44,5 44,5 45,5 45,5 44 45,5 44,5 44 46 45 х эл.. , % 4,5 5,5 5,5 4 4,5 5 5,5 5 5 4,5 а 1 , кг/кг 0,171 0,175 0,180 0,182 0,179 0,183 0,181 0,178 0,176 0,182 а 2 , кг/кг 0,115 0,113 0,116 0,112 0,115 0,114 0,117 0,116 0,114 0,118 а 3 , кг/кг 0,108 0,105 0,109 0,107 0,106 0,108 0,107 0,110 0,104 0,106 с Н3РО4 г , % 64 66 65 64,5 66 65,5 64,5 65 66 64,5 α 1,9 2,1 2,0 1,9 1,9 2,1 2,1 2,0 2,1 2,0 Задания для 2 контрольной работы также определяются вариантом, согласно таблице 15. Таблица 15. Выбор вариантов контрольной работы (номер варианта соответствует двум последним цифрам шифра студента) Вариант Номера заданий 1 1 35 76 83 113 2 2 30 78 93 123 3 3 32 79 103 133 4 4 15 80 84 114 5 5 16 77 94 124 6 6 20 82 104 134 7 7 21 73 85 115 8 12 45 81 95 125 9 13 36 61 105 135 10 14 8 73 86 116 11 17 9 74 96 126 12 18 10 75 106 136 13 19 11 77 87 117 14 23 59 62 97 127 15 24 56 63 107 137 16 25 55 75 88 118 17 27 54 74 98 128 18 28 52 64 108 138 19 29 51 65 89 119 20 31 47 66 99 129 21 34 46 67 109 139
22 37 33 68 90 120 23 38 26 81 100 130 24 48 22 62 110 140 25 49 44 82 91 121 26 50 43 68 101 131 27 53 42 69 111 141 28 57 41 70 92 122 29 58 40 71 102 132 30 60 39 72 112 142 Задания 1 Состав и ассортимент калийных удобрений. 2 Сырьё для производства калийных удобрений. 3 Свойства хлорида калия 4 Флотационный способ производства хлорида калия. 5 Галургический метод производства хлорида калия. 6 Дайте сравнительную технико-экономическую характеристику методов получения хлорида калия. 7 Состав и свойства бесхлорных калийных удобрений. 8 Физико-химические основы переработки каинито-лангбейнитовых руд. 9 Физико-химические основы получения сульфата калия конверсией хлорида калия сульфатом натрия. 10 Физико-химические основы получения сульфата калия конверсией хлорида калия серной кислотой. 11 Физико-химические основы получения сульфата калия из алунитов. 12 Утилизация отходов калийного производства. 13 Характеристика и применение комплексных удобрений. 14 Состав и свойства аммофоса и диаммофоса. 15 Физико-химические основы получения аммофоса и диаммофоса. 16 Почему в производстве фосфатов аммония (аммофоса) из концентрированной фосфорной кислоты процесс нейтрализации ведут в две стадии? 17 Стадии производства аммофоса из концентрированной и разбавленной фосфорной кислоты. 18 Состав и свойства нитроаммофоса и нитроаммофоски. 19 Состав и свойства нитрофоса и нитрофоски. 20 Физико-химические основы азотнокислого разложения фосфатов. 21 Физико-химические основы азотно-сернокислотного способа получения нитрофоски. 22 Физико-химические основы азотно-сернокислотно-сульфатного способа получения нитроаммофоски. 23 Свойства и применение жидких комплексных удобрений. 24 Свойства, применение и получение смешанных удобрений. 25 Свойства и применение сложно-смешанных удобрений. 26 Физико-химические основы получения сложно-смешанных удобрений. 27 Свойства и классификация микроудобрений. 28 Свойства и применение минеральных солей. 29 Свойства и применение бихромата натрия. 30 Физико-химические основы получения бихромата натрия. 31 Свойства и применение сульфида натрия. 32 Физико-химические основы получения сульфида натрия восстановлением сульфата натрия коксом. 33 Физико-химические основы получения сульфида натрия восстановлением сульфата газами. 34 Свойства и применение медного купороса.
35 Физико-химические основы получения медного купороса башенным способом. 36 Физико-химические основы получения медного купороса и белого матта. 37 Свойства и применение кальцинированной соды. 38 Сырьё для производства кальцинированной соды. 39 Физико-химические основы получения кальцинированной соли аммиачным способом. 40 Физико-химические основы обжига известняка. 41 Физико-химические основы приготовления известкового молока. 42 Физико-химические основы очистки сырого рассола в производстве кальцинированной соды. 43 Физико-химические основы приготовления аммонизированного рассола в производстве кальцинированной соды. 44 Физико-химические основы карбонизации аммонизированного рассола в производстве кальцинированной соды. 45 Физико-химические основы кальцинации бикарбоната натрия. 46 Физико-химические основы регенерации аммиака из жидкостей содового производства. 47 Физико-химические основы производства кальцинированной соды из нефелина. 48 Утилизация отходов содового производства. 49 Свойства и применение каустической соды. 50 Свойства и применение хлора и водорода. 51 Физико-химические основы процесса электролиза поваренной соли. 52 Диафрагменный способ электролиза. 53 Электролиз с ртутным катодом. 54 Физико-химические основы выпаривания электролитической щелочи. 55 Физико-химические основы обезвоживания (плавки) едкого натра. 56 Физико-химические основы охлаждения, осушки и компримирования хлора. 57 Свойства и применения соляной кислоты. 58 Методы производства соляной кислоты. 59 Физико-химические основы синтеза соляной кислоты. 60 В чем заключается адиабатическая абсорбция хлористого водорода по методу Гаспаряна? 61 – 82 Опишите технологическую схему производства, табл.16. Таблица 16 № задания Наименование процесса 61 Флотационный способ производства хлорида калия 62 Галургический способ производства хлорида калия 63 Переработка каинито-лангбейнитовых руд 64 Получение аммофоса с выпариванием пульпы 65 Получение аммофоса с аммонизатором-гранулятором 66 Получение аммофоса саппаратом РКСГ 67 Получение нитроаммофоса 68 Получение нитроаммофоски 69 Получение нитрофоски азотно-сернокислотным разложением 70 Получение нитроаммофоски азотно-сернокислотно-сульфатным разложением 71 Получение жидких комплексных удобрений 72 Получение сложно-смешанных удобрений 73 Получение бихромата натрия 74 Получение сульфида натрия 75 Получение медного купороса башенным способом 76 Получение кальцинированной соды аммиачным способом 77 Получение аммонизированного рассола в производстве кальцинированной соды
78 Получение карбонизированного аммонизированного рассола в производстве кальцинированной соды 79 Получение соды в отделение кальцинации с ретурным питанием содовых печей 80 Отделение дистилляции (регенерации аммиака) в содовом производстве 81 Получение хлора, каустической соды и водорода. 82 Получение хлористого водорода и соляной кислоты Задание 83-92 Определить расход аммиака на нейтрализацию m тонн фосфорной кислоты, содержащей Р 2 О 5 – с Р2О5 %, SO 3 – c SO3 %, MgO – c MgO %. Содержанием остальных примесей пренебречь, табл.17. Таблица 17. Задание 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 m, тн 15 22 26 31 18 25 34 20 23 18 с Р2О5 , % 27 29 25 31 30 33 32 26 28 27 c SO3 , % 3,8 3,7 4,1 3,9 4,3 4,5 2,9 3,6 3,3 3,1 c MgO , % 3,4 3,2 3,5 3,3 2,9 3,1 3,3 2,8 2,4 2,6 Задание 93-102 Определить количество термической фосфорной кислоты концентрацией с Р2О5 % и аммиака, необходимых для получения фосфатов аммония цеха нитроаммофоски производительностью G т/ч, содержащей Р 2 О 5 – с 1 Р2О5 %. До аммонизации кислоту разбавляют до концентрации Р 2 О 5 – с 2 Р2О5 %. Аммонизацию кислоты проводят до мольного отношения NH 3 /H 3 PO 4 = n. В поступающем аммиаке содержится NH 3 -с NH3 %, остальное вода, табл.18. Таблица 18. Задание 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 G, тн/час 47 52 61 53 49 57 64 55 46 63 с Р2О5 , % 52,5 51,8 52,3 53,2 52,4 52,9 51,9 53,6 52,8 52,5 с 1 Р2О5 , % 16,8 16,4 15,9 15,7 16,2 16,6 15,8 15,6 16,3 16,5 с 2 Р2О5 , % 42 47 56 48 44 52 59 50 41 58 n 0,65 0,62 0,71 0,75 0,74 0,68 0,7 0,69 0,66 0,72 c NH3 , % 97,8 99,1 98,6 98,4 99,3 99,2 98,8 98,5 98,7 99,3 Задание 103-112 Определить расход соды и гидроокиси кальция для очистки V м 3 рассола содержащего m 1 кг СаSO 4 , m 2 кг MgCl 2 , m 3 кг CаCl 2 , табл.19. Таблица 19. Задание 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 V, м 3 2,3 3,8 6,2 5,4 4,7 5,9 6,1 7,2 4,6 7,5 m 1 , кг 10,2 15,4 18,9 14,8 12,6 15,7 18,3 16,4 15,8 19,2 m 2 , кг 1,2 2,4 2,3 1,9 1,7 2,5 2,9 2,3 2,4 2,8 m 3 , кг 1,1 1,3 1,5 1,7 1,4 1,8 1,5 2,1 1,6 1,9 Задание 113-122 Составить материальный баланс сатуратора для нейтрализации G тонн фосфорной кислоты в производстве аммофоса. Состав экстракционной фосфорной кислоты, %: Р 2 О 5 – с Р2О5 ; SO 3 – c SO3 , MgO – c MgO , CaO – c CaO , Al 2 O 3 –c Al2O3 , Fe 2 O 3 –c Fe2O3 , F – c F . Состав жидкого аммиака: NH 3 – c NH3 %, H 2 O – с Н2О . В процессе насыщения кислоты аммиаком испаряется m кг воды на 1000 кг кислоты. Содержание аммиака в нейтрализованной пульпе составляет х % от общего количества Р 2 О 5 ,табл. 20. Таблица 20. Задание 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 G, тн 5 3 7 9 4 2 8 10 12 6 с Р2О5 , % 24,8 25,3 25,0 25,9 25,2 24,7 24,9 25,9 24,7 26,1 С SO3 , % 3,56 3,87 3,64 3,75 3,28 3,15 3,98 3,17 3,25 3,64 c MgO , % 3,52 3,78 3,41 3,29 3,61 3,58 3,27 3,19 3,33 3,42
c CaO , % 0,31 0,28 0,18 0,32 0,27 0,24 0,21 0,19 0,20 0,25 c Al2O3 , % 1,41 1,38 1,27 1,19 1,25 1,29 1,34 1,28 1,25 1,20 c Fe2О3 , % 1,26 1,24 1,31 1,35 1,24 1,41 1,19 1,32 1,33 1,17 c F , % 2,17 2,34 1,98 1,86 1,75 2,11 2,05 2,18 2,07 2,01 c NH3 , % 98,3 97,5 99,1 98,8 98,6 98,5 99,2 97,9 97,6 99,1 c H2О , % 1,7 2,5 0,9 1,2 1,4 1,5 0,8 2,1 2,4 0,9 m, кг 85 81 83 78 79 72 73 80 84 85 х, % 26,5 26,3 26,8 27,1 27,5 27,3 27,2 28,1 28,3 27,1 Задание 123-132 Составить материальный баланс получения азотнокислой вытяжки разложением G тонн апатитового концентрата азотной кислотой концентрацией с HNO3 . Избыток кислоты – а % от стехиометрического количества. Состав апатитового концентрата, %: Р 2 О 5 – с Р2О5 ; CaO – c CaO , Се 2 O 3 – c Се2O3 , Fe 2 O 3 –c Fe2O3 , F – c F , Fe 2 O 3 – c Fe2O3 , SiO 2 – c SiO2 , Н.о. – с Н.о. , Н 2 О – с Н2О . Состав жидкого аммиака: NH 3 – c NH3 %, H 2 O – с Н2О . Степень извлечения компонентов апатита при разложении: Р 2 О 5 , СаО, Се 2 O 3 - х 1 % , F- х 2 %, Fe 2 O 3 – х 3 %, табл. 21. Таблица 21. Задание 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 G, тн 10 12 9 8 6 7 11 5 13 4 с HNO3 , % 45,3 44,9 44,7 45,1 45,6 45,0 45,4 44,8 45,0 45,2 а, % 6,1 5,4 4,6 4,8 5,2 5,0 5,1 5,8 5,7 5,3 с Р2О5 , % 37,9 38,5 39,4 39,1 38,4 38,1 39,8 37,7 39,2 39,6 c CaO , % 53,2 52,7 51,8 51,6 52,9 52,7 50,6 53,5 52,8 51,3 c Се2O3 , % 0,81 0,92 0,95 1,02 1,15 0,79 1,21 1,16 0,76 1,98 c Fe2О3 , % 0,92 0,81 1,84 0,84 1,36 0,99 0,79 0,83 1,01 1,25 c F , % 2,96 3,11 2,03 3,03 2,25 3,33 3,16 2,60 2,45 2,13 c SiO2 , % 1,85 1,36 1,51 1,64 2,03 2,21 1,88 1,42 1,31 1,72 c H. о , % 2,03 2,08 1,93 2,29 1,46 1,49 1,94 2,11 2,01 1,57 c H2О , % 0,33 0,52 0,54 0,48 0,45 0,39 0,62 0,68 0,46 0,45 х 1 , % 98,2 98,9 98,7 98,5 98,0 98,3 97,9 97,5 98,8 98,1 х 2 , % 95,4 96,1 95,8 95,2 95,6 96,3 94,9 94,7 95,1 96,0 х 3 , % 70,8 71,2 70,5 69,8 69,6 70,2 70,4 69,4 68,3 72,1 Задание 133-142 Составить материальный баланс разложения азотнокислой G тонн апатитового концентрата азотной и серной кислотами для производства нитрофоски с соотношением Р 2 О 5вод / Р 2 О 5цитр = 1/1. Состав апатитового концентрата, %: Р 2 О 5 – с Р2О5 ; CaO – c CaO , Се 2 O 3 – c Се2O3 , Fe 2 O 3 –c Fe2O3 , F – c F , Fe 2 O 3 – c Fe2O3 , SiO 2 – c SiO2 , Н.о. – с Н.о. , Н 2 О – с Н2О . Разложение апатита ведется при последовательной подаче кислот - сначала азотной, концентрацией с HNO3 , затем серной, концентрацией с H2SO4 . Степень извлечения компонентов апатита при разложении: Р 2 О 5 , СаО, и F - х 1 % , Се 2 O 3 - х 2 %, Fe 2 O 3 – х 3 %, табл. 22. Таблица 22. Задание 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 G, тн 9 7 8 11 12 6 14 10 13 15 с Р2О5 , % 37,9 38,5 39,4 39,1 38,4 38,1 39,8 37,7 39,2 39,6 c CaO , % 53,2 52,7 51,8 51,6 52,9 52,7 50,6 53,5 52,8 51,3 c Се2O3 , % 0,81 0,92 0,95 1,02 1,15 0,79 1,21 1,16 0,76 1,98 c Fe2О3 , % 0,92 0,81 1,84 0,84 1,36 0,99 0,79 0,83 1,01 1,25 c F , % 2,96 3,11 2,03 3,03 2,25 3,33 3,16 2,60 2,45 2,13 c SiO2 , % 1,85 1,36 1,51 1,64 2,03 2,21 1,88 1,42 1,31 1,72 c H. о , % 2,03 2,08 1,93 2,29 1,46 1,49 1,94 2,11 2,01 1,57 c H2О , % 0,33 0,52 0,54 0,48 0,45 0,39 0,62 0,68 0,46 0,45 с HNO3 , % 47,3 46,9 46,7 47,1 47,0 46,8 47,5 46,6 47,5 47,4
с H2SO4 , % 92,8 93,0 93,2 92,5 92,6 93,4 93,5 93,1 92,7 92,8 х 1 , % 98,2 98,9 98,7 98,5 98,0 98,3 97,9 97,5 98,8 98,1 х 2 , % 95,4 96,1 95,8 95,2 95,6 96,3 94,9 94,7 95,1 96,0 х 3 , % 70,8 71,2 70,5 69,8 69,6 70,2 70,4 69,4 68,3 72,1 Для осуществления промежуточного контроля знаний учащихся проводятся тестирования по следующим тестам, успешностью выполнения которых является 75% получение баллов из возможных, каждый правильный ответ оценивается в 1 балл. Тест 1. 1. Наука о наилучших способах производства химических продуктов называется А) механическая технология; Б) химическая технология; В) технология неорганических веществ; Г) технология. 2. Процессы в которых сырье загружается в аппарат и через некоторое время реакции выгружается называются А) непрерывными; Б) периодическими; В) гетерогенными; Г) массобменными. 3. Полупродукты – это А) сырье; Б) природные материалы, используемые в производстве промышленных продуктов; В) побочные продукты, которые не используются на данном производстве; Г) сырье, которое подвергалось промышленной переработке и будет использоваться далее для получения какого-либо продукта. 4. Песок относится к А) рудному сырью; Б) горючему сырью; В) нерудному сырью; Г) техническому сырью. 5. Регенерация – это А) перевод прореагировавшего вещества в первоначальное; Б) обогащение сырья; В) переработка сырья; Г) измельчение сырья. 6. Себестоимость продукции не снижается за счет: А) использования дешевого сырья; Б) комплексного использования сырья; В) замена пищевого сырья на непищевое; Г) подготовки сырья. 7. Расположите последовательно процессы технологической схемы производства А) химическое превращение; Б) разделение продуктов; В) подготовка сырья; Г) целевой продукт. 8. Процессы, характеризующие движением взаимодействующих фаз под углом друг к другу называется А) прямоточными; Б) противоточными; В) перекрестными; Г) взаимного перемещения. 9. Преимущества противотока перед прямотоком в следующем: А) возможность создать большую разность температур; Б) возможность создать большую разность концентраций; В) более мягкие условия протекания процесса у выхода материала из аппарата;
Г) большая полнота осуществления процесса. 10. Материальный баланс составляется на основе закона А) эквивалентов; Б) сохранения масс; В) кратных отношений; Г) сохранения энергии. 11. Термохимия – это А) учение о тепловых эффектах химических реакций; Б) раздел химии, изучающий скорость реакции; В) химическая дисциплина о экзо- и эндотермических процессах; Г) наука о температуре. 12. Экзотермические реакции – это реакции, идущие А) с выделением теплоты (+Q); Б) с поглощением теплоты (-Q); В) без изменения температуры; Г) с выделением и поглощением тепла. 13. Закон Гесса: А) Тепловой эффект химической реакции равен разности между алгебраической суммой теплот образования продуктов реакции и алгебраической суммой теплот образования исходных веществ; Б) Тепловой эффект химической реакции при постоянном давлении и объеме не зависит от пути реакции (т.е. от промежуточных стадий), а определяется начальным и конечным состоянием системы (т.е. состоянием исходных веществ и продуктов реакции (газ, жид., ТВ;. В) Тепловой эффект химической реакции равен сумме теплот сгорания исходных веществ минус сумма теплот сгорания продуктов реакции; Г) Тепловой эффект химической реакции при постоянном давлении и объеме зависит от пути реакции (т.е. от промежуточных стадий) и определяется разностью между начальным и конечным состоянием системы (т.е. состоянием исходных веществ и продуктов реакции (газ, жид., ТВ. 14. Вычислить тепловой эффект реакции получения гидроксида кальция СаО (т) + Н 2 О (ж) = Са(ОН) 2(т) , если теплота образование СаО (т) равна +635701,5Дж/моль, теплота образования Н 2 О (ж) +285835,5 Дж/моль и теплота образования Са(ОН) 2 +986823 Дж/моль. А) 65 286 Дж. Б) 1908360 Дж В) -65286 Дж Г) 986823 Дж 15. Составьте термохимическое уравнение горения метана СН 4 и рассчитайте объем воздуха, необходимый для сжигания 1моль метана, если известно, что при сгорании 5,6 л метана выделяется 220 кДж теплоты, содержание кислорода в воздухе равно 20%. А) 880 кДж, 56 л.; Б) 55 кДж, 16,8 л.; В) 1760 к Дж; 56л.; Г) 44 к Дж, 5,6л. 16. Принцип Ле Шателье: А) при воздействие на равновесную систему, любого внешнего фактора, равновесие в системе смещается в таком направлении, чтобы уменьшить воздействие этого фактора; Б) если реакция идет с увеличением количества компонентов a + b < c + d, то повышение давления смещает равновесие химической реакции справа налев; В) при введение дополнительного количества вещества равновесие химической реакции сместиться в ту сторону, где концентрация вещества уменьшается;
Г) если к равновесной системе подводится теплота, то в системе происходят изменения, чтобы ослабить это воздействие, т.е. процессы с поглощением теплоты. 17. Реакция соединения азота и водорода обратима и протекает по уравнению N 2 + 3Н 2 =2NН 3 . При состоянии равновесия концентрации участвующих в ней веществ были: [N 2 ] = 0,01 моль/л, [Н 2 ] = 2,0 моль/л, [NH 3 ] = 0,40 моль/л. Вычислить константу равновесия и исходные концентрации азота и водорода. А) К равн = 2; С 0 (N 2 ) = 0,21 моль/л и С 0 (Н 2 ) = 2,6 моль/л; Б) К равн = 20; С 0 (N 2 ) = 0,21 моль/л и С 0 (Н 2 ) = 2,6 моль/л; В) К равн = 2; С 0 (N 2 ) = 0,2 моль/л и С 0 (Н 2 ) = 0,6 моль/л; Г) К равн = 20; С 0 (N 2 ) = 0,41 моль/л и С 0 (Н 2 ) = 2,4 моль/л; 18. Один моль смеси пропена с водородом, имеющей плотность по водороду 15, нагрели в замкнутом сосуде с платиновым катализатором при 320°С, при этом давление в сосуде уменьшилось на 25%. Рассчитайте выход реакции в процентах от теоретического. На сколько процентов уменьшится давление в сосуде, если для проведения эксперимента в тех же условиях использовать 1 моль смеси тех же газов, имеющей плотность по водороду 16? А) скорость реакции уменьшилась в 64 раза; Б) скорость реакции возросла в 64 раза; В) скорость реакции возросла в 16 раза; Г) скорость реакции уменьшилась в 16 раза. выход С 3 Н 8 -- 83,3%; давление уменьшится на 21,4%. 19. Во сколько раз увеличится скорость химической реакции при повышении температуры с 0 до 50°С, принимая температурный коэффициент скорости равным трем? А) скорость реакции уменьшилась в 243 раза; Б) скорость реакции возросла в 243 раза; В) скорость реакции возросла в 15 раза; Г) скорость реакции уменьшилась в 15 раза. 20. Как изменится скорость реакции 2А+В 2= 2АВ, протекающей и закрытом сосуде, если увеличить давление в 4 раза? А) скорость реакции уменьшилась в 64 раза; Б) скорость реакции возросла в 64 раза; В) скорость реакции возросла в 16 раза; Г) скорость реакции уменьшилась в 16 раза. 21. Степень превращения - это отношение А) количества вещества, вступившего в реакцию, к его исходному количеству вещества; Б) отношение количества фактически полученного количества того или иного продукта к его теоретическому количеству; В) отношение массы целевого продукта к общей массе продуктов, полученных в данном процессе, или к массе превращенного сырья за время t; Г) количества готового продукта m фактически вырабатываемый в единицу времени t при заданных условиях процесса производства. 22. Выход продукта является показателем совершенства процесса и показывает. А) количества вещества, вступившего в реакцию, к его исходному количеству вещества; Б) отношение количества фактически полученного количества того или иного продукта к его теоретическому количеству; В) отношение массы целевого продукта к общей массе продуктов, полученных в данном процессе, или к массе превращенного сырья за время t; Г) количества готового продукта m фактически вырабатываемый в единицу времени t при заданных условиях процесса производства. 23. Производительность аппарата (П) определяет А) количества вещества, вступившего в реакцию, к его исходному количеству вещества; Б) отношение количества фактически полученного количества того или иного продукта к его теоретическому количеству;
В) отношение массы целевого продукта к общей массе продуктов, полученных в данном процессе, или к массе превращенного сырья за время t; Г) количества готового продукта m фактически вырабатываемый в единицу времени t при заданных условиях процесса производства. 24. Интенсивность аппарата – это А) количество вещества, вступившего в реакцию, к его исходному количеству вещества; Б) отношение количества фактически полученного количества того или иного продукта к его теоретическому количеству; В) отношение массы целевого продукта к общей массе продуктов, полученных в данном процессе, или к массе превращенного сырья за время t; Г) производительность, отнесенная к единице полезного объема или к единице полезной площади. 25. Селективность - это А) количество вещества, вступившего в реакцию, к его исходному количеству вещества; Б) отношение количества фактически полученного количества того или иного продукта к его теоретическому количеству; В) отношение массы целевого продукта к общей массе продуктов, полученных в данном процессе, или к массе превращенного сырья за время t; Г) количества готового продукта m фактически вырабатываемый в единицу времени t при заданных условиях процесса производства. 26. Расходный коэффициент К р – А) определяет расходы сырья, воды, топлива, электроэнергии пара на единицу произведенной продукции; количества вещества, вступившего в реакцию, к его исходному количеству вещества; Б) отношение количества фактически полученного количества того или иного продукта к его теоретическому количеству; В) отношение массы целевого продукта к общей массе продуктов, полученных в данном процессе, или к массе превращенного сырья за время t; Г) количество готового продукта m фактически вырабатываемый в единицу времени t при заданных условиях процесса производства. 27. Сколько теоретически можно получить чугуна, содержащего 3% углерода и 3% других элементов, из 1 т железной руды, содержащей 80% железа? Из каждой тонны железной руды, содержащей в среднем 80% магнитного железняка, выплавляют 570 кг чугуна, содержащего 95% железа. Каков был выход железа от теоретического? А) 93,4%; Б) 64 %; В) 16 %; Г) 46,6%. 28. Для получения формальдегида метиловый спирт необходимо окислить на серебряном катализаторе: СН 3 ОН + 0,5О 2 = СН 2 О + Н 2 О. Кроме основных реакций протекают и побочные. Предположим, что на окисление подается 3,2 кмоль метилового спирта. Их них образовалось 1,8 кмоль формальдегида, 0,8 моль - побочных продуктов (суммарно) и остались неокисленными 0,6 кмоль метилового спирта. Необходимо найти степень превращения метилового спирта, выход формальдегида и селективность. А) 0,81, 0,69, 56%; Б) 0,64, 0,70, 45 %; В) 0,16, 0,81, 69%; Г) 0,90, 0,78, 46,6%. 29. Рассчитать минимальный расход магния для удаления сурьмы из 10 т чернового свинца, в котором сурьма составляет 0,5% массы. Сурьма выделяется из сплава в составе соединения Мg 3 Sb 2
А) 14,8 кг.; Б) 34,64кг; В) 16, 81кг; Г) 90,78кг. 30. Некоторая порода состоит из минералов сильвинита (KCl), каинита (MgSO 4 *KCl*3H 2 О) и карналлита (MgCl 2 *KCl*6H 2 О). Массовая доля калия в породе составляет 18%, а примесей (не содержащих калия и магния) - 12%. Вычислите возможную массу магния в 100 кг породы. А) 6,5кг; Б) 7.38кг; В) 15.84кг; Г) 80,96кг. 31. Флотация – это А) метод обогащения основанный на различной смачиваемости зерен отдельных минералов водой; Б) метод основан на том, что минералы имеют разную прочность, поэтому непрочные измельчаются больше, чем прочные; В) метод основан на различной магнитной проницаемости компонентов сырья; Г) метод основанный на разности температур кипения. 32. Электролизом называется А) химический процесс под действием тока; Б) окислительно-восстановительная реакция в растворе электролита; В) электролитическая диссоциация; Г) окислительно-восстановительная реакция, протекающая при пропускании постоянного электрического тока через расплав или раствор электролита. 33. Какие процессы происходят при электролизе расплава гидроокиси натрия? А) 4NаОН = 4Na + 2Н 2 О + О 2 ; Б) 4NаОН = 4Na + 2Н 2 О; В) 4NаОН = 4Na + 2Н 2 +2О 2 ; Г) 4NаОН = 2Na 2 О+ 2Н 2 О. 34. Определить выход по току (в%), если в течение 24 ч в электролизере раствора поваренной соли при силе тока 15500А было получено 4200 л электролитической щелочи с концентрацией NaOH 125 кг/м 3. А) выход по току 94,6%; Б) выход по току 64,6%;; В) выход по току194,6%;; Г) выход по току 47,3%;. 35. Вещества, ускоряющие химические реакции называются А) промоторы; Б) ингибиторы; В) катализаторы; Г) каталитические яды. Тест 2. 1. Наука о наиболее экономичных и экологически целесообразных методах химической переработки сырьевых природных материалов в продукты потребления называется… 1. физическая химия 2. политическая экономика 3. химическая технология 4. химическая кибернетика 2. Руда – это…
1. любое вещество, образовавшееся в природных условиях 2. природное минеральное образование с таким содержанием металлов, или неметаллов, или полезных минералов, которое обеспечивает экономическую целесообразность их извлечения 3. минерал, извлеченный из метеорита 4. исходное сырье для получения аммиака 3. Какое из природных веществ можно назвать рудой? 1. известняк 2. песок 3. мрамор 4. магнитный железняк 4. Чтобы химический процесс, проводимый в промышленных масштабах, был экономически оправдан, необходимо и достаточно… 1. использовать высокоэффективные катализаторы 2. чтобы процесс был экзотермическим 3. обеспечить максимально достижимый выход продукта 4. достичь оптимального выхода целевого продукта из сырьевых материалов 5. Шихтой называется… 1. смесь материалов в определенной пропорции 2. продукты реакции 3. полупродукты 4. сырье и материалы 6. Отходы – это… 1. смесь материалов в определенной пропорции 2. побочные продукты реакции, не используемые на данном предприятии 3. полупродукты 4. продукты и материалы 7. Материальный баланс составляется на основе закона… 1. сохранения энергии 2. эквивалентов 3. кратных отношений 4. сохранения масс веществ 8. Тепловой баланс основывается на законе… 1. сохранения энергии 2. эквивалентов 3. кратных отношений 4. сохранения масс веществ 9. Энергией называется… 1. физическая величина, характеризующая направление теплообмена между системами 2. экзотермический химический процесс 3. физическая величина, являющейся мерой взаимодействия и движении материальных систем 4. термодинамическое состояние системы 10. Для расчетов используют модели идеальных реакторов, к которым относится… 1. реактор полного смешивания 3. реактор периодического действия 2. реактор непрерывного действия 4.реактор для смешивания 3. 11. Принцип получения из сырья сразу многих полезных веществ называется… 1. оптимизация 2. интенсификация 3. комплексного использования
4. безотходности производства 12. Осуществление производственных процессов без непосредственного участия человека называется принципом… 1. механизации 2. автоматизации 3. замены периодических процессов на непрерывные 4. интенсификации работы 13. Выходом реакции называется… 1. количество продуктов реакции 2. масса продуктов реакции 3. отношение массы продуктов к количеству продуктов 4. отношение количества получаемого в действительности к тому количеству, которое получилось бы при протекании реакции до конца 14. Концентрирование веществ на поверхности твердого тела называется… 1. адсорбцией 2. абсорбцией 3. флотацией 4. катализом 15. Вещества, ускоряющие химические реакции называют… 1. промоторы 2. ингибиторы 3. катализаторы 4. трегеры 16. Что не включают в подсчет фабричной (заводской) себестоимости… 1. расходные коэффициенты 2. заработную плату 3. амортизационные расходы 4. цеховые расходы 17. На каком принципе основана работа печи «кипящего слоя»? 1. противотока 2. прямотока 3. перекрестного тока 4. флотации 18. Водород самый распространенный элемент … 1. на Земле 2. во Вселенной 3. Земной коры 4. атмосферы Земли 19. В лаборатории водород не получают… 1. электролизом водного раствора гидроксида натрия 2. конверсией метана 3. взаимодействием кальция с водой 4. взаимодействием цинка с соляной кислотой 20. В промышленности гидроксид натрия получают… 1. обработкой оксида натрия водой 2. электролизом расплава хлорида натрия 3. обработкой глауберовой соли баритовой водой 4. электролизом раствора хлорида натрия 21. Взаимодействием фосфорной кислоты с известняком в промышленности получают ценное фосфорное удобрение и кормовую добавку 1. преципитат 2. фосфат кальция
3. простой суперфосфат 4. двойной суперфосфат 22. Азот – основной компонент… 1. земной коры 2. Вселенной 3. морской воды 4. воздуха 23. Электролизом водного раствора хлорида натрия получают одновременно… 1. O 2 , Cl 2 2. Na, H 2 3. O 2 , H 2 , Na 2 O 4. O 2 , H 2 , NaOH 24. Современный процесс получения аммиака основан на 1. реакции гидролиза цианамида кальция 2. действием гашеной извести на хлорид аммония при нагревании 3. разложением фосфата аммония при нагревании 4. каталитическим синтезом из азота и водорода 25. Соединение гидроксида кальция называют… 1. известняком 2. хлорной известью 3. гашеной известью 4. негашеной известью 26. Контактный способ получения серной кислоты включает три стадии. Напишите их химические уравнения. 27. На третьей стадии получения серной кислоты поглощение серного ангидрида производят не водой, а 98% раствором серной кислоты. Это связано с тем, что… 1. при растворении серного ангидрида 98% раствором серной кислоты процесс каталитически ускоряется 2. непосредственно поглощение серного ангидрида водой малоэффективно, поскольку пары воды над ее поверхностью образуют туман из крошечных капелек кислоты, препятствующих дальнейшему растворению 3. непосредственная реакция серного ангидрида с водой требует больших затрат теплоты 4. серный ангидрид не растворяется в воде, образуя нерастворимые 28. Пирит имеет формулу… 1. Na 2 SO 4 * 10 H 2 O 2. FeS 3. FeS 2 4. Na 2 S 2 29. Раствор серного ангидрида в 100% серной кислоте называется 1. царская водка 2. плавиковая кислота 3. олеум 4. олеиновая кислота 30. Из 240 кг. пирита было получено 294кг. серной кислоты. Рассчитайте выход серной кислоты 1. 89% 2. 75% 3. 50% 4. 39,5% 31. Сера имеет три аллотропных модификации 1. карбин, сера кубическая, озон
2. карбин, сера кристаллическая, кремнезем 3. сера кристаллическая, сера гидратная, сера гомогенная 4. сера аморфная, сера ромбическая, сера моноклинная 32. Процесс промышленного получения азотной кислоты включает три стадии. Напишите их химические уравнения 33. Какие нитраты издавна называют селитрами 1. нитраты кальция, меди. серебра 2. нитраты железа, алюминия 3. нитраты бария, магния, цинка 4. нитраты калия, натрия, аммония 34. К сложным минеральным удобрениям относятся… 1. древесная зола 2. аммофоска 3. фосфористая мука 4. аммиачная селитра 35. Карбонат натрия в промышленности называют… 1. кальцинированная сода 2. бикарбонат натрия 3. кристаллическая сода 4. каустическая сода 36. Кальцинированная сода в промышленности получается… 1. способом Леблана 2. из природных залежей 3. из минеральных вод 4. аммиачным способом 37. Хлороводород получают преимущественно в промышленности 1. сульфатным способом 2. синтезом из хлора и водорода 3. хлорирование углеводородов 4. из соляной кислоты и ее растворов солей 38. Мочевина относится к… 1. фосфорным удобрениям 2. азотным удобрениям 3. калийным удобрениям 4. микроудобрениям 39. Важнейшим сырьем при стекловарении является… 1. кварцевый песок 2. известняк 3. сода 4. оксид кремния, мел, сульфат натрия 40. Важнейшим сырьем для керамических изделий является… 1. кварцевый песок 2. каолин 3. глина 4. полевой шпат. Аудиторные занятия практического характера могут быть реализованы с применением подобранных кейсов, в соответствии со следующей тематикой содержания программы:
1.
Введение;
2.
Производство серной кислоты нитрозным способом;
3.
Производство азотоводородной смеси для синтеза аммиака;
4.
Производство синтетического аммиака;
5.
Производство азотной кислоты;

6.
Характеристика минеральных удобрений, ассортимент и свойства;
7.
Производство фосфорных удобрений;
8.
Производство фосфорной кислоты и фосфора;
9.
Электрохимический способ получения каустической соды;
10.
Производство соляной кислоты. Примеры кейсов занятия по теме: «Производство серной кислоты». Кейс 1. Вы открыли склянку с вязкой бесцветной жидкостью и увидели выделяющийся из нее белый дым. Когда в склянку опустили лучину, то ее конец обуглился. Какое вещество находиться в склянке? (конц. серная кислота). Кейс 2. На заводе долгое время перекачивали серную кислоту из хранилища в цех по стальному трубопроводу. Но однажды трубы дали течь, и цех был залит кислотой. Выяснение обстоятельств аварии показало, что, нарушая правила технологии, трубопровод целый год использовали для транспортировки кислоты, имеющей не 93%, а 45% концентрацию. Почему изменение концентрации кислоты вызвало коррозию трубопровода? Приведите уравнение реакции. (конц. серная кислота пассивирует железо и реакция не протекает, а разбавленная серная кислота быстро и легко реагирует с ним. Поэтому стальные трубы вступили в реакцию с 45% серной кислотой, толщина их стенки постепенно истончилась и они дали течь. Этот процесс можно выразить следующим уравнением реакции: Fe + H 2 SO 4 = FeSO 4 + H 2 ). Кейс 3. Прочитай текст докладной записки завхоза одного из автотранспортных предприятий: “Разбирая реактивы на сладе, рабочие обнаружили забытую бутыль с бесцветной жидкостью. Этикетка на бутыли была повреждена, сохранилась только “Концентрированная ….рная кислота”. 1. Кислоту можно применить для заправки аккумуляторов, но как определить, что за кислота в бутыли и годится ли она для этих целей?” 2. Предположи, какая кислота может находиться в бутыли. 3. Предложи план и способ распознавания данных кислот. 4. Проделай необходимые реакции, используя имеющиеся в наличии реактивы. 5. Определи кислоту и сделай вывод о возможности ее использования в качестве электролита для заправки аккумуляторов, ответ обоснуй. (к ислота в бутыли может быть хлорной, серной, ортофосфорной, борной. Борная и ортофосфорная кислоты - твердые вещества. Хлорную кислоту можно обнаружить с помощью реакции ее с хлоридом калия после ее разбавления, но эта реакция результатов не дала. Серная кислота после разбавления дает качественную реакцию с хлоридом бария. При проведении данной реакции выпал белый осадок, значит, в бутыли находилась серная кислота. Так как она является сильным электролитом, ее можно использовать для заправки аккумулятора). Кейс 4. Необходимо написать письмо в проектный институт: «Хозяин нашего завода поручил нам организовать производство серной кислоты, мы никогда ее не выпускали и не знаем, как нам это сделать. Помогите получить серную кислоту промышленным способом!». «Задание логистам»: Какое сырье необходимо для производства серной кислоты, как использовать конечный продукт. (Можно воспользоваться интернет - ресурсами). «Задание экономистам»: проанализировать затраты на производство серной кислоты.  Получение серной кислоты из элементарной серы.  Получение серной кислоты из сероводорода.  Получение серной кислоты из пирита. Примечание: эффективность реакции оценивается по стоимости процесса с учетом массовой доли выхода продукта реакции. Таблица 23. Стоимость сырья Наименования Ед. измерения Стоимость Сера (н.у.) 1кг 2,5руб. Кислород (н.у.) 1л 19 руб.
Вода 1л 0, 014 руб. Серная кислота 1 л (плотность 2,31г/ л) 2,4 руб. Пирита(тв.) 1 кг 120 руб. «Задание технологам»: Проанализировав способы получения неорганических веществ предложить технологическую схему получения серной кислоты из FeS 2 . Источники – технологические схемы и описание производств неорганических веществ. «Задание экологам»: Проанализировать возможности угрозы окружающей среде при производстве серной кислоты, предложить методы предотвращения этого. Как наиболее эффективно использовать природные ресурсы и энергию в этом производстве. (Можно воспользоваться Интернет-ресурсами). Кейс 5. “Производственное совещание”. Производственное совещание предполагает работу следующих специалистов или групп специалистов: директор завода, бюро инженеров-технологов, лаборатория химического анализа, планово-экономический отдел, цех окисления сернистого газа, цех обжига пирита, цех чистки оксида серы (IV), цех гидратации оксида серы (VI), которые осуществляют подготовительную работу по кейсу. Директор завода: “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. И действительно, по масштабам производства и разнообразию областей применения серная кислота занимает одно из ведущих мест среди продуктов химической промышленности. Трудно назвать какое либо современное производство, в котором не применялась бы серная кислота, ее соли или вещества, полученные с ее использованием. Серная кислота применяется в разнообразных производствах химической промышленности:  минеральных удобрений, пластмасс, красителей, искусственных волокон, минеральных кислот, моющих средств;  в нефтяной и нефтехимической промышленности:  для очистки нефти, получения парафинов;  в цветной металлургии:  для получения цветных металлов - цинка, меди, никеля и др.  в черной металлургии:  для травления металлов;  в целлюлозно-бумажной, пищевой и легкой промышленности (для получения крахмала, патоки, отбеливания тканей) и т.д. Последние десятилетия во всех странах наблюдается непрерывное развитие промышленности, и, в первую очередь, химической. Поэтому возрастает, соответственно, и производство серной кислоты. До XIX века из всех химических продуктов только серную кислоту производили фабричным методом, остальные получали в рамках ремесленного производства. В 1879 г. известный немецкий ученый-химик Г. Лунге писал “Производство серной кислоты является тем фундаментом, на котором поставлена вся химическая промышленность нашей эпохи вообще…” Серная кислота известна очень давно. Первое упоминание о серной кислоте принадлежит арабскому алхимику Джабир Ибн Хайяну, живущему в VIII—IX вв. В его трактате “Итог совершенства магистерии” описывается методика получения серной кислоты: “Перегони фунт кипрского купороса, полтора фунта селитры, четверть фунта квасцов и получишь воду. Эта вода очень хорошо растворяет металлы”.
В XVI веке серную кислоту получали сухой перегонкой железного купороса, и с тех пор концентрированную серную кислоту стали называть “купоросным маслом”. Первый сернокислотный завод был построен в Англии в 1740 г. Серную кислоту там получали сжиганием смеси серы и селитры в металлических сосудах. Образующиеся при этом газы направляли в специальные стеклянные сосуды, где происходило поглощение их водой с образованием серной кислоты. Получали кислоту низкой концентрации: (до 50-60%). В России серная кислота была впервые получена на заводе князя Голицына, а в 1897 г. был построен первый контактный сернокислый завод. В настоящее время основным методом производства серной кислоты является контактный, т.к. этот метод имеет преимущества перед другими:  получение продукта в виде чистой концентрированной кислоты, приемлемой для всех потребителей;  уменьшение выбросов вредных веществ в атмосферу с выхлопными газами. Бюро инженеров-технологов: Для получения серной кислоты на нашем производстве мы используем, в основном, флотационный колчедан - отход производства при обогащении медных руд, содержащих смеси сернистых соединений меди и железа. Процесс обогащения этих руд происходит на Норильской и Талнахской обогатительных фабриках, которые и являются основными поставщиками сырья. В основе нашего производства лежат три химические реакции: I. Обжиг пирита, в результате чего образуется сернистый газ 4FeS 2 + 11O 2 —>2Fe 2 O 3 + 8SO 2 +Q или сжигание серы S+O 2 —>SO 2 +Q II. Окисление диоксида серы до триоксида на катализаторе: V 2 O 5 2SO 2 +О 2 —>2SO 3 +Q III. Поглощение триоксида серы с целью получения серной кислоты: SO 3 + H 2 O —>H 2 SO 4 +Q КАРТА- СХЕМА ПРОИЗВОДСТВА СЕРНОЙ КИСЛОТЫ I. Сырьё: сера - S серный колчедан (пирит) - FeS 2 сульфиды цветных металлов - Cu 2 S, ZnS, PbS сероводород – H 2 S II. Вспомогательный материал катализатор- оксид ванадия – V 2 O 5 III. Основные химические процессы: 4FeS 2 + 110 2 → 8SO 2 + 2Fe 2 O 3 кат. 2 SO 2 + O 2 →2SO 3 + Q SO 3 + H 2 O → H 2 SO 4 + Q IV. Технологические принципы: 1) Принцип непрерывности 2) Принцип теплообмена 3) Принцип противотока 4) Принцип безотходного производства V. Технологические процессы: обжиг пирита в печи →поступление оксида серы ( IV) и кислорода в очистительную систему →в контактный аппарат →подача оксида серы (VI) в поглотительную башню.
VI. Охрана окружающей среды:  герметичность трубопроводов и аппаратуры  газоочистительные фильтры Производство серной кислоты контактным способом включает четыре стадии: получение диоксида серы; очистку газа от примесей; получение триоксида серы; абсорбцию триоксида серы. Первая стадия связана с получением диоксида из колчедана, который обжигают в печах, где протекает необратимая реакция 4FeS 2 +llO 2 = 2Fe 2 O 3 + 8SO 2 + Q. Ускорение этой реакции, а следовательно, интенсификация процесса обеспечивается тонким измельчением сырья, тщательным его перемешиванием и избытком воздуха или обогащением воздуха кислородом. Измельченный серный колчедан обжигают в печах механических полочных, пылевидного обжига и со взвешенным (кипящим) слоем колчедана. Последние печи более эффективны. Образующийся при обжиге колчедана огарок характеризуется содержанием железа до 50 % и после соответствующей подготовки может быть использован для производства чугуна. Из 1 т колчедана получается 0,72...0,75 т огарка. Печные газы, получаемые при обжиге колчедана, содержат много пыли, для улавливания которой применяют циклоны и электрофильтры (вторая стадия производства серной кислоты). В циклонах пыль оседает под действием центробежных сил. Электрофильтры представляют собой конденсаторы высокого напряжения (60000... 70000 В). Запыленный газ проходит между пластинами электрофильтра, где пылинки заряжаются и оседают на противоположно заряженных пластинах. При встряхивании пластин осевшая пыль падает в бункер электрофильтра, из которого затем удаляется. В электрофильтрах газ очищается до остаточного содержания пыли примерно 0,2 г/м3,чего вполне достаточно для переработки сернистых газов в серную кислоту нитрозным способом. Контактный способ требует более тщательной очистки не только от пыли, но и от газообразных примесей "отравляющих" катализатор, использующийся при окислении доксида серы. Обжиговый газ после пылеочистки в электрофильтрах имеет температуру около 350 °С и содержит остатки пыли, а также газообразные примеси соединений мышьяка (As 2 O 3 ), селена (SeO 2 ) и других элементов, способные разрушать катализатор и снижать, его активность. Примеси селена целесообразно извлекать из газа и как необходимый промышленности материал. Для очистки газа предусматривается система промывных башен, электрофильтров и сушильных башен. Третья стадия производства серной кислоты является основной. Сухой очищенный газ поступает на контактное окисление SO 2 до S0 3 , которое происходит по обратимой экзотермической реакции, протекающей с уменьшением объема газа. Равновесие данной реакции сдвигается в сторону образования SO 3 при снижении температуры и увеличении давления газовой среды. Однако, поскольку в обжиговом газе концентрация сернистого газа и кислорода невелика (содержание балластного азота в газе превышает 80%), увеличение давления в сернокислотном производстве нецелесообразно, в связи с чем основным регулятором равновесия реакции окисления сернистого газа является температура. Скорость процесса окисления SO 2 при отсутствии катализатора даже при высоких температурах мала. На сернокислотных заводах нашей страны в качестве катализатора используют главным образом ванадиевые контактные массы с содержанием V 2 0 5 примерно 7 %, а также включающие оксиды щелочных металлов и высокопористые алюмосиликаты в качестве носителя. Для достижения максимальной скорости окисления SO 2 в SO 3 процесс следует начинать при температуре около 600 °С и заканчивать при 400 °С. Конструкции современных полочных контактных аппаратов обеспечивают эти условия. При тщательной очистке газа
контактная масса сохраняет активность на протяжении нескольких лет. Самая высокая активность катализатора и выгодные температурные условия процесса катализа достигаются в аппаратах со взвешенным (кипящим) слоем. Контактное отделение включает трубчатый теплообменник и контактный аппарат. Сухой и холодный очищенный газ подается турбокомпрессором в межтрубное пространство теплообменника для предварительного нагрева. Подогретый газ, проходя между трубками теплообменников, расположенных в контактном аппарате между полками с контактной массой, нагревается до 450 °С и поступает на верхний слой катализатора, где 70...75 %. Олеум в результате реакции теплоты температура газа повышается до 590...600 °С. Затем газ направляется во внутренний теплообменник, где охлаждается до 450...490 °С. Охлажденная смесь SO 2 + SO 3 подается через второй слой катализатора, на котором продолжается дальнейшее окисление SO 2 в SОз. Обычно газ проходит через 3...5 решетчатых полок с контактной массой и расположенными между ними теплообменниками, в результате чего 97...98 % SO 2 превращается в SОз. Окисленный газ, имеющий при выходе из контактного аппарата температуру 400...430 °С, поступает в теплообменник 6, где охлаждается до 200 °С, а затем в холодильник 8, где его температура снижается до 60...80 °С. Автотермичность процесса окисления SO 2 в SОз позволяет эффективно использовать теплоту, выделяющуюся в ходе реакции. В четвертой стадии процесса производства серной кислоты охлажденный окисленный газ направляется в абсорбционное (поглотительное) отделение цеха. Абсорбцию триоксида водой осуществлять нецелесообразно, так как реакция SO 3 + pO-->pSO 4 + Q будет протекать в газовой фазе (за счет выделяющейся теплоты вода превращается в пар) с образованием мельчайших капелек кислоты (тумана), который очень трудно улавливается. Поэтому SОз поглощается концентрированной серной кислотой в две стадии. Цех обжига пирита: В цехе получают сернистый газ в результате обжига пирита. Экспериментальным путем установлены закономерности изменения скорости реакции обжига пирита, что очень важно для максимального выхода сернистого газа. Вместо воздуха пропускают чистый кислород, в результате увеличения концентрации кислорода мы добились увеличения скорости реакции в 5 раз. Хотя мелкие частицы пирита, т.к. увеличивают площадь поверхности соприкосновения, а, следовательно, и скорость реакции, но особенно при повышении температуры через время мелкие частицы пирита спекаются, образуя плотный слой, через который кислород почти не проходит. Поэтому процесс обжига происходит очень быстро не 5-6 часов как раньше, а всего несколько секунд. Побочный продукт, который образуется при обжиге пирита, Fe 2 O 3 - так называемый огарок, который является ценным продуктом для металлургических заводов, а там из него путем восстановления получают железо. Цех чистки оксида серы (IV): Получив диоксид серы, необходимо тщательно его очистить, так как примеси отравляют катализатор. Газовую смесь пропускают через циклон, состоящий из двух цилиндров, вставленных один в другой. Но в циклоне идет очистка от крупных частиц. Для удаления мелких частиц смесь направляют в электрофильтры, где идет очищение под действием тока высокого напряжения ~ 60000 В. Примеси падают в специальный бункер. От водяных паров очищают в сушильной башне, в которую газовая смесь поступает снизу, а сверху противотоком стекает H 2 SO 4 концентрированная. Для увеличения поверхности соприкосновения газа и жидкости башню заполняют керамическими кольцами. Цех окисления сернистого газа: После тщательной очистки SO 2 и воздух поступают в контактный аппарат, где под влиянием катализатора происходит окисление. Однако реакция обратимая, а, значит, на этой стадии необходимо поддерживать такие условия, чтобы равновесие смещалось в сторону выхода триоксида серы, иначе нарушится весь процесс. Начинается реакция при температуре = 420 градусов, но благодаря многослойности катализатора (5 слоев), она повышается до 550 градусов, что значительно ускоряет процесс. Катализатор обычно используют ванадиевый (V 2 O 5 ). Он дешевый, долго служит (5-6 лет), т.к.
наиболее устойчив к действию ядовитых примесей. Кроме того, он способствует сдвигу равновесия вправо. Смесь (SO 2 и O 2 ) нагревается в теплообменнике и движется по трубам, между которыми в противоположном направлении проходит холодная смесь, которую надо нагреть. В результате происходит теплообмен: исходные вещества нагреваются, а продукты реакции охлаждаются до нужных температур. Цех гидратации оксида серы (VI): Охлажденный в теплообменнике SO 3 направляется в поглотительную башню. Однако воду здесь использовать нельзя: SO 3 до соприкосновения с водой реагирует с ее парами и образует капельки серной кислоты - сернокислотный туман, который водой не поглощается. Зато такой пар практически отсутствует над концентрированной серной кислотой. Поэтому вместо воды используем 98% серную кислоту. Триоксид серы поглощается концентрированной кислотой, реагируя с содержащейся в ней водой: SO 3 + H 2 O —> H 2 SO 4 +Q Образуется безводная серная кислота. Если в ней растворить SO 3 , то образуется “дымящая” серная кислота - ОЛЕУМ, необходимый для очистки нефти, в нефтехимических и других производствах, который отправляется на склад. Лаборатория химического анализа: Безводная серная кислота (моногидрат) - тяжелая маслянистая жидкость (плотность при 20 °С 1830 кг/м 3 ; температура кипения 296,2 °С при атмосферном давлении; температура кристаллизации 10,45 °С). Она смешивается с водой в любых соотношениях со значительным выделением теплоты (образуются гидраты). В серной кислоте растворяется оксид серы. Такой раствор, состав которого характеризуется содержанием свободного SО 3 (100%-я pН 2 SO 4 ), называется олеумом. Серная кислота используется для производства удобрений - суперфосфата, аммофоса, сульфата аммония и др. Значителен ее расход при очистке нефтепродуктов, а также в цветной металлургии, при травлении металлов. Особо чистая серная кислота используется в производстве красителей, лаков, красок, лекарственных веществ, некоторых пластических масс, химических волокон, многих ядохимикатов, взрывчатых веществ, эфиров, спиртов и т. п. Производится серная кислота двумя способами: контактным и нитрозным (башенным). Контактным способом получают около 90 % от общего объема производства кислоты, так как при этом обеспечивается высокая концентрация и чистота продукта. В качестве сырья для производства серной кислоты применяются элементарная сера и серный колчедан; кроме того, широко используются серосодержащие промышленные отходы. Серный колчедан характеризуется содержанием серы 35...50 %. В залежах серного колчедана часто присутствуют сульфидные руды, которые используются в производстве цветных металлов (Си, Zn, Pb и др.). Сульфидные руды подвергаются обжигу, в процессе которого образуются сернистые газы, используемые для производства серной кислоты. В настоящее время сырьем для ее производства служат сероводородные газы, образующиеся при переработке нефти, коксовании углей, а также получаемые при очистке природного газа. Наиболее просто производство серной кислоты из серы, выделяемой из самородных руд или из побочных продуктов ряда производств (газовой серы). Однако стоимость кислоты, получаемой из серы, выше, чем из колчедана. Кроме того, сера необходима для производства резины, спичек, сероуглерода, ядохимикатов, лекарственных препаратов и т. д. На современном этапе обеспечение промышленности серосодержащим сырьем предусматривается за счет разработки природной и получения попутной серы. В цветной и черной металлургии, газовой и нефтехимической промышленности серу получают из газоконденсатов. Поэтому увеличивается выпуск флотационного колчедана на предприятиях цветной металлургии.
Разрабатывается технология переработки новых видов сырья: сульфатизирующий обжиг коллективного сульфидного концентрата Соколовско-Сарбайского комплекса и обжиг некондиционного колчедана. Планово-экономический отдел: Прогрессивные способы и перспективы развития производства серной кислоты. Процесс получения серной кислоты контактным способом значительно упрощается, если в качестве сырья для получения SO 2 применять серу, почти не содержащую мышьяка, или сероводород, получаемый при очистке горючих газов и нефтепродуктов. При использовании в качестве сырья выплавленной серы процесс производства серной кислоты включает три стадии: сжигание серы в форсуночных печах; окисление диоксида серы в триоксид в контактных аппаратах; абсорбцию триоксида серы. Способ получения серной кислоты из сероводорода называется мокрым катализом и состоит из следующих основных этапов: 1) сжигания сероводорода (2pS + 30 2 -»2pO + 2SO 2 ); 2) окисления SO 2 в SО 3 в присутствии ванадиевого катализатора и водяных паров, в результате чего образуется серная кислота в виде паров: 3) конденсации серной кислоты при охлаждении паров. Установка для получения серной кислоты по методу мокрого катализа включает печь для сжигания сероводорода, контактный аппарат для окисления SO2 в SОз и башню с насадкой для конденсации образующихся паров кислоты. Такие установки строят на нефтеперерабатывающих заводах и других предприятиях, вырабатывающих в качестве отходов сероводородные газы. Промышленность выпускает техническую, аккумуляторную и реактивную серную кислоту. Эти виды кислоты отличаются по назначению и содержанию основного компонента и примесей. В настоящее время производительность типовых технологических линий по производству серной кислоты контактным способом составляет 180 тыс. т в год. Замена их линиями мощностью 360 тыс. т кислоты в год позволяет снизить удельные капитальные затраты на ее производство на 30 %, а себестоимость продукции на 20%. В значительной степени удельные капитальные затраты определяются видом сырья: если при использовании природной серы их принять за 100 %, то при использовании сероводорода они составят 108%, отходящих газов -- 167, колчедана -- 208%. Увеличение удельных капитальных затрат обусловлено главным образом затратами на сооружение очистных отделений. Дальнейшее совершенствование очистных операций обусловливает снижение материалоемкости оборудования и уменьшение капитальных затрат на производство серной кислоты. Перспективными в отношении улучшения технико-экономических показателей производства серной кислоты являются системы сухой очистки газа. Классический контактный способ ее производства включает ряд противоположных процессов: горячий обжиговый газ охлаждается в очистном отделении, затем вновь нагревается в контактном; в промывных башнях газ увлажняется, в сушильных -- тщательно осушается. В СССР на основе научных исследований создан новый процесс производства серной кислоты -- сухая очистка (СО). Основная особенность процесса СО состоит в том, что после очистки от пыли горячий обжиговый газ без охлаждения, промывки и сушки направляется непосредственно в контактный аппарат. Это обеспечивается таким режимом работы обжиговых печей со взвешенным (кипящим) слоем колчедана, при котором значительная часть соединений мышьяка адсорбируется огарком. Таким образом, вместо четырех этапов классического процесса СО включает только три, за счет чего капиталовложения снижаются на 15...25 %, себестоимость серной кислоты -- на 10...15%. Намечено увеличение мощностей действующих и строящихся предприятий по производству серной кислоты контактным способом при небольших дополнительных затратах. Это будет достигнуто за счет повышения концентрации SO2 в перерабатываемых газах, а также внедрения короткой схемы при переходе с обжига колчедана на сжигание серы. В целях совершенствования аппаратурного оформления процесса разработан контактный
аппарат с параллельными слоями катализатора (металлоемкость его стала ниже на 25 %). Применение кожухотрубных холодильников с анодной защитой позволит продлить срок их службы до 10 лет. Технология производства серной кислоты нитрозным способом обновляется за счет совершенствования башенных систем. Расчеты показывают, что по сравнению с контактным способом переработки газов, полученных при обжиге колчедана в воздухе, при нитрозном способе и установке аналогичной мощности (180 тыс. т в год) капитальные затраты снижаются на 43,6 %, себестоимость переработки сернистых газов - на 45,5, приведенные затраты - на 44,7 и трудоемкость - на 20,2 %. Крупные потребители серной кислоты должны производить ее на своих предприятиях вне зависимости от ведомственной принадлежности; это позволит в 3 раза сократить загрузку железнодорожного транспорта и потребность в цистернах. Увеличится использование в производстве минеральных удобрений отработанных серных кислот после их очистки и регенерации. Общие задания:
1.
Составьте схему производства серной кислоты.
2.
Опишите технологические принципы рентабельности сернокислотного производства (принцип непрерывности; принцип комплексного использования сырья; принцип безотходного производства; принцип теплообмена; принцип противотока (“кипящий слой”); принцип автоматизации и механизации производственных процессов).
3.
Какая реакция для производства более выгодна - сжигание пирита или серы? (значительно проще производство серной кислоты из серы, т.к. отсутствует побочный продукт- огарок, вследствие чего отпадает необходимость в очистке полученного газа от вредных веществ, не нужно транспортировать и складировать огарок).
4.
Почему не используется одна лишь сера, чтобы удешевить продукцию? (одной лишь серы, поставляемой обогатительными фабриками, недостаточно, привозить ее из других районов очень дорого: выгоднее поэтому использовать не только серу, но и колчедан).
5.
Рассчитайте массу серной кислоты, которую можно получить из 16т руды, содержащей 90% пирита (FeS 2 ). (из 16т руды, где массовая доля примесей – 10%, мы получим 23,52т серной кислоты).
6.
Позвольте вам сообщить, что только что поступила телеграмма от поставщиков, где сообщается: “Изменился состав породы - процент твердых пылевых вкраплений возрос до 20%”. Следующую партию пирита 16т мы получим более загрязненную примесями. Техотделу необходимо посчитать, сколько кислоты в связи с этим не дополучим из того же количества руды, но с возросшей долей примесей до 20% мы получим 20,9т кислоты).
7.
Поставщики несколько удешевили руду, все же крайне нежелательно именно в конце года недополучить 2,5т кислоты. Какие у вас предложения по этому поводу? (предлагаю использовать 1,6т чистой серы, которая есть у нас в хранилище на такой случай - процесс пройдет быстрее и с лучшим выходом, можно получить 4,9т кислоты, и перекрыть недостачу).
8.
Норильские металлургические заводы, на долю которых приходится 80% никеля, свыше 40% меди, более 70% кобальта и почти 100% платиноидов, получаемых в России. Известно, что в Японии 60% кислоты производят за счет использования отходящих серосодержащих газов различных производств. Если использовать диоксид серы, который образуется при обжиге руд цветных металлов (медных, никелевых, цинковых, свинцовых). Этот процесс осуществляется на металлургических заводах, комбинат ежегодно выбрасывает его 2 млн. тонн в качестве отходов. Этот газ можно улавливать при помощи специальных устройств и использовать для производства серной кислоты. Тем самым мы предотвращать загрязнение окружающей среды, комбинат освободить от штрафов, а сернокислотное производство получит дополнительную прибыль (нет
необходимости I стадии обжига пирита) (если мы улавливаем SO 2 , полученный при образовании 1т меди, то сможем получить примерно 10т серной кислоты).
9.
Природный газ содержит главным образом метан СН 4 , но в нем присутствуют и примеси, например ядовитый сероводород Н 2 S — до 50 г на 1 кг метана. Чтобы удалить примесь сероводорода, можно провести его окисление перманганатом калия в кислой среде до серы. Рассчитайте массу серы, которую можно таким образом выделить из 1 т природного газа. Определите также, какая масса серной кислоты может быть получена, если всю выделенную серу направить в цех производству серной кислоты (47 кг серы и 143,9 кг серной кислоты). Пример кейсов занятия по теме: «Производство азотоводородной смеси для синтеза аммиака». Кейс 1. Во Вселенной самым распространённым элементом является водород. На его долю приходится около 75% от всей массы Вселенной, или свыше 90% всех её атомов. На Земле водород в свободном состоянии практически не встречается, он образует с углеродом все органические вещества, т.е. входит в состав живой оболочки Земли – биосферы. В земной коре – литосфере – массовое содержание водорода составляет всего лишь 0,88% от всей её массы, т.е. он занимает девятое место среди всех химических элементов. Но по числу атомов, приходящихся на долю водорода, ему принадлежит почётное третье место. Только в высших слоях атмосферы содержится молекулярный водород в свободном состоянии; его содержание составляет меньше миллионной части общего объёма воздушной оболочки Земли. – На основании положения в Периодической системе химических элементов Д.И. Менделеева охарактеризовать строение атома водорода. – Какие изотопы водорода вам известны? – Охарактеризуйте физические свойства водорода. – С какими веществами может взаимодействовать водород? Напишите уравнения возможных реакций и назовите продукты реакций. – Какие степени окисления проявляет водород при взаимодействии с металлами, с неметаллами? – Почему водород практически не встречается на Земле в свободном состоянии? - Почему водород назвали водородом? Кейс 2. Каждая группа будет выполнять определенную работу. Обобщать итоги работы каждой группы будем в виде общей таблицы, в которую будем заносить ответы на ваших карточках с заданиями. Посмотрите на схему в своей инструктивной карточке. Она вам показывает, какие знания вы должны получить о водороде, с чем познакомиться и что узнать. Работать мы будем по группам с использованием инструктивной карты. Та группа, которая в процессе работы будет наиболее активной, убедительной в конце урока получит оценку. Кроме этого оценку можно получить и индивидуально. Сейчас вы приступаете к самостоятельной работе в течение 15 минут с вашим информационным материалом. Группа №1: Характеристика элемента водорода по его положению в таблице Менделеева: Характеризуя водород по положению в периодической системе химических элементов Д. И. Менделеева, следует обратить внимание на особенности строения атома водорода — самого простейшего из химических элементов (состоит из ядра, представляющего собой один протон, и одного электрона. В ядре атома водорода нейтронов нет). Наиболее распространенная степень окисления водорода +1( H 2 O, CH 4 -метан, H 2 S- сероводород). В соединениях с металлами водород проявляет степень окисления, равную -1(NaH, CaH 2 -гидриды металлов). Молекула водорода двухатомная, связь ковалентная неполярная. Схема образования молекулы водорода: H:H или H-H. Водород — газ без цвета и запаха, плохо растворим в воде, в 14,5 раз легче воздуха. Так же как и у щелочных металлов (Li, Na, К и др.), у Н на внешнем электронном слое один электрон, с другой стороны, так же как и элементам VII группы, водороду не хватает
одного электрона до его завершения (поэтому водород расположен одновременно и в I, и в VII группе. Водород — самый распространенный элемент во Вселенной. На Земле водород содержится в воде, природном газе, нефти. История. Выделение горючего газа при взаимодействии кислот и металлов наблюдали в XVI и XVII веках на заре становления химии как науки. Прямо указывал на выделение его и М. В. Ломоносов, но уже определённо сознавая, что это не флогистон. Английский физик и химик Г. Кавендиш в 1766 году исследовал этот газ и назвал его «горючим воздухом». При сжигании «горючий воздух» давал воду, но приверженность Кавендиша теории флогистона помешала ему сделать правильные выводы. Французский химик А. Лавуазье совместно с инженером Ж. Менье, используя специальные газометры, в 1783 г. осуществил синтез воды, а затем и её анализ, разложив водяной пар раскалённым железом. Таким образом он установил, что «горючий воздух» входит в состав воды и может быть из неё получен. Происхождение названия. Лавуазье дал водороду название hydrogène (от др.-греч. ὕδωρ — «вода» и γενναω — «рождаю») — «рождающий воду». Русское наименование «водород» предложил химик М. Ф. Соловьев в 1824 году — по аналогии с ломоносовским «кислородом». Распространённость во Вселенной. Водород — самый распространённый элемент во Вселенной. На его долю приходится около 92 % всех атомов (8 % составляют атомы гелия, доля всех остальных вместе взятых элементов — менее 0,1 %). Таким образом, водород — основная составная часть звёзд и межзвёздного газа. В условиях звёздных температур (например, температура поверхности Солнца ~ 6000 °C) водород существует в виде плазмы, в межзвёздном пространстве этот элемент существует в виде отдельных молекул, атомов и ионов и может образовывать молекулярные облака, значительно различающиеся по размерам, плотности и температуре. Земная кора и живые организмы. Массовая доля водорода в земной коре составляет 1 % — это десятый по распространённости элемент. Однако его роль в природе определяется не массой, а числом атомов, доля которых среди остальных элементов составляет 17 % (второе место после кислорода, доля атомов которого равна ~ 52 %). Поэтому значение водорода в химических процессах, происходящих на Земле, почти так же велико, как и кислорода. В отличие от кислорода, существующего на Земле и в связанном, и в свободном состояниях, практически весь водород на Земле находится в виде соединений; лишь в очень незначительном количестве водород в виде простого вещества содержится в атмосфере (0,00005 % по объёму). Водород входит в состав практически всех органических веществ и присутствует во всех живых клетках. В живых клетках по числу атомов на водород приходится почти 50 %. Геохимия водорода. На Земле содержание водорода понижено по сравнению с Солнцем, гигантскими планетами и первичными метеоритами, из чего следует, что во время образования Земля была значительно дегазирована и водород вместе с другими летучими элементами покинул планету во время аккреции или вскоре после неё. Свободный водород H 2 относительно редко встречается в земных газах, но в виде воды он принимает исключительно важное участие в геохимических процессах. В состав минералов водород может входить в виде иона аммония, гидроксид-иона и кристаллической воды. В атмосфере водород непрерывно образуется в результате разложения воды солнечным излучением. Имея малую массу, молекулы водорода обладают высокой скоростью диффузионного движения (она близка ко второй космической скорости) и, попадая в верхние слои атмосферы, могут улететь в космическое пространство. Инструктивная карта для I группы: 1. Дайте характеристику элементу водороду по следующему плану:  положение в таблице Менделеева
 электронная формулы  кол-во протонов, нейтронов, электронов  степень окисления,  Металл или неметалл  Соединение с кислородом 2. Кем и когда был открыт водород? 3. Что означает название элемента? 4. В виде чего находится водород во Вселенной и земной коре? Где водорода содержится больше: на Земле или в космосе? 5. Сколько % от общего числа всех атомов элементов содержится водорода во Вселенной и на Земле? 6. Составьте синквейн на тему: «Водород». Группа №2. Физические свойства. Водород — самый лёгкий газ, он легче воздуха в 14,5 раз. Очевидно, что чем меньше масса молекул, тем выше их скорость при одной и той же температуре. Как самые лёгкие, молекулы водорода движутся быстрее молекул любого другого газа и тем самым быстрее могут передавать теплоту от одного тела к другому. Отсюда следует, что водород обладает самой высокой теплопроводностью среди газообразных веществ. Его теплопроводность примерно в семь раз выше теплопроводности воздуха. Молекула водорода двухатомна — Н 2 . При нормальных условиях — это газ без цвета, запаха и вкуса. Плотность 0,08987 г/л (н.у.), температура кипения −252,76 °C, удельная теплота сгорания 120.9·106 Дж/кг, малорастворим в воде — 18,8 мл/л. Водород хорошо растворим во многих металлах (Ni, Pt, Pd и др.), особенно в палладии (850 объёмов на 1 объём Pd). С растворимостью водорода в металлах связана его способность диффундировать через них; диффузия через углеродистый сплав (например, сталь) иногда сопровождается разрушением сплава вследствие взаимодействия водорода с углеродом (так называемая декарбонизация). Практически не растворим в серебре. Изотопы. Водород встречается в виде трёх изотопов, которые имеют индивидуальные названия: 1 H — протий (Н), 2 Н — дейтерий (D), 3 Н — тритий (радиоактивный) (T). Протий и дейтерий являются стабильными изотопами с массовыми числами 1 и 2. Содержание их в природе соответственно составляет 99,9885 ± 0,0070 % и 0,0115 ± 0,0070 %. Это соотношение может незначительно меняться в зависимости от источника и способа получения водорода. Изотоп водорода 3 Н (тритий) нестабилен. Его период полураспада составляет 12,32 лет. Тритий содержится в природе в очень малых количествах. Природный водород состоит из молекул H 2 и HD (дейтероводород) в соотношении 3200:1. Содержание чистого дейтерийного водорода D 2 ещё меньше. Из всех изотопов химических элементов физические и химические свойства изотопов водорода отличаются друг от друга наиболее сильно. Это связано с наибольшим относительным изменением масс атомов.. Особенности обращения. Водород при смеси с воздухом образует взрывоопасную смесь — так называемый гремучий газ. Наибольшую взрывоопасность этот газ имеет при объёмном отношении водорода и кислорода 2:1, или водорода и воздуха приближённо 2:5, так как в воздухе кислорода содержится примерно 21 %. Также водород пожароопасен. Жидкий водород при попадании на кожу может вызвать сильное обморожение. Химические свойства. Молекулы водорода Н 2 довольно прочны, и для того, чтобы водород мог вступить в реакцию, должна быть затрачена большая энергия: Н 2 = 2Н − 432 кДж. Поэтому при обычных температурах водород реагирует только с очень активными металлами, например с кальцием, образуя гидрид кальция: Ca + Н 2 = СаН 2 и с единственным неметаллом — фтором, образуя фтороводород: F 2 + H 2 = 2HF С большинством же металлов и неметаллов водород реагирует при повышенной температуре или при другом воздействии, например при освещении: О 2 + 2Н 2 = 2Н 2 О
Он может «отнимать» кислород от некоторых оксидов, например: CuO + Н 2 = Cu + Н 2 O Записанное уравнение отражает восстановительные свойства водорода. N 2 + 3H 2 → 2NH 3 С галогенами образует галогеноводороды: F 2 + H 2 → 2HF, реакция протекает со взрывом в темноте и при любой температуре, Cl 2 + H 2 → 2HCl, реакция протекает со взрывом, только на свету. С сажей взаимодействует при сильном нагревании: C + 2H 2 → CH 4 Взаимодействие со щелочными и щёлочноземельными металлами. При взаимодействии с активными металлами водород образует гидриды: 2Na + H 2 → 2NaH Ca + H 2 → CaH 2 Mg + H 2 → MgH 2 Гидриды — солеобразные, твёрдые вещества, легко гидролизуются: CaH 2 + 2H 2 O → Ca(OH) 2 + 2H 2 ↑ Взаимодействие с оксидами металлов. Оксиды восстанавливаются до металлов: CuO + H 2 → Cu + H 2 O Fe 2 O3 + 3H 2 → 2Fe + 3H 2 O WO 3 + 3H 2 → W + 3H 2 O Инструктивная карта для II группы: 1.Заполните таблицу: Агрегатное состояние Цвет Запах Плотность Температура кипения Температура плавления 2. С какими веществами взаимодействует водород. Напишите уравнения реакций. 2. Какие изотопы есть у водорода? 3. Почему опасен водород? 5. Составьте синквейн на тему «Водород». Группа 3. Получение Промышленные способы получения простых веществ зависят от того, в каком виде соответствующий элемент находится в природе, то есть что может быть сырьём для его получения. Так, кислород, имеющийся в свободном состоянии, получают физическим способом — выделением из жидкого воздуха. Водород же практически весь находится в виде соединений, поэтому для его получения применяют химические методы. В частности, могут быть использованы реакции разложения. Одним из способов получения водорода служит реакция разложения воды электрическим током. Основной промышленный способ получения водорода — реакция с водой метана, который входит в состав природного газа. Она проводится при высокой температуре (легко убедиться, что при пропускании метана даже через кипящую воду никакой реакции не происходит): СН 4 + 2Н 2 O = CO 2 ↑ + 4Н 2 −165 кДж В лаборатории для получения простых веществ используют не обязательно природное сырьё, а выбирают те исходные вещества, из которых легче выделить необходимое вещество. Например, в лаборатории кислород не получают из воздуха. Это же относится и к получению водорода. Один из лабораторных способов получения водорода, который иногда применяется и в промышленности, — разложение воды электротоком. Обычно в лаборатории водород получают взаимодействием цинка с соляной кислотой. В промышленности: 1.Электролиз водных растворов солей: 2NaCl + 2H 2 O → H 2 ↑ + 2NaOH + Cl 2
2.Пропускание паров воды над раскаленным коксом при температуре около 1000°C: H 2 O + C → H 2 ↑ + CO↑ 3.Из природного газа: Конверсия с водяным паром: CH 4 + H 2 O →CO↑ + 3H 2 ↑ (1000 °C) Каталитическое окисление кислородом: 2CH 4 + O 2 → 2CO↑ + 4H2↑ 4. Крекинг и риформинг углеводородов в процессе переработки нефти. В лаборатории: 1.Действие разбавленных кислот на металлы. Для проведения такой реакции чаще всего используют цинк и разбавленную соляную кислоту: Zn + 2HCl → ZnCl 2 + H 2 ↑ 2.Взаимодействие кальция с водой: Ca + 2H 2 O → Ca(OH) 2 + H 2 ↑ 3.Гидролиз гидридов: NaH + H 2 O → NaOH + H 2 ↑ 4.Действие щелочей на цинк или алюминий: 2Al + 2NaOH + 6H 2 O → 2Na[Al(OH) 4 ] + 3H 2 ↑ Zn + 2KOH + 2H 2 O → K 2 [Zn(OH) 4 ] + H 2 ↑ 5.С помощью электролиза. При электролизе водных растворов щелочей или кислот на катоде происходит выделение водорода. Применение:
1.
Атомарный водород используется для атомно-водородной сварки.
2.
Химическая промышленность:
3.
При производстве аммиака, метанола, мыла и пластмасс
4.
Пищевая промышленность
5.
При производстве маргарина из жидких растительных масел
6.
Зарегистрирован в качестве пищевой добавки E949 (упаковочный газ)
7.
Авиационная промышленность
8.
Водород очень лёгок и в воздухе всегда поднимается вверх. Когда-то дирижабли и воздушные шары наполняли водородом. Но в 30-х гг. XX в. произошло несколько катастроф, когда дирижабли взрывались и сгорали. В наше время дирижабли наполняют гелием.
9.
Водород используют в качестве ракетного топлива.
10.
Ведутся исследования по применению водорода как топлива для легковых и грузовых автомобилей. Водородные двигатели не загрязняют окружающей среды и выделяют только водяной пар.
11.
В водородно-кислородных топливных элементах используется водород для непосредственного преобразования энергии химической реакции в электрическую. Инструктивная карта для III группы:
1.
Встречается ли водород в в природе в чистом виде?
2.
Из чего получают водород в промышленности? Напишите 3 уравнения реакции.
3.
Как получают водород в лаборатории? Напишите не менее 3-х уравнений реакций.
4.
Сероводород в большом количестве находится в водах Черного моря. Из-за того, что он в основном находится на глубине 100 м и более, видовой состав рыб в водах этого моря не так богат, как. например, в Каспийском. Вычислите массовую долю водорода в сероводороде H 2 S.
5.
Составьте синквейн на тему «Водород».
6.
Где применяется водород? В итоге составляется обобщенная таблица по результатам работы групп № Основные вопросы Содержание
1. Характеристика элемента по его положению в ПСХЭ им. Д. И. Менделеева 2. Открытие простого вещества 3. Распространенность: во Вселенной в земной коре 4. Способы получения: В промышленности В лаборатории 5. Физические свойства Агрегатно е состояние Цвет Запах Плотность Темпера тура кипения Темпер атура плавле ния 6. Химические свойства 7. Применение Кейс: Водород против нефти США являются крупнейшим потребителем нефти в мире и ее крупнейшим импортером. По данным Американского института нефти, 43% нефтепродуктов используется в качестве топлива для автомобилей. Поэтому упор делается на поиск вещества, способного заменить традиционный бензин. Американский институт нефти также прогнозирует, что 95% доступных источников нефти в мире будут исчерпаны в ближайшие 56 лет, оставшиеся 5% иссякнут через 88 лет. Таким образом, человечеству дано максимум 30...50 лет, чтобы найти замену традиционной нефти. Ричард Кэммак, автор исследования «Водород как топливо», считает, что водород потенциально может стать идеальным топливом. В частности потому, что в природе существует подобный механизм - известны бактерии, использующие водород в качестве единственного источника энергии. Водород широко распространен на Земле, его достаточно просто добывать (из воды водород добывается с помощью реакции электролиза), хранить и перевозить. Из водорода можно произвести в три раза больше энергии, чем из аналогичного количества бензина. Водород очень взрывоопасен, но, по данным National Hydrogen Association, вероятность взрыва водорода не выше вероятности взрыва бензина. За последние три десятилетия на исследования в этой области государственные и частные организации США затратили более 15млрддолл. По данным Центра технологий и политики в области национальной безопасности США, первые исследования по использованию водорода были начаты в 1944 году, и их курировало Министерство обороны США, которое было заинтересовано в создании водородного топлива для ракет. В 1950-е годы предпринимались попытки построить реактивные самолеты на водородных двигателях. В 1970-е годы, после того как в мире разразился беспрецедентный нефтяной кризис, аналогичные исследования стал проводить военно-морской флот США. Все эти эксперименты закончились неудачей. Подобные исследования ныне активно проводят автомобилестроительные компании. Honda Motor, General Motors, Ford Motor, Mazda, Toyota, DaimlerChrysler начали выпуск экспериментальных автомобилей, работающих на водородных двигателях (в США их называют «автомобили на топливных элементах» - fuel-cells cars). Топливные элементы, изобретенные более полутора веков назад, это электрохимические устройства, которые
получают электроэнергию за счет реакций взаимодействия водорода и кислорода. Единственным выбросом, образующимся в результате работы подобных двигателей, является вода. В последние годы стоимость топливных элементов значительно снизилась. По оценкам Rocky Mountain Institute, в 1998 году, когда был создан первый современный топливный элемент, его себестоимость составляла несколько тысяч долларов на киловатт. Ныне она упала до 500...800долл., а если будет начато массовое производство подобных устройств, то цена упадет до 50...100долл. за киловатт. Власти США создали также ряд программ, поощряющих американцев пересаживаться на «экологические» автомобили - к примеру, федеральные власти и власти некоторых штатов предоставляют им значительные налоговые льготы. Подобные усилия предпринимаются и на уровне отдельных штатов. Калифорния, в которой традиционно самые высокие цены на бензин в США, планирует в течение ближайших нескольких лет создать «водородные автомагистрали» - с сетью АЗС, на которых будет продаваться водородное топливо. Муниципалитеты крупных городов, чьи жители испытывают серьезные проблемы с местом для парковки, создают специальные стоянки, предназначенные исключительно для таких автомобилей. Льготы предоставляются компаниям, создающим станции заправки альтернативным топливом. Однако и сегодня нет никаких гарантий, что США смогут избавиться от нефтяной зависимости, делая ставку на водородное топливо. На сегодняшний день, в значительно более выигрышном положении находятся «гибридные» автомобили - сочетающие в себе традиционные бензиновые и электрические двигатели. По оценкам Джозефа Ромма, бывшего помощника министра энергетики США, автора книги «Водородное очковтирательство», скорее всего, автомобили, работающие на водороде, достигнут показателей (стоимость машины, стоимость одной заправки, уровень безопасности, количество вредных выбросов и т.д.), которые ныне демонстрируют гибридные автомобили (например, Toyota Prius) не ранее 2030 года. Современный уровень развития технологий не позволяет использовать водород эффективно. Изготовление водородного топлива для автомобилей ныне в четыре раза дороже, чем производство автомобильного бензина в количестве, достаточном для производства аналогичного количества энергии. Кроме того, остается проблемой создание «водородной инфраструктуры» - сети заправочных станций и сервисных центров необходимых для обслуживания автомобилей работающих на водородном топливе. По оценкам Аргоннской национальной лаборатории, в масштабах США для этого требуется затратить более 600млрддолл. Кроме того, водород требует особо внимательного обращения. В 2001 году Массачусетский технологический институт опубликовал результаты исследования, согласно которым хранение и транспортировка водородных автомобильных двигателей в сто раз дороже, чем их бензиновых аналогов. Исследование Калифорнийского технологического института показало, если водород станет популярным автомобильным топливом, то его количество в атмосфере значительно увеличится. Это может привести к уничтожению озонового слоя, защищающегося Землю от ультрафиолетового излучения, глобальному изменению климата и активному размножению опасных микробов. Кроме того, водородные двигатели в процессе работы выделяют намного больше газов, разрушающих озоновый слой Земли (в частности, оксидов азота), чем современные модели традиционных бензиновых автомобилей. К этому выводу в 2003 году пришли исследователи Массачусетского технологического института Добывать водород из воды очень дорого, поэтому в США 95% водорода производятся из природного газа (метана). Это, в свою очередь, делает водородное топливо дороже, чем наиболее дешевый сегодня энергоноситель - природный газ. Джозеф Ромм прогнозирует, что если США перейдут на водородные автомобили, то вместо зависимости от поставщиков нефти Соединенные Штаты попадут в зависимость от поставщиков газа. Впрочем, технологические и экологические препятствия использования водорода в
качестве топлива не являются чем-то уникальным. Некогда похожие проблемы были у природного газа, бензина и солнечной энергии. К примеру, прошло более двух десятилетий с момента начала производства солнечных батарей до вывода их на уровень коммерческой окупаемости. Предложите технологическую схему производства водорода. Рассчитайте затраты на его производство. Опишите условия получения, хранения и транспортировки. Рассчитайте экономическую выгоду использования водорода как топлива. Пример кейсов занятия по теме: «Производство синтетического аммиака». Немецким химиком Фрицем Габером в 1908 году был осуществлен синтез аммиак. Позже другой немецкий ученый-химик Карл Бош завершил работу Ф. Габера и создал высокопроизводительный промышленный процесс-синтез аммиака. В 1913 году в Германии был построен первый завод по производству аммиака. За разработку научных основ процесса синтеза аммиака и за его промышленное оформление Ф. Габеруну и К. Бошу была присуждена Нобелевская премия. В нашей стране первый завод по производству аммиака был построен в 1928 году в Чернореченске, а к 1933 году - в Березниках. Позже построены десятки заводов, один из самых мощных - в Невинномысске. Сырье для производства аммиака. 1)Азот-N 2 (из воздуха). 2) Водород – Н 2 (из природных горючих газов, богатых метаном - СН 4 или из газов, получающихся при химической переработке каменного угля и нефти). 3) Катализатор - порошкообразное железо с примесью оксидов алюминия и калия/ Химизм производства. Оптимальные условия. В основе производства лежит реакция синтеза аммиака: Данная реакция: обратимая, экзотермическая, каталитическая , гетерогенная (катализатор - твердое вещество). Оптимальные условия: а) температура = 400-500 °С; б) давление = 30-15 МПа. в) катализатор - порошкообразное железо с примесью оксидов алюминия и калия. Данные условия необходимы, так как способствуют смешению равновесия вправо, в сторону образования аммиака. Также производство строится по принципам: непрерывности (циркуляции); автоматизации и механизации; оптимальных условий; противотока. Перспективы в производстве аммиака: 1. благодаря циркуляции использование азотоводородной смеси удается довести до 95%; 2. использование невысокого давления 15 МПа; 3. поиск нового катализатора; 4. мощность колонны синтеза возрастает до 1000-2000 тонн аммиака в сутки. Задача1. Вычислите количество теплоты, которое может выделится при сжигании 50 л водорода (н. у.) по термохимическом уравнению реакции: 2Н 2 +О 2 ->2Н 2 О + 573,2кДж. Задача 2. При взаимодействии аммиака объемом 33,6 л (н. у.) с ортофосфорной кислотой образовался ортофосфат аммония массой 55 г. Определите, какую массовую долю составляет этот выход от теоретически возможного? Задача 3. Какой объем азота (М}) и водорода (Н,) необходим для получения 34 кг аммиака, если массовая доля выхода его составляет 12%? Задача 4. Оконные стекла и дверцы вытяжных шкафов в химической лаборатории часто бывают покрыты белым налетом, состоящим из кристаллов хлорида аммония. Причина этого явления — постоянное присутствие в воздухе лабораторий аммиака и хлороводорода. Рассчитайте количество и объем (при н. у.) этих газов, если образовалось 5 г хлорида аммония. Пример кейсов занятия по теме: «Производство азотной кислоты». Когда во время Второй мировой войны немецкие войска в апреле 1940 года оккупировали датскую столицу Копенгаген, венгерский химик Хевеши растворил в царской
водке золотые нобелевские медали немецких физиков Макса фон Лауэ и Джеймса Франка , хранившиеся в Институте Нильса Бора, чтобы спрятать их от немецких оккупантов. Немцам принятие и ношение нобелевской медали было запрещено после того, как противник национал-социализма Карл фон Осецкий в 1935 году получил Нобелевскую премию мира . После окончания войны де Хевеши экстрагировал спрятанное в царской водке золото и передал его Шведской королевской академии наук , которая изготовила новые медали и передала их фон Лауэ и Франку. Вам конечно хорошо известно, что Царской водкой называется смесь концентрированных кислот — азотной HNO 3 (63%) (1 объём) и соляной HCl (3 объёма). Так почему же водка? И почему царская. И как правильнее было бы называть данный кислотный «коктейль». Пример кейсов занятия по теме: «Производство фосфорной кислоты и фосфора». 1. В начале урока учитель зачитывает цитату (известную всем учителям химии) из романа А. Конан Дойла «Собака Баскервилей»: «Чудовище, лежащее пред нами, поистине могло кого угодно испугать своими размерами и мощью. Его огромная пасть все еще светилась голубоватым пламенем, глубоко сидящие дикие глаза были обведены огненными кругами. Я дотронулся до этой светящейся головы и, отняв руку, увидел, что мои пальцы тоже засветились в темноте. «Фосфор», – сказал я». Предлагается провести расследование по данному факту. Набор кейсов для работы в группах: Кейс №1 «Фосфор, его химические свойства». Кейс №2 «Фосфор, аллотропия, физические свойства, действие на организм». Кейс №3 «Оксиды и гидроксиды фосфора, их химические свойства и получение». Кейс 4 «Таинственный свет и получение фосфора». Кейс 5 «Производство фосфорной кислоты». Кейс №1 «фосфор, его химические свойства» Химические свойства. Наиболее активен белый фосфор. Он окисляется на воздухе. При горении фосфора в избытке кислорода получается P 2 O 5 . При недостатке кислорода получается P 2 O 3 . Самовоспламеняется на воздухе за счет выделяющейся при окислении теплоты. Красный фосфор на воздухе окисляется медленно, не самовоспламеняется. Черный фосфор на воздухе не окисляется. Оксид фосфора(V) — кислотный оксид. Он реагирует с водой с выделением большого количества теплоты. При этом сначала образуется полимерная метафосфорная кислота (НРО 3 ) n . При обработке горячей водой она превращается в трехосновную ортофосфорную кислоту средней силы Н 3 РО 4 : Р 2 О 5 + 3Н 2 О = 2Н 3 РО 4 Фосфор взаимодействует с галогенами с выделением большого количества тепла. Галогенами образует тригалогениды и пентагалогениды. Все галогениды фосфора легко гидролизуются до ортофосфорной Н 3 РО 4 , фосфористой Н 3 РО 3 и галогеноводородной кислот: РСl 5 + 4Н 2 О = Н 3 РО 4 + 5НСl PI 3 + 3H 2 O = H 3 PO 3 + 3HI С серой фосфор образует сульфиды. С водородом непосредственно в реакцию не вступает. При взаимодействии с разбавленным раствором гидроксида калия КОН образуется газообразный фосфин РН 3 : 4Р + 3КОН +3Н 2 О = 3КН 2 РО 2 + РН 3 Фосфин имеют характерный запах тухлой рыбы. Фосфин РН 3 по химическим свойствам напоминает аммиак NH 3 , но менее устойчив. Фосфор при сплавлении реагирует с металлами. С щелочноземельными образует ионные фосфиды М 3 Р 2 ,разлагающиеся при контакте с водой: Mg 3 P 2 + 6H 2 O = 3Mg(OH) 2 + 2PH 3 , Са 3 Р 2 + 6Н 2 О = 3Са(ОН) 2 + 2РН 3 Фосфор входит в состав неорганических кислот. Это ортофосфорная кислота Н 3 РО 4 (ее соли — ортофосфаты, моногидрофосфаты, Na 2 HPO 4 и дигидрофосфаты, Са(Н 2 РО 4 ) 2 ); метафосфорная кислота (НРО 3 ) n (ее соли — метафосфаты), одноосновная фосфорноватистая кислота Н 3 РО 2 (ее соли — гипофосфиты, NaН 2 РО 2 ), двухосновная фосфористая кислота Н 3 РО 3 (ее соли — фосфиты, Na 2 HPO 3 ). Применение: Белый фосфор используется при изготовлении фосфорной кислоты Н 3 РО 4 (для получения пищевых фосфатов и синтетических моющих средств). Применяется при изготовлении зажигательных и дымовых снарядов, бомб. Красный фосфор используют в изготовлении минеральных удобрений, спичечном производстве. Фосфор применяется в производстве сплавов цветных металлов как раскислитель, служит легирующей добавкой. Используется в производстве магнитомягких сплавов, при получении полупроводниковых
фосфидов. Соединения фосфора служат исходными веществами для производства медикаментов. Физиологическое действие: Соединения фосфора токсичны. Смертельная доза белого фосфора — 50—150 мг. Попадая на кожу, белый фосфор дает тяжелые ожоги. Боевые отравляющие вещества зарин, зоман, табун являются соединениями фосфора. Острые отравления фосфором проявляются жжением во рту и желудке, головной болью, слабостью, рвотой. Через 2—3 суток развивается желтуха. Пыль красного фосфора, попадая в легкие, вызывает пневмонию. Кейс №2 «фосфор, аллотропия, физические свойства». «Содержание кейса: Материал из Википедии. Фо́ сфор (от др.-греч. свет и φέρω — несу; φωσφόρος — светоносный; лат. Phosphorus) — химический элемент третьего периода периодической системы Д. И. Менделеева; имеет атомный номер 15. Один из распространённых элементов земной коры. Концентрация в морской воде 0,07 мг/л. В свободном состоянии не встречается из-за высокой химической активности. Образует около 190 минералов, важнейшими из которых являются апатит Ca 5 (PO 4 ) 3 (F,Cl,OH), фосфорит и другие. Фосфор содержится во всех частях зелёных растений, ещё больше его в плодах и семенах. Содержится в животных тканях, входит в состав белков и других важнейших органических соединений (АТФ, ДНК), является элементом жизни. Фосфор открыт гамбургским алхимиком Хеннигом Брандом в 1669 году. Подобно другим алхимикам, Бранд пытался отыскать философский камень, а получил светящееся вещество. Бранд сфокусировался на опытах с человеческой мочой, так как полагал, что она, обладая золотистым цветом, может содержать золото или нечто нужное для добычи. Первоначально его способ заключался в том, что сначала моча отстаивалась в течение нескольких дней, пока не исчезнет неприятный запах, а затем кипятилась до клейкого состояния. Нагревая эту пасту до высоких температур и доводя до появления пузырьков, он надеялся, что, сконденсировавшись, они будут содержать золото. После нескольких часов интенсивных кипячений получались крупицы белого воскоподобного вещества, которое очень ярко горело и к тому же мерцало в темноте. Бранд назвал это вещество phosphorus mirabilis (В древнегреческой мифологии имя Фосфор (или Эосфор, др.-греч. Φωσφόρος) носил страж Утренней звезды., лат. «чудотворный носитель света»). Существуют данные, что фосфор умели получать ещё арабские алхимики в XII в. То, что фосфор — простое вещество, доказал Лавуазье. Получение: Фосфор получают из апатитов или фосфоритов в результате взаимодействия с коксом и кремнезёмом при температуре 1600 °С: Физические свойства. В обычных условиях существует только три аллотропических модификации фосфора, а в условиях сверхвысоких давлений — также металлическая форма. Все модификации различаются по цвету, плотности и другим физическим характеристикам; заметна тенденция к резкому убыванию химической активности при переходе от белого к металлическому фосфору и нарастанию металлических свойств. Аллотропные модификации фосфора. Белый фосфор представляет собой белое вещество (из-за примесей может иметь желтоватый оттенок). По внешнему виду он очень похож на очищенный воск или парафин, легко режется ножом и деформируется от небольших усилий. Белый фосфор имеет молекулярное строение; формула P 4 . Отливаемый в инертной атмосфере в виде палочек (слитков), он сохраняется в отсутствие воздуха под слоем очищенной воды или в специальных инертных средах. Химически белый фосфор чрезвычайно активен. Например, он медленно окисляется кислородом воздуха уже при комнатной температуре и светится (бледно-зелёное свечение). Явление такого рода свечения вследствие химических реакций окисления называется хемилюминесценцией (иногда ошибочно фосфоресценцией).
Белый фосфор не только активен химически, но и весьма ядовит (вызывает поражение костей, костного мозга, некроз челюстей). Летальная доза белого фосфора для взрослого мужчины составляет 0,05—0,1 г. Красный фосфор — это более термодинамически стабильная модификация элементарного фосфора. Впервые он был получен в 1847 году в Швеции австрийским химиком А. Шрёттером при нагревании белого фосфора при 500 °С в атмосфере угарного газа (СО) в запаянной стеклянной ампуле. Красный фосфор имеет формулу Р n и представляет собой полимер со сложной структурой. В зависимости от способа получения и степени дробления, красный фосфор имеет оттенки от пурпурно-красного до фиолетового, а в литом состоянии - тёмно- фиолетовый с медным оттенком, имеет металлический блеск. Химическая активность красного фосфора значительно ниже, чем у белого; ему присуща исключительно малая растворимость. Ядовитость его в тысячи раз меньше, чем у белого, поэтому он применяется гораздо шире, например, в производстве спичек (составом на основе красного фосфора покрыта тёрочная поверхность коробков). При хранении на воздухе красный фосфор в присутствии влаги постепенно окисляется, образуя гигроскопичный оксид, поглощает воду и отсыревает («отмокает»), образуя вязкую фосфорную кислоту; поэтому его хранят в герметичной таре. При «отмокании» — промывают водой от остатков фосфорных кислот, высушивают и используют по назначению. Чёрный фосфор — это химически наименее активная форма элементарного фосфора. Впервые чёрный фосфор был получен в 1914 году американским физиком П. У. Бриджменом. Чёрный фосфор представляет собой чёрное вещество с металлическим блеском, жирное на ощупь и весьма похожее на графит, и с полностью отсутствующей растворимостью в воде или органических растворителях. Имеет атомную кристаллическую решетку. Поджечь чёрный фосфор можно, только предварительно сильно раскалив в атмосфере чистого кислорода до 400 °С. Кейс №3 «Оксиды и гидроксиды фосфора» Оксиды фосфора и фосфорные кислоты Элемент фосфор образует ряд оксидов, наиболее важными из них являются оксид фосфора (III) P 2 O 3 и оксид фосфора (V) P 2 O 5 . Оксид фосфора (III), или фосфористый ангидрид (P 2 O 3 ) получают при медленном окислении фосфора, сжигая его в недостатке кислорода. Представляет собой воскообразную кристаллическую белую массу с температурой плавления 22,5 °C. Ядовит. Химические свойства: 1) вступает в реакцию с холодной водой, образуя при этом фосфористую кислоту H 3 PO 3 ; 2) взаимодействуя со щелочами, образует соли – фосфиты; 3) является сильным восстановителем. Взаимодействуя с кислородом, окисляется до оксида фосфора (V) P 2 O 5 . Оксид фосфора (V), или фосфорный ангидрид (P 2 O 5 ) получают при горении фосфора на воздухе или в кислороде. Представляет собой белый кристаллический порошок, с температурой плавления 36 °C. Химические свойства: 1) взаимодействуя с водой, образует орто-фосфорную кислоту H 3 PO 4 ; 2) имея свойства кислотного оксида, вступает в реакции с основными оксидами и гидроксидами; 3) способен к поглощению паров воды. Фосфорные кислоты. Фосфорному ангидриду соответствует несколько кислот. Главная из них – ортофосфорная кислота H 3 PO 4 . Фосфорная кислота обезвоженная представлена в виде бесцветных прозрачных кристаллов, имеющих температуру плавления 42,35 °C и хорошо растворяющихся в воде. Образует три вида солей: 1) средние соли – ортофосфаты;
2) кислые соли с одним атомом водорода; 3) кислые соли с двумя атомами водорода. Получение фосфорной кислоты: 1) в лаборатории: 3P + 5HNO 3 + 2H 2 O = 3H 3 PO 4 +5NO; 2) в промышленности: а) термический метод; б) экстракционный метод: Ca 3 (PO 4 ) 2 + 3H 2 SO 4 = CaSO 4 + 2 H 3 PO 4 . Природные фосфаты восстанавливают до свободного фосфора, который сжигают на воздухе, либо в кислороде. Продукт реакции растворяют в воде. Применение: ортофосфорную кислоту используют при производстве удобрений, химических реактивов, органических соединений, для приготовления защитных покрытий на металлах. Фосфаты используют в производстве эмалей и фармацевтике. Метафосфаты входят в состав моющих средств. Кейс 4 Таинственный свет xenoid Люминесце́ нция (от лат. lumen, род. падеж luminis — свет и -escent — суффикс, означающий слабое действие) — нетепловое свечение вещества, происходящее после поглощения им энергии возбуждения. Впервые люминесценция была описана в XVIII веке. Первоначально явление люминесценции использовалось при изготовлении светящихся красок и световых составов на основе так называемых фосфóров, для нанесения на шкалы приборов, предназначенных для использования в темноте. Хемилюминесценция — люминесценция (свечение) тел, вызванная химическим воздействием (например, свечение фосфора при медленном окислении). Хемилюминесценция связана с экзотермическими химическими процессами. Фосфоресценция. Многие тела обладают свойством делаться временно самосветящимися, если они были подвергнуты освещению каким-либо источником света. Если эта способность светиться прекращается немедленно по прекращении доступа света от постороннего источника, то подобные тела называются флюоресцирующими, а само явление – флюоресценцией. Если же тело продолжает светиться некоторое время и по прекращении освещения его, то тело называют фосфоресцирующим, а само явление – Ф. (от “фосфора”, обладающего свойством светиться при медленном окислении его на воздухе). Под словом Ф. понимают обыкновенно свечения, вызванные не только предварительным освещением, но и целым рядом различных других причин. Э. Видеман, введший новую терминологию в эту область физики, назвал все явления свечения, не вызванные повышением температуры до степени накаливания, явлениями люминесценции. В зависимости от причины, вызвавшей свечение, явления люминесценции разделяются на 1)фотолюминесценцию, вызванную освещением и подразделяющуюся, смотря по длительности вызванного самосвечения, на флюоресценцию; 2)термолюминесценцию, вызываемую слабым нагреванием; 3)электролюминесценцию, вызываемую электрическими процессами, в особенности прохождением электрических разрядов; 4) триболюминесценцию, возникающую при трении тел; 5) кристаллолюминесценцию, возникающую при выделении кристаллов, и 6) хемилюминесценцию, вызываемую химическими процессами. К этой группе явлений должно быть отнесено свечение фосфора, свечение некоторых животных и свечение гниющих веществ растительного и животного происхождения. Все эти явления свечения сопровождают, вероятно, процесс медленного окисления фосфоресцирующего вещества. Это несомненно доказано для фосфора (светится даже только в присутствия озона), гниющих органических веществ (не светятся в атмосфере водорода, в очень разреженном воздухе); иногда свечение гниющих веществ вызывается также присутствием на веществе светящихся бактерий. В 1669 г. гамбургский алхимик Хеннинг Бранд в поисках философского камня решил выпарить досуха мочу и дистиллировать оставшийся осадок в реторте. Перегоняя дистиллят и часть оставшейся в реторте обуглившейся массы вторично, он заметил в сборнике желтовато-белое вещество, которое в темноте светилось загадочным зеленым светом, а на воздухе самовозгоралось. Мы не знаем, почему Бранд пришел к мысли провести именно этот
опыт. По-видимому, о проведенных еще в XII веке арабским алхимиком Альхидом Бехилем аналогичных опытах Бранд не знал, но, возможно, ему был известен рецепт Парацельса, в котором содержатся некоторые указания по перегонке мочи. В удивительном веществе, которое ему удалось получить и которое он назвал “холодным огнем” или просто “мой огонь”, Бранд увидел средство для обретения денег, требующихся ему для ведения дальнейших опытов. Поэтому он известил коллег и прочих заинтересованных лиц о своем открытии и предложил поделиться с ними рецептом производства нового вещества за соответствующую мзду. Дело в том, что еще в 1603 г. сапожник Винченцо Касциороло из Болоньи открыл вещество, которое могло светиться в темноте после облучения ярким светом. Теперь мы знаем, что этот “литеофосфорус” (светящийся камень) был неочищенным сульфидом бария — предком современных светящихся красок. С тех пор светящиеся вещества часто демонстрировали при дворах многочисленных государей и в ученых обществах как научные курьезы. Поэтому Бранд «мог рассчитывать на прибыль от открытия. Первым “клиентом” Бранда был торговый советник из Дрездена врач и алхимик Адам Краффт, который продемонстрировал новый “удивительный материал” при дворе брандербург-ского курфюрста Фриндриха-Вильгельма II 24 апреля 1676 г. Лейб-медик курфюрста И.С. Айс-хольц назвал новое вещество “фосфорус мирабилис” (удивительный светонос), а придворный алхимик Иоганн Кункель (1630-1703 гг.) в скором времени так научился обращаться с этим “фосфорусом” что его начали считать чуть ли не его открывателем. Кункель утверждал, что может извлекать фосфор из животных, рыб, птиц, трав, деревьев и т.д. Наличие фосфора в животных и растениях было доказано в действительности несколько позже. Еще одним “клиентом” Бранда был великий английский химик Роберт Бойль. Его особенно интересовало свойство фосфора самовоспламеняться на воздухе с образованием белой массы. Бойль первым установил, что водный раствор этой массы обладает кислотными свойствами. Воспламенение материала протекает по реакции 2Р + 50 2 = 2P 2 O 5 . Такая реакция поддается количественному расчету, так как все реагенты, кроме кислорода, находятся в твердом состоянии. Сгорание фосфора было одной из реакций, на основе которых впоследствии Лавуазье создал теорию горения. Позже на основе этой теории он разработал понятие элемента, согласно которому фосфор также был химическим элементом. Легкая воспламенимость фосфора приводила к многочисленным несчастным случаям, и даже Кункель позже сообщил, что он поэтому перестал на некоторое время получать фосфор. В качестве добавки к самовоспламеняющимся массам фосфор применяли в годы второй мировой войны, во время войн, которые США вели в Корее и Вьетнаме, с помощью фосфора было убито множество людей, разрушено много материальных ценностей, что принесло фосфору печальную “славу”. Применение такого оружия особенно бесчеловечно, так как оно поражает и мирное население, а те, кто выживает, впоследствии страдают от ран. Примеры кейсов по теме: «Производство фосфорных удобрений». Кейс: Промышленные фосфорные туки Фосфорные удобрения относятся к основным минеральным удобрениям, которые применяются в сельском хозяйстве. Издавна, в качестве фосфорного удобрения применяли размолотую кость. В Европе во время второй половины 18 в. первые фабрики по переработке кости на удобрение были организованы в Англии и Шотландии. Промышленные фосфорные удобрения (приготовленные из кости) в первые были использованы в Англии в 1840-х гг. В 1856 -1857 гг. французкий ученый Бомон одновременно с известным немецким химиком Ю. Либихом установили, что в результате обработки природных фосфатов серной кислотой образуются водорастворимые фосфаты, доступные растениям.
В последствии во многих странах основой производства фосфорных удобрений стало переработка природных фосфатов с каждым годом в Советском Союзе рос выпуск и применение фосфорных удобрений. В 1913 году в России произведено всего лишь 75,2 тыс. т фосфорных туков, а 1975 году в СССР производство фосфорных удобрений составило 26,1 млн.т условных единиц. Сейчас наша страна располагает 40% мировых запасов фосфатного сырья, необходимого для производства фосфорных удобрений (10,2 млрд. т.). В настоящее время известно более 200 месторождений фосфоритов: Вятско-Камское в Кировской области, Егорьевское в Московской области, Кимовское в Тульской, Сенинское в брянской, Тяштогольское в Кемеровской и др. В сельском хозяйстве фосфорные удобрения оценивают в первую очередь по содержанию фосфорной кислоты и ее растворимости. Фосфорные удобрения, получены из апатитов и фосфоритов, а так же фосфаты иного происхождения по растворимости делят на следующие группы: 1- легкорастворимые - простой суперфосфат, двойной суперфосфат, сложные удобрения 2- полурастворимые - преципитат, термофосфаты, томосшлак, 3- труднорастворимые - фосфорная мука К первой группе относятся фосфорные удобрения, содержащие фосфор в виде хорошо растворимого в воде монокальциевого фосфата. Ко второй группе принадлежат фосфаты, практически нерастворимые или слаборастворимые в воде, но растворимые в слабых кислотах, наиболее широко во всем мире и в нашей стране применяются легкорастворимые фосфаты. Суперфосфат - это фосфорные удобрения, содержащие большую часть фосфорной кислоты, воднорастворимой формы. Производство этого удобрения связано с именем Ю. Либиха, который в 1840 году предложил обрабатывать кости серной кислотой для получения растворимого в воде дигидрофосфата кальция: Ca 3 (PO 4 ) 2 +2H 2 SO 4 = Ca(H 2 PO 4 ) 2 +2CaSO 4 В настоящее время суперфосфат получают обработкой апатита или фосфорита серной кислотой: [Ca 3 (PO 4 ) 2 ]*CaF 2 +7H 2 SO 4 +3H 2 O= Ca(H 2 PO 4 ) 2 *H 2 O+7CaSO 4 +2HF Cуперфосфат высшего роста из апатита содержит не менее 19,5% усвояемой фосфорной кислоты. На обработку 1т. породы расходуют 1 т. серной кислоты и получают примерно 2 т. удобрения. В суперфосфате присутствует в свободном виде фосфорная кислота(до 5%) - использованная для обработки серная кислота, взятая в избытке, полностью реагирует с апатитом: [ Ca 3 (PO 4 ) 2 ]*CaF 2 +10H 2 SO 4 = H 3 PO 4 +10CaSO 4 +2HF При производстве удобрений серную кислоту практически не удается полностью перемешать с апатитом. Постройте процесс переработки фосфорного сырья со следующими словами: фосфорное сырье, фосфорная кислота, термофосфаты, электропечь, экстракционный способ, жидкие фосфорные удобрения, фосфаты аммония, двойной суперфосфат, простой суперфосфат, сложные удобрения, почва. Напишите соответствующие формулы, если это возможно. Напишите технологический процесс получения фосфорных удобрений. Рассчитайте сколько необходимо использовать сырья для производства 1т. суперфосфата высшего качества. Примеры кейса по теме «Характеристика минеральных удобрений, ассортимент и свойства». Кейс: «Агрохимикаты и окружающая среда». Агрохимикаты - это удобрения, химические мелиоранты, кормовые добавки, предназначенные для питания растений, регулирования плодородия почв и подкормки животных. Растениям необходимы азот и фосфор, калий и кальций, множество микроэлементов.
Азот. Все почвы мира содержат 150 млрд. т азота. Даже самые бедные дерново- подзолистые почвы в пахотном 20-сантиметровом слое содержат 2-4 т азота на гектар, а чернозем содержит 20- 30 т. Казалось бы, азота с избытком, а люди вносят и вносят азотные удобрения. Причина кроется в недостаточной доступности для растений азота различных форм. Медленно разлагаясь, труднодоступные соединения отдают азот постепенно, способствуя непрерывности плодородия. Медленное разложение гумуса - важное условие сохранения необходимых качеств почвы: рыхлости, комковатости, проницаемости для воды, воздуха и тепла. В удобрениях азот присутствует в виде аммониевых или нитратных солей, в наиболее усвояемой для растений форме. Однако действие удобрений недолговечно. Уже на следующий год их эффективность составляет едва 20% первоначальной. Долгое время считали, что главные потери азотных удобрений связаны со стоком в реки и подземные воды. Использование удобрений с азотом, меченным атомом N 15 , показало иную картину. На легких почвах в условиях высокой увлажненности, когда поля еще не заняты растениями, происходит выщелачивание соединений азота. Во всех остальных случаях потери азота происходят под действием бактерий-денитрификаторов, восстанавливающих азот до различных окислов и до молекулярной формы. Можно сказать, что с полей нашей страны в воздух улетает до 1,5 млн. т азота. Знание законов циркулирования в почве азота и других биогенных веществ позволяет выработать основную стратегию увеличения плодородия земель, развивать бездефицитное земледелие. Сроки и количество внесения удобрений нуждаются в тонкой балансировке. Важно, чтобы удобрения усваивались именно растениями, а не наносили вред окружающей среде и здоровью людей. Ведь избыток биогенных веществ загрязняет окружающую среду, пресные воды, ведет к эвтрофикации водоемов и даже угрожает озоновому слою стратосферы. На долю сельскохозяйственного производства приходится не менее половины связанного азота, поступающего в водоемы. Обогащение воды питательными элементами, в первую очередь связанным азотом, приводит к чрезмерному росту водорослей. Отмирая, они подвергаются анаэробному бактериальному разложению, вызывая дефицит кислорода, а следовательно, гибель рыбы и других водных животных. Эвтрофикация водоемов - явление, к сожалению, распространенное. Нитраты накапливаются выше допустимых норм не только в воде, но и в растениях - как в продовольственных, так и в кормовых. Если сами по себе нитраты не представляют особой опасности для здоровья человека и животных, то легко образующиеся из них нитриты высокотоксичны, вызывают, в частности, тяжелые заболевания крови. Из нитритов могут образовываться нитроамины, обладающие канцерогенным эффектом. Подкормки азотными удобрениями способствуют увеличению содержания белка в зерне пшеницы, фосфорными и калийными подпитками повышают содержание крахмала в картофеле и сахара в свекле. Вместе с тем имеется масса свидетельств ухудшения качества продукции, выращенной с применением минеральных удобрений, особенно хлорсодержащих. Наука располагает достоверными данными о накоплении нитратов в овощах, которые были выращены на полях, получавших среднее и даже низки нормы минеральных удобрений или вообще не получавших. Аккумуляции нитратов способствуют теплые и влажные условия выращивания растений, нарушение режимов освещения вегетирующих культур, а также повреждение и неправильное хранение готовой продукции. Внесение высоких норм навоза также приводит к нитратному загрязнению не только растений, но и грунтовых вод, в том числе и той воды, которая используется для питья. Бактерии-азотфиксаторы, обогащающие почву атмосферным азотом, могут стать достойным конкурентом азотной промышленности. Эта технология разрабатывается в Санкт- Петербургском НИИ сельскохозяйственной микробиологии. Задача состоит в том, чтобы, во-
первых, плотнее заселить ими почву, во-вторых - повысить их азотфиксирующие способности. На корнях бобовых растений естественным образом поселяются клубеньковые бактерии. Наряду с ними в почве обитают и другие азотфиксирующие микроорганизмы. Надо лишь способствовать созданию условий для их процветания. Этой цели служит агротехника, при которой в севооборотах большое место должны занимать бобовые культуры (в нашей стране площади под ними гораздо меньше научно обоснованной потребности). По данным НИИ сельскохозяйственной микробиологии, в ряде почв соответствующие той или иной бобовой культуре клубеньковые бактерии могут отсутствовать, а те, что имеются, обладают малопродуктивной системой азотфиксации. В связи с этим микробиологи провели селекционную работу. В итоге каждые три года на заводы передаются до десяти новых штаммов клубеньковых бактерий, азотфиксирующая способность которых на 10-20% превышает предыдущие эталонные штаммы. Создан и массово производится препарат ризоторфин - удобная и практичная форма поставки клубеньковых бактерий к семенам и растущим корням бобовых. Клубеньковые бактерии «привязаны» исключительно к семейству бобовых растений. Между тем главный хлеб человечества - злаковые культуры. К счастью, найдены бактерии, которые живут на корнях проса, кукурузы, ячменя, пшеницы, риса. С одной стороны, они питаются корневыми выделениями злаков, с другой - связывают атмосферный азот и подкармливают им растения. Кроме того, они, по всей видимости, оказывают комплексное, еще не изученное до конца, благоприятное действие на растения. В НИИ сельскохозяйственной микробиологии разработана экспериментальная технология производства препаратов таких бактерий - часть их не имеет аналогов за рубежом. Применение этих препаратов на полях позволяет поднять урожай перечисленных культур в среднем на 3-4 ц с гектара. Экологически чистая технология рассматривает навоз как источник питательных веществ, способных к быстрой трансформации: 1) в полноценный белок животного происхождения, пригодный для кормления свиней, кур и прудовой рыбы, и 2) в зернистое гумусное удобрение для полей, отличающееся непревзойденными качествами в смысле повышения плодородия почв и рентабельности их применения. При переработке дождевыми червями 1 т сухого навоза получается 600 кг сухого гумусного удобрения с содержанием от 25 до 40% гумуса, в котором около 1% азота, столько же фосфора и калия, все другие микроэлементы, необходимые растениям. Остальные 400 кг органических питательных веществ трансформируются в 100 кг полноценного белка в виде биомассы живых червей. Коэффициент перевода 3:1, т.е. лучший из известных коэффициентов перевода питательных веществ в живую биомассу. Такие гранулированные гумусные удобрения превосходят навоз и компосты по содержанию гумуса в 4-8 раз, не обладают инертностью действия и дают резкую прибавку урожайности. Вегетационный период у растений при этом сокращается на две-три недели. Плодоовощная продукция наделяется, благодаря их применению, способностью к длительному хранению. Описанная технология переработки навоза и прочих органико-содержащих отходов промышленных предприятий с помощью дождевых червей позволит реанимировать почву, быстро повысить ее плодородие, вернуть ей устойчивость к водной и ветровой эрозии. Кроме того, это, пожалуй, единственный способ рекультивации огромных площадей, стерилизованных и отравленных в свое время обезвоженным аммиаком и аммиачной водой. В России изобретено искусственное удобрение, которое в десятки раз эффективнее знаменитого биогумуса, получаемого при помощи калифорнийских червей, и в 100-150 раз действеннее натурального удобрения. По данным Донецкого селекционного центра по зерновым и кормовым культурам, только урожай ярового ячменя увеличился с 30,7 до 52,7 ц с гектара. И это не привело к истощению почвы. Наоборот, содержание питательных веществ в ней возросло и стало подкормкой для урожая будущего года.
Экспертиза МГУ им. М.В. Ломоносова, Почвенного института им. В.В. Докучаева, Ростовского государственного университета подтвердила, что суперкомпост резко повышает содержание гумуса в почве и, как следствие, урожайность зерновых (до 60 ц с гектара и выше) и овощных культур (в 2-4 раза по сравнению с минеральными удобрениями и в 80-100 раз по сравнению с навозными компостами). При этом появляется возможность управлять процессами почвообразования и резко ускорять их. Кроме продовольственной проблемы, выпуск нового удобрения поможет решить и социальные. Проектируются заводы по производству суперудобрений на закрываемых шахтах России. Главной составляющей суперкомпоста станут отвалы шахт с небольшими органическими добавками. Проверка Госкомитетом санитарно-эпидемиологического надзора РФ показала, что суперудобрения экологически безопасны, с их помощью можно получать биологически чистые продукты, пригодные для производства диетического и даже детского питания. Для России, по ориентировочным оценкам, годовая потребность составляет 100-150 млн. т суперкомпоста в год. Все большее применение во многих странах мира находит локальный способ внесения туков, позволяющий использовать их с наибольшим полезным коэффициентом. Способ быстро внедряется благодаря выпуску комбинированных сеялок, а также специальных приспособлений к культиваторам, дисковым боронам и дизельным плугам. С их помощью минеральные удобрения вносят прямо в почву около рядков высеиваемых семян или размещают на поверхности узкими лентами, а затем заделывают дисками. В орошаемых районах могут оказаться перспективными медленно действующие и капсулированные азотные туки, которые в почвенные процессы и процессы питания растений вовлекаются Постепенно. Для снижения нитрификации аммиачных удобрений могут быть рекомендованы ингибиторы - вещества, тормозящие этот процесс. Действенный способ интенсифицировать земледелие и помочь растениям усвоить вносимые удобрения- поливные и полукосные посевы, при которых хорошо используются подвижные остатки азотных удобрений. По сравнению со среднегодовым уровнем 1986-1990 гг. применение минеральных удобрений снизилось с 13 млн. т в пересчете на 100%-е содержание питательных веществ до 1,5 млн. т в 1994 г., органических, соответственно, - с 482 до 147 млн. т. Уменьшение объемов минеральных и органических удобрений не привело к ослаблению в соответствующих пропорциях влияния средств химизации, поскольку сохранились основные причины их попадания в поверхностные и грунтовые воды - нарушения регламентов хранения, транспортировки, применения. В последние годы на Западе исследуются возможности информационной технологии земледелия, в которой средства химизации применяются на сельскохозяйственном поле в строго нормированных дозах и только там, где они необходимы. Компьютер на борту сельхозмашины, управляющий процессом внесения удобрений, «знает», какие удобрения и в какой дозе следует вносить на тот или иной участок поля. Там, где предполагается большой урожай, вносимая доза удобрений уменьшается, там, где есть опасность недобора урожая, доза удобрений увеличивается. По аналогичной схеме работают компьютеризованные агрегаты для внесения гербицидов и пестицидов. Преимущество компьютерной технологии состоит в том, что она позволяет земледельцам вести агропроизводство на экологически чистой основе, ориентированной на экономию удобрений, получение максимальных урожаев и предохранение окружающей среды от загрязнения. Фосфор, внесенный в почву с фосфорными удобрениями, практически не вымывается из нее. Даже при поверхностном внесении вымывание фосфора не превышает 1% от внесенного. Основным источником загрязнения фосфором водоемов является не сельское хозяйство, а промышленные и бытовые стоки. Доля сельского хозяйства в загрязнении вод фосфором не превышает 10-15%. Особенно массивным источником загрязнения этим
элементом стали в последнее время моющие средства, содержащие полифосфаты. Значительное накопление фосфата в водоемах также способствует эвтрофикации водоемов. Специфическая особенность фосфорных удобрений заключается в том, что применение их в больших дозах приводит к накоплению в почве других нежелательных элементов: стабильного стронция, фтора, естественных радиоактивных соединений урана, радия, тория. Кроме того, нужно учитывать, что фосфорные удобрения загрязнены кадмием, стронцием, фтором, другими элементами. Степень загрязнения фосфорных удобрений зависит прежде всего от качества сырья, служащего для их производства исходным материалом. В этом отношении нашей стране повезло: апатиты Кольского полуострова представляют собой самое чистое для производства фосфорных удобрений сырье. Кадмия в хибинских апатитах содержится всего 0,4-0,6 мг/кг, а в фосфатах, добываемых в США, - 13 мг/кг, в Сенегале - до 70 мг/кг. Калий. Третий основной элемент питания растений - калий - не оказывает существенно вредного влияния на окружающую среду. Однако с калийными удобрениями вносится много хлора, поступление которого в грунтовые воды также нежелательно. З адача-неудача №1 Поздней осенью, распахав землю, фермер решил,что называется, убить двух зайцев сразу: известковать участки с кислой почвой и провести подкормку ее суперфосфатом (все- таки поверил, что без химии не обойтись!). Однако весной оказалось, что желаемый эффект не был достигнут. Почему? (так как идет химическая реакция Ca(H 2 PO 4 ) 2 + 2Ca(OH) 2 =Ca 3 (PO 4 ) 2 +4H 2 O, реакция нейтрализации кислой соли основанием). Задача-неудача №2 Опытный сосед, пожалев молодого фермера, предложил ему исправить ошибку, внеся в почву хорошо растворимое удобрение, содержащее фосфор. Он позабыл его название, но принес аккуратно запись результатов анализа (%): азота-12,2, водорода-5,5, фосфора-27,0, кислорода- 55,6. Что же это вещество? (конечный результат-NH 4 H 2 PO 4 ). Задача-неудача №3 Для опрыскивания сада фермеру понадобилось приготовить бордоскую жидкость. В инструкции указывалось, что необходимым 7%-й раствор сульфата меди (2), а в мешке были только ярко-синие кристаллы медного купороса - пятиводного кристаллогидрата. Как же приготовить раствор нужной концентрации? (кристаллогидраты- это вещества, содержащие химически связанную воду. затем для самостоятельного решения предлагается аналогичная задача: Приготовить 10 литров 12%-го раствора FeSO 4 из железного купороса- семиводного сульфата железа (2)). Задача-неудача №4 С расчетами, к счастью, помог умный сосед. Теперь за дело. Фермер взял оцинкованное ведро, отмерил нужное количество соли и воды и пошел в сарай за известью. Что он увидел вернувшись? -Удобрений много, попробуй в них разберись,- сокрушался фермер-неудачник. -Я помогу тебе. Есть много способов быстро оценить неизвестно удобрение с помощью подручных средств. Но для этого нужно хорошо знать свойства солей. Для изучения курса студентам рекомендуется литература: Основная
1.
Амелин А.Г. Технология серной кислоты. - М.: Химия, 1983.
2.
Егоров В.П. и др. Общая технология неорганических веществ.- М.: Химия, 1983.

3.
Егоров А.П., Шерешевский А.И., Шманенков И.В. Общая химическая технология неорганических веществ, издательство-М.: Химия, 1964.
4.
Мельников Е.Я. и др. Технология неорганических веществ и мине ральных удобрений. - М.: Химия, 1983.
5.
Мухленов И.П., Авербух А.Я., Кузнецов Д.А. и др. Общая химическая технология: Учеб. для химико – техн. спец. вузов. Т.2. Важнейшие химические производства, М.: «Высшая школа», 1984.
6.
Технология неорганических веществ и минеральных удобрений.-М.: Химия, 1983.
7.
Расчеты по технологии неорганических веществ/Под ред. проф. Позина М.Е. - М.: Химия, 1977.
8.
Расчеты по технологии неорганических веществ/Под ред. Мухленова . - М.: Химия, 1977.
9.
Фурмер И.Э., Зайцев В.Н. Общая химическая технология.- М.: «Высшая школа», 1986. Дополнительная
1.
Атрощенко В.И., Каргин С.И. Технология азотной кислоты. - М.: Химия, 1970.
2.
Бельковскнй С.В. и др. Технология содопродуктов. - М.: Химия, 1972.
3.
Дохолова Л.Н., Кармышев В.Ф. и др. Производство и применение аммофоса.-М.: Химия, 1977.
4.
Производство фосфорных и комплексных удобрений/Под ред. Эвельчика С.Д, Бродского А.А. - М.: Химия, 1987.
5.
Соколовский А.А., Унанянц Т.Г. Краткий справочник по минеральным удобрениям. - М.: Химия, 1977.
6.
Справочник сернокислотника/Под ред. проф. К.М. Малинина. - М.: Химия, 1971.
7.
Справочник азотчика/Под ред. Е.Я. Мельникова. - М.: Химия, 1986.
Литература
1. Активные методы обучения в социально-педагогической деятельности: Учебное пособие для студентов по курсам «Социальная педагогика», «Основы социальной работы»/ С.С. Зотова; Глазов. гос. пед. ин-т. - Глазов, 2009. - 76 с. 2. Аликберова Л.Ю. Полезная химия: задачи и истории. - М.: Дрофа, 2006. – 187 с. 3. Амелин А.Г. Технология серной кислоты. - М.: Химия, 1983.
4. Атрощенко В.И., Каргин С.И. Технология азотной кислоты. - М.: Химия, 1970. 5. Бельковский С.В. и др. Технология содопродуктов. - М.: Химия, 1972. 6. Буринская Н.Н. Учебные экскурсии по химии: Кн. Для учителя. – М.: Просвещение, 1989. – 160 с. 7. Дохолова Л.Н., Кармышев В.Ф. и др. Производство и применение аммофоса.-М.: Химия, 1977. 8. Егоров В.П. и др. Общая технология неорганических веществ.-М.: Химия, 1983. 9. Егоров А.П., Шерешевский А.И., Шманенков И.В. Общая химическая технология неорганических веществ, издательство-М.: Химия, 1964. 10. Книга для чтения по неорганической химии. Ч. 1. Пособие для учащихся. - М: Просвещение, 1974.- 367 с. 11. Колеченко А.К. Энциклопедия педагогических технологий: Пособие для преподавателей. – СПб.: КАРО, 2004. - 368 с. 12. Курячая М.А. Химия созидающая, химия разрушающая: (Панорама большой химии). – М.: Знание, 1990. – 160 с. 13. Леенсон И.А. Чет или нечет? Занимательные очерки по химии. М.: Химия, 1988. – 176 с. 14. Литвак Ш.И. Фосфор на службе урожая: Пособие для учащихся. – М.: Просвещение, 1979. – 134 с. 15. Мельников Е.Я. и др. Технология неорганических веществ и мине ральных удобрений. -М.: Химия, 1983. 16. Мухленов И.П., Авербух А.Я., Кузнецов Д.А. и др. Общая химическая технология: Учеб. для химико – техн. спец. вузов. Т.2. Важнейшие химические производства, М.: «Высшая школа», 1984. 17. Поллер З. Химия на пути в 3-е тысячелетие. – М.: Мир, 1982. – 401 с. 18. Расчеты по технологии неорганических веществ/Под ред. проф. Позина М.Е. - М.: Химия, 1977. 19. Производство фосфорных и комплексных удобрений/Под ред. Эвельчика С.Д, Бродского А.А. - М.: Химия, 1987 20. Расчеты по технологии неорганических веществ/Под ред. Мухленова . - М.: Химия, 1977. 21. Ситуационный анализ, или Анатомия Кейс-метода/ Под ред. Сурмина Ю.П. - Киев: Центр инноваций и развития, 2002. - 286 с. 22. Селевко Г.К. Современные образовательные технологии: Учебное пособие. – М.: Народное образование, 1998. – 256 с. 23. Соколовский А.А., Унанянц Т.Г. Краткий справочник по минеральным удобрениям. - М.: Химия, 1977. 24. Справочник сернокислотника/Под ред. проф. К.М. Малинина. - М.: Химия, 1971. 25. Справочник азотчика/Под ред. Е.Я. Мельникова. - М.: Химия, 1986. 26. Технология неорганических веществ и минеральных удобрений.-М.: Химия, 1983. 27. Тимошенко И.И., Соснин А.С. Менеджер организации: Учеб. пособие. - К.: Из-во Европ. ин-та финансов, информации, систем, менеджмента и бизнеса. - 350 с. 28. Фурмер И.Э., Зайцев В.Н. Общая химическая технология.- М.: «Высшая школа», 1986. 29. Химия 11 класс (поурочные планы). / сост. Л.М. Брейгер. – Волгоград: Издательство: Учитель, 2001. – 120 с. 30. Химия 9 класс 1 полугодие (поурочные планы). / сост. Л.М. Брейгер. – Волгоград: Издательство: Учитель, 2001. – 100 с. 31. Химия: справ. Материалы: Кн. Для учащихся/ Ю.Д. Третьяков, Н.Н. Олейников, Я.А. Кеслер, И.В. Казимирчик; Под ред. Ю.Д. Третьякова. – М.: Просвещение, 1988. – 223с. 32. Я иду на урок химии: Книга для учителя. – М.: Издательство «Первое сентября», 2000. – 272 с.