Основи хімічної технології

Зміст навчального матеріалу	Державні вимоги до рівня загальноосвітньої підготовки учнів
Тема 1. Загальні питання хімічної технології (5 год) Значення хімічної промисловості. Хімічна технологія як наука, її зв’язок з іншими науками. Коротка історія розвитку хімічної промисловості. Поняття про хіміко-технологічний процес, умови його проведення, класифікацію процесів. Техніко-економічні показники хіміко-технологічного процесу. Поняття про матеріальний баланс. Поняття про продукт виробництва, види хімічних продуктів, їх класифікацію, якість, стехіометричний і практичний вихід продукту. Розв’язування розрахункових задач.	Учень: називає техніко-економічні показники хіміко-техноло-гічних процесів, види хімічних продуктів; класифікує процеси і продукти; обґрунтовує умови прове-дення хіміко-технологічних процесів; характеризує техніко-еконо-мічні показники процесів, якість хімічних продуктів; складає матеріальний баланс; визначає вихід продукта; обчислює стехіометричний і практичний вихід продукта; висловлює судження про значення хімічної промис-ловості, дальший розвиток хімічної технології.
Розрахункові задачі: Обчислення виходу продукту реакції.
Тема 2. Сировина та енергетика хімічної промисловості (6 год) Поняття про хімічну сировину, її види і запаси, підготовка до переробки. Комплексне викорис-тання сировини. Вода в хімічній промисловості. Водопідготовка питної та промис-лової води. Проблема скорочення споживання води в промисловості. Повітря в хімічній промисловості. Енергетика хімічної промисло-вості, джерела і форми енергії, що використовуються у виробництві хімічних продуктів. Раціональне використання та економія енергії.	Учень: називає види хімічної сировини; джерела і форми енергії, що використо-вуються в хімічній промисловості; пояснює суть водопідготовки питної і промислової води, використання повітря; обґрунтовує принципи комплексного використання сировини, скорочення споживання води в промисловості, раціональ-ного використання та економії енергії; висловлює судження про запаси сировини; робить висновки щодо ролі хімії у розв’язанні сиро-винної й енергетичної проблем.
Демонстрації: 1. Показ зразків сировини.
Тема 3. Виробництво сульфатної кислоти (8 год) Застосування сульфатної кислоти, її значення для суспільного виробництва. Сировина сульфатно-кислотного виробництва, її види. Принципи вибору сировини. Випалювання залізного колче-дану. Будова й робота печей випалювання, суть професії “апаратник випалювання”. Очищення випального газу, види очищення. Поняття про очисні споруди: електрофільтри, циклони, промивні башти тощо. Суть професії “каталізаторник”. Контактне окиснення сульфур(ІV) оксиду. Закономірності керування реакцією. Будова і принципи роботи контактного апарату. Поняття про допоміжні апарати: теплообмінники, холодильники тощо. Абсорбція сульфур(VІ) оксиду сульфатною кислотою, законо-мірності керування реакцією. Будова й основні принципи роботи абсорберів. Суть професії “апаратник абсорбції”. Зберігання й транспортування сульфатної кислоти. Розв’язування розрахункових задач. Коротка довідка з історії сульфатнокислотного виробництва в Україні. Перспективи розвитку виробництва сульфатної кислоти. Захист довкілля від забруднення оксидами Сульфуру.	Учень: називає галузі застосування сульфатної кислоти, стадії виробництва, основні й допоміжні апарати; види сировини; очисні споруди; пояснює суть хімічних реакцій на кожній стадії виробництва й закономір-ності керування ними; обґрунтовує принципи вибо-ру сировини та роботи контактного апарату; складає рівняння реакцій, що відбуваються на кожній стадії; характеризує будову й роботу печей випалювання, очисних споруд, контакт-ного апарату, абсорберів, технологічну схему вироб-ництва; описує суть професій апаратника випалювання, каталізаторника, апаратника абсорбції; правила зберіган-ня і транспортування сульфатної кислоти; захист середовища від забруднень оксидами Сульфуру; висловлює судження про перспективи розвитку виробництва сульфатної кислоти.
Розрахункові задачі: 2. Обчислення маси, об’єму продукту реакції за відомою масою або об’ємом вихідної речовини, що містить домішки. Демонстрації: 2. Добування сульфур(ІV) оксиду та окиснення його в присутності каталізатора. 3. Модель установки для добування сульфатної кислоти. Лабораторні досліди: 1. Спостереження зміни забарвлення шматочка залізного колчедану і появи запаху під час внесення його тигельними щипцями в полум’я пальника. Практичні роботи: 1. Каталітичне окиснення сульфур(ІV) оксиду в лабораторних умовах.
Тема 4. Виробництво амоніаку (4 год) Значення Нітрогену для живої природи. Методи фіксації азоту з повітря. Сировина для синтезу амоніаку. Фізико-хімічні основи синтезу. Промисловий спосіб синтезу амоніаку. Конструкція колони синтезу та основні принципи її роботи. Суть професії “оператор амоніачного виробництва”. Збері-гання і транспортування амоніаку. Коротка довідка з історії виробництва синтетичного амоніаку. Перспективи розвитку виробництва амоніаку, важливі напрями його вдосконалення.	Учень: називає методи фіксації азоту з повітря, види сировини, основні й допоміжні апарати; обґрунтовує оптимальні умови синтезу амоніаку; пояснює будову й роботу колони синтезу, техноло-гічну схему виробництва; складає рівняння синтезу амоніаку; описує суть професії оператор амонічаного виробництва; висловлює судження про перспективи розвитку виробництва амоніаку.
Розрахункові задачі: 3. Ообчислення об’ємних відношень газів за хімічними рівняннями. 4. Обчислення, пов’язані з молярним об’ємом газів. Демонстрації: 4. Синтез амоніаку. Модель установки синтезу амоніаку або колони синтезу.
Тема 5. Виробництво нітратної кислоти (4 год) Фізико-хімічна характеристика реакцій, покладених в основу виробництва нітратної кислоти. Сировина. Технологічна схема виробництва розбавленої нітратної кислоти. Будова і робота контактного апарату. Добування концентрованої нітратної кислоти. Зберігання і транспортування нітратної кислоти. Коротка історична довідка з виробництва нітратної кислоти, основні напрями вдосконалення його. Розв’язування розрахункових задач.	Учень: називає сировину вироб-ництва нітратної кислоти; обґрунтовує хімізм вироб-ництва; характеризує будову й роботу контактного апарату; пояснює технологічну схему виробництва; розрізняє добування розбав-леної і концентрованої нітратної кислоти; висловлює судження про напрями вдосконалення виробництва нітратної кислоти.
Розрахункові задачі: 5. Обчислення маси, об’єму, кількості речовини за відомими даними про вихідні речовини, якщо одну з них узято з надлишком. Демонстрації: 6. Добування нітратної кислоти з нітратів. 7. Каталітичне окиснення амоніаку. 8. Модель контактного апарату.
Тема 6. Технологія силікатів (5 год) Загальні відомості про силікатну промисловість. Виробництво кера-міки. Короткі відомості з історії виробництва кераміки в Україні. Мінеральні в’яжучі матеріали: вапно, цемент, бетон. Короткі відомості з історії цементної промисловості. Виробництво скла. Короткі відомості з історії скляної промисловості в Україні.	Учень: називає види скла; наводить приклади кера-міки, мінеральних в’яжучих матеріалів; пояснює суть виробництва кераміки, вапна, цемента, бетона, скла.
Демонстрації: 9. Гасіння вапна. 10. Тужавіння цементу при змішуванні з водою. Лабораторні досліди: 2. Ознайомлення із зразками природних силікатів. 3. Ознайомлення з видами скла (колекція “Скло і вироби зі скла”).
Тема 7. Електрохімічні виробництва (6 год) Загальні відомості про електрохімічні процеси. Теоретичні основи електролізу. Добування хлору, їдкого натру й водню. Короткі відомості з історії електрохімічних виробництв, основні напрями їх розвитку. Розв’язування розрахункових задач.	Учень: пояснює суть електролізу; характеризує добування металічного натрію, хлору, їдкого натру, водню; складає відповідні рівняння; розв’язує задачі на електроліз; висловлює судження про основні напрями розвитку електрохімічних виробництв.
Розрахункові задачі: 6. Обчислення маси продукту електролізу за відомою масою солі, що міститься у вихідному водному розчині. 7. Обчислення маси продукту електролізу, якщо відомий електричний заряд, пропущений крізь розчин. 8. Обчислення кількості електрики, яку потрібно пропустити крізь розчин солі для добування певної маси металу. 9. Обчислення об’єму добутого газу, якщо відома сила струму. Демонстрації: 11. Електроліз розчину калій перманганату. Лабораторні досліди: 4. Електроліз води. Практичні роботи: 2. Електроліз водного розчину натрій хлориду.
Тема 8. Металургія (10 год) Поняття про металургію та металургійну сировину. Класи-фікація металів. Сплави заліза: чавун і сталь. Поняття про леговані сталі. Загальні способи добування металів. Виробництво чавуну: сировина, хімізм процесу. Будова й робота доменної печі, повітронагрівачів. Характеристика професій “майстер доменної печі”, “горновий”. Продукти доменного виробництва й проблема охорони природи. Виробництво сталі в мартенівських печах, кисневих конвертерах, електропечах. Характеристика професії сталевара. Пряме добування заліза з руд, переваги бездоменної металургії. Виробництво алюмінію, види сировини. Електроліз алюміній оксиду. Короткі відомості з історії металургії. Розв’язування розрахункових задач.	Учень: називає види металургійної сировини та виробництва алюмінію, сплави заліза, продукти доменного виробництва; класифікує метали; пояснює хімізм виробництва чавуну, сталі, алюмінію; складає рівняння відповідних реакцій; характеризує будову й роботу доменної, марте-нівської та електропечей, кисневого конвертора, електролізера; технологічні процеси виплавляння чавуну, сталі, алюмінію; загальні способи добування металів; порівнює доменний процес і бездоменну металургію, різні способи добування сталі; обчислює коефіцієнт вико-ристання корисного об’єму печі; описує суть професій горнового, майстра доменної печі, сталевара; висловлює судження щодо розвитку металургії в Україні.
Розрахункові задачі: 10. Обчислення коефіцієнта використання корисного об’єму печі. Демонстрації: 11. Модель доменної печі. 12. Модель кисневого конвертера. 13. Модель електролізера.
Тема 9. Хімічна переробка палива (10 год) Загальні відомості про паливо. Поняття про теплоту згоряння. Охорона довкілля від продуктів згоряння палива. Переробка твердого палива. Коксування вугілля, продукти коксування. Будова й робота коксових печей. Поняття про напівкоксування. Газифікація й гідрогенізація твердого палива. Добування генераторного газу. Робота газогенераторів. Поняття про підземну газифікацію вугілля. Гідрогенізація твердого палива. Короткі відомості з історії коксохімічної промисловості. Переробка рідкого палива. Склад і властивості нафти, її походження, продукти переробки. Перегонка нафти. Будова й робота трубчастої печі й ректифікаційної колони. Хімічні способи переробки нафти, види крекінгу: термічний, каталітичний, піроліз, риформінг. Короткі відомості з історії нафтопереробки. Газоподібне паливо. Природний газ. З історії розвитку газової промисловості України. Проблема водневої енергетики.	Учень: називає види палива, продукти коксування і нафтопереробки, види крекінгу; визначає поняття про теплоту згоряння, газифікацію, гідрогенізацію палива; пояснює суть процесів коксування вугілля, добування генераторного газу, перегонки і крекінгу нафти; складає необхідні рівняння реакцій; характеризує будову й роботу коксових печей, газо-генераторів, трубчастої печі й ректифікаційної колони; розрізняє повітряний і водяний генераторні гази; процеси термічного й ката-літичного крекінгу, піролізу, риформінгу; фізичні й хімічні способи переробки нафти; висловлює судження про розвиток коксохімічної про-мисловості, переробки рід-кого й газоподібного палива; оцінює перспективи водневої енергетики.
Демонстрації: 14. Возгонка нафти. 15. Модель нафтопереробної установки. Лабораторні досліди: Ознайомлення з різними видами палива (колекція “Паливо”). Ознайомлення із зразками продуктів коксування кам’яного вугілля Ознайомлення із зразками нафтопродуктів.
Тема 10. Промисловий органічний синтез (10 год) Виникнення і розвиток промис-ловості органічного синтезу. Сировина та основні процеси, значення промисловості органічного синтезу. Фізико-хімічні основи, оптимальні умови, технологічні схеми і реактори синтезів вінілхлориду, етанолу, ацетальдегіду, мила, поліетилену. Біохімічні виробництва. Поняття про біотехнологію. Виробництво кормового білка біохімічним способом.	Учень: називає сировину промис-ловості органічного синтезу; наводить приклади основних процесів і продуктів органічного синтезу; обґрунтовує хімізм та оптимальні умови синтезів; характеризує технологічні схеми процесів виробництва вінілхлориду, етанолу, ацет-альдегіду, мила, поліети-лену, кормового білка; складає відповідні рівняння реакцій; висловлює судження про розвиток промисловості органічного синтезу, значення біотехнології.
Демонстрації: 16. Добування етанолу гідратацією етилену.
Орієнтовні об’єкти екскурсій: Цегельні, цементні, порцеляно-фаянсові, скляні заводи. Електрохімічні цехи. Металургійні комбінати з виробництва чавуну, сталі, алюмінію, гірничо-збагачувальні комбінати. Підприємства з переробки нафти і газу, коксохімічне виробництво. Підприємства з виробництва синтетичного або гідролізного спирту. Виробництво пластмас, каучуків, гумових виробів, синтетичного волокна. Біохімічне виробництво.