Статья «Элементы экономических знаний в школьном курсе химии»

Иванова Ольга Ивановна

Учитель химии и биологии первой квалификационной категории МОУ лицея №6 Ворошиловского района г. Волгограда

Элементы экономических знаний в школьном курсе химии.

Современный школьный курс химии очень оторван от жизни, представляет собой «меловую науку». Интеграция школьных курсов химии и экономики выявит практическую значимость химических знаний. Это не потребует дополнительного времени (его нет!), нужно чуть изменить подачу учебного материала.

Ключевые слова: интеграция, комплексное использование, практический выход.

В общеобразовательном учреждении лицее №6 преподается курс экономики. Химия в жизни и на производстве тесно связана с экономикой. Чтобы придать предметному курсу химии практическую направленность, необходима интеграция химии и экономики. Эту связь нужно выявлять и иллюстрировать конкретными примерами из предметного содержания курсов химии и экономики.

И в курсе химии и в курсе экономики есть разделы, касающиеся сырья и его комплексного использования. В настоящее время из школьного курса химии убрали вопросы «Химия и производство. Химическая промышленность и химическая технология», но элементы этих разделов можно найти в теме «Металлургия», «Аммиак», «Серная кислота и ее свойства» и связать экономикой. Огромную роль в интеграции содержания школьных курсов химии и экономики играет раскрытие химических аспектов глобальных проблем современного общества: прежде всего сырьевая, продовольственная, энергетическая и экологическая проблемы.

Сырьевая проблема. Наша страна богата природными ресурсами, но кладовая Земли не бездонна. С начала XVI в. из недр Земли извлечено 50 млрд. т угля, 2 млрд. т железа, 20 млн. т меди, 20 тыс. т золота. Ежегодно в мире извлекается из недр 20 млрд. т руды и сопровождающих ее пород. Уже близки к истощению месторождения ископаемого сырья, в том числе многих металлов, необходимых современной промышленности. [1] Нефть и природный газ используется крайне неэффективно. В 10 классе в теме «Природные источники углеводородов. Природный газ. Нефть. Переработка нефти». Перед обучающимися ставится вопрос об экономической целесообразности использования нефти в качестве не перерабатываемого сырья. Что по этому поводу говорил великий русский ученый Д.И. Менделеев? Почему нефть называют «черным золотом»? После этого приступаем к вопросу о переработке нефти. И в конце урока мы опять возвращаемся к поставленному вопросу об эффективности использования нефти. Когда обучающиеся увидели, сколько продуктов можно получить при комплексной переработки нефти, они соглашаются с высказыванием Д.И. Менделеева, что топить можно и ассигнациями.

Легко показать взаимосвязь химии и экономики при изучении химических производств, но вопросы химической технологии исключены из содержания школьного курса химии. И все же, опираясь на знания обучающихся о химических реакциях, лежащих в основе производства серной кислоты, аммиака, этанола и т.д., можно раскрывать химические аспекты сырьевой проблемы.

Особое внимание обучающихся следует обратить на характер используемого сырья, его наличие на месте производства, поиск наиболее рациональных способов его добычи, транспортировки, хранения, переработки; размещение мест переработки сырья в зависимости от мест его добычи и потребления; наличие отходов производства и их рациональное употребление; экономический эффект от правильного использования готового продукта. При изучении значения и свойств серной кислоты, следует остановиться не только на химических реакциях, лежащих в основе ее промышленного производства, но и том, какое сырье лучше использовать. Целесообразние поставить перед обучающимися задачу (проблемный вопрос) – самостоятельно выбрать сырье для получения серной кислоты, учитывая, что оно должно быть:1- дешевым, 2- как можно меньше нуждаться в переработке. Обучающиеся, как правило, предлагают использовать чистую серу, считая это сырье менее затратным, а производство безотходным. Обучающиеся просто не знают о высокой стоимости самой серы и затратах, связанных с ее перевозкой от места добычи к месту переработки, а это значительно увеличивает себестоимость получаемой серной кислоты. При дальнейшем анализе выясняем, что выгоднее получать серную кислоту из железного колчедана FeS₂:

4FeS₂ +11O₂ = 8SO₂ +2Fe₂O₃ (1 стадия)

2SO₂ + O₂ 2SO₃ (2 стадия)

SO₃ + H₂O→ H₂ SO₄ (3 стадия)

И это при том, что производство не безотходное. Проблема с отходом производства успешно решена: получаемый на первой стадии производства серной кислоты огарок (Fe₂O₃) раньше был отходом производства, это приносило только убытки, т.к. огарок приходилось транспортировать за пределы предприятия, ведя погрузочно-разгрузочные работы. Сейчас огарок используется при производстве бетона и в дорожном строительстве. Все это позволяет говорить о комплексном использовании сырья на химическом производстве.

Очень важно связывать любую проблему с конкретными проблемами своего региона. В 9 классе в теме «Алюминий» рассматривается вопрос о получении металла алюминия ( Аl) электрометаллургическим способом (электролизом), сырьем для производства являются бокситовые горные породы. Получение идет согласно уравнению:

2Аl₂ О₃^эл.ток→ 4Аl + 3О₂

Задание. В нашем городе есть алюминиевый завод, которых работает на привозном сырье (в регионе бокситов нет). Вопрос: в чем экономическая целесообразность размещения алюминиевого завода в Волгоградской области? ( Обратите внимание на способ получения металла-используется электроэнергия, а в Волгограде есть своя ГЭС. Экономисты просчитали, что выгоднее производить алюминий здесь на привозном сырье и своей, относительно дешевой электроэнергии). Вопрос о комплексном использовании сырья можно проиллюстрировать следующим примером: Волгоградская область богата бишофитом (МgCl₂), который является сырьем для производства металла магния(Мg). Ядовитый газ хлор (Cl₂) является отходом производства, его опасно хранить и транспортировать. Задание для размышления: предложите способ решения данной проблемы. Такое задание лучше использовать на факультативном занятии. Содержание школьного курса химии от темы к теме позволяет рассматривать вопросы применения и получения веществ, интегрируя учебный материал с содержанием школьного курса экономики.

Продовольственная проблема. То, что это одна из глобальных экономических и экологических проблем очевидно из темпов прироста населения: в 1830г. на земном шаре было 1млрд. человек, в1928г.-2 млрд. человек, в1960г.-3 млрд. человек, в1999г.- 6 млрд., в2011г.-7 млрд. человек. Прирост населения идет слишком быстрым темпом, природа не справляется с таким количеством людей.

Пути решения данной проблемы связаны с увеличением натуральных продуктов питания растительного и животного происхождения. Без применения удобрений, искусственных кормов эту проблему не решить. Тема «Минеральные удобрения» удалена из современного курса химии. Эту тему я рассматриваю в дополнительном курсе «Как делаются открытия». Здесь мы обсуждаем необходимость применения удобрений, в частности нитратов, и делаем вывод, что негативные последствия от применения удобрений связаны с их нерациональным и неумелым использованием. Обучающимся можно предложить задачи по данной теме.

Задача 1. Стоимость связанного азота в форме аммонийной соли меньше, чем в нитратной форме. Дайте объяснение этому факту.

Задача 2. Почему при производстве суперфосфата или фосфорной кислоты действием серной кислоты на апатитовые и фосфоритные руды значительная часть кальция теряется и нерационально используется серная кислота?

Задача 3. В каком виде выгоднее перевозить фосфорное удобрение - в виде простого или двойного суперфосфата? Ответ подтвердите, сделав пересчет на Р₂О₅.

Значит, интеграция учебного материала по химии и экономике позволяет на уроках химии рассматривать подходы к решению продовольственной проблемы.

Расчетные задачи. Формированию у учащихся химических и экономических знаний способствует решение ими расчетных химических задач производственно-экономического характера. Я уже приводила примеры расчетных задач чуть выше. Многие расчеты в таких задачах (расчет выхода продукта реакции, массовой доли, количества теплоты) связаны с экономическими понятиями (эффективность, целесообразность осуществления процесса). Обучающая функция этих задач заключается в том, что они сообщают учащимся дополнительную информацию, способствуя повышению их химической и экономической культуры.

Задача1. При температуре 240 °С горячая вулканизация обуви продолжается около 8 мин. Во сколько раз повысится производительность труда на этой операции при повышении температуры вулканизации до 260 °С? (Температурный коэффициент реакции равен 2.)

Задача 2. При хлорировании 56 л метана (н.у.) получено 239г хлороформа. Определите массовую долю выхода продукта реакции от теоретически возможного.

Задача 3. В анилиновое производство поступил бензол объемом 3,9 м³ и плотностью 0,88 кг/л. Рассчитайте массу анилина ,который может быть получен, если его выход из-за производственных потерь составляет 75 %.

Экологическая проблема. Во многих разделах современного курса химии есть вопросы, которые могут стать составляющими в ходе экологического воспитания обучающихся. Например, в теме «Алкены. Этилен.» рассматриваем вопрос об утилизации полимеров и об экологической проблеме их использования. Вопросы экологии более детально рассматриваем во внеурочной работе, результатом, которой явилась работа по теме: «Социально-экологические аспекты проблемы утилизации полимеров».

Химический эксперимент. При проведении химического эксперимента обращаю внимание обучающихся на экономное расходование реактивов, бережного отношения к стеклянной химической посуде. При оформлении отчетов о выполнении лабораторной или практической работы обучающиеся чертят таблицу, в которой есть графа «э»- экономия реактивов, «о»-отчет, «т/б»-соблюдение техники безопасности, «ч»- чистота рабочего места.

Учитель в ходе урока оценивает работу по этим параметрам. Во время лабораторных опытов большую часть химических реакций мы проводим небольших пластмассовых кюветах с малым количеством реактивов из пластмассовых пузырьков - пипеток. Это оборудование из микро лаборатории позволяет проводить работу капельным методом и уменьшить расход реактивов.

Некоторые растворы для проведения химического эксперимента готовят сами обучающиеся в ходе практической работы «Приготовление растворов заданной концентрации». Это позволяет дать работе практическую направленность. Вот пример задания к данной работе: необходимо приготовить 50 грамм 5% раствора вещества СuSO₄ для школьной лаборатории. Сделайте все необходимые расчеты. Химический эксперимент - благодатная почва для демонстрации комплексного и безотходного использования реактивов. Например, в 8классе в теме химические реакции мы проводим опыт по выделению кристаллов серебра на медной проволоке в результате реакции замещения:

Cu + 2AgNO₃→ Cu(NO₃)₂ + 2Ag↓

Получившееся в ходе реакции серебро не смываем, а отфильтровываем (вместе с обучающимися), высушиваем и используем в 9классе в теме «Взаимодействие азотной кислоты с металлами». На следующий год акцентирую внимание обучающихся на то, что это серебро мы получали в 8 классе, а полученный сегодня нитрат серебра пригодится на практических работах и вам и новым восьмиклассникам для изучения типов химических реакций.

Вот только небольшой обзор вопросов, которые позволяют успешно интегрировать содержание школьных курсов химии и экономики.

Литература.

1. Аршанский Е.Я. Методика обучения химии в классах гуманитарного профиля. М.: Вентана-Граф, 2002, 176 с.

2. Аршанский Е.Я. Обучение химии в разнопрофильных классах. М.: Центрхимпресс, 2004, 128 с.

3. Гольдфарб Я.Л. Задачник. Химия 8-11 классы.М. : «Дрофа»,1996, 272 с.

4.Хомченко И.Г. Сборник задач и упражнений по химии для средней школы. М.: «Новая волна», 2006, 224с.

5.Рудзитис Г.Е. Химия: Органическая химия: Учеб. для 10кл.: М.: Просвещение, 1995, 160с.

Адрес публикации: https://www.prodlenka.org/metodicheskie-razrabotki/44946-statja-jelementy-jekonomicheskih-znanij-v-shk