Профессиональная направленность преподавания химии по специальности Строительство и эксплуатация зданий и сооружений Методические рекомендации по УД «Химия»
методическая разработка по химии

ГОСУДАРСТВЕННОЕ АВТОНОМНОЕ ПРОФЕССИОНАЛЬНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ

ИРКУТСКОЙ ОБЛАСТИ

«АНГАРСКИЙ ТЕХНИКУМ СТРОИТЕЛЬНЫХ ТЕХНОЛОГИЙ»

Профессиональная направленность преподавания химии по специальности Строительство и эксплуатация зданий и сооружений

Методические рекомендации

по УД «Химия»

Ангарск, 2017

Составитель: Вахитова Евгения Владимировна, преподаватель химии Высшей квалификационной категории. ГАПОУ ИО «Ангарский техникум строительных технологий»

Содержание

Пояснительная записка

Методические указания предназначены для преподавателей химии среднего профессионального образования, по направлению «Строительство и эксплуатация зданий и сооружений».

Формирование профессиональной компетенции будущих строителей – это процесс, который проходит поэтапно в системе непрерывного профессионального образования. Этот процесс складывается из общенаучных дисциплин (химия, физика, математика), которые закладывают фундамент профессиональной успешности.

Цель методических рекомендаций формирование профессиональной компетентности обучающихся на уроках химии.

Задачи:

1. Углубление, расширение и систематизация знаний, обучающихся о строении, свойствах, применении химических веществ и их соединений, используемых в строительстве.
2. Формирование умений работать с учебной, научно – популярной, энциклопедической литературой.

Зачастую знания обучающихся носят формальный характер, а трудовые действия и операции становятся недостаточно осознанными. Вот почему профессиональная направленность становится необходимым условием преподавания общеобразовательных предметов в учебных заведениях профессионального профиля. Профессиональная направленность обучения дает возможность показать, как изучаемые основы наук находят применение в практике, влияют на развитие техники и технологии, на эффективность производственной деятельности квалифицированного специалиста.

Ожидаемый результат в преподавании химии с уклоном к профессии: приобрести химические знания, связанные с профессией строителя. Привить интерес к предмету, сформировать навыки самостоятельного мышления.

Тематическое содержание курса химии

Современное развитие строительства невозможно представить себе без использования продукции химической промышленности: применение и внедрение новых полимерных материалов, пластических масс, синтетических волокон, каучуков, вяжущих веществ в отделочных материалах. Использование катализаторов, сварки, склеивания – это результат химизации строительства. Использование быстротвердеющих бетонов стало возможным после тщательного и продуктивного исследования химических реакций и компонентов.  Применение вяжущих веществ совершенствуется в ходе изучения процессов, реализующихся при их твердении. Твердение вяжущих происходит большей частью вследствие химического взаимодействия с водой.

    Изучение химии в образовательных учреждениях строительного профиля тесно связано с профессиональными дисциплинами: материаловедение, слесарное дело, электротехника, сварочное производство и междисциплинарными курсами. На уроках материаловедения студенты получают общие сведения о строительных материалах, их свойствах, составе, способах производства и применении, коротко знакомятся с химической природой данных веществ. Чаще всего студентам дают формулу, приводят описание пигментов, наполнителей, связующих или вспомогательных материалов, характеризуют антикоррозийные, щелоче - или кислотоупорные свойства материалов, но не объясняют, почему тот или иной пигмент обладает данными свойствами. Кроме того, у студентов нет соответствующей подготовки по химии, чтобы они могли достаточно свободно ориентироваться в этих теоретических вопросах.

Для успешного внедрения знаний по химии связанных с профессией строителей необходимо составить примерный тематический план, в темах урока продумать содержание материала связанного с профессией строителя.

Приложение 1. Примерный тематический план содержания курса химии профессиональной направленностью.

Например, в теме «Основные понятия химии» можно рассмотреть химические элементы с точки зрения строительства.

Химические элементы, входящие в состав неорганических строительных вяжущих материалов (кальций, магний, алюминий, хром, цинк, железо, углерод, сера, кремний, кислород, водород, фосфор, хлор). Описать их основные химические свойства.

Углерод входит в состав воздушной извести (продукт разложения CO2). При обычных температурах углерод химически инертен, при достаточно высоких температурах соединяется со многими элементами, проявляет сильные восстановительные свойства.

Кальций входит в состав известковых вяжущих - (СаО); гипсовые вяжущие (сернокислый кальций CaSO4); к этой группе относятся: гипс строительный полуводный — CaSO4 • 0,5Н2О и ангидритовые вяжущие (на основе безводного CaSO4 — ангидрита). При обычной температуре Ca легко взаимодействует с кислородом и влагой воздуха, поэтому его хранят в герметически закрытых сосудах или под минеральным маслом. При нагревании на воздухе или в кислороде воспламеняется, давая основной оксид CaO.

Магний входит в состав магнезиальных вяжущих - каустический доломит,
состоящий из MgO и CaCO3; доломитовый цемент, состоящий из MgO, CaO и CaCO3; доломитовую известь, состоящую из MgO и CaO. При нагревании магний на воздухе сгорает с образованием оксида и небольшого количества нитрида. Раскаленный магний реагирует с водой, вследствие чего горящий магний нельзя тушить водой.

Алюминий входит в состав гидравлических вяжущих - портландцемент

( Al2O3 4-9%). При нормальных условиях алюминий покрыт тонкой и прочной оксидной плёнкой, не реагирует с водой, кислородом и азотной кислотой (без нагревания). Благодаря этому алюминий практически не подвержен коррозии и потому широко востребован современной промышленностью. Однако при разрушении оксидной плёнки (например, при контакте с растворами солей аммония, горячими щелочами) выступает как восстановитель.

При изучении темы Металлы и их оксиды актуально рассмотреть вопрос гашения извести.

Гидратная известь, или «пушонка» - это чрезвычайно тонкий порошок, образовавшийся в результате гидратации негашёной комовой или молотой извести, в результате чего CaO присоединяя к себе воду, превращается в Са(ОН)2. Этот процесс выражается уравнением реакции:

СаО + Н2О = Са(ОН)2 + 65,1 кДж

Гидратная известь состоит в основном из Са(ОН)2 и Мg(ОН)2 c незначительными примесями. С избытком воды гидратная известь образует известковое тесто – пластичную тестообразную массу, содержащую 50-55% гидроокиси кальция и гидроокиси магния, и 50-45% механически примешанной и адсорбировано связанной воды. Разбавленное водой известковое тесто превращается в известковое молоко – белую и молочную жидкость, в которой гидрат окиси кальция находится частично в растворенном, частично во взвешенном состоянии.

Твердение извести

Гашеная известь твердеет в результате испарения воды и кристаллизации гидроокиси кальция. Вследствие потери влаги мельчайшие частицы Са(ОН)2, сближаясь между собой, образуют кристаллы, которые постепенно превращаются в прочный кристаллический сросток. Упрочнению известкового теста способствует также карбонизация - процесс взаимодействия гидрата окиси кальция (в присутствии влаги) с углекислым газом, который всегда содержится в воздухе в небольших количествах (около 0,03 %):

Са(ОН)2 + СО2 + Н2O = СаСО3 + 2Н2O

В результате этой химической реакции гидроокись кальция переходит в углекислый кальций, т. е. образуется снова тоже вещество, которое было использовано для получения извести.

Твердеет гашеная известь очень медленно, и прочность известковых растворов невысокая. Кристаллизация гидрата окиси кальция идет тем быстрее, чем интенсивнее испаряется влага; поэтому для твердения извести необходимо обеспечить благоприятные условия (положительная температура и низкая влажность окружающей среды).

Гашеную строительную известь в больших количествах используют при выполнении строительных работ, где она служит вяжущим материалом при каменной кладке, штукатурных работах, а также при побелке стен и потолков зданий. При этом воздушную известь применяют для строительства и отделки только надземных сооружений, не подвергающихся воздействию воды. На основе гидравлической извести получают водостойкие строительные растворы (смесь вяжущего материала, кварцевого песка и воды), используемые для кладки надземных, подземных сооружений и фундаментов небольших зданий.

Известь в виде теста служит для приготовления строительных растворов.

В ходе изучения курса химии можно использовать вопросы, тесты, задачи темы рефератов в которых прослеживается связь с будущей профессией.

Вопросы по химии профессиональной направленности

1. Почему раствор медного купороса нельзя хранить в оцинкованном ведре?
2. Напишите формулы солей, применяемых в строительстве.
3. Как распознать следующие вещества: гипс, мел, гашеную известь?
4. Можно ли приготовить растворы, содержащие одновременно следующие соединения: медный купорос и каустик; гашеную известь и соляную кислоту; поваренную соль и соляную кислоту; кальцинированную соду и соляную кислоту? Ответ подтвердите уравнениями реакций.
5. Почему в увлажненных помещениях для оштукатуривания стен нельзя применять известковые растворы?
6. Какие металлы и сплавы находят наибольшее применение в строительном деле? Какие свойства этих металлов имеют наибольшее значение?
7. Какой кислотой лучше снимать известковые набелы: хлороводородной, серной, фосфорной, азотной? Ответ подтвердите уравнениями реакций, используя таблицу растворимости.
8. Могут ли подвергаться коррозии бетонные сооружения и водопроводные трубы под воздействием диоксида углерода и паров воды?
9. Железное ведро заполнили раствором медного купороса. Через некоторое время раствор стал светло-желто-зеленым. На стенках ведра образовались красные хлопья. Объясните данный процесс и подтвердите его электронно-ионным уравнением реакции.
10. Что такое бетон, железобетон? Где они применяются?
11. В каких строительных работах применяется глина? Что образуется при смешивании глины с водой?
12. Как доказать, что в состав оконного стекла входит силикат натрия? Напишите уравнения реакции.
13. Даны образцы строительных материалов: кварцевого песка, гашёной извести, мела. Определите каждое из веществ.
14. Что такое «известковая вода», «известковое молоко», «известковое тесто»?
15. Что ухудшает качество сварки чугуна?

Задачи по химии профессиональной направленности

1. Раствор кальцинированной соды с массовой долей 5 % применяется в качестве обессоливающего средства. Как приготовить такой раствор массой 300 г?
2. Определить объем оксида углерода (IV), требуемый для «схватывания» гашеной извести, если известно, что при этом образуется 100г. Карбоната кальция.
3. В состав сухой цементной смеси для штукатурных работ входит 25 % цемента и 75 % песка. Сколько килограммов каждого компонента нужно взять для приготовления 150 кг такой смеси?
4. Определите объем кислорода, который требуется при газовой сварке металлов для горения 40л. Ацетилена.
5. Определить массу сажи, которая образуется при разложении 32л. метана (н.у.).
6. С помощью, каких реакций можно осуществить следующие превращения:

СаСО3СО2 Н2СО3К2СО3ВаСО3.

7. При гашении 11,2 кг жженой извести выделилось 1254 кДж энергии. Составьте термохимическое уравнение этой реакции.
8. Раствор едкого натра с массовой долей 4% и массой 200 г прореагировал со 150 г раствора фтористоводородной кислоты с массовой долей 5%. Какая получилась масса соли, являющейся антисептиком?
9. Асбест, широко используемый в строительстве как огнеупорный материал, имеет формулу 3MgO2SiO2H2O.Определите процентное содержание в нем кремния и магния.
10.  Рассчитайте, какое количество гидроксида натрия нужно взять для получения жидкого стекла массой 250 кг?

Тесты профессиональной направленности

1.Широко используемым вяжущим материалом является обычный цемент. В его состав входят следующие основные компоненты:

А) Ca(OH)2, SiO2, H2O   Б) CaSO4, 5H2O, CaO   В) CaO, SiO2,Al2O3 Г) MgCl2,MgO.

2. Важнейшими свойствами цемента являются:

А) прочность; Б) нерастворимость в воде; В) морозоустойчивость;

Г) звукопоглощаемость;  Д) низкая теплопроводность;  Е) электрическая проводимость.

3. Главная составная часть известняка:

А) СаО   Б) Са(ОН)2, В) СаСО3

4.Что такое коагуляция?

А) процесс соединения коллоидных частиц в связанно-дисперсную систему Б) процесс разделения коллоидных частиц с образованием свободнодисперсной системы В) процесс перемещения коллоидных частиц в дисперсной среде Г) процесс изменения концентрации коллоидного раствора

5. Известняк - это сырье для получения:

А) извести и цемента Б) асбеста В) гипсовых вяжущих

6. К термопластичным относятся следующие полимеры:

А) полиэтилен, полистирол, поливинилацетат Б) оргстекло, мочевиноформальдегидные полимеры В) полипропилен, силикон, карбамидные полимеры Г) глицерин

7. Основные компоненты, входящие в состав пластмасс:

А)полимер, наполнитель, пластификатор, отвердитель, краситель, стабилизатор Б) природная смола, заполнитель, стабилизатор, краситель, мономер В)битум, заполнитель, пластификатор, краситель стабилизатор, отвердитель Г) полимер, наполнитель, пластификатор, нуклеиновые кислоты отвердитель

8.Универсальным растворителем является:

А) ацетон Б) вода В) Уайт спирит

9. Какой газ применяется при сварке и резке металлов:

А) этилен Б) пропен В) ацетилен Г) пропин

10. Какие опасные вещества выделяются при горении экологически некачественных строительных материалов:

А) формальдегиды Б) уксусный альдегид В) спирты

Темы реферативных работ по химии профессиональной направленности

1.Применение суспензий и эмульсий в строительстве.

2. Вода как реагент и как среда для химического процесса.

3. Оксиды и соли как строительные материалы.

4. Многоликий карбонат кальция – в природе, в строительстве, в быту.

5. Коррозия строительных материалов и способы защиты от коррозии.

6. Сварочное производство и роль химии углеводородов в ней.

7. Химические вещества – строительные материалы.

8. Пластмассы и отделочные материалы.

9. Кремний – песок, глина, асбест, стекло.

10. Формальдегиды – опасные вещества, которые выделяются из строительных материалов.

Заключение

Проведение уроков химии с профессиональной направленностью способствует развитию познавательной активности обучающихся и студентов, умению комплексно усваивать знания в процессе теоретического и производственного обучения и использовать их после окончания обучения профессионального цикла. Профессиональная направленность обучения помогает добиться большей эффективности в профессиональной подготовке, способствует формированию трудовых навыков.

Список литературы

1.Е. И. Тупикин. Содержание курса химия для профессиональных учебных заведений: методические рекомендации. Москва НМЦ ПО 1994.

2    Я иду на урок химии  Книга для учителя  Москва «Первое сентября» 2000.

3.  Э.Гроссе, Х.Вайсмантель. «Химия для любознательных»,1974г

4.  Б. Д. Степин, Л.Ю. Аликберова. Занимательные задания и эффектные опыты по химии. Дрофа. 2002.

5.  Н. Л. Глинка. Общая химия. Издательство «Химия». 1979.

6.  Я. Л. Гольдфарб, Ю. В. Ходаков. Сборник задач и упражнений по химии». Москва.  «Просвещение». 1987.

7. Химия. Справочник абитуриента. Москва. 1999.

8.  Г. М. Чернобельская. Практические занятия и экспериментальные задачи по химии для ПТУ. Москва. «Высшая школа». 1989.

9. А. А. Ивлиев, А. А. Кальгин, О. М. Скок. Отделочные материалы / Учебник. Москва. ПрофОбрИздат. 2002.

10.  Материаловедение для отделочных строительных работ. «Академия». 2002.

11. Профессиональная направленность обучения химии в средних профтехучилищах./ методические рекомендации. Москва. 1987.

Приложение 1.

Примерный тематический план содержания курса химии профессиональной направленности