Методическая разработка по химии на тему "Рудничный газ"

ГПОУ НТТТ

Методическая разработка урока деловой игры по химии Пресс - конференция «Рудничный газ»

Выполнила: преподаватель

Стежко Т.М.

Новокузнецк, 2022

Методическая разработка урока-деловой игры по химии

Пресс-конференция «Рудничный газ»

Цели урока:

1.Обучающая: расширение и углубление знаний обучающихся о строении и свойствах метана; о причинах и факторах взрыва газа на угольных предприятиях; формирование представления у обучающихся о метанообильности шахт; о соблюдении правил техники безопасности как одной из составляющей в предупреждении взрыва газа и гибели работающих.

2.Воспитательная: воспитание ответственности и бережного отношения к собственному здоровью и здоровью окружающих; формирование интереса к профессии.

3.Развивающая: Расширение кругозора обучающихся; развитие умений работать в группе, выступать перед аудиторией.

Тип урока: обобщения и систематизация знаний.

Вид урока: деловая игра.

Методы урока: словесные, наглядные.

Форма обучения: групповая.

КМО: ТСО; дополнительная литература, экономическая карта Кемеровской области, коллекция ископаемых углей.

Предварительная подготовка: Обучающимся присваиваются роли: «химика», «историка», «геолога», «почвоведа», «начальника научно-технической информации», «руководителя шахты», «эколога», «спасателя»; также набирается группа «корреспондентов СМИ».

Преподаватель дает задание подготовить доклады, презентации, раздает литературу. «Журналистам «нужно продумать вопросы для специалистов.

Ход урока:

1.Орг. момент(2 мин.): приветствие обучающихся, сообщение целей и задач деловой игры; инструктаж о форме работы;

2.Изучение нового материала в виде деловой игры (35 мин.):

1)Вводное слово преподавателя.

2)Предоставление слова специалистам в определенной последовательности

(метод жеребьевки):

3)Вопросы журналистов к специалистам(5 мин).

Задачи преподавателя:

- в заключение каждого выступления сделать вывод, внести коррективы.

-соблюсти регламент каждого выступления(4-5 мин.).

-поддерживать деловую атмосферу.

3.Итог урока(3 мин.):

-преподаватель раздает каждой группе обучающихся листы с заранее подготовленными табличками (в которую внесены фамилии обучающихся):

Фамилия имя.	Работа в ходе подготовки:	Работа на заседании (доклад):	Ответы на вопросы журналистов:	Итоговый балл:
1.
2.
3.

-группа оценивает сообща работу каждого по 5-бальной шкале.

-подводятся итоги.

-выставляются оценки преподавателем.

План-конспект урока.

Вводное слово преподавателя:

Угольная промышленность является отраслью международной специализации. Уголь добывают в 50 странах мира,а Россия по его добыче входит в первую пятерку стран-лидеров.

Хочется отметить, что угольные месторождения Кузбасса играют важную роль в топливно-энергетическом балансе страны.

Угольная промышленность-ведущая отрасль народного хозяйства Кемеровской области. На ее долю приходится 28% промышленного производства области.

На угольных предприятиях стран СНГ ежегодно происходят десятки вспышек и взрывов метана и угольной пыли с катастрофическими последствиями для работающих и громадными разрушениями для предприятий. Не обходят катастрофы и наш край-Кузбасс.

Слушая и читая сообщения о взрывах и погибших, все больше задумываешься о работающих шахтерах, специалистах, руководителях. Что нужно сделать, чем можно помочь, что предложить и рекомендовать по предупреждению таких аварий, особенно катастроф или это рок, своеобразная расплата за нарушение целостности недр, за всевозможные нарушения правил техники безопасности работающими?

Из прошлого и современного обобщенного трагического опыта установлено, что взрывы метана и угольной пыли из всех аварий на шахтах являются наиболее сложными и опасными. В результате часто возникают пожары, обрушения, завалы в горных выработках, отравления и другие не менее тяжелые последствия. Иногда, даже не возможно извлечь пострадавших и восстановить выработки в пределах участка, крыла шахты для возобновления горных работ (шахта им. Л.Д.Шевякова в Кузбассе).

С точки зрения выполнения научных разработок отставания от других стран нет, по механизации выемки угля - тоже, реструктуризация осуществляется достаточно высокими темпами. Открытый способ добычи угля стал основным. Системам, способам разработки пластов угля, проветриванию шахт, осуществлению мероприятий по ТБ посвящены сотни, если не тысячи научно-исследовательских работ, книг, статей и других публикаций, в том числе фундаментальных.

Следовательно, есть какие-то другие причины, факторы, тенденции, которые не учитываются в профилактической работе при осуществлении добычи угля подземным способом.

Так что же такое метан? Каково его строение и свойства? Когда он появился на планете? Как его распознать и избежать опасности в профессиональной деятельности?

На эти и другие вопросы мы попытаемся найти ответы на нашей пресс-конференции, посвященной «гремучему газу».

Сегодня на нашей пресс-конференции присутствуют представители прессы, телевидения и радио. Товарищи корреспонденты, прошу приготовить ваши ручки и тетради, в которых по ходу выступления наших специалистов сделаете записи, чтобы потом осветить их в печати.

Перед вами выступят представители : химик, историк, геолог, почвовед, начальник научно-технической информации, руководитель шахты, эколог, спасатель. В ходе их рассказа вы можете задавать вопросы, интересующие вас. Слово предоставляется представителю химической лаборатории:

Химик: Метан — первый член гомологического ряда насыщенных (метановых) углеводородов. Молекулу метана представляют в виде тетраэдра с атомом углерода в центре. Величина связи С-Н 1,09 Нм.

Представители СМИ: 1.Скажите пожалуйста, какие свойства обуславливает тетраэдрическая форма строения молекулы метана?

2. Всегда ли разлагается молекула метана под действием высокой температуры?

3. С какой кислотой способен взаимодействовать метан?

Физик: Метан — бесцветный газ с лёгким чесночным запахом, горящий слабо светящимся пламенем. При обычной температуре с большинством химических элементов не реагирует. Обладает высокой термической устойчивостью и начинает заметно разлагаться при t 600°С. Растворимость метана в нефти в 10 раз больше, чем в воде.

Удельная теплота сгорания (50,049 МДж/кг) почти в 2,5 раза больше, чем у каменного угля. Плотность метана по воздуху 0,555 (20°С); молекулярная масса 16,04, t плавления -182,49°С, t кипения — 161,56°С, критическое давление 4,58 МПа, критическая температура — 82,4°С, вспышки -187,8°С, самовоспламенения 537,8°С.

Представители СМИ: 1.Способен ли метан самовоспламеняться?

2.Растворяется ли метан в воде?

3. Что означает термин «критическое давление»?

Почвовед: МЕТАН, болотный газ, рудничный газ, CH4 (а. methane; н. Methan; ф. methane, gaz de marais, grisou; и. metano), — природный горючий газ, встречающийся в осадочном чехле земной коры в виде свободных скоплений (залежей), в растворённом (в нефти, пластовых и поверхностных водах), рассеянном, сорбированном (породами и органическим веществом) и твёрдом (газогидратном) состояниях.

Метан является основном компонентом газов природных горючих (до 99,5%), нефтяных попутных (39-91%), болотных (свыше 99%) и рудничных (34-48%) газов; присутствует в газах грязевых вулканов (свыше 95%), спорадически встречается в вулканических газах и в газах магматических и метаморфических пород, а также в микровключённых газах.

Большое количество метана растворено в водах океанов, морей, озёр, газы которых иногда представляют промышленный интерес (озеро Киву, Центральная Африка). Среднее содержание метана в водах Мирового океана порядка 10-2 см3/л, общее — 14•1012 м3. Количество метана, растворённого в пластовых водах, на несколько порядков выше его промышленных запасов.

Значительное количество метана сорбировано породами (при давлении 40 МПа глины сорбируют 2600 см3/кг метана). В угленосных толщах метан находится в свободном и сорбированном состояниях (240-260 трлн. м3). Метаморфизм углей сопровождается выделением огромных объёмов метана, в несколько раз превышающих запасы известных газовых месторождений. Содержание сорбированного газа преобладает над свободным, сорбционная ёмкость углей по метану увеличивается со степенью метаморфизма (углефикации) углей. В геологических закрытых угленосных бассейнах за счёт газов угольных пластов могут сформироваться газовые залежи. Метан присутствует также в атмосферах Земли (около 6•1012 м3), Юпитера, Сатурна, Урана; в газах поверхностного грунта Луны.

Представители СМИ: 1.Что значит «Сорбированное состояние» газа?

2. В каком состоянии присутствует метан в атмосфере?

3. Наносит ли вред здоровью человека атмосферный метан?

Историк: Основной источник метана — природный газ, известен человечеству за много столетий до н.э. Древние римляне были знакомы с горючими свойствами газов, выделяющихся из трещин Земли ("вечные огни"). На месте таких выходов греки построили храм "богу небесного и земного огня" и назвали гору Химерой в честь огнедышащего фантастического чудовища. Огни Химеры горели свыше 3 тысяч лет.

Многочисленные горящие источники издавна известны в Иране, Азербайджане, Ираке и других местах. Обилие их в Иране привело к созданию там в 7 веке религии огнепоклонничества, распространившейся и в другие места. Широко были известны "огнедышащие грязевые горы" — грязевые вулканы.

В 15 веке отмечены случаи взрывов рудничного газа. Болотный газ был известен ещё раньше. Однако после описания англичанина Г. Кавендиша (1766) водорода как "горючего воздуха" некоторое время все горючие газы отождествлялись с водородом. А. Вольта (1776) установил отличие болотного газа от водорода и газов перегонки растительных масел. К. Бертолле (1785) доказал, что болотный газ состоит в основном из метана и содержит примесь азота. Количественное соотношение углерода и водорода в болотном газе определено Дж. Дальтоном (1805). Синтез метана осуществил Л. Мельзенс (1845) по схеме CCl CH4, использовав в качестве восстановителя амальгаму калия. П. Бертло получил метан непосредственно из сероуглерода, пропуская его пары вместе с сероводородом над медью, а также перегонкой формиата бария (1858).

Представители СМИ: 1.Когда появился метан на нашей планете?

2. Каким образом возник метан в Иране и Ираке?

3. Какой ученый впервые искусственным путем синтезировал метан?

Специалист по взрывам: С воздухом метан образует взрывчатые смеси . Особую опасность представляет метан, выделяющийся при подземной разработке месторождений полезных ископаемых в горных выработках, а также на угольных обогатительных и брикетных фабриках, сортировочных установках.

При содержании в воздухе до 5-6% метан горит около источника тепла (температура воспламенения 650-750°С), при содержании 5-16% — взрывается, свыше 16% — может гореть при притоке кислорода, снижение при этом концентрации метана взрывоопасно.

После контакта с источником тепла воспламенение происходит с некоторым запаздыванием. На этом свойстве основано создание предохранительных взрывчатых веществ и взрывобезопасного электрооборудования. На объектах, опасных по метанообильности, вводится газовый режим.

Представители СМИ: 1. При каких условиях метан может взорваться?

2.Какое влияние на взрыв метана оказывает угольная пыль?

Руководитель угольного предприятия: Иногда специалисты шутят, “если есть метан – искра всегда найдется”. Но так только кажется, на самом деле все сложнее, причин и факторов, оказывающих влияние на скопление - загазирование и взрывы метана несколько десятков (главные, сопутствующие, косвенные, прочие). Рассмотрим основные причины и тенденции.

Основной особенностью метана является его необычная характеристика и отсутствие у работников ощущения опасности метана. Многие виды опасности, такие как обрушения угля, породы, режущие и движущиеся части машин и оборудования, мы видим каждый день, естественно опасаемся их, при необходимости принимаем соответствующие меры, чтобы обезопасить себя, не заходить в опасную зону.

Однако имеется ряд видов опасности, которые визуально нельзя рассмотреть, например, радиацию, электромагнитные и другие излучения, так как они не имеют явных признаков – цвета, запаха, вкуса. Эта особенность оказывает отрицательное влияние в профилактической работе.

В угольных шахтах к таким видам опасности следует отнести метан. С тем, чтобы избежать этого воздействия необходимо не только хорошо знать характеристику метана, но и чувствовать, ощущать интуитивно, помнить постоянно о его присутствии, опасности скопления, проявлении в виде взрыва. Наличие такого чувства помогает, с одной стороны, пунктуально соблюдать требования Правил безопасности и принимать своевременно соответствующие меры, аналогично осуществляемых по предупреждению обвалов и обрушений, с другой – своевременно покинуть опасную зону.

Многие работники, как показывают проверки и расследования аварий, к сожалению, метан знают не очень хорошо. Только немногие (примерно 2-3%) работающие на шахте четко представляют, имели возможность непосредственно встречаться с этим видом аварий, и то, чаще всего, в процессе восстановительных работ при ликвидации последствий взрывов метана.

В связи с специфическими особенностями шахт и адаптацией работающих к условиям среды, громадная постоянная опасность от наличия метана и угольной пыли работниками не ощущается, однако, от этого среда не становится менее опасной. Отсутствие этого ощущения, если хотите – “страха” (не патологического) является тем человеческим фактором, сопутствующей, косвенной причиной несоблюдения и нарушения ПБ и взрывов.

По этому поводу кто-то из академиков прошлого поколения сказал примерно следующее: “…Шахта – это очень серьезно, к осуществлению горных работ необходимо относится с уважением и большой ответственностью, если не хочешь иметь больших неприятностей. Руководители, ИТР, работающие в шахте должны знать и помнить о специфике среды и относиться к принятию решений, осуществлению мер безопасности очень серьезно и ответственно.”

Если кто из руководителей сомневается, что многие работающие неудовлетворительно знают характеристику метана, взрывчатости угольной пыли и взаимодействия этих компонентов при взрыве достаточно попросить 10 человек ИТР добычных и подготовительных участков рассказать о свойствах метана, в том объеме, каком они инструктируют рабочих. И вы убедитесь, что объем этих знаний в лучшем случае достигает 1/10 от требуемого согласно ПБ, Инструкций. Отсюда действия, поступки работников, основанные на “смелости незнания опасности” и адаптации к ней.

Второй негативной особенностью метана является постоянная тенденция осложнения проветривания шахт, в связи с увеличением глубины, увеличением дебита метана, удлинением протяженности и сопротивления сети горных выработок и других факторов.

Ретроспективный анализ причин взрывов метана при ведении горных работ на 1-3 горизонтах показывают, что при переходе работ с первого на второй горизонт (а иногда со 2-го на 3-й) по указанным причинам недооценки негативных факторов допускаются взрывы.

Вывод может быть один, необходимо своевременно, критически оценивать изменившиеся горные и газовые условия (до взрыва), а не после взрыва. Обобщенный опыт показывает, что у многих взрывов имеется инкубационный период “созревания” и он бывает достаточно длительный с явно выраженными признаками опасности.

Интенсивное выделение метана в процессе после производства взрывных работ из отбитого угля, обнаженного массива, груди забоя и бортов выработки. Замерять концентрацию метана и определять кратковременное загазирование после взрывных работ через 3-5 минут можно с помощью специальной аппаратуры с дистанционным набором проб воздуха над отбитым углем в забое выработки.

При загазировании и нарушении требований ПБ при взрывных работах неоднократно происходили загорания, вспышки и взрывы метана от высокотемпературных продуктов взрыва или выгорания ВВ.

Из практики известны случаи взрывов метана во время или после внезапных выбросов, в том числе спровоцированных выбросов и ликвидации их последствий.

Неправильное разгазирование ранее отперемыченных выработок в результате быстрого вытеснения из них метана высокой концентрации в действующие выработки.

Плановые остановки главных и вспомогательных вентиляторов в результате ревизии, ремонта, демонтажа и переноса оборудования, реверсии воздушной струи.

Т.О, причин взрыва метана предостаточно, но в большинстве случаев, решающую роль играет человеческий фактор.

Представители СМИ:1.Какая из причин взрыва метана является наиважнейшей на ваш взгляд?

2.какие из угольных предприятий Кемеровской области являются метанообильными?

3.Каким образом происходит замер уровня метана в шахте?

Начальник отдела технической информации: Метан широко используется как топливо и сырьё для промышленности. Хлорированием метана производят метилхлорид, метиленхлорид, хлороформ, тетрахлорид углерода.

При неполном сгорании метана получают сажу, при каталитическом окислении — формальдегид, при взаимодействии с серой — сероуглерод.

Термоокислительный крекинг и электрокрекинг метана — важные промышленные методы получения ацетилена.

Каталитическое окисление смеси метана с аммиаком лежит в основе промышленного производства синильной кислоты, метан используется как источник водорода при промышленном получении аммиака, а также водяного газа, применяемого для промышленного синтеза углеводородов, спиртов, альдегидов и др.

Важное производное метана — нитрометан.

Представители СМИ: 1.Возможно ли в будущем использование метана в быту?

2.Не наносит ли метан вред здоровью человека?

3. Где используется метилхлорид?

Благодарю всех участников нашей пресс-конференции. Сейчас вам будет предложен фильм от взрыве метана.