ИЗУЧЕНИЕ ХИМИЧЕСКИХ ПРОИЗВОДСТВ В 9-Х КЛАССАХ

STUDYING CHEMICAL PRODUCTION IN 9TH GRADE

Magomedova Sabrina Magomedovna

Student, Department of Chemistry, Faculty of Biology, Geography and Chemistry, Dagestan State Pedagogical University named after R. Gamzatov,

Russia, Makhachkala

Gasanalieva Patimat Nasirdinovna

Scientific supervisor, Candidate of Chemical Sciences, Associate Professor, Department of Chemistry, Dagestan State Pedagogical University named after R. Gamzatov,

Russia, Makhachkala

АННОТАЦИЯ

Выявлено, что представленный в современных учебниках материал не позволяет сформировать у учащихся целостное представление о многостадийном химико-технологическом процессе, включающем последовательные химические реакции с различными термодинамическими и кинетическими характеристиками.

Также разработан комплекс демонстрационных экспериментов, и план-конспект урока на тему «Аммиачный способ получения азотной кислоты: от воздуха к продукту». Далее был определен средний балл и качество знании в экспериментальной и контрольной группах.

ABSTRACT

It was found that the material presented in modern textbooks does not allow students to develop a comprehensive understanding of the multi-stage chemical engineering process, which involves sequential chemical reactions with varying thermodynamic and kinetic characteristics.

A set of demonstration experiments and a lesson plan on the topic «Ammonia Method for Obtaining Nitric Acid: From Air to Product» were also developed. The average score and knowledge quality were then determined in the experimental and control groups.

Ключевые слова: азотная кислота, уравнение реакции, условия реакции, химическая промышленность.

Keywords: nitric acid, reaction equation, reaction conditions, chemical industry.

Введение

Химическая промышленность является одной из базовых отраслей экономики Российской Федерации, обеспечивая сырьем и материалами сельское хозяйство, оборонный комплекс, строительство и медицину. Понимание принципов, лежащих в основе крупнотоннажных химических производств, — это неотъемлемая часть естественно-научной грамотности современного человека. Особое место здесь занимают производства серной кислоты, аммиака и азотной кислоты, составляющие фундамент основной химии.

Теоретическая часть

В курсе химии 9 класса тема «Химическое производство» призвана соединить теоретические законы (скорость реакций, принцип Ле-Шателье) с реальной жизнью. Однако на практике содержание этой темы часто излагается конспективно, без объяснения инженерной логики выбора конкретных условий синтеза и без опоры на региональную специфику Российской Федерации. Учащиеся далеко не всегда понимают, почему для получения, казалось бы, простого вещества требуется сложная цепочка аппаратов, очистки и циркуляции. Возникает явное противоречие между обилием теоретических сведений о факторах, влияющих на скорость и выход реакций, и неумением школьников применить эти знания к анализу реальных технологических схем из-за недостатка соответствующих методических разработок [1-3].

Демонстрационный эксперимент - это стержень любого урока химии, особенно когда речь идет о химических производствах.

Разработка таких опытов требует соблюдения баланса между научностью, наглядностью и безопасностью, а также обязательной опоры на принципы химической технологии [4-7].

Экспериментальная часть

Анализ содержания темы «Азотная кислота и её соли» в учебнике Рудзитиса Г.Е. и Фельдмана Ф.Г. «Химия. 9 класс» показал, что промышленный способ получения азотной кислоты изложен в объёме трёх абзацев (§ 27, с. 101–106). В тексте приведено одно уравнение реакции окисления аммиака на платино-родиевом катализаторе, кратко упомянуты стадии окисления NO до NO₂ и поглощения диоксида азота водой в присутствии избытка кислорода. Технологическая схема контактного аппарата и колонны абсорбции отсутствует, как и количественные данные о выходе продукта на каждой стадии. Лабораторный практикум ограничен опытом 21 «Свойства разбавленной азотной кислоты» (взаимодействие с оксидом меди и щёлочью); демонстрационный эксперимент по получению кислоты окислением аммиака не предусмотрен. Задание 3 после параграфа предлагает составить уравнения реакций получения азотной кислоты из аммиака безуказания технологических условий [‎8, 9].

Данный объём материала не позволяет сформировать у учащихся целостное представление о многостадийном химико-технологическом процессе, включающем три последовательные химические реакции с различными термодинамическими и кинетическими характеристиками.

Для темы «Аммиачный способ получения азотной кислоты» разработан комплекс из трёх демонстрационных и лабораторных опытов, моделирующих ключевые стадии промышленного процесса Оствальда: каталитическое окисление аммиака до оксида азота(II), окисление NO до NO₂ и поглощение диоксида азота водой с образованием кислоты

Для восполнения выявленных дефицитов разработан план-конспект урока, основанный на технологии проблемно-интегративного обучения

Педагогический эксперимент проведён на базе МБОУ «Гимназия № 37 им. Героя РФ Нурбагандова М.Н.» города Махачкала.

Выборка составила 56 учащихся двух 9-х классов: экспериментальная группа (9 «1» , n=29, из них 15 девушек и 14 юношей), экспериментальная группа (9 «4» , n=27, из них 13 девушек и 14 юношей).

 Средний возраст учащихся — 15,2 года. Распределение по группам осуществлялось случайным образом, классы не переформировывались.

Экспериментальный класс 9 «1» (n=29) обучался по разработанной методике, интегрирующей проблемно-интегративную технологию, демонстрационный эксперимент «Каталитическое окисление аммиака на платине».

Контрольный класс 9 «4» (n=27) обучался по традиционной методике с элементами проблемного обучения: рассказ учителя, запись уравнений с доски, демонстрация видеофрагмента «Промышленное производство азотной кислоты», лабораторный опыт «Свойства разбавленной азотной кислоты».

Входное тестирование включал 12 заданий базового и повышенного уровней сложности по теме «Азот и его соединения».

Результаты входного тестирования:

Экспериментальная группа: средний балл — 3,38; качество знаний (доля оценок «4» и «5») — 44,4 %.

Контрольная группа: средний балл — 3,41; качество знаний — 48,3 %.

Итоговый тест включал 12 заданий, структурированных по четырём блокам: знание технологических стадий (задания 1–3), запись уравнений реакций с указанием условий (задания 4–6), расчёт практического выхода продукта (задания 7–8), экологические аспекты производства (задания 9–10), задания на применение знаний в нестандартной ситуации (задания 11–12) (приложение).

Результаты итогового тестирования:

Экспериментальная группа: средний балл - 4,22; качество знаний - 77,8 %. Контрольная группа: средний балл — 3,86; качество знаний - 58,6 % (рис.1, рис. 2).

Заключение

Максимальный прирост достигнут в блоке «Уравнения реакций с условиями»: 85,2 % учащихся группы 9 «1» верно записали уравнение окисления аммиака с указанием катализатора (Pt/Rh) и температуры (800 °C). В группе 9 «4» этот показатель составил 55,2 %. Различие объясняется проведением демонстрационного опыта.

Наименьший прирост (15,7 % — в блоке «Экологические аспекты», что указывает на направление дальнейшего совершенствования методики.

Разработанная методика, интегрирующая проблемно-интегративное обучение, демонстрационный эксперимент обеспечила статистически значимое повышение качества знаний по теме «Аммиачный способ получения азотной кислоты». Прирост качества знаний в группе 9 «1» составил +33,4 % (с 44,4 % до 77,8 %) против +10,3%. в группе 9 «4» (с 48,3 % до 58,6 %).

Разработанная методика рекомендована к внедрению в практику преподавания химии в 9 классах общеобразовательных учреждений и может быть адаптирована к другим темам химико-технологического содержания

Рисунок 1. Сравнительная характеристика результатов итогового тестирования

Прирост качества знаний в группе 9 «1» составил +33,4 %, в группе 9 «4» +10,3%.

Рисунок 2. Результаты итогового тестирования

Список литературы:

1. Баженов, А. А. Химическая технология : программа элективного курса для 9 класса / А. А. Баженов. — Текст : электронный // Сайт учителя Баженова А.А. — URL: https://www.alekseibazhenov.narod.ru/kurs.html (дата обращения: 20.05.2026).
2. Бесков В. С., Сафронов В. С. Общая химическая технология и основы промышленной экологии. – М : Химия, 1999. – 472 с.
3. Волкова Е.В. Методика обучения химии в школе: учебное пособие для вузов. — М.: Юрайт, 2024.
4. Вотчель М. Производство серной кислоты. Урок-семинар. 9 класс // Химия. – 2008. № 9.
5. Карапетьянц, М. Х. Общая и неорганическая химия: учебник для вузов / М. Х. Карапетьянц, С. И. Дракин. – 5-е изд., стер. – М.: Книга по Требованию, 2021. – 592 с.
6. Космодемьянская С. С., Дангаторова У. М. Анализ методических подходов организации современных практических занятий по химии // Научный альманах центрального Черноземья. 2022. № 2, ч. 4. – С. 278–284.
7. Кутепов А. М., Бондарева Т. И., Беренгартен М. Г. Общая химическая технология. – М : Академкнига, 2004. – 528 с.
8. Рудзитис Г. Е., Фельдман Ф. Г. Химия. 9 класс: учебник для общеобразовательных организаций. – М : Просвещение, 2023. – 207 с.
9. Фроленков К. Ю., Шаяпова Л. В. Общая химическая технология. – Орел: ОГУ им. И. С. Тургенева, 2021. – 163 с.