„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

MINISTERSTWO EDUKACJI

NARODOWEJ

Aleksandra Tomczak

Wytwarzanie kwasu fosforowego(V) oraz nawozów
fosforowych i wieloskładnikowych 311[31].Z5.03

Poradnik dla nauczyciela

Wydawca

Instytut Technologii Eksploatacji – Państwowy Instytut Badawczy
Radom 2006

„

Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

1

Recenzenci:

mgr inż. Halina Bielecka

dr Jacek Górski

Opracowanie redakcyjne:

mgr inż. Małgorzata Urbanowicz

Konsultacja:

dr inż. Bożena Zając

Korekta:

Poradnik stanowi obudowę dydaktyczną programu jednostki modułowej 311[31].Z5.03
„Wytwarzanie kwasu fosforowego(V) oraz nawozów fosforowych i wieloskładnikowych”
zawartej w modułowym programie nauczania dla zawodu technik technologii chemicznej

Wydawca

Instytut Technologii Eksploatacji – Państwowy Instytut Badawczy, Radom 2006

„

Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

2

SPIS TREŚCI

1. Wprowadzenie

3

2. Wymagania wstępne

5

3. Cele kształcenia

6

4. Przykładowe scenariusze zajęć

7

5. Ćwiczenia

13

5.1. Surowce do produkcji kwasu ortofosforowego(V), nawozów fosforowych

i wieloskładnikowych

13

5.1.1. Ćwiczenia

13

5.2. Produkcja kwasu ortofosforowego(V)

15

5.2.1. Ćwiczenia

15

5.3. Produkcja nawozów fosforowych

16

5.3.1. Ćwiczenia

16

5.4. Produkcja nawozów wieloskładnikowych

18

5.4.1. Ćwiczenia

18

6. Ewaluacja osiągnięć ucznia

21

7. Literatura

33

„

Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

3

1. WPROWADZENIE

Przekazujemy Państwu Poradnik dla nauczyciela, który będzie pomocny w prowadzeniu

zajęć dydaktycznych w szkole kształcącej w zawodzie technik technologii chemicznej

W poradniku zamieszczono:

−

wymagania wstępne,

−

wykaz umiejętności, jakie uczeń opanuje podczas zajęć,

−

przykładowe scenariusze zajęć,

−

propozycje ćwiczeń, które mają na celu ukształtowanie umiejętności praktycznych

uczniów,

−

wykaz literatury, z jakiej uczniowie mogą korzystać podczas nauki.

Wskazane jest, aby zajęcia dydaktyczne były prowadzone różnymi metodami ze szczególnym
uwzględnieniem:

−

tekstu przewodniego,

−

metody projektów,

−

ćwiczeń praktycznych.

Formy organizacyjne pracy uczniów mogą być zróżnicowane, począwszy od samodzielnej
pracy uczniów do pracy zespołowej.
W celu przeprowadzenia sprawdzianu wiadomości i umiejętności ucznia, nauczyciel może
posłużyć się zamieszczonym w rozdziale 6 zestawem zadań testowych i sprawdzianem
praktycznym. W rozdziale 6 podano również:

−

plan testu,

−

propozycje norm wymagań,

−

instrukcję dla nauczyciela,

−

instrukcję dla ucznia,

−

kartę odpowiedzi,

−

zestaw zadań testowych.

„

Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

4

Schemat układu jednostek modułowych

311[31].Z5

Technologia wytwarzania

półproduktów i produktów

nieorganicznych

311[31].Z5.01

Wytwarzanie siarki

odzyskiwanej

z siarkowodoru

311[31].Z5.04

Wytwarzanie

amoniaku, kwasu

azotowego(V)

i nawozów azotowych

311[31].Z5.05

Wytwarzanie sody

kalcynowanej

311[31].Z5.06

Wytwarzanie chloru

i wodorotlenku

sodu metodą

elektrolizy

przeponowej

311[31].Z5.02

Wytwarzanie kwasu

siarkowego(VI)

z siarki

311[31].Z5.03

Wytwarzanie kwasu
fosforowego(V) oraz

nawozów fosforowych

i wieloskładnikowych

„

Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

5

2. WYMAGANIA WSTĘPNE

Przystępując do realizacji programu jednostki modułowej, uczeń powinien umieć:

−

korzystać z różnych źródeł informacji,

−

czytać schematy procesów technologicznych,

−

konstruować schematy ideowe procesów technologicznych z zastosowaniem typowych

oznaczeń,

−

charakteryzować budowę i zasadę działania aparatów i urządzeń do ekstrakcji i absorpcji,

– stosować technikę komputerową w sporządzaniu schematów ideowych,

−

zorganizować stanowisko pracy zgodnie z wymogami bhp i ergonomii,

−

stosować nomenklaturę chemiczną związków nieorganicznych,

−

definiować podstawowe zasady technologiczne,

−

porównywać właściwości chemiczne kwasów, zasad i soli,

−

pisać równania reakcji chemicznych,

−

wykonywać obliczenia związane ze stężeniem roztworu,

−

wykonywać proste obliczenia oparte na równaniach reakcji,

−

posługiwać się podstawowym sprzętem laboratoryjnym,

−

stosować typowe metody analityczne w procesach badawczych.

„

Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

6

3. CELE KSZTAŁCENIA

W wyniku realizacji jednostki modułowej, uczeń powinien umieć:

−

rozróżnić minerały fosforowe i nawozy fosforowe,

−

określić różnorodność surowców stosowanych w produkcji nawozów NPK,

−

zinterpretować chemizm procesu produkcji kwasu fosforowego(V) i superfosfatów,

−

porównać wytwarzanie superfosfatu prostego i skoncentrowanego uwzględniając

zastosowany substrat kwasowy oraz zawartość fosforu w produkcie,

−

posłużyć się schematami ideowymi produkcji kwasu fosforowego(V) metodą ekstrakcyjną

i superfosfatów,

−

obliczyć zapotrzebowanie surowców w procesie technologicznym produkcji kwasu

fosforowego(V),

−

przewidzieć zagrożenia eksploatacyjne aparatów i urządzeń wytwórni kwasu

fosforowego(V) i superfosfatów,

−

określić skład chemiczny odpadów powstających w procesie produkcji kwasu

fosforowego(V),

−

obliczyć ilość produktów ubocznych z procesu produkcji superfosfatów,

−

scharakteryzować problemy ochrony środowiska występujące podczas produkcji kwasu

fosforowego(V), nawozów fosforowych oraz wieloskładnikowych,

−

opracować schemat ideowy powiązań wytwórni kwasu siarkowego(VI), fosforowego(V),

diwodoroortofosforanu(V) amonu oraz amoniaku i mocznika w produkcji nawozów
wieloskładnikowych typu NPK,

−

zastosować zasady bhp, ochrony ppoż. oraz ochrony środowiska obowiązujące

na stanowiskach pracy.

„

Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

7

4. PRZYKŁADOWE SCENARIUSZE ZAJĘĆ

Scenariusz zajęć 1

Osoba prowadząca ……………………………………………….
Modułowy program nauczania: Technik technologii chemicznej 311[31]
Moduł: Technologia wytwarzania półproduktów i produktów nieorganicznych 311[31].Z5.
Jednostka modułowa:

Wytwarzanie kwasu fosforowego(V) oraz nawozów fosforowych

i wieloskładnikowych 311[31].Z5.03

Temat: Identyfikacja nawozu fosforowego na podstawie zawartości fosforu w postaci

związków rozpuszczalnych w wodzie.

Cel ogólny: kształtowanie umiejętności identyfikacji nawozów fosforowych na podstawie

zawartości fosforu w postaci związków rozpuszczalnych w wodzie.

Po zakończeniu zajęć edukacyjnych uczeń potrafi:

−

zaplanować sprzęt i odczynniki do wykonania oznaczenia,

−

przygotować stanowisko pracy zgodnie z zasadami ergonomii i bhp,

−

dobrać odpowiedni sprzęt i odczynniki do wykonania oznaczenia,

−

zaplanować kolejne czynności konieczne do wykonania badań,

−

stosować

zasady

bhp

obowiązujące

przy

wykonywaniu

miareczkowania

alkacymetrycznego,

−

przeprowadzić oznaczenie według instrukcji,

−

obliczyć zawartość fosforu w badanej próbce,

−

zidentyfikować próbkę nawozu,

−

sporządzić sprawozdanie z wykonanego ćwiczenia.

Metody nauczania–uczenia się:

−

ćwiczenie praktyczne,

−

metoda tekstu przewodniego.

Formy organizacyjne pracy uczniów:

−

indywidualna.

Czas: 180 minut.
Środki dydaktyczne:

−

instrukcja wykonania oznaczenia,

−

odczynniki:

−

wodorotlenek sodu NaOH cz.d.a – roztwór o cNaOH = 0,1mol·dm-3

i o cNaOH = 0,5mol·dm-3,

−

chlorek wapnia CaCl2 cz.d.a – roztwór 30% (m/m),

−

oranż metylowy, wskaźnik– roztwór 0,1% (m/m),

−

fenoloftaleina, wskaźnik – roztwór 1% (m/m),

−

sprzęt:

−

waga analityczna,

−

mieszadło magnetyczne,

−

moździerz,

−

sito o oczkach 0,5 mm,

−

kolba miarowa o pojemności 250 cm3,

−

cylinder miarowy o pojemności 250 cm3,

„

Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

8

−

zlewka o pojemności 400 cm3 - 2 szt.,

−

lejek i sączki,

−

szkiełko zegarkowe,

−

pipeta,

−

kolba stożkowa o pojemności 500 cm3,

−

biureta,

−

przybory do sporządzenia sprawozdania, papier formatu A4,

−

literatura z rozdziału 7 (poradnik dla nauczyciela).

Przebieg zajęć:

1. Sprawy organizacyjne.
2. Nawiązanie do tematu, omówienie celów zajęć.
3. Zorganizowanie stanowiska pracy do wykonania ćwiczenia i wydanie arkusza z tekstem

przewodnim.

4. Przeprowadzenie oznaczenia.
5. Uporządkowanie stanowisk pracy.
6. Przekazanie informacji o pracy domowej.

Tekst przewodni do ćwiczenia

Zadanie dla ucznia
Oznacz w badanej próbce nawozu fosforowego zawartość fosforu, obecnego w postaci
związków rozpuszczalnych w wodzie metodą miareczkową, według instrukcji. Na podstawie
otrzymanych wyników określ jaki to nawóz.

Instrukcja wykonania oznaczenia [5]
Ekstrakcja związków fosforu wodą

Próbkę badanego nawozu utrzeć w moździerzu i przesiać przez sito o średnicy oczek 0,5 mm.
Odważyć na wadze analitycznej około 5 g rozdrobnionej próbki, przenieść do zlewki
o pojemności 400 cm

3

, dodać 200 cm

3

wody destylowanej i po przykryciu szkiełkiem

zegarkowym – mieszać mieszadłem magnetycznym w ciągu 30 min. Zawartość zlewki
przenieść ilościowo do kolby miarowej o pojemności 250 cm

3

, uzupełnić wodą destylowaną do

kreski, a po opadnięciu osadu, roztwór przesączyć przez suchy sączek do suchej zlewki.

Wykonanie oznaczenia
Odmierzyć pipetą 50 cm

3

roztworu ekstrakcyjnego do kolby stożkowej o pojemności

500 cm

3

. Próbkę rozcieńczyć 150 cm

3

wody destylowanej, dodać 3 krople oranżu metylowego

i miareczkować roztworem wodorotlenku sodu o stężeniu c

NaOH

= 0,1 mol·dm

-3

do zmiany zabarwienia z czerwonej na żółtą. Następnie do mieszaniny po pierwszym
miareczkowaniu dodać 50 cm

3

roztworu chlorku wapnia, kilka kropli fenoloftaleiny, oziębić do

temperatury

14

o

C

i

miareczkować

roztworem

wodorotlenku

sodu

o

stężeniu

c

NaOH

= 0,5 mol·dm

-3

do wyraźnego malinowego zabarwienia.

Obliczanie zawartości wolnego kwasu ortofosforowego(V)

Zawartość wolnego kwasu ortofosforowego(V) (x

1

) w przeliczeniu na P

2

O

5

, obliczyć

w procentach według wzoru:

„

Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

9

100

50

250

007098

,

0

1

1

⋅

⋅

⋅

⋅

=

p

m

V

x

gdzie:
V

1

- objętość roztworu wodorotlenku sodu o stężeniu C

NaOH

=0,1 mol·dm

-3

, zużyta

na miareczkowanie wobec oranżu metylowego [cm

3

],

0,007098- ilość P

2

O

5

odpowiadająca 1 cm

3

roztworu NaOH o stężeniu C

NaOH

=0,1 mol·dm

-3

[g·cm

-3

],

m

p

– masa badanej próbki, odważonej do ekstrakcji [g].

Łączną zawartość H

3

PO

4

i Ca(H

2

PO

4

)

2

(x

2

) w przeliczeniu na P

2

O

5

obliczyć w procentach

masowych według wzoru:

100

50

250

017745

,

0

2

2

⋅

⋅

⋅

⋅

=

p

m

V

x

gdzie:
V

2

- objętość roztworu sodu o stężeniu C

NaOH

=0,5 mol·dm

-3

, zużyta na miareczkowanie wobec

fenoloftaleiny [cm

3

],

0,017745- masa P

2

O

5

odpowiadająca 1 cm

3

roztworu NaOH o stężeniu C

NaOH

=0,5 mol·dm

-3

[g·cm

-3

],

m

p

- masa badanej próbki, odważonej do ekstrakcji [g].

Faza I

Informacje

Odpowiedz na pytania:

1. Na czym polega analiza miareczkowa?
2. Jaka jest rola wskaźnika podczas miareczkowania alkacymetrycznego?
3. Jak na podstawie oznaczenia zawartości fosforu dokonać identyfikacji nawozu?

Faza II

Planowanie

1. Zapoznaj się z instrukcją wykonania ćwiczenia.
2. Dobierz sprzęt i odczynniki do wykonania oznaczenia.
3. Zaplanuj kolejność czynności wykonywanych podczas oznaczenia.
4. Ustal zasady bezpiecznej pracy podczas wykonywania zadania.
5. Ustal formę sprawozdania z wykonanego ćwiczenia.

Faza III

Ustalenia

1. Omów z nauczycielem wszystkie punkty z fazy planowania.
2. Odnieś się do uwag i propozycji nauczyciela.
3. Ustal wspólnie z nauczycielem kryteria oceniania zadania.

Faza IV

Realizacja

1. Przygotuj stanowisko pracy.
2. Przeprowadź oznaczenie ściśle według instrukcji, zwracając uwagę na dokładność

wykonania oznaczenia.

3. Oblicz zawartość fosforu w badanej próbce, według wzorów zamieszczonych

w instrukcji.

4. Dokonaj identyfikacji nawozu.
5. Sprzątnij swoje stanowisko pracy, umyj używany sprzęt i zabezpiecz odczynniki.
6. Sporządź sprawozdanie z wykonanego ćwiczenia.

„

Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

10

Faza V

Sprawdzenie poprawności wykonania ćwiczenia

1. Czy oznaczenie zostało wykonane zgodnie z przyjętymi uzgodnieniami?
2. Czy prawidłowo została dokonana identyfikacja nawozu na podstawie oznaczenia

zawartości fosforu, obecnego w postaci związków rozpuszczalnych w wodzie metodą
miareczkową?

Faza VI

Analiza

Uczniowie wraz z nauczycielem wskazują, które etapy ćwiczenia sprawiły im najwięcej

trudności. Nauczyciel podsumowuje całe ćwiczenie, wskazuje jakie nowe, ważne umiejętności
zostały

ukształtowane,

jakie

wystąpiły

nieprawidłowości

i

jak

ich

unikać

w przyszłości.

Zakończenie zajęć

Praca domowa

Odszukaj w literaturze informacje na temat innych metod stosowanych do identyfikacji

nawozów wieloskładnikowych. Opracuj instrukcję wybranej metody oznaczenia.

Sposób uzyskania informacji zwrotnej od ucznia po zakończonych zajęciach:

−

anonimowe ankiety ewaluacyjne dotyczące sposobu prowadzenia zajęć, trudności

podczas realizowania zadania i zdobytych umiejętności.

„

Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

11

Scenariusz zajęć 2

Osoba prowadząca ……………………………………………….
Modułowy program nauczania: Technik technologii chemicznej 311[31]
Moduł: Technologia wytwarzania półproduktów i produktów nieorganicznych 311[31].Z5.
Jednostka modułowa:

Wytwarzanie kwasu fosforowego(V) oraz nawozów fosforowych

i wieloskładnikowych311[31].Z5.03

Temat:

Zaprojektuj

schemat

ideowy

wytwarzania

stałych

nawozów

wieloskładnikowych typu NPK na bazie kwasu ortofosforowego(V), uwzględniając jego
powiązania z wytwórniami kwasu siarkowego(VI) i amoniaku.

Cel ogólny: kształtowanie umiejętności opracowywania schematów ideowych wybranych

procesów chemicznych.

Po zakończeniu zajęć edukacyjnych uczeń potrafi:

−

rozróżniać substraty i produkty w procesie wytwarzania nawozów stałych
wieloskładnikowych typu NPK,

−

stosować typowe oznaczenia na schematach ideowych,

−

opracować

schemat

ideowy

procesu

wytworzenia

nawozów

stałych

wieloskładnikowych typu NPK.

Metody nauczania–uczenia się:

−

ćwiczenie praktyczne,

−

metoda tekstu przewodniego.

Formy organizacyjne pracy uczniów:

−

grupowa, jednolita.

Czas: 45 min.
Środki dydaktyczne:

−

poradnik dla ucznia do jednostki modułowej „Wytwarzanie kwasu fosforowego(V)
oraz nawozów fosforowych i wieloskładnikowych” 311[31].Z5.03,

−

schematy ideowe różnych procesów technologicznych,

−

literatura z punktu 6 Poradnika dla ucznia.

Przebieg zajęć:

1. Sprawy organizacyjne.
2. Nawiązanie do tematu, omówienie celów zajęć.
3. Podział grupy na zespoły 3-osobowe. Zorganizowanie stanowiska pracy do wykonania

ćwiczenia i wydanie arkusza z tekstem przewodnim.

4. Wybranie liderów zespołów.
5. Praca w grupach.
6. Prezentacja prac na forum klasy.
7. Liderzy grup wspólnie z nauczycielem dokonują oceny zaprezentowanych schematów.
8. Przekazanie informacji o pracy domowej.

Tekst przewodni do ćwiczenia
Temat: Zaprojektuj schemat ideowy wytwarzania stałych nawozów wieloskładnikowych typu
NPK na bazie kwasu ortofosforowego(V), uwzględniając jego powiązania z wytwórniami
kwasu siarkowego(VI) i amoniaku.

„

Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

12

Faza I

Informacje

Na podstawie informacji zawartych w poradniku dla ucznia do jednostki modułowej
„Wytwarzanie kwasu fosforowego(V) oraz nawozów fosforowych i wieloskładnikowych”
311[31].Z5.03 postaraj się odpowiedzieć na następujące pytania:

1. Z jakich surowców wytwarza się stałe nawozy wieloskładnikowe typu NPK?
2. Jakie są produkty procesu wytwarzania wieloskładnikowych nawozów typu NPK?
3. Jakie produkty uboczne powstają w tym procesie?
4. Jakie odpady odprowadzane są z procesu?
5. W jaki sposób zagospodarowuje się produkty uboczne i odpadowe z procesu?

Faza II

Planowanie

Zaplanuj kolejne kroki potrzebne do narysowania schematu ideowego wytwarzania stałych

nawozów wieloskładnikowych typu NPK na bazie kwasu ortofosforowego (V).

Faza III Ustalenia

Przedstaw swój plan nauczycielowi. W razie potrzeby dokonajcie wspólnej weryfikacji

przedstawionego planu. Ustalcie kryteria oceny pracy.

Faza IV

Realizacja

Wykonaj zaplanowane zadanie zwracając szczególną uwagę na:

1. Umieszczenie na schemacie surowców i produktów z procesu wytwarzania stałych

nawozów wieloskładnikowych typu NPK na bazie kwasu ortofosforowego(V).

2. Umieszczenie na schemacie produktów ubocznych i odpadowych.
3. Powiązania procesu wytwarzania stałych nawozów wieloskładnikowych typu NPK na

bazie kwasu ortofosforowego(V) z wytwórniami kwasu siarkowego(VI) i amoniaku.

4. Odpowiednie rozplanowanie schematu na kartce.
5. Staranność wykonanej pracy.

Faza V

Sprawdzenie poprawności wykonania ćwiczenia

Sprawdź czy wykonany przez Ciebie schemat odpowiada schematowi wzorcowemu, który
możesz otrzymać od nauczyciela.

Faza VI Analiza
Odpowiedź na następujące pytania:
1. Co było dla Ciebie najtrudniejsze w fazie planowania i realizacji?
2. Co zrobiłbyś inaczej, gdybyś zaczął wszystko jeszcze raz od początku?

Zakończenie zajęć

Praca domowa
Porównaj dwie inne metody produkcji nawozów wieloskładnikowych na podstawie schematów
ideowych odszukanych w literaturze.

Sposób uzyskania informacji zwrotnej od ucznia po zakończonych zajęciach:

−

anonimowe ankiety ewaluacyjne dotyczące sposobu prowadzenia zajęć, trudności

podczas realizowania zadania i zdobytych umiejętności.

„

Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

13

5. ĆWICZENIA

5.1. Surowce do produkcji kwasu fosforowego(V) oraz nawozów

fosforanowych i wieloskładnikowych

5.1.1. Ćwiczenia

Ćwiczenie 1

Zbadaj wpływ rodzaju rozpuszczalnika tj. wody, stężonego kwasu: solnego-35%,

azotowego(V)-55% i siarkowego(VI)-98% ) na rozpuszczalność fosforytu. Rozpuszczalność
oznacz w temperaturze pokojowej. Próby rozpuszczalności wykonaj w kolbkach stożkowych
o pojemności 25cm

3

.

Wskazówki do realizacji:

Przed przystąpieniem do realizacji ćwiczenia nauczyciel powinien omówić zakres

i technikę wykonania ćwiczenia a także sposób zaprezentowania wyników. Powinien zapoznać
uczniów z zasadami bezpiecznej pracy.

Ćwiczenie należy wykonywać pod degestorium!

Sposób wykonania ćwiczenia

Uczeń powinien:

1) zaplanować stanowisko pracy z uwzględnieniem przepisów bhp,
2) utrzeć próbkę badanego minerału w moździerzu,
3) przesiać roztartą próbkę przez sito o średnicy oczek 0,2 mm,
4) odważyć na wadze technicznej cztery próbki po 0,1g fosforytu,
5) do kolbek stożkowych odmierzyć po 5 cm

3

każdego z rozpuszczalników,

6) wsypać

kolejno

odważone

próbki

rozdrobnionego

minerału

do

kolbek

z rozpuszczalnikiem,

7) dokładnie wymieszać,
8) odstawić i obserwować jakie zaszły zmiany w poszczególnych kolbkach,
9) zapisać wnioski.

Zalecane metody nauczania-uczenia się:

– ćwiczenie laboratoryjne

Środki dydaktyczne:

−

instrukcja wykonania oznaczenia (zamieszczona w Poradniku dla ucznia),

−

sprzęt:

−

moździerz,

−

sito o oczkach 0,2 mm,

−

kolbki stożkowe o pojemności 25 cm3 - 4 szt.,

−

pipety miarowe o pojemności 10 cm3 - 4 szt.,

−

waga techniczna,

−

odczynniki:

„

Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

14

−

HCl 35%,

−

HNO3 55%,

−

H2SO4 98%,

−

Karty

charakterystyki

substancji

niebezpiecznej

i

preparatu

niebezpiecznego:

kwas siarkowy(VI) 98%, kwas solny 35%, kwas azotowy(V) 55%.

Ćwiczenie 2

Oblicz, ile fosforu w przeliczeniu na P

2

O

5

zawierał fosforyt jeżeli otrzymano 350 kg kwasu

ortofosforowego(V) o stężeniu 25% w procesie technologicznym prowadzonym metodą
ekstrakcyjną dwuwodzianową i zużyto 300 kg surowca. Wydajność procesu wynosiła 95%.
Proces przebiegał zgodnie z równaniem:

Ca

10

F

2

(PO

4

)

6

+ 10H

2

SO

4

+ 20H

2

O → 6H

3

PO

4

+ 10CaSO

4

·2H

2

O + 2HF,

a udział P

2

O

5

w Ca

10

F

2

(PO

4

)

6

określa równanie:

Ca

10

F

2

(PO

4

)

6

→ 3P

2

O

5

+ CaF

2

+ 9CaO.

Wskazówki do realizacji:

Przed przystąpieniem do realizacji ćwiczenia nauczyciel powinien omówić zakres

i technikę wykonania ćwiczenia a także sposób zaprezentowania wyników ćwiczenia.
Powinien zapoznać uczniów z zasadami bezpiecznej pracy.

Sposób wykonania ćwiczenia

Uczeń powinien:

1) dokonać molowej interpretacji równania reakcji chemicznej,
2) wykonać niezbędne obliczenia,
3) porównać otrzymane wyniki z danymi zawartymi w materiale nauczania (4.1.),
4) dokonać oceny poprawności wykonanych obliczeń.

Zalecane metody nauczania-uczenia się:

– pokaz z objaśnieniem, ćwiczenia praktyczne

Środki dydaktyczne:

−

kalkulator,

−

układ okresowy pierwiastków,

−

charakterystyka fosforytów (materiał nauczania 4.1.1.),

−

przybory do pisania.

„

Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

15

5.2. Produkcja kwasu ortofosforowego(V)

5.2.1. Ćwiczenia

Ćwiczenie 1

Zaprojektuj schemat ideowy wytwarzania kwasu ortofosforowego(V) przez spalanie

fosforu metodą dwustopniową na podstawie zamieszczonego opisu technologicznego.

Wskazówki do realizacji:

Przed przystąpieniem do realizacji ćwiczenia nauczyciel powinien omówić zakres

i technikę wykonania ćwiczenia a także sposób zaprezentowania wyników pracy. Powinien
również zapoznać uczniów z zasadami bezpiecznej pracy.

Sposób wykonania ćwiczenia

Uczeń powinien:

1) zapoznać się z przykładowym schematem ideowy (materiał nauczania punkt 4.2.1. schemat

ideowy produkcji kwasu fosforowego(V) metodą ekstrakcyjną),

2) zapoznać się z opisem procesu technologicznego produkcji kwasu ortofosforowego(V)

przez spalanie fosforu metodą dwustopniową,

3) ustalić surowce, produkty i etapy procesu technologicznego,
4) narysować schemat ideowy stosując typowe oznaczenia przy projektowaniu schematów

ideowych (w razie trudności skorzystać z pomocy nauczyciela),

5) zaprezentować wykonane ćwiczenie,
6) dokonać oceny poprawności wykonanego ćwiczenia.

Zalecane metody nauczania–uczenia się:

– pokaz z objaśnieniem, ćwiczenie praktyczne

Środki dydaktyczne:

– komputer z oprogramowaniem umożliwiającym przygotowanie schematu lub kartka

formatu A4, ołówek, gumka, przybory kreślarskie,

– opis procesu technologicznego. Produkcja kwasu ortofosforowego(V) przez spalanie

fosforu metodą dwustopniową.

Ćwiczenie 2

Oceń szkodliwość kwasu siarkowego(VI) stosowanego w produkcji kwasu

ortofosforowego(V) metodą ekstrakcyjną dwuwodzianową.

Wskazówki do realizacji:
Przed przystąpieniem do realizacji ćwiczenia nauczyciel powinien omówić zakres

i technikę wykonania ćwiczenia. Powinien omówić zasady prezentacji wyników pracy oraz
przypomnieć zasady bezpieczeństwa i ergonomii obowiązujące podczas pracy

„

Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

16

Sposób wykonania ćwiczenia

Uczeń powinien:

1) zapoznać się z kartą charakterystyki substancji niebezpiecznej i preparatu niebezpiecznego

– kwas siarkowy(VI) 98% i 56%,

2) zapoznać się z materiałem nauczania punkt 4.2.1.,
3) przewidzieć zagrożenia wynikające ze stosowania stężonego kwasu siarkowego(VI)

w procesie technologicznym, dla:

–

pracownika,

–

aparatury i urządzeń,

–

środowiska.

4) zaproponować:

–

środki ochrony osobistej dla pracownika,

–

materiały z jakich powinna być wykonana aparatura,

–

sposób postępowania z odpadami zawierającymi kwas siarkowy(VI).

5) zaprezentować wykonane ćwiczenie,
6) dokonać oceny poprawności wykonanego ćwiczenia.

Zalecane metody nauczania–uczenia się:

−

ćwiczenia praktyczne

Środki

dydaktyczne:

−

karta charakterystyki substancji niebezpiecznej i preparatu niebezpiecznego

−

kwas siarkowy(VI) (98%) i 56%,

−

opis procesu technologicznego produkcji kwasu ortofosforowego(V) metodą ekstrakcyjn

−

kartka formatu A4.

„

Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

17

5.3. Produkcja nawozów fosforowych

5.3.1. Ćwiczenia

Ćwiczenie 1

Wykonaj oznaczanie zawartości fosforu, obecnego w postaci związków rozpuszczalnych

w wodzie, w superfosfacie metodą miareczkową.

Wskazówki do realizacji:

Przed przystąpieniem do realizacji ćwiczenia nauczyciel powinien omówić zakres

i technikę wykonania ćwiczenia oraz omówić sposób wykonania sprawozdania. Powinien
również zapoznać uczniów z zasadami bezpiecznej pracy.

Sposób wykonania ćwiczenia

Uczeń powinien:

1) przypomnieć sobie regulamin pracowni chemicznej, zasady BHP obowiązujące przy

wykonywaniu oznaczeń chemicznych,

2) zapoznać się z instrukcją wykonania ćwiczenia zamieszczoną w poradniku dla ucznia,
3) przygotować stanowisko pracy zgodnie z zasadami bhp i ergonomii,
4) dobrać odpowiedni sprzęt i odczynniki do wykonania oznaczenia,
5) przeprowadzić oznaczenie ściśle według instrukcji, zwracając uwagę na dokładność

wykonania oznaczenia,

6) przeprowadzić obliczenia zawartości fosforu w badanej próbce, według wzorów

zamieszczonych w instrukcji,

7) porównać wyniki swoich obliczeń z informacją podaną przez producenta badanego

nawozu,

8) sprzątnąć swoje stanowisko pracy, umyć używany sprzęt i zabezpieczyć odczynniki,
9) sporządzić sprawozdanie z wykonanego ćwiczenia, nie zapominając o podaniu wniosków

Zalecane metody nauczania-uczenia się:

– ćwiczenia praktyczne laboratoryjne.

Środki dydaktyczne:

−

instrukcja wykonania oznaczenia (zamieszczona w Poradniku dla ucznia),

−

odczynniki:

−

wodorotlenek sodu NaOH cz.d.a – roztwór o c

NaOH

=0,1 mol∙dm

-3

i o c

NaOH

= 0,5

mol∙dm

-3

,

−

chlorek wapnia CaCl

2

cz.d.a – roztwór 30% (m/m),

−

oranż metylowy, wskażnik– roztwór 0,1 % (m/m),

−

fenoloftaleina, wskaźnik – roztwór 1% (m/m),

−

sprzęt:

−

waga analityczna,

−

mieszadło magnetyczne,

−

moździerz,

−

sito o oczkach 0,5 mm,

−

kolba miarowa o pojemności 250 cm3,

„

Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

18

−

cylinder miarowy o pojemności 250 cm3,

−

zlewka o pojemności 400 cm3 - 2 szt.,

−

lejek,

−

sączki,

−

szkiełko zegarkowe,

−

pipeta,

−

kolba stożkowa o pojemności 500 cm3,

−

biureta,

−

środki ochrony osobistej.

Ćwiczenie 2

Oblicz masę odpadowego fluorowodoru wydzielającego się przy produkcji 1 tony

superfosfatu prostego w procesie rozkładu fosforytów kwasem siarkowym(VI). Przyjmij,
że surowiec fosforytowy zawiera 70% apatytów fluorowych, a rozkład zachodzi z wydajnością
równą 80 %.

Wskazówki do realizacji:
Przed przystąpieniem do realizacji ćwiczenia nauczyciel powinien omówić zakres

i technikę wykonania ćwiczenia. Powinien omówić sposób zaprezentowania wyników pracy.
Powinien również zapoznać uczniów z zasadami bezpiecznej pracy.

Sposób wykonania ćwiczenia

Uczeń powinien:

1) zapoznać się z przykładowym zużyciem surowców w zakładzie produkującym superfosfat

prosty (materiał nauczania 4.3.1 i dodatkowe informacje podane przez nauczyciela),

2) korzystając z przykładowych danych zużycia surowców, obliczyć masę apatytów

fluorowych zawartą w 1 tonie surowca fosforytowego,

3) napisać równania reakcji rozkładu fosforytów w procesie produkcji superfosfatu prostego,
4) obliczyć stechiometryczną (teoretyczną) masę wydzielającego się w procesie

fluorowodoru, uwzględniając zarówno reakcje apatytów fluorowych z kwasem siarkowym
(VI), jak i z wytworzonym w procesie kwasem ortofosforowym (V),

5) obliczyć rzeczywistą masę wydzielonego fluorowodoru, uwzględniając wydajność

zachodzącego procesu ,

6) sprawdzić poprawność wykonanych obliczeń.

Zalecane metody nauczania–uczenia się:

– ćwiczenie praktyczne obliczeniowe.

Środki dydaktyczne:

−

układ okresowy pierwiastków,

−

tabele zużycia surowców w wytwórniach superfosfatów,

−

kalkulator,

−

literatura z rozdziału 6 Poradnika dla ucznia.

„

Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

19

5.4. Produkcja nawozów wieloskładnikowych

5.4.1. Ćwiczenia

Ćwiczenie 1

Zaprojektuj schemat ideowy wytwarzania stałych nawozów wieloskładnikowych typu

NPK na bazie kwasu ortofosforowego(V), uwzględniając jego powiązania z wytwórniami
kwasu siarkowego(VI) i amoniaku.

Wskazówki do realizacji:
Przed przystąpieniem do realizacji ćwiczenia nauczyciel powinien omówić zakres

i technikę wykonania ćwiczenia oraz sposób zaprezentowania wyników pracy. Powinien
również zapoznać uczniów z zasadami bezpiecznej pracy.

Sposób wykonania ćwiczenia

Uczeń powinien:

1) zapoznać się z przykładowym schematem ideowym (materiał nauczania punkt 4.4.1-

schemat

ideowy wytwarzania nawozów typu NPK na bazie częściowo rozłożonego

fosforytu),

2) zapoznać się z opisem procesu technologicznego produkcji stałych nawozów

wieloskładnikowych typu NPK na bazie kwasu ortofosforowego(V) (materiał nauczania
punkt 4.4.1 - wytwarzanie granulowanych kompleksowych nawozów NPK z kwasu
ortofosforowego(V) oraz produkty uboczne i odpady z produkcji nawozów
wieloskładnikowych),

3) ustalić surowce, produkty i etapy procesu technologicznego,
4) narysować schemat ideowy, pamiętając o zastosowaniu typowych oznaczeń,
5) zaprezentować wykonane ćwiczenie,
6) dokonać oceny poprawności wykonanego ćwiczenia.

Zalecane metody nauczania–uczenia się:

– metoda tekstu przewodniego

Środki dydaktyczne:

– komputer z oprogramowaniem umożliwiającym przygotowanie schematu lub kartka

formatu A4, ołówek, gumka, przybory kreślarskie

– opis procesu technologicznego.

Ćwiczenie 2

Porównaj rozpuszczalności różnych superfosfatów i nawozów NPK w wodzie.

Wskazówki do realizacji:
Przed przystąpieniem do realizacji ćwiczenia nauczyciel powinien omówić zakres

i technikę wykonania ćwiczenia. Omówić sposób zaprezentowania ćwiczenia. Zapoznać
uczniów z zasadami bezpiecznej pracy.

„

Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

20

Sposób wykonania ćwiczenia

Uczeń powinien:

1) przypomnieć sobie regulamin pracowni chemicznej, zasady BHP obowiązujące przy

wykonywaniu oznaczeń chemicznych,

2) zapoznać z instrukcją wykonania ćwiczenia zamieszczoną w poradniku dla ucznia,
3) przygotować stanowisko pracy zgodnie z zasadami ergonomii,
4) dobrać odpowiedni sprzęt i odczynniki do wykonania oznaczenia,
5) przeprowadzić oznaczenie ściśle według instrukcji, zwracając uwagę na dokładność

wykonania oznaczenia,

6) przeprowadzić

obliczenia

rozpuszczalności

badanych

próbek,

według

wzoru

zamieszczonych w instrukcji,

7) porównaj wyniki przeprowadzonych obliczeń,
8) sprzątnąć swoje stanowisko pracy, umyć używany sprzęt i zabezpieczyć odczynniki,

sporządzić sprawozdanie z wykonanego ćwiczenia, nie zapominając o podaniu wniosków.

Zalecane metody nauczania–uczenia się:

– ćwiczenia praktyczne laboratoryjne.

Środki dydaktyczne:

−

instrukcja wykonania oznaczenia (zamieszczona w Poradniku dla ucznia),

−

sprzęt:

−

waga analityczna,

−

mieszadło magnetyczne,

−

moździerz,

−

sito o oczkach 0,2 mm,

−

kolby miarowe o pojemności 100 cm3 - 3 szt.,

−

zlewki o pojemności 150 cm3 – 3 szt.,

−

lejek,

−

sączki,

−

parownica 3 szt.,

−

środki ochrony osobistej.

„

Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

21

6. EWALUACJA OSIĄGNIĘĆ UCZNIA

Przykłady narzędzi pomiaru dydaktycznego

Test dwustopniowy do jednostki modułowej

„Wytwarzanie kwasu

fosforowego(V) oraz nawozów fosforowych i wieloskładnikowych”

Test składa się z 20 zadań wielokrotnego wyboru, z których:

−

zadania 1, 3, 5, 7, 8, 9, 10, 11, 14, 16, 17, 18, 19 są z poziomu podstawowego,

−

zadania 2, 4, 6, 12, 13, 15, 20 są z poziomu ponadpodstawowego.

Punktacja zadań: 0 lub 1 punkt

Za każdą prawidłową odpowiedź uczeń otrzymuje 1 punkt. Za złą odpowiedź lub jej brak

uczeń otrzymuje 0 punktów.

Proponuje się następujące normy wymagań – uczeń otrzyma następujące
oceny szkolne:

−

dopuszczający – za rozwiązanie co najmniej 10 zadań z poziomu podstawowego,

−

dostateczny – za rozwiązanie co najmniej 13 zadań z poziomu podstawowego,

−

dobry – za rozwiązanie co najmniej 17 zadań, w tym co najmniej 4 z poziomu

ponadpodstawowego,

−

bardzo dobry – za rozwiązanie co najmniej 19 zadań, w tym co najmniej 6 z poziomu

ponadpodstawowego.

Klucz odpowiedzi: 1. c, 2. a, 3. d, 4.b, 5.b, 6.a, 7.c, 8.d, 9.b, 10.d , 11.b, 12.c,
13.b, 14.d, 15.a, 16.a, 17.c, 18.b, 19.c, 20.d,

Plan testu

Nr

zad.

Cel operacyjny

(mierzone osiągnięcia ucznia)

Kategoria

celu

Poziom

wymagań

Poprawna

odpowiedź

1.

Scharakteryzować właściwości
surowców

A

P

c

2.

Zinterpretować chemizm procesu
produkcji kwasu fosforowego(V)

B

PP

a

3

Wyjaśnić rolę surowców w procesie
technologicznym

B

P

d

4

Dobierać materiał konstrukcyjny
aparatury ze względu na agresywność

B

PP

b

5

Czytać informacje zawarte na
schemacie ideowym produkcji kwasu
fosforowego(V)

B

P

b

6

Obliczać zapotrzebowanie surowców
w procesie technologicznym produkcji

C

PP

a

„

Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

22

kwasu fosforowego(V)

7

Określać skład chemiczny odpadów
powstających w procesie produkcji
kwasu fosforowego(V)

B

P

c

8

Scharakteryzować problemy ochrony
środowiska występujące podczas
produkcji kwasu fosforowego(V)

B

P

d

9

Rozróżniać minerały fosforowe

A

P

b

10

Wskazać zasady bhp obowiązujące na
stanowisku pracy

C

P

d

11 Rozróżniać nawozy fosforowe

B

P

b

12

Wskazywać różnice w procesach
wytwarzanie superfosfatu prostego
i skoncentrowanego uwzględniając
substrat kwasowy

C

PP

c

13

Obliczać ilość produktów ubocznych
z wytwórni superfosfatu

C

PP

b

14

Scharakteryzować problemy ochrony
środowiska występujące podczas
produkcji superfosfatów

B

P

d

15

Zinterpretować chemizm procesu
produkcji superfosfatów

B

PP

a

16

Dobierać surowce do produkcji
superfosfatu

B

P

a

17

Dobierać surowce stosowane przy
produkcji nawozów NPK

B

P

c

18

Określić różnorodność surowców
stosowanych przy produkcji nawozów

B

P

b

19

Scharakteryzować problemy ochrony
środowiska występujące podczas
produkcji nawozów NPK

B

P

c

20

Posłużyć się schematem ideowym
powiązań wytwórni H

2

SO

4

, H

3

PO

4

MAP, oraz NH

3

w produkcji nawozów

wieloskładnikowych typu NPK,

C

PP

d

„

Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

23

Przebieg testowania

INSTRUKCJA DLA NAUCZYCIELA

1. Ustal z uczniami termin przeprowadzenia sprawdzianu z wyprzedzeniem co najmniej

jednotygodniowym.

1. Omów cel stosowania pomiaru dydaktycznego.
2. Zapoznaj uczniów z rodzajem zadań podanych w zestawie oraz z zasadami punktowania.
3. Omów z uczniami sposób udzielania odpowiedzi (karta odpowiedzi).
4. Zapewnij uczniom możliwość samodzielnej pracy.
5. Rozdaj uczniom zestawy zadań testowych i karty odpowiedzi, podaj czas przeznaczony na

udzielanie odpowiedzi.

6. Postaraj się stworzyć odpowiednią atmosferę podczas przeprowadzania pomiaru

dydaktycznego (rozładuj niepokój, zachęć do sprawdzenia swoich możliwości).

7. Kilka minut przed zakończeniem sprawdzianu przypomnij uczniom o zbliżającym się czasie

zakończenia udzielania odpowiedzi.

8. Zbierz karty odpowiedzi oraz zestawy zadań testowych.
9. Sprawdź wyniki i wpisz do arkusza zbiorczego.
10. Przeprowadź analizę uzyskanych wyników sprawdzianu i wybierz te zadania, które

sprawiły uczniom największe trudności.

11. Ustal przyczyny trudności uczniów w opanowaniu wiadomości i umiejętności.
12. Opracuj wnioski do dalszego postępowania, mającego na celu uniknięcie niepowodzeń

dydaktycznych – niskie wyniki przeprowadzonego sprawdzianu.

INSTRUKCJA DLA UCZNIA

1. Przeczytaj uważnie instrukcję.
2. Podpisz imieniem i nazwiskiem kartę odpowiedzi.
3. Zapoznaj się z zestawem zadań.
4. Test zawiera 20 zadań wielokrotnego wyboru o różnym stopniu trudności. W każdym

zadaniu tylko jedna odpowiedź jest prawidłowa

5. Udzielaj odpowiedzi tylko na załączonej karcie odpowiedzi, stawiając w odpowiedniej

rubryce znak X. W przypadku pomyłki należy błędną odpowiedź zaznaczyć kółkiem,
a następnie ponownie zakreślić odpowiedź prawidłową.

6. Pracuj samodzielnie, bo tylko wtedy będziesz miał satysfakcję z wykonanego zadania.
7. Kiedy udzielenie odpowiedzi będzie Ci sprawiało trudność, wtedy odłóż jego rozwiązanie

na później i wróć do niego, gdy zostanie Ci czas wolny.

8. Na rozwiązanie testu masz 40 min.

Powodzenia

Materiały dla ucznia:

– instrukcja,
– zestaw zadań testowych,
– karta odpowiedzi.

„

Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

24

ZESTAW ZADAŃ TESTOWYCH

1. Apatyt posiada strukturę krystalograficzną:

a) trygonalną,
b) tetragonalną,
c) heksagonalną,
d) jednoskośną.

2. Podstawowymi surowcami do produkcji kwasu ortofosforowego(V) metodą ekstrakcyjną

dwuwodzianową są:
a) fosforyt i kwas siarkowy(VI),
b) fosforyt i kwas azotowy(V),
c) apatyt i kwas solny,
d) aragonit i kwas siarkowy(VI).

3. Gaz ziemny w procesach technologicznych nie jest wykorzystywany jako:

a) surowiec energetyczny,
b) źródło wodoru,
c) surowiec do produkcji nawozów,
d) źródło tlenu.

4. Aparatura do produkcji ekstrakcyjnego kwasu ortofosforowego(V) powinna być

wykonana ze:
a) stali węglowej,
b) stali kwasoodpornej,
c) polietylenu,
d) polichlorku winylu.

5. Na podstawie zamieszczonego schematu ideowego produkcji kwasu fosforowego(V)

określ, na jakich etapach powstają gazy fluorowe:
a) filtracji i ekstrakcji,
b) ekstrakcji i zatężania,
c) absorpcji i ekstrakcji,
d) filtracji i zatężania.

Schemat ideowy produkcji kwasu fosforowego(V) [7]

H

2

O

„

Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

25

6. Ile kg wody i 96% H

2

SO

4

, należy odważyć, aby przygotować 1,44 tony kwasu

siarkowy(VI) 56% potrzebnego do produkcji kwasu fosforowego(V):

woda

[kg]

kwas siarkowy(VI) 96%

[kg]

a)

600

840

b)

0,6

0,84

c)

840

600

d)

60

84

7. Głównym składnikiem fosfogipsu jest:

e) Ca

3

(PO

4

)

2

,

f) CaF

2

,

g) CaSO

4

· 2H

2

O,

h) CaHPO

4

.

8. Bezpośrednio do kanalizacji mogą być odprowadzone ścieki z:

a) węzła filtracji,
b) węzła ekstrakcji,
c) węzła zatężania,
d) z chłodzenia.

9. Do minerałów fosforowych należą:

a) fluoryt i kalcyt,,
b) apatyt i fosforyt,
c) piryt i apatyt,
d) fluoryt i aragonit.

10. Oznaczając rozpuszczalność minerału fosforanowego w stężonym kwasie solnym 35%,

pracować należy:
a) w rękawicach ochronnych i okularach ochronnych,
b) pod degestorium w fartuchu ochronnym,
c) w fartuchu ochronnym, w rękawicach ochronnych i w maseczce,
d) w rękawicach gumowych, okularach typu „gogle”, fartuchu ochronnym.

11. Superfosfat pojedynczy zawiera w swoim składzie jako składniki podstawowe

a) wodoroortofosforan(V) wapnia i siarczan(VI) wapnia,
b) diwodoroortofosforan(V) wapnia i siarczan(VI) wapnia,
c) diwodoroortofosforan(V) wapnia i ortofosforan(V) wapnia,
d) wodoroortofosforan(V) wapnia i ortofosforan(V) wapnia.

12. Jaka jest zasadnicza różnica w produkcji superfosfatu prostego i skoncentrowanego?

a) inny rodzaj substratów fosforowych,
b) inna kolejność prowadzenia procesów technologicznych,
c) inny substrat kwasowy,
d) inne surowce pomocnicze.

„

Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

26

13. Oblicz ile tetrafluorku krzemu wydzieli się w reakcji 120 kg fluorowodoru z krzemionką,

jeżeli z 80 kg fluorowodoru powstaje 60 kg tetrafluorku krzemu.

4HF + SiO

2

→ SiF

4

+ 2H

2

O

a) 70 kg,
b) 90 kg,
c) 100 kg,
d) 150 kg.

14. Który z wymienionych produktów ubocznych wytwarzania superfosfatów ma

zastosowanie gospodarcze?
a) tetrafluorek krzemu,
b) kwas heksafluorokrzemowy,
c) fluorowodór,
d) kwas fluorowodorowy.

15. Które z poniższych równań reakcji chemicznych przedstawia powstawanie superfosfatów

z apatytów?
a) Ca

5

(PO

4

)

3

F + 7H

3

PO

4

→ 5Ca(H

2

PO

4

)

2

·H

2

O + HF

b) CaCO

3

+ H

2

SO

4

→ CaSO

4

+ CO

2

+ H

2

O

c) MgCO

3

+ H

2

SO

4

→ MgSO

4

+ CO

2

+ H

2

O

d) CaCO

3

+ 2H

3

PO

4

→ Ca(H

2

PO

4

)

2

·H

2

O + CO

2

16. Ustal jakie surowce wprowadzane są do procesu technologicznego przedstawionego na

załączonym poniżej schemacie.
a) fosforyty, kwas ortofosforowy(V), kwas siarkowy(VI),
b) fosforyty, kwas siarkowy(VI), amoniak,
c) fosforyty, kwas ortofosforowy(V), amoniak,
d) kwas ortofosforowy(V), kwas siarkowy(VI), sól potasowa.

Schemat produkcji superfosfatu wzbogaconego [5]

17. Który z podanych związków nie jest bezpośrednio wykorzystywany w produkcji nawozów

NPK?
a) kwas siarkowy(VI),
b) chlorek potasu,
c) kwas azotowy(V),
d) amoniak.

podziarno

produkt

reakcja

granulacja

suszenie

klasyfikacja

kruszenie

surowce

„

Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

27

18. Który z wymienionych surowców dodawany jest do nawozów wieloskładnikowych NPK

jak mikroelement?
a) H

3

PO

4

,

b) Na

2

B

4

O

7

ּ5H

2

O,

c) NH

4

H

2

PO

4

,

d) CaCO

3

.

19. W jaki sposób zagospodarowywane są pyły z procesu produkcji nawozów

wieloskładnikowych?
a) odprowadzane są przez komin do atmosfery,
b) wykorzystywane są do produkcji kwasu fluorowodorowego,
c) zawracane są do procesu produkcji,
d) po wydzieleniu w urządzeniach odpylających odprowadzane są na wysypisko

odpadów.

20. Na podstawie schematu zależności powiązań surowców, półproduktów i produktów

przemysłu nawozowego określ, w jakich wytwórniach używa się amoniaku jako surowca.
a) wytwórnia kwasu ortofosforowego(V), wytwórnia SSP,
b) wytwórnia MAP, wytwórnia TSP,
c) wytwórnia amoniaku, wytwórnia MAP,
d) wytwórnia MAP, wytwórnia siarczanu amonu.

Schemat powiązań surowców, półproduktów, produktów przemysłu nawozowego [5]

techniczny kwas ortofosforowy

biomasa

woda

powietrze

węgiel

gaz ziemny

nafta

gaz rafineryjny

sól

potasowa

mieszalnia

nawozów

wytwórnia

amoniaku

nawozy

pojedyncze

nawóz

NPK

wytwórnia nawozów
kompleksowych NPK

wytwórnia MAP i

DAP

NH

3

nawozy kompleksowe

NPK

nawozy NP

wytwórnia kwasu
siarkowego (VI)

wytwórnia SSP

wytwórnia kwasu
ortofosforowego (V)

H

3

PO

4

H

2

SiF

6

odzysk fluoru

związki

fluoru

wytwórnia

TSP

superfosfat

potrójny

H

2

SO

4

techniczny kwas siarkowy

(VI)

wytwórnia siarczanu

(VI) amonu

NH

3

siarka

powietrze

fosforyty

fosforyty

fosforyty

nawóz AS

superfosfat pojedynczy

odzysk fluoru

odzysk fluoru

„

Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

28

KARTA ODPOWIEDZI

Imię i nazwisko..........................................................................................

Wytwarzanie kwasu fosforowego(V) oraz nawozów fosforowych
i wieloskładnikowych

Zakreśl poprawną odpowiedź.

Nr

zadania

Odpowiedź

Punktacja

1

a

b

c

d

2

a

b

c

d

3

a

b

c

d

4

a

b

c

d

5

a

b

c

d

6

a

b

c

d

7

a

b

c

d

8

a

b

c

d

9

a

b

c

d

10

a

b

c

d

11

a

b

c

d

12

a

b

c

d

13

a

b

c

d

14

a

b

c

d

15

a

b

c

d

16

a

b

c

d

17

a

b

c

d

18

a

b

c

d

19

a

b

c

d

20

a

b

c

d

Razem

„

Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

29

Test praktyczny

Proponowany test sumujący jest przeznaczony do przeprowadzenia po zakończonym

procesie kształcenia w module „Wytwarzanie kwasu fosforowego(V) oraz nawozów
fosforowych i wieloskładnikowych”. Test pozwala na ocenę umiejętności uczniów w zakresie
posługiwania się schematem ideowym produkcji kwasu fosforowego(V), interpretowanie
chemizmu tego procesu, obliczania zapotrzebowania surowców, charakteryzowania
problemów ochrony środowiska występujących podczas.

Test ma charakter sprawdzający tzn. ukierunkowany jest na porównanie wyników

z założonymi w programie celami kształcenia.

Proponuje się następujące normy wymagań:

Uczeń może maksymalnie otrzymać 20 punktów.
Aby otrzymać ocenę dopuszczającą uczeń powinien uzyskać 10 punktów,
aby otrzymać ocenę dostateczną powinien uzyskać 14 – 16 punktów,
na ocenę dobrą powinien uzyskać 17 – 18 punktów,
a ocenę bardzo dobrą powinien uzyskać 19 – 20 punktów wykonując wszystkie zadania.

KARTA ODPOWIEDZI

Lp.

Zadania

Prawidłowa odpowiedź

Ocenianie

Liczba

punktów

za

czynność

Łącznie

1

Napisz równanie
reakcji zachodzącej
podczas procesu
i dokonaj molowej
interpretacji równania

- Dokonanie molowej

interpretacji równania
Ca

10

F

2

(PO

4

)

6

+

10H

2

SO

4

+ 20H

2

O →

6H

3

PO

4

+

10CaSO

4

·2H

2

O + 2HF

Właściwa
interpretacja
równania
1:10:20 =
6:10:2

1

1

2

Oblicz ilość 96%
kwasu
siarkowego(VI)
potrzebnego do
wyprodukowania
kwasu
fosforowego(V)
z 1 tony surowca
fosforanowego

- Obliczenie mas

molowych:
Ca

10

F

2

(PO

4

)

6

, H

2

SO

4

,

P

2

O

5

- Dokonanie molowej

interpretacji równania
udział P

2

O

5

w

Ca

10

F

2

(PO

4

)

6

- Obliczenie udziału P

2

O

5

w Ca

10

F

2

(PO

4

)

6

- Obliczenie ilości

czystego składnika
w 1 tonie surowca
fosforanowego

- Obliczenie masy

100% kwasu
siarkowego(VI)
potrzebnego do
przeprowadzenia

1008 g/mol,
98 g/mol,
142 g/mol


1:3:1:9


426 kg P

2

O

5

400 kg P

2

O

5

920 kg H

2

SO

4

3

1

1

1

1

11

„

Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

30

Lp.

Zadania

Prawidłowa odpowiedź

Ocenianie

Liczba

punktów

za

czynność

Łącznie

procesu

- Obliczenie masy 96%

H

2

SO

4

- Odczytanie gęstości

96% H

2

SO

4

- Obliczenie objętości

96% H

2

SO

4

- Obliczenie objętości

96% H

2

SO

4

z

uwzględnieniem
nadmiaru kwasu

958 kg H

2

SO

4

1,84 g/cm

3

0,520 m

3

H

2

SO

4

96%

0,572 m

3

H

2

SO

4

96%

1

1

1

1

3

Oblicz objętość wody
potrzebnej do
rozcieńczenia kwasu

- Obliczenie masy wody
- Obliczenie objętości

wody

648 m

3

wody

648 kg wody

1

1

2

4

Określ, jakie produkty
uboczne powstaną
podczas procesu
produkcji kwasu
fosforowego(V)

- Fosfogips
- 15% H

2

SiF

6

Właściwa
interpretacja
schematu

2

2

5

Opisz, w jaki sposób
można wykorzystać
wyżej wymienione
odpady, zachowując
zasady ochrony
środowiska
(wymień po dwa
sposoby)

- Rolnictwo,

budownictwo

- Półprodukt do

otrzymywania Na

2

SiF

6

,

otrzymywanie
handlowego 20%
H

2

SiF

6

Każda
właściwa
odpowiedź

2

2

4

INSTRUKCJA DLA NAUCZYCIELA

1) Czas trwania testu 45 minut.
2) Należy przygotować indywidualne stanowisko pracy dla każdego ucznia.
3) Zapewnić dostęp do literatury potrzebnej do wykonania zadania (Kalendarza

Chemicznego, Poradnika fizykochemicznego oraz schematu ideowego produkcji kwasu
fosforowego(V)).

4) Omówić z uczniami przebieg testu praktycznego.
5) Podczas przeprowadzenia testu nauczyciel pełni rolę obserwatora.

„

Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

31

INSTRUKCJA DLA UCZNIA

1. Przeczytaj uważnie treść zadania.
2. Podczas rozwiązywania zadania możesz korzystać z Kalendarza Chemicznego (lub

Poradnika

fizykochemicznego)

oraz

schematu

ideowego

produkcji

kwasu

fosforowego(V).

3. Wykonując obliczenia przyjmij, że główny składnik surowca fosforowego z kwasem

siarkowym(VI) reaguje wg równania:

Ca

10

F

2

(PO

4

)

6

+ 10H

2

SO

4

+ 20H

2

O → 6H

3

PO

4

+ 10CaSO

4

·2H

2

O + 2HF,

a udział P

2

O

5

w Ca

10

F

2

(PO

4

)

6

określa równanie:

Ca

10

F

2

(PO

4

)

6

→ 3P

2

O

5

+ CaF

2

+ 9CaO

4. Zanim przystąpisz do wykonania zadania zaplanuj pracę. Pomoże Ci w tym

KARTA PRACY.

5. Odpowiedzi wpisuj w wyznaczonych miejscach KARTY PRACY.
6. Po zakończeniu zadania oddaj nauczycielowi KARTĘ PRACY.
7. Na wykonanie zadania masz 45 min.

powodzenia

Zadanie

Korzystając ze schematu ideowego produkcji kwasu fosforowego(V):

−

oblicz objętość 96% H

2

SO

4

i wody jaką należy użyć do wyprodukowania kwasu

fosforowego(V) z 1 tony surowca fosforowego zawierającego 40% P

2

O

5

stosując

10% nadmiar kwasu siarkowego(VI),

−

określ jakie produkty uboczne powstaną podczas tego procesu,

−

opisz w jaki sposób można wykorzystać wyżej wymienione odpady, zachowując zasady

ochrony środowiska.

„

Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

32

KARTA PRACY

Imię i nazwisko

Klasa

Data

Ilość punktów

Ocena

Lp.

Zadania

Odpowiedzi

Maksymalna liczba

punktów

1

Napisz równanie reakcji
zachodzącej podczas
procesu i dokonaj
molowej interpretacji
równania

1

2

Oblicz ilość 96% kwasu
siarkowego(VI)
potrzebnego do
wyprodukowania kwasu
fosforowego(V) z 1tony
surowca fosforanowego

11

3

Oblicz objętość wody
potrzebnej do
rozcieńczenia kwasu

2

4

Określ jakie produkty
uboczne powstaną
podczas procesu kwasu
fosforowego(V)

2

5

Opisz w jaki sposób
można wykorzystać
wyżej wymienione
odpady, zachowując
zasady ochrony
środowiska
(wymień po dwa
sposoby)

4

„

Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

33

7. LITERATURA

1. Bolewski A., Manecki A.: Mineralogia szczegółowa. PAE, Warszawa 1993
2. Bortel E., Koneczny H.: Zarys technologii chemicznej. PWN, Warszawa 1992
3. Encyklopedia pwn.pl-seria multimedialna. pwn.pl 2001
4. Klepaczko-Filipiak B., Łoin J.: Pracownia chemiczna. Analiza techniczna. WSiP,

Warszawa 1994

5. Najlepsze Dostępne Techniki (BAT). Wytyczne dla Branży Chemicznej w Polsce.

Przemysł Wielkotonażowych Chemikaliów Nieorganicznych, Amoniaku, Kwasów
i Nawozów Sztucznych. Wersja II. Ministerstwo Środowiska, Warszawa 2005

6. Minczewski J., Marczenko Z.: Chemia analityczna. Analiza ilościowa. WSiP, Warszawa

1998

7. Molenda J.: Technologia chemiczna. WSiP, Warszawa 1996
8. Słownik chemiczny. Wiedza Powszechna, Warszawa 1982
9. Sylwestrzak H.: Apatyt i inne fosforany. PIG, Warszawa 1998
10. Ustawa z dnia 26.07.2000 r. o nawozach i nawożeniu Dz.U. nr 89 poz. 991 z późn. zm.