Цели урока:
- Организовать деятельность учащихся по обобщению знаний учащихся и способов деятельности о кислороде как самом распространенном химическом элементе на земле, расширить их представления о свойствах кислорода, его значении для живых существ, показать необходимость предотвращения загрязнения атмосферы.
- Гуманизация и гуманитаризация естественнонаучных и технических знаний с помощью литературных произведений, установление межпредметных связей между химией и биологией, физикой, историей, экологией.
- Обеспечить условия для развития умений учащихся самостоятельно работать с дополнительной литературой.
- Обеспечить условия для экологического просвещения учащихся.
Оформление: запись темы на доске, эпиграф, портреты Д.Пристли, К.Шееле, М.Ломоносова и А.Лавуазье.
Оборудование и реактивы: Компьютер, интерактивная доска, видеофрагменты из единой коллекции цифровых образовательных ресурсов; портреты ученых; стенд со списком используемой учащимися литературы; выставка дополнительной литературы;пробирки, нагревательный прибор, штатив, лучинки, колбы, H2O2.
Форма урока: Урок-конференция (с использованием художественной литературы). Учащиеся работают в группах: шесть групп по четыре человека.
Эпиграф урока: «Кислород-это вещество, вокруг которого вращается земная химия» Я.Берцелиус
Подготовка к конференции:
В ученом совете участвуют историки, химики-теоретики, химики- практики, биологи, экологи, литераторы и поэты. Учащиеся заранее готовятся по следующим вопросам темы:
- История открытия кислорода.
- Нахождение кислорода в природе.
- Получение кислорода в лаборатории и промышленности.
- Ипользование кислорода.
- Писатели и поэты о кислороде.
План урока- конференции:
- Организационный этап.
- этап. Актуализации знаний и постановки целей и задач урока.
- этап. Анализ изученного, выделение главного в изученном, систематизация и обобщение.
- этап. Домашнее задание.
- этап. Итог урока.
- этап. Рефлексия.
Ход урока
1. Организационный этап.
Здравствуйте ребята, садитесь. Прежде чем мы начнем заниматься делом, я хотел бы, чтобы каждый из вас настроился на урок. Помните, как говорила героиня романа «Унесенные ветром» (особенно, это помнят девочки), так и вы скажите себе: «Я сейчас нахожусь на уроке химии. А обо всем остальном я подумаю потом».
2. Этап актуализации знаний.
Учитель. По мнению людей религиозных, вездесущим, всемогущим и в то же время невидимым может быть только бог. В действительности эти три эпитета вполне можно отнести и к химическому элементу, о котором пойдет речь на нашем уроке.
В чем горят дрова и газ,
Фосфор, водород, алмаз?
Дышит чем любой из нас
Каждый миг и каждый час?
Без чего мертва природа?
Правильно, без…
Учащиеся. Кислорода.
Учитель. Тема нашего урока - «Кислород». На нем мы постараемся обобщить и закрепить знания по теме, расширить ваше представление о кислороде, его значении для живых существ; о связи различных предметов с химией.
Ставлю перед вами задачу: докажите, что кислород вездесущ, всемогущ и невидим.
Дома вы все изучили историю открытия элемента, придумывали или находили стихи о кислороде, исследовали материал по биологии, экологии, работая в мини-группах 1 состава (по желанию). Можно пользоваться справочниками и литературой, представленной на нашей выставке.
Слово учащимся первой группы, которая расскажет об истории открытия.
3 этап. Анализ изученного, выделение главного в изученном, систематизация и обобщение знаний.
Историк 1. Многие ученые прошлого догадывались, что существует вещество со свойствами, которые, как мы теперь называем, присущи кислороду. Этот элемент вполне мог появиться уже в VIII в. Сведения о нем – косвенные, разумеется,- есть в трактате китайского алхимика Мао Хао. Китайцы знали «деятельное начало», входящее в состав воздуха, и называли его «йын». В XV в. следы кислорода можно обнаружить в трудах Леонардо да Винчи. Потом снова теряются - до XVII в., когда голландец Дреббель изобретает подводную лодку. Он использует селитру, чтобы ее кислородом обогатить воздух в подводной лодке. Но этот факт остался незамеченным.
В 1758 году М.В.Ломоносов склонен был признать, что в процессе горения участвует воздух, и на основании своих опытов доказал, что в состав воздуха входит вещество, окисляющее металл.
Открытие кислорода является одним из важнейших событий в истории элементов, но и химии вообще и связано с именами Д. Пристли, К. Шееле и А. Лавуазье.
Литератор-поэт.
Когда - то в древней Англии
Великий Пристли жил.
Все соблюдая правила
Оксид он разложил.
Под куполом сосуда
Бесцветный газ собрал.
Старательно исследуя
Его он описал.
Не видим и безвкусен.
Всех запахов лишен.
В воде не растворяется
Свеча сгорает в нем.Ученый в изумлении:
Ну что за чудеса?
Горят легко в нем многие
Простые вещества
Этот газ из колбы вышел
Никому он не знаком
Этим газом дышат мыши
Под стеклянным колпаком
Дрова лучистым пламенем
Сгорали в нем, понятно.
Сам пробовал дышать-
Легко дышать, приятно.
Историк 2. Вот как об этом писал сам Джозеф Пристли: «1 августа 1774 г. Я попытался извлечь воздух из ртутной окалины (оксида ртути) и нашел, что воздух легко может быть изгнан из нее посредством линзы. Этот воздух не поглощался водой. Каково же было мое изумление, когда я обнаружил, что свеча горит в этом воздухе необычайно ярким пламенем. Тщетно пытался я найти объяснение этому явлению».
Историк 3. Полгода спустя Д. Пристли осуществил опыт с мышами, поместив одну в сосуд с кислородом, а другую в такой же сосуд с воздухом, и обнаружил, что в кислороде живые существа живут дольше, чем в воздухе. Затем он сам пробовал дышать полученным газом и убедился, что им «дышится чрезвычайно свободно и легко».
Историк 4. Одновременно с Пристли кислород открыл и шведский ученый Карл Шееле. Шееле даже получил его раньше, чем Пристли, но сообщение об этом было опубликовано позже, чем открытие Пристли.
И все-таки главная фигура в истории открытия кислорода – не Шееле и не Пристли. Они открыли новый газ – и только. Собственно открывшим кислород остается французский химик Антуан Лавуазье. В 1775 году он исследовал кислород и создал кислородную теорию горения, которая пришла на смену теории флогистона (теория огненной материи). За два века, прошедшие со времени открытия, теория Лавуазье не только не была опровергнута, но еще более укрепилась. Лавуазье дал название кислороду oxygenium – рождающий кислоту.
Учитель. Для доказательства вездесущности кислорода слово второй группе.
Химик-т 1. В атмосфере нашей планеты находится приблизительно 21% свободного кислорода (по объему). Количество его в земной коре в виде химических соединений с другими элементами составляет 49%. Кислород - химически активный элемент. В состав половины из 4 тысяч известных в настоящее время неорганических веществ, входит кислород. В связанном виде он находится в почве, минералах и рудах. В составе воды рек, озер, морей, океанов содержится до 89% кислорода, в песке его доля достигает 53%, в глине- 56%. Организм человека содержит до 65% кислорода в связанном состоянии. Кислород является важным составляющим элементом растений и животных.
Учитель. Итак, мы доказали, что кислород вездесущ. А теперь мы узнаем, в самом ли деле он невидим. Слово третьей группе.
Химик-т 2. Кислород при нормальных условиях бесцветный газ без запаха и вкуса.
Учитель. Кислород – газ невидимка. А можно ли его увидеть воочию?
Химик-т 2. А вот как описаны свойства жидкого воздуха в повести писателя – фантаста А.Беляева «Продавец воздуха». «Мистер Бейли открыл шестую дверь, и я увидел изумительное зрелище. Перед нами был огромный подземный грот. Десятки ламп освещали большое озеро, вода которого отличалась необычайно красивым голубым цветом. Казалось, как будто в эту подземную пещеру упал кусок голубого неба.
- Жидкий воздух, - сказал Бейли.
Я был поражен. До сих пор мне приходилось видеть жидкий воздух только в небольших сосудах нашей лаборатории».
Сжижается газ, если его охладить до температуры -183С0 при н.у. Если снизить температуру до -218,8С0, то жидкий кислород превратится в красивые синие кристаллы.
Учитель. Еще Лавуазье отмечал, что кислород поддерживает горение и дыхание. Значит, мы с вами, используя кислород воздуха, уменьшаем его количество. Как же поддерживается необходимое нам постоянное содержание кислорода в воздухе?
Химик-т 3. Исключительно важна роль кислорода в процессе дыхания человека и животных. Растения также поглощают атмосферный кислород. Но если в темноте идет только процесс поглощения растениями кислорода, то на свету протекает еще один противоположный ему процесс- фотосинтез, в результате которого растения поглощают углекислый газ и выделяют кислород. Так как процесс фотосинтеза идет более интенсивно, то в итоге на свету растения выделяют гораздо больше кислорода, чем поглощают его при дыхании. Таким образом, содержание свободного кислорода Земли сохраняется благодаря жизнедеятельности зеленых растений.
Биолог 1. Благодаря солнечному свету и хлорофиллу углекислый газ поглощается растениями, выделяющими кислород, так необходимый человеку и животным. Самыми активными «производителями» кислорода являются не растения, которые мы видим на суше, а бесчисленные мелкие водоросли, произрастающие в поверхностных теплых слоях морей и океанов. Подсчитано, что сухопутные растения вырабатывают ежегодно 53 млрд. тонн кислорода, а водоросли – почти в 10 раз больше. Было определено также, что населению Земли и животным нужно две тысячи лет, чтобы исчерпать весь кислород атмосферы, а растениям и водорослям достаточно 600 лет, чтобы восстановить массу кислорода в воздухе, окружающем Землю.
Химик - п 1. Чтобы получить чистый кислород, нужны исходные вещества, богатые этим элементом. В лаборатории его получают разложением перманганата калия или каталитическим разложением пероксида водорода.
Опыт 1 Получение кислорода разложением перманганата калия. (Демонстрируется видеофрагмент. Клип:168).
Опыт 2. Получение кислорода каталитическим разложением пероксида водорода. (Химический эксперимент).
(Запись уравнений реакций).
Химик- т 4. А вот как предлагал получить кислород в лаборатории Жюль Верн в романе «Опыт доктора Окса». «Доктор, искусный химик, умел получать этот газ в больших количествах и дешево, не пользуясь марганцевокислым натрием, по методу Гессье дю- Мотэ, а просто разлагал слегка подкисленную воду с помощью изобретенной им батареи. Электрический ток проходил сквозь большие чаны, наполненные водой, и жидкая стихия разлагалась на составные части - кислород и водород». (Запись уравнения реакции).
Учитель. А как же получают кислород в промышленности?
Химик- т 1. В настоящее время промышленным способом получения кислорода является извлечение его из воздуха сжижением с последующей ректификацией.
Учитель. Кислород образует так много соединений потому, что он химически активный. Каковы же химические свойства кислорода?
Учащийся: Для кислорода характерны реакции горения, при которых происходит окисление веществ с выделением теплоты и света.
Опыт 1 Горение углерода. (Демонстрируется видеофрагмент. Клип:166).
Уголек в кислороде не гаснет
Раскаляется он до бела.
Дым и пламя не выделяя
Углекислый газ сотворя.
Опыт 2. Горение серы. (Демонстрируется видеофрагмент. Клип:165).
Подмигнув лиловым глазом,
Сера быстро стала газом.
Ох, не радует он нас
Ядовит сернистый газ.
Опыт 3. Горение железа. (Демонстрируется видеофрагмент. Клип:165).
Взяли в ложечке железо
Заискрилось и оно.
Магний, цинк или рубидий
Всем сгорать им суждено.
Кислород энергично окисляет не только простые, но и сложные вещества, при этом, образуя оксиды элементов, из которых они состоят.
(Запись уравнений реакций)
Учитель: Исключительно важна роль кислорода в процессе дыхания человека и животных. Давайте вспомним. У самого берега возле стебля тростника повис вниз головой жук-плавунец. Что он высматривает на дне? Возле него расположились какие-то личинки, также вниз головой, выставив над водой свои «хвостики». Группа биологов вам слово.
Биолог 1. Жук и личинка запасаются кислородом. Поднимаясь на поверхность воды, жук выставляет из воды задний конец своего тела, и некоторое время остается висеть в этой позе совершенно неподвижно. Воздух поступает через дыхальца, открывающиеся на спинной стороне его брюшных колец. Дыхальца – отверстия в брюшке (у личинок они находятся в «хвостиках»), от них отходят трахеи трубочки к каждому органу жука. Кислород воздуха из трахеи проникает в каждую клетку организма жука, а углекислый газ из клеток проникает в трахеи и выводится наружу.
Учитель. Совсем близко к берегу подплыла рыбка. Вы видите ее темную спинку и замечаете, как периодически движутся у нее жаберные крышки. Почему?
Биолог 2. Она прогоняет через жаберные щели воду, которая омывает жаберные лепестки, пронизанные капиллярами. Через их стенки растворенный в воде кислород переходит в кровь, а из крови в воду переходит углекислый газ.
Учитель. В низовьях Днестра и Дуная живет умбра, или рыба евдошка. Дышит она не так, как другие рыбы. Плавательный пузырь у нее связан с носоглоткой широким протоком. Высунувшись из воды, рыба набирает воздух в пузырь, который густо оплетен кровеносными сосудами. Из пузыря кислород проникает в кровь. Воздух, насыщенный СО2 , рыба выталкивает через рот. Чем объяснить такие изменения в органах дыхания этой рыбы?
Биолог 3. В низовьях пойменных озер мало кислорода за счет интенсивного гниения органических остатков, поэтому рыба приспособилась получать кислород из воздуха.
Учитель. А где реакции окисления протекают быстрее и интенсивнее – в воздухе или в чистом кислороде и почему?
Биолог 4. И снова мы вспоминаем роман Ж.. Верна, где описано воздействие чистого кислорода на живые организмы: «Едва посеянные семена мгновенно показывали свои зеленые головки и росли не по дням, а по часам. Кочаны капусты становились кустами, а грибы - зонтиками. Но, увы! Все эти растения быстро блекли и умирали, истощенные и обессиленные. То же происходило и с домашними животными, от дворового пса до свиньи в хлеву».
Учитель: Объясните этот отрывок. Прав ли Жюль Верн?
Биолог 3. Живые организмы приспособились в ходе эволюции к дыханию воздухом, а не чистым кислородом. В случае же дыхания чистым кислородом ускоряются окислительные процессы обмена веществ и человеческий организм быстрее «сгорает». Писатель в чем-то был прав.)
А теперь мы можем доказать, что кислород всемогущ. Слово следующей группе.
1.
Вышли дети погулять,
Кислородом подышать.
Вот подходят к новостройке,
Видят: сварщик! Стойте, стойте,
Близко вы не подходите
Он волшебник. Поглядите,
Взял железа он листы
И сварил! Смотри! Ух, ты!
«Кислород», - сказали им,
Расскажите и другим.
2.
На заводах в сильной печи
Пламя вспыхнуло навстречу
Целым тоннам чугуна
Что же это? Вот те на!
Побежал чугун ручьями,
Формы, формы заливает!
Кислород помог в печи
Превратить чугун в ручьи.
3.
Красотище! Красота!
Вдруг взлетает вверх гора.
И отличнейшей руды
На земле лежат пласты.
Кислород помог взорвать
И руду из недр достать.
Ввысь рванулася ракета,
В небесах пропала где-то.
Космос взят. А кислород
В двигателе живет.
4.
Кислород и в медицине
Очень нужен, очень ценен.
Вьется летчик в высоту,
А пожарник весь в дыму.
Задохнуться он не может,
Кислород ему поможет.
Биолог. Д. Пристли считал, что кислород в воде не растворяется. К счастью, это не так. Иначе рыбы не могли бы жить в воде. Характерно, что для разных пород рыб нужно разное количество кислорода. Наименее требователен карась. Он выживает и в заиленных прудах, обедненных кислородом, где почти весь растворенный в воде кислород расходуется на окисление органических веществ. Из прудовых рыб самый привередливый в этом смысле карп. Ему нужно, чтобы концентрация кислорода в воде была не меньше 4 мг/л. Еще больше кислорода требуется рыбам, обитающим в реках, особенно горных, например, форели.
Учитель. А как кислород попадает в организм человека?
Биолог. Человек дышит легкими. Кислород из воздуха проникает через мембраны легочных пузырьков в кровь, а СО2 – из крови в воздух.
Учитель. Как вы думаете, есть ли во Вселенной другие миры, кроме кислородного? В фантастической повести И.Ефремова «Сердце Змеи» рассказывается о встрече землян с представителями другого мира, не кислородного, а фторного. Может, и есть иные миры во Вселенной, нашу же колыбель - кислородный мир - мы должны любить и беречь от загрязнений. Что же загрязняет атмосферу? Группа экологов ваше выступление.
Эколог 1. Загрязняют атмосферу транспорт, промышленные предприятия, тепловые электростанции. В состав выхлопных газов автомобилей входят оксиды C, N, S от каждой тысячи автомобилей за день в воздух поступает более 3000 кг оксида углерода (П) – очень токсичного вещества. ТЭЦ средней мощности, работающие на угле, только за один час сжигают более 80 тонн угля и выбрасывают в атмосферу примерно 5 тонн SO2 и 16-17 тонн золы.
Эколог 2. Промышленность выбрасывает в атмосферу значительное количество твердых частиц (сажа, зола, пыль, копоть) и вредных газов (SO2, CO2, CO, NO, NO2) образующиеся при неполном сгорании топлива, на котором работают предприятия. В 1 см3 городского воздуха содержится 100 тыс. пылинок. Промышленность всех стран мира выбрасывают в атмосферу 6 млрд. тонн CO2 ежегодно.
Эколог 3. Высокая концентрация оксидов серы обостряет хронические респираторные и сердечно - сосудистые заболевания, вызывает бронхиты, астму.
Атмосферу необходимо охранять от загрязнения, бороться с загрязнением. Для этого надо правильно сжигать топливо, строить очистные сооружения, совершенствовать технологии производства и модернизацию транспорта, улучшать планировку городов и сел, расширять площади земных насаждений.
Учитель. Спасибо ребята за урок. Заполняйте оценочные листы.
4 этап. Домашнее задание: индивидуальные творческие задания. Сочините стихи или песню о кислороде, изобразите в рисунках его использование и значение, придумайте загадки, шарады или ребусы о кислороде. (приложение №1)
5 этап. Итог урока.
Учитель. Продолжите фразу…
На этом уроке…
Теперь я знаю...
Мне было интересно узнать, как химия нужна и писателям, и поэтам.
6 этап. Рефлексия.
Учитель. Понравился ли вам урок? Какое настроение?
Пожелания учеников для проведения последующих уроков.
Все видеофрагменты указанные в данной статье, вы можете получить, обратившись непосредственно к автору данной статьи.