Кунгурская Ледяная пещера известна исстари. Первые исследования в ней были проведены ещё в XVIII веке. Сейчас Ледяная пещера является памятником природы всероссийского значения.
Группа школьников решили провести собственные исследования на тему “Оксиды в окружающем мире”, где были получены замечательные выводы, которые ещё раз подтвердили работы опытных геологов. К сожалению, ребята не смогли собрать свои работы вместе, поэтому остались только отрывки, незаконченные тезисы. Вот они перед вами.
“Являясь простейшим минеральным соединением из группы оксидов, лёд образует все формы, свойственные обычным натёкам. Например, “замёрзшие водопады”, сталактиты, сталагмиты, колонны высотой 10-12 м…”
“Даже во многих гротах мы нашли оксиды. Так в северной стене Заозёрного грота имеется ниша, заполненная чередующимися слоями отсортированного песка и тонкозернистой красной глины. Мы выяснили, что в их составе имеются минералы (гематит, ильменит, магнетит, кварц, халцедон)”.
“…в ходе исследования был занимательный вопрос: как образуются сталактиты? В результате испарения воды или конденсации? Взаимодействие с углекислым газом?..”
“Исследования показали, что в холодный период содержание углекислого газа близко к фоновому – 0,5%. Откуда же берётся СО2 под землёй? Ответ был получен…”
“В карстующих породах в небольших количествах обязательно содержится примесь песка или глины, состоящая из SiO2, Al2O3, Fe2O3”.
Поездка в Кунгурскую пещеру имеет познавательное значение не только для специалистов – геологов, географов, строителей, но и для каждого ученика, кто любит химию. В результате школьники собрали весь материал и подготовили различные задания для учащихся 8-го класса. Все условия и ответы заданий опираются на данный материал.
Желаем Вам успеха!
Задание №1
Проверьте себя, усвоили ли Вы новый материал? Соотнесите предложения из левой колонки со словами из правой колонки.
|
а) углекислый газ б) твёрдые в) многие минералы г) сталактиты д) карстовые провалы |
Задание №2
Предложены 4 иллюстрации, где изображена красота изумительных гротов Ледяной пещеры. Выберете из них Заозёрный грот, в котором группа школьников провели исследования. Объясните свой выбор.
| А) | Б) | В) | Г) |
 |
 |
 |
 |
Задание №3
Создайте кластер важнейших форм оксида под названием лед.
Для этого изучите приведенные формы ледяных образований, которые встречаются в пещере.
Задание №4
Познакомимся более подробно с оксидами нашей Ледяной пещеры.
1) FeFe2O4 – оксид, содержащий 72% железа. Это самая богатая железная руда. Как сообщал римский учёный Плиний, ______ назван в честь греческого пастуха Магнеса. Магнес пас стадо возле холма над р. Хинду в Фессалии. Неожиданно посох с железным наконечником и подбитые гвоздями сандалии притянула к себе гора, сложенная сплошным серым камнем…
Вопрос: о каком минерале идёт речь?
2) Гематит – оксид железа Fe2O3. Содержание железа достигает в нём 70%. Гематит известен с давних пор. В древности и в Средние века гематит слыл лекарством, останавливающим кровь. Важной особенностью минерала является способность стойко хранить цвет и передавать его другим минералам. Название минерала происходит от греческого дета – кровь, что связано с вишнёвым или сургучно-красным цветом порошка этого минерала.
Вопрос: как ещё называют этот оксид в быту? Приведите примеры применения гематита в архитектуре и живописи.
Задание №5
Прочитайте отрывок из исследования школьников.
“Как это ни странно, но именно углекислый газ участвует в образовании сталактитов. Изучение состава почвенного воздуха показало, что содержание СО2 в нём 1-5 объёмных %, то есть на 1,5 – 2 порядка больше, чем в атмосфере. Ещё в 40-50 гг. возникла гипотеза: сталактиты образуются при перепаде парциального давления СО2 в трещинах (такое же, как в почвенном воздухе) и воздухе пещер, имеющего содержание СО2. Наш окончательный “диагноз” гласит: сталактиты образуются при наличии градиента парциального давления СО2 от 4-8% (почвенный воздух и вода в трещинах) до 1-2% (воздух в пещерах).
В последнем предложении школьник допустил грубую ошибку. Какую? Объясните почему?
Решив все задания, сделайте вывод о проведённом уроке химии. Запишите в тетрадь важные моменты. Проанализируйте вашу работоспособность на этом уроке. Что нового узнали? Какую полезную информацию получили для себя?
Спасибо за участие!
Дополнительный материал
Список наиболее часто встречаемых оксидов в Кунгурской Ледяной пещере
| Гематит – оксид железа – Fe2O3 Ильменит – минерал, оксид железа и титана – FeTiO3 Кварц – оксид кремния – SiO2 Магнетит – оксид трёхвалентного и двухвалентного железа – FeFe2O4 Халцедон – минерал, микрокристаллическая разновидность кварца Аметист – кристаллический оксид кремния, окрашенный в фиолетовый цвет |
Дополнительный материал.
Разновидности гематита
Украшения, выполненные из гематита
 Исаакиевский
собор в |
Колонна, выполненная |
 Станция
метро «Проспект Мира» |
 Наросты |
 Сталактит |
 Сталагмит |
 Сталагнат |
Ледяные наросты
СЛОВАРЬ ТЕРМИНОВ
Вода карстовая – подземная вода, образующаяся, содержащаяся и движущаяся в движущихся и растворимых (карстующихся) породах.
Возгонка (синоним – сублимация) – переход вещества из твердого состояния в газообразное, минуя жидкое.
Изморозь – отложение льда при сублимации водяного пара или при переохлаждении водяного пара в воздухе.
Наледь – ледяное образование, образующееся при замерзании воды, выступающей через трещины во льду или из горной породы. В спелеоологии – вода, замерзшая на дне пещеры.
Спелеология – наука, изучающая пещеры, возникшие в любых горных породах.
Сталагмит (греч. stalagma – капля) – минеральное образование, возникающее на дне пещер при разбрызгивании, дегазации, иногда испарении капель воды, падающих со свода.
Сталагнат – натечно – капельное образование в виде колонны, возникающее при срастании сталактитов и сталагмитов.
Сталактит (греч. stalaktos – натекший по капле) – минеральное натечное образование, возникающее на сводах и стенах пещер.
ОТВЕТЫ
1. Оценивается в 2 бала.
1) в
2) б
3) г
4) д
5) а
2. Оценивается в 1 бал
Иллюстрация Б
Иллюстрации А и В – отпадают, потому что в Заозёрном гроте есть “ниша, заполненная чередующимися слоями отсортированного песка и тонкозернистой красной глины”. А на этих иллюстрациях – ледяные структуры, натёки. На иллюстрации Б чётко видно слои красной глины.
3.
При наличии всех форм оцениваем на 2 балла.
4.
1) это магнетит, или магнитный железняк – 3 бала (если 2 названия сказали)
2) в быту гематит называют “красный железняк”. (2 бала)
Розовый цвет гранитных колонн Исаакиевского собора.
Издавна из гематита делали красную краску.
Живописные узоры яшмы, используемые при отделке станций столичного метро.
В Вавилоне и Древнем Египте он использовался в украшениях, для изготовления печатей.
5. Ошибка в процентных соотношениях. Как правило, концентрация углекислого газа в воздухе пещеры не может достигать 4%, особенно в холодных температурах. (4 балла)