Цели:
- Повторить диссоциацию кислот, взаимодействие кислотных оксидов с водой, правила записи реакций ионного обмена
- Развивать навыки проведения эксперимента и умение его анализировать.
- Показать учащимся значение диссоциации веществ в природе (на примере кислот), её влияние на окружающую среду (кислотные дожди, закисление почв).
- Пробудить интерес к проблемам естествознания, рассматривающего природу как единое и неразрывное целое.
- Способствовать воспитанию активной экологической позиции, основанной на убеждении, что каждый ответственен за состояние окружающей среды.
Оборудование:
- Плакат «Кислотные дожди», выполненный кадетами до урока.
- Раздаточный материал: таблицы «Десять главных загрязнителей биосферы», «Зависимость разнообразия рыб от реакции среды», заготовка таблицы для фиксирования результатов эксперимента.
- Шкалы для определения pH.
- универсальная индикаторная бумага (по 4 полоски).
- Стаканы с дистиллированной, водопроводной, дождевой водой и с раствором почвы.
- Азотная кислота, мрамор.
Методы:
- Проблемный.
- Объяснительно-иллюстративный.
Ход урока
Девиз урока: «Что пользы в том, что ты много знал,
раз ты не умел применять твои знания к твоим нуждам»
Ф. Петрарка
«Недостаточно овладеть премудростью,
нужно также уметь пользоваться ею»
Цицерон Марк Тулий (106 – 43г до н.э.)
I. Организация класса
II. Этапы урока:
1. Вводное слово
Сравнительно недавно под понятием «окружающая среда» понимали природную среду, окружающую человека. Понятие «среда», воздействующая на здоровье человека, значительно шире, чем естественное природное окружение. В наш век бурного развития техники и промышленности понятие «окружающая среда» включает элементы искусственной (антропогенной) среды – жилые строения, транспорт, промышленные предприятия, электростанции, каналы, водохранилища и т.д. несмотря на технический прогресс мы остаемся детьми природы, зависящими от климата, плодородия почв, водного баланса… Таким образом, человек, как и ранее, находится в тесной взаимосвязи со всеми природными факторами.
К сожалению, вещества, получаемые в промышленности, часто используются непродуманно, в неоправданно больших количествах. Несовершенство технологий по производству многих химических веществ также приводит к их утечке и как следствие – к гибели природы. Промышленные отходы вносят большую долю в загрязнение, отравление и разрушение окружающей среды.
Так в 70-х годах ежегодно в биосферу выбрасывалось в среднем 40 млрд. т. отходов производства. А к 2005году их объем достиг 100 млрд. т. Объем загрязненной воды к 2005году увеличился в 10 раз. Многие техногенные выбросы в природе претерпевают превращения и становятся еще более опасными. Очень часто в природных условиях протекают процессы диссоциации веществ. Следствием этого явления, например, являются кислотные дожди. При изучении кислотных дождей нужно, прежде всего, ответить на три основных вопроса: а) Что является причиной кислотных дождей?; б) Как они воздействуют на различные земные сферы, живые существа, предметы и т.д. ?; в) Как приостановить нежелательные процессы?
2. Поиск ответа на вопрос 1
(Для работы класс разбит на группы, в которых идет обсуждение проблемных вопросов, формулируются выводы по каждому этапу работы, в том числе и эксперимента.)
Учитель: Обратимся к перечню десяти главных загрязнителей биосферы (табл. 1).
Таблица 1 Десять главных загрязнителей биосферы
| 1. Сернистый газ SO2 | Содержится в дымах промышленных предприятий. Вызывает респираторные заболевания, кислотные дожди, наносит вред растениям. |
| 2. Углекислый газ CO2 | Образуется при сгорании всех видов топлива. повышает температуру атмосферы. |
| 3. Оксид углерода СО | Образуется при неполном сгорании топлива. Может нарушить тепловой баланс верхней атмосферы. |
| 4. Оксиды азота | Создают смог и вызывают респираторные заболевания и бронхит. Способствуют чрезмерному разрастанию водной растительности. |
| 5. Фосфаты | Содержатся в удобрениях. Главный загрязнитель вод в реках и озерах. |
| 6. Ртуть | Опасный загрязнитель пищевых продуктов, особенно морского происхождения. Вредно действуют на нервную систему человека. |
| 7. Свинец | Добавляется в бензин. Действует на ферментные системы и обмен веществ в живых клетках. |
| 8. Нефть | Приводит к пагубным экологическим последствиям, вызывает гибель планктонных организмов, рыбы, морских птиц и млекопитающих. |
| 9. ДДТ и другие пестициды | Очень токсичны для ракообразных, убивают рыбу и организмы, служащие кормом для рыб. Многие являются канцерогенами. |
| 10. Радиация | В повышенно допустимых дозах приводит к злокачественным новообразованиям и генетическим мутациям. |
В результате переизбытка новых веществ, природа оказалась не в состоянии уничтожить промышленные отходы. Давайте попробуем поразмышлять, что же будет происходить с первыми четырьмя загрязнителями после их попадания в атмосферу, учитывая то, что эти вещества газообразны?
Ответ: это кислотные оксиды за исключением CO, следовательно, оседая в облаках, представляющих собой капли воды, будут протекать химические реакции.
Составление уравнений кадетами в тетрадях, запись на доске:
| SO2 + H2O = H2SO3 | CO + H2O ≠ | 4NO2 + 2H2O + O2 = 4HNO3 |
| SO3 + H2O = H2SO4 | CO2 + H2O = H2CO3 |
Учитель: Из этих реакций следует, что конечный их результат – дождь, содержащий угольную, сернистую, серную и азотную кислоты. Что будет происходить с кислотами при разбавлении их водой?
Составление кадетами уравнений диссоциации кислот, обсуждении и запись на доске:
Учитель: Что такое кислота с точки зрения теории диссоциации?Как обнаружить катионы водорода в растворах кислот? (Объяснение правил пользования шкалой определения pH универсальным индикатором.)
3. Поиск ответа на вопрос 2
Опыт 1: Определение pH дистиллированной воды, воды из реки Енисей, дождевой воды, почвенного раствора.Обсуждение результатов экспериментов. Усредненный результат вносится в таблицу.
Результаты эксперимента:
| Проба | pH | Реакция среды |
|---|---|---|
| 1. Раствор HNO3 | 3 | сильно кислая |
| 2. Дистиллированная вода | 7 | нейтральная |
| 3.Вода из реки Енисей | 7,5-8 | слабощелочная |
| 4. Дождевая вода | 6 | слабокислая |
| 5. Почвенный раствор | 5,5-6 | слабокислая |
Учитель: Как видно из результатов экспериментов, проблема кислотных дождей затрагивает и нас с вами. Попробуем ответить на второй вопрос – как кислотные дожди воздействуют на окружающую среду? (Далее идут сообщения учащихся о влиянии кислотных дождей на различные объекты живой и неживой природы, приготовленные до урока. Здесь приводятся только краткие выводы по их выступлениям.)
а) Кислотные осадки разрушают хлорофилл в листьях растений, в связи с этим затрудняется фотосинтез и дыхание, замедляется рост, снижается урожайность с/х культур, ухудшается состояние древесных насаждений. При более высоких дозах и продолжительном воздействии растения, особенно хвойные, погибают. Самый значительный ущерб причинен Германии, где треть всех лесов наполовину погибла.
б) Эти вещества повышают кислотность почв, что снижает эффективность применения удобрений и угнетает наиболее ценные многолетние травы.
в) От кислотных выбросов разрушаются здания и архитектурные памятники, содержащие в своем составе CaCO3 (песчаник, известняк, мрамор), а также металлические конструкции.
Опыт 1: Действие кислоты на мрамор.
Запись уравнения кадетами реакции в полном и кратком ионном виде:
В Италии, Греции, сохранившиеся на протяжении сотен и тысяч лет памятники старины, за последние десятилетия сильно разрушились в результате воздействия кислотных осадков.
г) Закисление пресных вод – особенно интенсивно происходит закисление озер в скандинавских странах и в Канаде.
Рыбы могут существовать в воде в интервале кислотности от 5 до 9, при pH < 5 не обеспечиваются условия для нормальной жизни (табл. 2).
Таблица 2
| Среда | |||||||||
| Кислая | Нейтр. | Щелоч. | |||||||
| pH 1 | pH 2 | pH 3 | pH 4 | pH 5 | pH 6 | pH 7 |
pH 8 | ||
| Недоступная среда для рыб | Закисленная вода | Природные озера | |||||||
| Редкие | Нормальные | ||||||||
| – | Угорь | Угорь | Угорь | ||||||
| – | Щука | Щука | Щука | ||||||
| – | – | Ерш | Ерш | ||||||
| – | – | Лосось | Лосось | ||||||
| – | – | – | Форель | ||||||
4. Поиск ответа на вопрос 3 (Обсуждение в группах.)
Варианты ответов:
- Снижение выбросов, в том числе за счет очистки выбросов.
- Использование новых технологий в химическом производстве.
– Для уменьшения закисления почв и воды добавлять щелочные вещества (Ca(OH)2, CaCO3).
III. Выставление оценок, подведение итогов урока
IV. Домашнее задание
Ответьте на следующие вопросы:
а) Как отразится на биоценозе водоема воздействие кислотных дождей (образовавшихся с участием SO2), выпавших на почву?
б) Каким образом могут быть устранены изменения, происшедшие в водоеме под воздействием попавшего туда SO2?
в) С давних пор для стерилизации питьевой воды использовали кипячение. Древние греки добавляли в воду сухое вино, что создавало, кислую среду, в которой погибали многие болезнетворные микробы. Могут ли быть эти методы эффективны при использовании питьевой воды из указанных на рисунке источников? Ответ поясните.
г) Вы – директор предприятия. Экспертами-экологами обнаружены отклонения от нормы состава воды из близлежащего озера и установлена причина: большие выбросы SO2 вашим предприятием. Что вы предпримете?
– Закроете предприятие.
– Усовершенствуете очистные сооружения.
– Займетесь очисткой воды в озере.
Обоснуйте выбранный вами вариант.