В условиях экологизации химического образования школьный химический эксперимент не только становится активным методом изучения окружающей природной среды, формирования и совершенствования знаний в области химии, экологии и охраны природы, но и осуществляет процесс обобщения теоретико-практических знаний и умений.
С помощью обобщающего химического эксперимента экологической направленности можно осуществлять формирование и развитие экологического сознания, субъектной активности, логики познания, интереса к химии и экологии. Применение такого эксперимента делает восприятие учебной информации более эмоциональным, творческим, действенным, демонстрирует практическую значимость изложенного материала, даёт стимул учащимся для самостоятельного приобретения знаний, повышает их уровень экологической культуры.
Цели и задачи исследовательского практикума на основе химического эксперимента экологической направленности:
1.Образовательные:
- Формирование целостного научного мировоззрения, экологического мышления учащихся и гуманистической направленности обучения;
- Теоретическое и практическое обучение учащихся основам исследовательской деятельности в лабораторных и полевых условиях;
- Обучение основам экологических знаний и понимания их взаимосвязи с основными естественно-научными и гуманитарными дисциплинами.
2.Развивающие:
- Личностное развитие школьников;
- Развитие познавательных интересов учащихся в области экологии и мотивации к исследованию экологических проблем родного края на основе химических знаний.
3.Воспитательные:
- Совершенствование нравственных основ культуры учащихся;
- Воспитание бережного отношения к природе родного края;
- Вовлечение учащихся в значимую общественно полезную деятельность.
Экологический мониторинг включает наблюдение, оценку и прогноз состояния окружающей среды.
Практическая работа№1.
“Физико-химические методы оценки качества воды”.
1.Физические методы оценки качества воды.
Отбор проб воды. Прежде чем набирать воду, каждую бутылку следует ополоснуть изнутри водой, которую отбирали для анализа. Плотно закрываем и наклеиваем этикетки.
Задание 1. Определение прозрачности воды.
Оборудование и реактивы: -колба 250мл с исследуемой водой.
Рекомендации:
Для оценки прозрачности используйте следующие характеристики :
– прозрачная вода;
– слабо “опалесцирующая” вода (от слова “опал”– молочно-белый минерал с радужным оттенком, здесь имеется в виду именно этот отлив);
– слабо мутная;
– мутная;
– очень мутная.
Задание 2. Определение цвета воды.
Оборудование:
– 2 стеклянных цилиндра высотой 25см,
– бумажный фильтр с воронкой химической;
– линейка;
– дистиллированная и исследуемая вода;
– лист белой бумаги.
Рекомендации:
Профильтруйте через бумажный фильтр исследуемую воду.
Налейте её в цилиндр.
В другой цилиндр налейте дистиллированную воду.
Сравните цилиндры над белой бумагой. Определите цвет исследуемой воды по сравнению с дистиллированной.
Если окраска при сравнении отсутствует при высоте воды более 20 см ,то вода пригодна для питья.
Если окраска видна уже до 10 см, то воду можно применять только в технических целях.
Задание 3. Определение запаха воды.
Оборудование:
– колба 150-200мл;
– стекло для накрытия колбы;
– горелка;
– шкала интенсивности запаха.
Рекомендации:
Определите характер и интенсивность запаха воды при 20 градусах. В питьевой воде при 20 градусах допустимо наличие запаха не более 2 баллов.
Для определения запаха при 60 градусах 100мл исследуемой воды налейте в колбу 200мл,закройте стеклом и нагрейте до 50-60 градусов.
После этого колбу встряхните, воду перемешайте вращательными движениями, снимите стекло и определите характер и интенсивность запаха по шкале.
Шкала интенсивности запаха.
Интенсивность |
Балл |
Характер запаха |
Отсутствие запаха |
0 |
Запах не ощущается |
Очень слабый |
1 |
Запах обнаруживается только опытным наблюдателем, а вы его не чувствуете |
Слабый |
2 |
Запах обнаруживается только тогда,когда на него кто-нибудь обратит ваше внимание |
Заметный |
3 |
Запах,который вы сразу же замечаете |
Отчётливый |
4 |
Запах, обращающий на себя внимание,заставляющий отказаться от питья |
Очень сильный |
5 |
Запах настолько сильный, что вода вызывает отвращение |
Задание 4. Определение вида загрязняющих веществ по запаху воды.
Запах воды |
Вещества, загрязняющие воду |
Химический |
Промышленные сточные воды, хим.обработка воды |
Хлорный |
Свободный хлор |
Углеводородный(нефтяной) |
Стоки нефти, бензина |
Затхлый |
Органические вещества |
Лекарственный |
Фенолы |
Неприятный |
Сероводород– показатель сильного загрязнения воды гниющими животными остатками. |
Гнилостный |
Застоявшиеся сточные воды |
Землистый |
Сырая земля |
2. Химические методы определения качества воды.
Задание 1. Определение водородного показателя (показателя рН-среды).
Оборудование и реактивы:
– 2%спиртовой р-р фенолфталеина;
– 1% р-р метилового оранжевого;
– универсальный индикатор.
Вода остаётся пригодной для питья, если рН соответствует 6,5-7,5.
Рекомендации:
Щёлочность воды можно определить добавив в пробирку, наполовину заполненную водой, несколько капель фенолфталеина. Если вода окрасится в розовый цвет, то она имеет щелочную реакцию.
Кислотность определяем добавляя в исследуемую воду несколько капель метилоранжа.. Если цвет индикатора изменится на розовый, то вода содержит кислоту.
рН можно определить с помощью универсальной индикаторной бумаги.
Задание 2. Определение сероводорода.
Оборудование и реактивы:
– спиртовой р-р иода;
Рекомендации:
Наличие в воде сероводорода можно определить при помощи реакции:
J2 + H2S = 2НJ + S
К 50мл исследуемой воды прибавляем по каплям р-р иода.
Если в испытуемой воде есть сероводород, то жидкость не окрасится от прибавления иода в коричневый цвет, а начнёт мутнеть от появляющихся частиц серы.
Задание 3.Определение органических соединений в воде.
Оборудование и реактивы:
– горелка;
– КмnO4 (перманганат калия);
Рекомендации:
В пробирку с испытуемой водой приливаем немного перманганата калия и нагреваем до кипения.При наличии органических веществ в воде появится коричневый осадок МnO2.
Задание 4.Определение ионов железа в воде.
А. Определение ионов Fe(3+):
Реактивы: 5% р-р “жёлтой кровяной соли”, К4(Fe(CN)6).
Рекомендации:
5% р-р “жёлтой кровяной соли” по каплям приливают к испытуемой воде.
Появление синей окраски берлинской лазури указывает на присутствие солей Fe(+3)
Б. Определение ионов Fe(2+):
Реактивы: р-р “красной кровяной соли”, К3(Fe(CN)6).
Рекомендации:
Р-р “красной кровяной соли” по каплям приливаем к испытуемой воде.
Появление синего осадка турнбуленовой сини указывает на присутствие солей Fe(+2)
Задание 5. Обнаружение нитратов в воде.
Реактивы и оборудование:
– предметное стекло,
– пипетка;
– р-р дифениламина в конц. Н2SO4.
Рекомендации: Капля исследуемой воды наносится на предметное стекло и из пипетки добавляется капля р-ра дифениламина (осторожно!).Появление синего окрашивания говорит о наличии нитратов в воде.
Карта-прогноз физико-химических свойств воды.
№ |
Физико-химические с-ва |
Проба |
1. |
Прозрачность |
|
2. |
Цвет |
|
3. |
Запах: при 20 |
|
4. |
Вид загрязняющих в-в по запаху |
|
5. |
Показатель рН среды |
|
6. |
Наличие сероводорода |
|
7. |
Наличие органических веществ |
|
8. |
Наличие ионов Fe: Fe(+3) |
|
9. |
Наличие нитратов |
Практическая работа №2.
“Очистка загрязнённой воды”.
Порядок работы:
- Получите у учителя образец грязной воды. Мерным цилиндром измерьте объём, запишите объём в тетрадь.
- Внимательно изучите внешний вид образца воды: цвет, запах, прозрачность, наличие твёрдых частиц или пятен и занесите наблюдения в таблицу.
Цвет |
Прозрачность |
Запах |
Наличие масла |
Наличие твёрдых примесей |
Объём |
|
Перед обработкой |
||||||
| После отделения воды от масла | ||||||
| После фильтрования | ||||||
| После адсорбции |
Отделение воды от масла.
Если оставить стоять смесь воды и масла, то она разделится на два слоя, причём масло окажется сверху.
- С помощью делительной воронки разделите слой масла от слоя воды.
- Изучите внешний вид и измерьте объём оставшегося водного слоя. Сохраните его для следующих опытов.
Фильтрование через песок.
Песочный фильтр захватывает твёрдые частицы, загрязняющие воду, которые слишком велики, для того чтобы пройти между песчинками.
- Распрямите скрепку для бумаги и с её помощью сделайте небольшие отверстия в донышке пластмассового стакана.
- Насыпьте в этот стакан слоями гравий, песок и снова гравий. Нижний слой гравия предотвращает вымывание песка через отверстия. Верхний – чтобы песок не взмучивался при приливании воды.
- Осторожно налейте фильтруемый раствор в стакан. Соберите отфильтрованную воду в отдельный стакан.
- Рассмотрите внешний вид и измерьте объём воды. Сохраните её для последующих опытов.
Адсорбция / фильтрование на древесном угле.
Древесный уголь адсорбирует (поглощает, задерживает на своей поверхности) многие вещества, которые могут придавать воде мутный вид, а так же неприятный запах и вкус.
- Сверните бумажный фильтр.
- Поместите свёрнутый фильтр в воронку, слегка смочив водой.
- Воронку опустите в пустой стакан.
- Поместите древесный уголь в другой стакан объёмом 150мл слоем 2см.
- Добавьте образец воды к древесному углю в стакан, перемешайте смесь и осторожно пропустите её через бумажный фильтр. Следите, чтобы жидкость не протекала между фильтровальной бумагой и воронкой.
- Если фильтрат содержит небольшие тёмные частички древесного угля, то профильтруйте ещё раз, используя чистую фильтровальную бумагу.
- После того как вы останетесь довольны внешним видом и запахом очищенной воды, слейте её в мерный цилиндр. Запишите конечный объём очищенного образца.
Расчёты: % “чистой” воды = V “чистой” воды/V грязной воды · 100%
Вопросы: сколько процентов жидкости теряется в результате очистки какой объём грязной воды был потерян?