Интегрированный урок (химия + математика), посвященный Великой Отечественной войне. 8-й класс

Цель урока: познакомить учащихся с применением химических веществ и математических знаний в период Великой Отечественной войны.

Задачи:

1. Образовательные: проверка знаний учащихся по химии и математике, формирование умения применять теоретические знания при решении частных и практических задач.
2. Развивающие: развивать познавательную активность учащихся, привить интерес к предметам.
3. Воспитательные: воспитание патриотического чувства, гордости за свою родину и свой народ.

Оборудование:

1. Карточки с заданиями.
2. Презентация из 14 слайдов.
3. Штатив лабораторный.
4. Пробирки демонстрационные.
5. Колбы плоскодонные.

Вещества: соляная кислота, аммиачный 25% раствор, цинк, песок.

Ход урока

Казалось, было холодно цветам,
И от росы они слегка поблекли…
…
Кто знал, что между миром и войной
Всего каких-то пять минут осталось.

Великая Отечественная война началась 22 июня 1941 года, а закончилась 9 мая 1945 года. Давайте рассчитаем, сколько приблизительно дней длилась Великая Отечественная война.

Задача №1

1941 год. Немецкие танки рвались к Москве. Красная Армия буквально грудью сдерживала врага. В этот критический период на помощь пришли ученые-энтузиасты: в 2 дня на одном из военных заводов был налажен выпуск бутылок КС (Качурина-Солодовникова), или просто бутылок с горючей смесью. Это химическое устройство уничтожало немецкую технику не только в начале войны, но и даже весной 1945 года – в Берлине. Что представляли собой бутылки КС? К обыкновенной стеклянной бутылке прикреплялись резинкой ампулы, содержащие концентрированную серную кислоту, бертолетову соль, сахарную пудру. В бутылку заливали бензин, керосин, масло или дизельное топливо. Как только такая бутылка при ударе разбивалась о броню, компоненты запала вступали в химическую реакцию, происходила сильная вспышка и горючее воспламенялось.

Слайд №1 (бутылки КС)

В 1942 город Ленинград (ныне Санкт-Петербург) оказался в блокаде. Зима стояла очень холодная, температура воздуха была ниже 40°С, в городе не хватало продовольствия, электроэнергии.

Слайд №2 (зима в блокадном Ленинграде, блокадные спички+хлебные карточки, Дорога жизни)

В химической лаборатории ученые-химики получили специальное вещество для изготовления знаменитых блокадных спичек и наладили их производство (10000 шт. в день). В этой же лаборатории был создан препарат – заменитель сахарина под названием «дульцин».

Слайд №3

Связь с Большой землей осуществлялась только через Ладожское озеро, и то зимой, когда лед покрывал озеро. С Большой земли шли караваны с продовольствием, а обратно с истощенными детьми, стариками и тяжелоранеными бойцами Ленинградского фронта. Грузовики шли ночью с зажженными фарами друг за другом на близком расстоянии, так как днем враг бомбил озеро. Если же машина хотя бы на один метр из цепочки сворачивала влево или вправо, то она проваливалась под лед. Дорога эта называлась Дорогой жизни, проложенная по льду Ладожского озера. Но сколько подготовительных работ было проведено, прежде чем она начала действовать! Были проведены исследовательские работы по свойству льда. Ученые-химики вместе со строителями установили условия смерзания льда и металла и рассчитали движение машин с любыми грузами.

Слайд №4

Задача №3

Многие ваши сверстники в военные годы во времена вражеских налетов дежурили на крышах домов, где тушили зажигательные бомбы. Начинкой таких бомб была смесь порошков алюминия, магния и оксида железа (Fe₃O₄), детонатором служила гремучая ртуть. При ударе бомбы о крышу срабатывал детонатор, воспламенявший зажигательный состав и все вокруг начинало гореть:

4Al+3O₂=2AL₂O₃

2Mg+O₂=2MgO

3Fe₃O₄+8Al=9Fe+4Al₂O₃

Горящий зажигательный состав нельзя потушить водой, так как раскаленный магний реагирует с ней:

Mg+2H₂O=Mg(OH)₂+H₂

Поэтому зажигательные бомбы тушили песком.

Когда началась война, то многие специалисты в один голос утверждали, что грядущая война будет войной моторов (танки, самолеты, подводные лодки и т.д.), а для них потребуется огромное количество горючего – бензина, керосина, дизельного топлива, для военной промышленности – энергоносители (мазут, газ и др.).

Положение СССР оказалось очень сложным: у нас был только один район, где добывалась и перерабатывалась нефть – Кавказ (г.Баку). Добывалось примерно 10 млн тонн нефти в год. Этого количества явно не хватало для растущих потребностей страны, поэтому срочно стали создаваться новые нефтяные базы в районе между Волгой и Уралом. «Второе Баку» – название этого района. Ускоренно стали разрабатываться нефтяные месторождения в Башкирии и Самарской области. К середине войны СССР стал опережать Германию по производству горючего благодаря химии.

Слайд №5 (танки)

А теперь напишем уравнение реакции сгорания горючего в кислороде (в моторах):

CH₄+2O₂=CO₂+2H₂O

2C₅H₁₀+15O₂=10CO₂+10H₂O

Задача №4

На службу войне были поставлены различные металлы. И в первую очередь никель. В начале XIX века никель считался ювелирным металлом
и стоил очень дорого. Позднее никель стали добавлять в стальную броню танков, а в начале войны он стал неотъемлемой составляющей бронированных орудий и танков. Никель незаменим. Без никеля нет брони, без брони нет танков, а без танков нет победы на военных дорогах Великой Отечественной войны.

Слайд №6

Природа обделила Германию никелем. Незначительные его запасы есть в Рейнской долине. Основную часть никеля Германия получала из Канады. Началась война и канадский никель был потерян для Рейха. Гитлер захватил Грецию, а вместе с ней и никелевые рудники. Вассальная Финляндия открыла для немцев рудники на севере. Там работали заключенные и военнопленные. Целый эсэсовский корпус обеспечивал охрану рудников и гарантировал бесперебойную добычу красного колчедана и отправку его в Германию на металлургические заводы.

Задача №5

Во время ночных налетов для освещения цели бомбардировщики сбрасывали на парашютах осветительные ракеты.

Слайд №7

В состав такой ракеты входили порошок магния, спрессованный с особыми составами, и запал из угля, бертолетовой соли и солей кальция. При запуске осветительной ракеты высоко над землей красивым ярким пламенем горел запал; по мере снижения свет постепенно делался более ровным, ярким и белым – это загорался магний. Наконец, когда цель была освещена и видна также хорошо, как и днем, летчики начинали прицельное бомбометание.

Демонстрационный опыт: горение магниевой ленты (бенгальские огни).

Магний использовали не только для создания осветительных ракет. Основным потребителем этого металла была военная авиация.

Слайд №8 (самолеты «Месершмид» и «Як»)

Магния требовалось много, поэтому его добывали даже из морской воды. Морскую воду смешивали в огромных баках с известковым молоком. Затем, действуя на выпавший осадок соляной кислотой, получают хлорид магния. При электролизе расплава хлорида магния получают металлический магний:

MgCl₂+Ca(OH)₂=Mg(OH)₂+CaCl₂

Mg(OH)₂+2HCl=MgCl₂+2H₂O

MgCl₂ ^{электролиз} Mg+Cl₂

Задача №6

В 1934 году в Германии был наложен запрет на все публикации, связанные с пероксидом водорода. В 1938-1942 гг. инженер Гельмут Вальтер построил подводную лодку U-80, работавшую на пероксиде водорода высокой концентрации. На испытаниях эта лодка показала высокую подводную скорость. Всего за годы войны немцы успели построить 11 таких лодок.

Слайд №9 (подводная лодка U-80 и наша «Щука»)

Двигательная установка лодки U-80 работала по так называемому «холодному процессу». Более поздние подводные лодки работали по «горячему процессу»: пероксид водорода разлагался на водяной пар и кислород. В кислороде сжигалось жидкое топливо. Водяной пар смешивался с газами, образующимися от сгорания топлива. Полученная смесь приводила
в движение турбину.

Задача №7

Высокоэффективные энергетические установки, работающие на пероксиде водорода были разработаны не только для подводных лодок, но и для самолетов, а позже – для ракет Фау-1 и Фау-2.

Слайд №10

Было бы несправедливо не вспомнить сегодня о порохе. Во время войны в основном использовался бездымный порох и реже черный (дымный). Основой бездымного пороха является высокомолекулярное взрывчатое вещество нитроцеллюлоза. Грозные боевые «катюши»
и знаменитый штурмовик ИЛ-2 были вооружены реактивными снарядами, топливом для которых служили бездымные пороха.

Слайд №11 («катюши» и штурмовик ИЛ-2)

Задача №8 (круговая диаграмма на слайде)

Трудная задача стояла перед войсками противовоздушной обороны. Для защиты городов использовали все возможные средства. Так, помимо зенитных орудий небо над городами защищали наполненные водородом шары – аэростаты, которые мешали пикированию немецких бомбардировщиков.

Слайд №11 (аэростаты)

Демонстрационный опыт: получение водорода в лаборатории: цинк взаимодействует с соляной кислотой, полученный водород проверяем на чистоту:

Zn+2HCl=ZnCl₂+H₂

Часто для получения водорода использовали гидрид лития. Эти таблетки служили американским летчикам портативным источником водорода. При авариях над морем под действием воды таблетки моментально разлагались, наполняя водородом спасательные средства – надувные лодки, жилеты, сигнальные шары – антенны:

LiH+H₂O=LiOH+H₂

Искусственно созданные дымовые завесы помогли сохранить жизни тысяч советских бойцов. Эти завесы создавались при помощи дымообразующих веществ. Прикрытие переправ через Волгу у Сталинграда и при форсировании Днепра, задымление Кронштадта и Севастополя, широкое применение дымовых завес в берлинской операции – это далеко не полный перечень использования их в годы войны. Одним из первых дымообразующих веществ был белый фосфор. Такая дымовая завеса состоит из частичек оксидов фосфора (III) и фосфора (V) и капель фосфорной кислоты.

Слайд №12 (дымовые завесы)

Демонстрационный опыт: «Дым без огня».

Во время Великой Отечественной войны широко использовались отравляющие вещества: иприт, табун, циклон-Б, фосген, синильная кислота и др.

Иприт впервые применили под бельгийским городом Ипр, отсюда
и название «иприт». Иприт относится к кожно-нервным отравляющим веществам. Впервые его получил наш соотечественник Н.Д.Зелинский как побочный продукт при синтезе другого органического вещества. Проникая через кожу, эта жидкость вызывает образование волдырей и трудно заживающих язв, поражает органы дыхания, желудочно-кишечный тракт, кровеносную систему и легкие. При поражении кожи пострадавший надолго теряет трудоспособность, а при тяжелых поражениях спасти человека не удается. Применяемое сырье и относительная простота синтеза сделали иприт доступным для многих стран, обладающих достаточно развитой химической отраслью промышленности.

ClCH2 — CH2		S
ClCH2 — CH2

Для защиты органов дыхания и кожных покровов от действия иприта используются соответственно противогаз и специально защитная одежда. Кстати, противогаз впервые был изобретен также Н.Д.Зелинским.

Табун является отравляющим веществом нервно паралитического действия. Смертельная концентрация при действии через органы дыхания –0,4 мг/л при экспозиции 1минута. А через кожи 14мг/кг. Защита от табуна – противогаз, а также антидоты, например атропин. Впервые табун получен в Германии в 1936 году Г.Шрадером.

Циклон-Б представляет собой голубые кристаллы гидрогена цианида: HCN. Применялся для истребления узников «лагерей смерти». Засыпался через специальное вентиляционное отверстие камеры, затем отверстие герметически закрывалось и люди погибали. Вначале циклон-Б использовался как сильнодействующее дезинфицирующее средство и было произведено в Германии в Франкфурте-на-Майне.

Фосген – соединение хлора с оксидом углерода (II) – удушающий газ.

Фосген и синильная кислота – многотоннажные продукты химической отрасли промышленности. При обычных условиях это газообразные вещества, поэтому они поражают человека через органы дыхания. Значительная часть погибших от химического оружия людей, стало жертвами фосгена и синильной кислоты:

CH₄+NH₃+3/2O₂=HCN+3H₂O

CO+Cl₂=COCl₂

Слайд №13 (на слайде перечислены все отравляющие вещества с формулами)

Задача №9 (интегрированные задачи химия+математика).

Владея отравляющими веществами нового поколения, Гитлер не решился развязать химическую войну, вероятно, понимая, что последствия ее для сравнительно маленькой Германии и необъятной России будут несоизмеримы.

Величайшее достижение науки породило величайшую трагедию человечества. Великая Отечественная война закончилась, а Вторая мировая война еще продолжалась. И 6 августа 1945 года на японский город Хиросиму Соединенные Штаты Америки сбросили первую атомную (урановую) бомбу.

Слайд №14

Первая плутониевая бомба была также изготовлена в США. 9 августа 1945 года она была сброшена на Нагасаки. Ее взрыв повлек за собой десятки тысяч смертей и сотни тысяч тяжелых увечий. Последствия взрыва сказываются и сейчас на новых поколениях (лучевая болезнь).

Итог: Война не окончена, пока не похоронен ее последний солдат. В сердцах людей должна продолжать жить память о великой Победе. Ибо тот, кто знает, как некрасива война, способен противостоять росткам фашизма в любом его проявлении. Тот, кто знает, как страшно терять близких, научит своих детей любви и уважению.

Приложение

Список использованной литературы

1. Химия (ИД «Первое сентября»), 2001, № 7; 1999, № 16.
2. Фримантл М. Химия в действии. Т. 2. М.: Мир, 1998, с. 258.
3. Химия в школе, 1985, № 1, 2; 1984, № 6; 1995, № 4; 1996, № 1.