Интегрированный урок по теме "Что может натворить жесткая вода?". 9-й класс

Разделы: Химия

Класс: 9

Цель урока: Обобщение знаний о процессах известкования, полученные на уроках химии, физики, географии.

Задачи:

  • ОБРАЗОВАТЕЛЬНЫЕ: Обобщить знания о соединениях углерода, а именно об угольной кислоте и её солях – карбонатах и гидрокарбонатах, а так же интегрировать и актуализировать знания по химии, физике, географии, относящиеся к данной теме.
  • ВОСПИТАТЕЛЬНЫЕ: Воспитать познавательный интерес к предметам ЕНЦ на основе межпредметных связей и путем усиления практической направленности знаний, формировать целостное восприятие явлений происходящих в природе, в быту, производстве.
  • РАЗВИВАЮЩИЕ:
    1. Формировать понимание химической стороны явлений окружающего мира, роли этих явлений в жизни человека.
    2. Формировать критическое и аналитическое мышление
    3. Развивать умение обобщать и применять полученные знания
    4. Развивать умение анализировать результаты опытов и устанавливать причинно-следственные связи.

Оборудование урока:

  1. Проектор, компьютер, интерактивная доска;
  2. Презентация к уроку, составленная в программе Power Point (Приложение 1)
  3. Рекламный ролик о продукции бытовой химии и средств по устранению известкового налета. (Приложение 2)
  4. Видеофильм о сталактитовых пещерах, природных известковых массивах с использованием фото красивых морских раковин, кораллов и т.п. (Приложение 3)
  5. Посуда и реактивы для проведения демонстрационных опытов и эксперимента: (два штатива лабораторных, две банки (1л), два одинаковых кипятильника (старый и новый), два термометра, секундомеры, раствор мыла, мягкая и жесткая вода, кислота)
  6. Нагревательные приборы, на которых в процессе длительной эксплуатации образовался известковый налет (кипятильник, тэн, кусок трубы отопления и т.п.)

Подготовительная работа:

  1. Поиск рекламной информации о средствах бытовой химии в Интернете.
  2. Подготовка презентации.

Тип урока: Интегрированный урок (химия-физика-география)

План урока:

  1. Вступительное слово учителя, постановка целей и задач урока
  2. Проблематизация Приложение 2 (Рекламный ролик)
  3. Жесткость воды
  4. Закон Джоуля-Ленца (эксперимент с последующими расчетами и выводами)
  5. Способы устранения жесткости воды
  6. Средства для умягчения воды и устранения известкового налета
  7. Качественная реакция на карбонат-ион
  8. Известкование в природе Приложение 3 (Видеофрагмент)
  9. Итог урока

ХОД УРОКА

1. Вступительное слово учителя, постановка целей и задач урока.

УЧИТЕЛЬ: урок сегодня проводим в интегративном формате, а значит главная цель, которую мы преследуем - это показать, что все предметные знания важны, нужны и взаимосвязаны. Чтобы решить проблему профессионально и грамотно необходимо взглянуть на неё с разных точек зрения. Та проблема, которую нам предстоит сегодня обсудить, очень серьёзна и актуальна, в каждом доме, каждый вечер о ней нам напоминает телевизионная реклама, поэтому - внимание на экран РЕКЛАМА!

2. Проблематизация.

Включаем видеоролик рекламы о продукции бытовой химии и средств по устранению известкового налета.

3. Жесткость воды

УЧИТЕЛЬ: Итак, наверное, все догадались, о чем пойдет речь на сегодняшнем уроке, тема урока перед вами (слайд №1)

Обратим внимание на ключевые слова темы урока: «жесткая вода», понятие с которым вы уже встречаетесь не первый раз.

Вопрос: при изучении какой темы вы познакомились с этим понятием? Составьте несколько формул солей щелочно-земельных металлов и запишите уравнение их диссоциации. (отвечает и работает ученик)

УЧИТЕЛЬ: Жесткой называют воду, содержащую избыточное количество ионов кальция и магния (слайд №2). Общая жесткость воды определяется временной (карбонатной) и постоянной (некарбонатной) жесткостью. Единицы измерения жесткости мг-экв/л, моль/л, мг Са2+ Mg2+/л воды.

Вопрос: Почему природная вода, даже пресная является жесткой, как происходит в природе процесс насыщения воды ионами Са2+ и Mg2+? Запишите уравнения реакций. (проверка домашнего задания) Можно ли употреблять жесткую воду для питья и в промышленности? (отвечает и работает ученик)

УЧИТЕЛЬ: Предлагаю посмотреть таблицу (слайд №3) виды воды, которые мы используем. Обратите внимание, на о, что водопроводная вода в три раза превышает нормы по показателю жесткости, возникают ли какие-то проблемы при использовании такой воды. Давайте вместе сформулируем эти проблемы (выслушивает мнения учеников и показывает слайд №4)

4. Закон Джоуля-Ленца (эксперимент с последующими расчетами и выводами)

Ученики (2 человека) начинают физический эксперимент и расчеты.

Описание эксперимента: В 2 банки, емкостью 1л, наливают воду из крана, измеряют температуру воды (должна быть одинаковой) с помощью термометров, помещают в каждую банку по кипятильнику с одинаковой мощностью, но один кипятильник должен быть очищен от известкового налета, а другой покрыт известковым налетом (кипятильники закрепить на отдельных штативах), одновременно включить в сеть и включить секундомеры. Каждый ученик наблюдает за своим нагревательным прибором и измеряет время до начала кипения воды. Затем по закону Джоуля-Ленца производятся расчеты КПД кипятильников и перерасход энергии в %. Опыт очень прост, но наглядно демонстрирует какой экономический ущерб наносит народному хозяйству процесс известкования (образование накипи при использовании жесткой воды).

Опыт занимает время, поэтому пока ученики проводят эксперимент и готовят на доске расчеты, обучающимся в классе предлагается рассмотреть образцы нагревательных приборов, кусочков труб отопления (спил, где хорошо видна толщина слоя известкового налета) и т.п. и эксперимент о моющей способности мыла в жесткой и мягкой воде.

После знакомства с образцами перед учащимися демонстрируется опыт «Растворение мыла в мягкой и жесткой воде»

Описание эксперимента: Выданы две пробирки с мягкой и жесткой водой и раствор мыла. Ученик, приглашенный к доске, приливает раствор мыла и встряхивает одновременно обе пробирки одинаковое количество раз, после чего с помощью линейки измеряет высоту столбика пены. Делает выводы (о недостатках мыла и предлагает путь решения данной проблемы, использовать альтернативные СМС).

Слайд № 5 (Закон Джоуля-Ленца) на слайде производятся расчеты (в интерактивном режиме).

Пример расчета (Приложение №4)

Экспериментаторы предъявляют свои расчеты, делают выводы и предлагают таблицу (слайд №6), данные которой комментируют и анализируют.

5. Способы устранения жесткости воды.

УЧИТЕЛЬ: Проблемы обозначены, каковы возможные пути их решения? Как устранить или снизить жесткость воды? Как бороться с уже образовавшимся известковым налетом?

Слайд № 7, 8. При наличии в лаборатории ионообменных смол (гранул) можно смоделировать ионообменник на уроке. В делительную воронку насыпать ионообменную смолу. (показывать его в действии не стоит, т.к. смола должна быть набухшей, а значит предварительно замочена)

Вопрос: Необходима ли такая глубокая очистка (до 0.01мг/л) питьевой воде? Почему? (обратить внимание на биогенность ионов Са2+). Где можно использовать воду настолько очищенную?

6. Средства для умягчения воды и устранения известкового налета

УЧИТЕЛЬ: Для эффективного решения проблем связанных с образованием известкового налета химическая промышленность предлагает множество средств бытовой химии (слайд № 9).Несмотря на многообразие, все средства можно разделить на две группы: средства для удаления известкового налета и средства для предотвращения образования налета. Чтобы применить какое-либо средство правильно необходимо ознакомиться с инструкцией на упаковке и изучить состав.

Слайд № 10 Средства для умягчения воды в быту (или для предотвращения образования накипи), обратите внимание, какие вещества входят в их состав. Сода (карбонат натрия) и фосфат натрия, это те вещества которые можно использовать для устранения временной и постоянной жесткости.

(В интерактивном режиме приглашенный к доске ученик записывает на слайде уравнения между солями жесткости и водоумягчающими компонентами), например

 

Уравнения составляют в молекулярной и ионной форме.

УЧИТЕЛЬ: Образованные осадки не оседают на нагревательных приборах, а вымываются вместе с моющими растворами.

Слайд №11 Средства для устранения образовавшегося известкового налета содержат в своем составе органические и минеральные кислоты. Давайте выясним почему. Проведем для этого простой опыт.

(для опыта необходимо иметь любую минеральную кислоту, мел, нагревательный прибор, покрытый слоем накипи, чашку Петри или пластиковый поддон)

Приглашенный к доске ученик проводит опыт по растворению известкового налета на любом нагревательном приборе (можно на уже использованном ранее кипятильнике) с помощью минеральной кислоты, а так же растворение мела и записывает на доске уравнение реакции в молекулярном и ионном виде.

7. Качественная реакция на карбонат-ион

УЧИТЕЛЬ: Характерное «вспенивание» при взаимодействии кислот с солями угольной кислоты (карбонатами) принято считать качественной реакцией на ион .

Вы увидели и доказали что мел и известковый налет по своему составу не отличаются, оба вещества являются солями угольной кислоты.

Вопрос: А почему средства для удаления известкового налета в быту не содержат сильные кислоты, ведь реакция в таком случае происходила бы быстрее?

8. Известкование в природе

УЧИТЕЛЬ: Вот вроде и все проблемы решены, но для убедительности давайте еще раз обратимся к теме нашего урока: «Что может натворить жесткая вода?». Ребята, глагол натворить употреблен умышленно, подумайте почему? В каких значениях можно его употребить? (можно дождаться вариантов, предложенных учащимися).

НАТВОРИТЬ (нанести вред) и НАТВОРИТЬ (сотворить)

Так может быть жесткая вода способна не только приносить вред и убытки ?...Ведь если природа придумала жесткую воду, значит это для чего-то нужно?...(слайд № 12).

Известкование в природе очень важный процесс.

В интерактивном режиме на слайде ученик записывает уравнение реакции образование карбоната кальция из гидрокарбоната кальция (и в чайнике и в природе этот процесс протекает одинаково).

Демонстрируется видеофильм о Паммукале (известнейший в мире белоснежный известковый массив на территории Турции) сопровождается небольшим сообщением. (Приложение №5), а так же фотографии сталактитовых пещер, морских раковин кораллов и т.п.

9. Итог урока

УЧИТЕЛЬ: На сегодняшнем уроке мы попытались объединить знания химии, физики, географии. Тема урока звучит в виде вопроса, так что же может натворить жесткая вода? Наверное, каждый по-своему ответит сам себе на этот вопрос… (Можно предложить желающим учащимся высказать свою точку зрения, как итог).

Как говорят: « Из двух зол надо выбирать наименьшее», а я бы сказала в заключение так: «Если из двух зол можно выбирать, то это уже неплохо». Спасибо всем за работу, урок окончен.

Выставление оценок.

Используемая литература

  1. Химическая энциклопедия. — М.: Советская энциклопедия, 1990. Т. 2. С. 145
  2. Доронин. Н. А. Кальций, Госхимиздат, 1962. 191 стр. с илл.
  3. http://wikipedia.tomsk.ru/ru.wikipedia.org/wiki/Жёсткость_воды
  4. http://www.labor.promzone.ru/stat_i/cto_takoe_mi.htm
  5. http://www.medtour.info/aboutresorts/classification/balneo1/balneo6/balneo6-2/
  6. http://prom-water.ru/base/basewater/paramkachestvo/common/commonmineral/_