Цель:
- В занимательной форме повторить изученный материал по химии.
- Научить учащихся использовать полученные знания на практике для решения бытовых проблем.
- Развить логическое мышление (умение сравнивать, анализировать, обобщать), развить познавательный интерес к предмету.
Ход урока
1. Организационный момент (эмоциональный настрой)
Учащиеся делятся в группы по четыре человека, для обсуждения полученных заданий.
Задания группам:
При капитальном ремонте, когда выполняются штукатурные работы, для ускорения затвердевания штукатурки в помещение вносят жаровни с горящими углями. Можно ли заменить жаровни на электрические нагревательные приборы?
Один из основных компонентов штукатурных растворов – гашеная известь Са(ОН)2. Она взаимодействует с углекислым газом, находящимся в воздухе, в результате происходит затвердевание штукатурки:
Са(ОН)2 + СО2 = СаСО3 + Н2О
Этот процесс можно ускорить повышением концентрации в воздухе СО2. Сжигание в помещении угля позволяет не только поднять температуру воздуха, но и повысить концентрацию СО2 за счет сгорания углерода
С + О2 = СО2
Электронагреватели дают только тепло, не изменяя состав воздуха. Но прогревание помещения тоже приносит свои результаты, испарение воды ускоряется при повышении температуры.
При оштукатуривании стен штукатурка казалась полностью высохшей. Но мастер нанёс на стену несколько капель фенолфталеина, который сразу же покраснел. Можно ли считать штукатурку готовой для покраснения?
При полном схватывании весь гидроксид кальция превращается в карбонат, и проба с фенолфталеином не даёт окрашивания. Если же штукатурка не схватилась полностью, то присутствующий Са(ОН)2 изменит окраску фенолфталеина на малиново– красную.
Маляры во время ремонта торопились и нанесли масляную краску на плохо схватившуюся штукатурку. Краска начала очень быстро отслаиваться. Почему? Можно ли этот процесс описать уравнением реакции?
Все масляные краски изготовлены на основе олиф. Олифы – пленкообразующие вещества, получаемые частичной полимеризацией растительных масел. Они хорошо смачивают металл, дерево, ткани и в тонком слое высыхают при комнатной температуре не более чем за 24 часа, образуя эластичные плёнки, нерастворимые в воде и органических растворителях.
Растительные масла представляют собой триглицериды непредельных карбоновых кислот типа линолевой С17Н31СООН. После частичной полимеризации часть двойных связей в их молекулах сохраняется, а за счёт дальнейшей полимеризации с участием этих связей и происходит высыхание олиф. Чтобы ускорить этот процесс, в олифы добавляют сиккативы – катализаторы полимеризации (соли свинца, марганца, кобальта).
Если нанести масляную краску на непросохшую штукатурку, то гидроксид кальция может вступить во взаимодействие с кислотными функциональными группами, сохранившимися в олифе. При этом будет выделятся вода , как и в любой реакции нейтрализации, а также при взаимодействии гидроксида кальция с углекислым газом. В результате под плёнкой олифы будет накапливаться вода, которая приведёт к её отслоению.
Почему с точки зрения химии для лучшего сцепления масляной краски с оштукатуренной поверхностью её предварительно шпатлюют?
Шпатлёвки, которыми обязательно покрывают оштукатуренные поверхности перед нанесением масляных красок, представляют собой густые пасты на основе костного клея, мыла, карбоната кальция. Высохшую зашпатлеванную поверхность можно покрывать и масляной краской, и эмалью, не опасаясь отслоения. К тому же шпатлёвка нужна , чтобы краска ложилась более ровно, так как слой штукатурки пористый и неодинаково впитывает краску, из-за этого стены кажутся пятнистыми.
Во время ремонта вы были вынуждены приступить к малярным работам, не дождавшись полного схватывания штукатурки. Какую краску – масляную, нитроэмаль или водоэмульсионную – вы выберете в этом случае? Какие химические процессы могут протекать при взаимодействии этих отделочных материалов со штукатуркой?
При окраске эмалями плёнка образуется не за счёт необратимых химических процессов, как при высыхании масляных красок, а в результате испарения растворителя. Растворителями могут служить, например, ксилол или смесь бутилацетата, этанола и бутанола. Поскольку большинство эмалей изготовлено на основе органических растворителей, не смешивающихся с водой, при нанесении их на непросохшую штукатурку также возможно отслоение.
Химическое взаимодействие компонентов эмали со штукатуркой зависит от состава растворителя. Если в его состав входят эфиры, например бутилацетат, то теоретически протекание гидролиза под действием воды и взаимодействие образующейся при этом уксусной кислоты с гидроксидом кальция. Но эти процессы протекают медленно и практически не могут повлиять на процесс окраски.
Если необходимо нанести краску на непросохшую штукатурку, следует предпочесть водоэмульсионную. Эта краска изготовлена на основе поливинилового спирта или поливинилацетата, который хорошо сцепляется с пористой поверхностью. После испарения воды краска образует прочную пористую поверхность, которая образует газообмен между штукатуркой и воздухом помещения.
В двух вёдрах приготовлены суспензии мела (для побелки потолков в комнате) и гашеной извести (для побелки кухни). Как их можно отличить?
При взаимодействии карбонатов с кислотой образуется углекислый газ, который выделяется с характерным шипением. Поэтому различить две суспензии можно с помощью уксусной кислоты: если при её добавлении наблюдается характерное выделение углекислого газа, то побелка предназначена для комнаты.
После обсуждения ответов команд, предлагаем задание всем командам. Команда, ответившая первая, получает бал.
Как лучше с точки зрения гигиены отделать потолок и стены кухни: побелить мелом, известью, окрасить масляной, водоэмульсионной красками, эмалью, оклеить клеенкой?
В большинстве домов в качестве топлива используется природный газ, при сгорании которого образуется главным образом углекислый газ и вода:
СН4 + 2О2 = СО2 + Н2О
Кроме того, природный газ в качестве примеси может содержать сероводород и сернистый газ. Продуктами сгорания сероводорода являются сернистый газ и вода:
2Н2S + 3O2 = 2SO2 + 2H2O
Разнообразные химические соединения попадают в воздух кухни при обработки пищевых продуктов, особенно при жарке.
Все загрязнения воздуха поглощаются пористыми поверхностями – штукатуркой, а в меньшей степени – бетоном – в следствии физического явления адсорбции.
Если кухня побелена мелом, то карбонат кальция вступает во взаимодействие, например, с оксидом серы (IV). В результате выделяется углекислый газ и его концентрация увеличивается.
Побелка известью, напротив, способствует химической очистке воздуха, так как гидроксид кальция вступает во взаимодействие с вредными веществами:
Са(ОН)2 + СО2 = СаСО3 + Н2О
Са(ОН)2 + 2SO2 = Ca(HSO3)2
Водоэмульсионная краска образует воздухопроницаемую пленку, не препятствующую адсорбции газов штукатуркой, а масляная краска и эмали воздухонепроницаемую. Клеенка и или моющиеся обои с полимерным покрытием также полностью исключают газообмен между штукатуркой и воздухом помещения.
Вы собрались бетонировать дорожку на дачном участке. Когда лучше этим заняться: в жаркую, сухую погоду или в дождливую, влажную?
Минералогический состав наиболее распространенного портландцемента такой:
3СаО·SiO2 – 45-65% , 2СаО·SiO2 – 10-25%
3CaO·AI2O3 – 4-12%, 4CaO·AI2O3·Fe2O3 – 1-15%, CaSO4·2H2O до 50%.
Бетоны – смеси цемента, воды и различных наполнителей. При смешивании порошка цемента с водой получается «тесто», в котором происходит образование гидратов основных компонентов цемента например:
3CaO·SiO3 + 2H2O = 2CaO·SiO2·H2O + Ca (OH)2
Процесс взаимодействия цемента с водой можно подразделить на две стадии: образование коллоидного раствора и последующая его кристаллизация, приводящая к повышению механической прочности бетонной массы.
Основной химический процесс, происходящий при схватывании бетона – гидратация. Поэтому все работы по бетонированию нежелательно проводить в жаркую, сухую погоду. Быстрое испарение воды препятствует нормальному протеканию гидратации и последующей кристаллизации. Вот почему технология строительных работ предусматривает смачивание бетона водой.
После обсуждения заданий подводятся итоги урока.