Урок-путешествие по теме "Кислород". 8-й класс

Цель урока:  провести игру – совершить путешествие с целью изучения строения, свойств, распространения и значения кислорода, сделать остановки на станциях: географической, исследовательской, исторической, промышленной и экологической.

Оборудование в классе:

1. Физическая карта Калужской области, где обозначен экологически чистый Износковский район.
2. Таблицы «Распространение кислорода в природе», «Применение кислорода».
3. Графопроектор, демонстрирующий опорный конспект «кислород», диапроектор, демонстрирующий слайды «применение, круговорот, открытие О₂».
4. Пять лепестков ромашки (на оборотной стороне каждого лепестка написаны контрольные вопросы, составленные к материалу урока).
5. Музыкальное сопровождение (звук лайнера).

Ход урока

Учащиеся составляют конспект лекции и заносят в таблицу (Таблица 1), выделяя опорные знания и наиболее существенные вопросы темы.

Станция «Географическая»

Путешествие наше будет проходить на сверхзвуковом лайнере, который через несколько секунд приземлится на станции «Географическая», на северо-западе Калужской области, в краю лесов, экологически чистом Износковском районе.

(Демонстрируется географическая карта, показывается Износковский район).

Учитель обращается к классу с вопросами:

1. С чем связано, что Износковский район относится к экологически чистой зоне Калужской области? (Много лесов, отсутствие промышленных предприятий).
2. Что представляет собой воздух? (Смесь газов).
3. Какой процесс происходит в растениях? (Фотосинтез).

 Рассказ учителя: В нашем Износковском районе нет больших промышленных предприятий, есть много лесов, поэтому в воздухе накапливается много чистого кислорода.
Кислород – самый распространенный химический элемент в земной коре, на его долю приходится почти половина общей массы земной коры.
(Демонстрируется таблица «Распространение элементов в природе по массе».) В земной коре кислород присутствует в виде соединений с другими элементами – воды, силикатов и оксидов. Кислород является также важной частью многих органических соединений, например, белков, жиров и углеводов, имеющих исключительно большое значение в жизни растений, животных и человека. Кислород составляет 20,9% (по объему) атмосферы Земли, что приблизительно 1/5 по объему воздуха.
Много кислорода и на Луне, но здесь в свободном виде он не встречается и содержится только в виде соединений в составе лунных горных пород. Когда межпланетные путешествия станут обычным делом, может оказаться экономически выгодным добывать кислород из горных пород, расположенных на поверхности Луны. На Земле мы выполняем обратную задачу, получая металлы путем обескислороживания руд.
Каждый второй атом на Земле – это атом кислорода. (В ходе путешествия по станции в тетрадях учащихся заполняется таблица).
Ребята, мы покидаем станцию «Географическая», а я на доске прикрепляю лепесток ромашки с вопросами, на которые необходимо будет ответить в конце путешествия; ведь только в случае правильных ответов вы, ребята, сможете возвратиться  домой.

Станция «Исследовательская»

Ребята, следующая станция нашего путешествия "Исследовательская". Кислород является одним из основных компонентов воздуха и из этого почти неисчерпаемого источника его получают в промышленном масштабе перегонкой жидкого воздуха. Под давлением воздух сжижают, т.к. температура кипения жидкого азота (–196 С), ниже температуры кипения жидкого кислорода (–183 С), то азот испаряется, а жидкий кислород остается. Газообразный кислород хранят в стальных баллонахпод давлением 15 МПа. В лаборатории кислород получают при разложении некоторых сложныхкислородосодержащих веществ.

Вопрос 1. Какими методами можно собрать кислород, выделяющийся в этих реакциях? (Кислород можно собрать методом  вытеснения воздуха или  воды).

Демонстрация опыта: «Собирание кислорода методом вытеснения воздуха»

Вопрос 2. Как можно судить о заполнении сосуда кислородом? (по вспыхиванию тлеющей лучинки).

Многие химические реакции ускоряются в присутствии некоторых веществ. Например, оксид марганца(IV)ускоряет реакции разложения перекиси водорода(H₂О₂).
Вещества, которые ускоряют химические реакции, но сами при этом не расходуются и называются катализаторами. Катализаторы широко применяют в химической промышленности. С их помощью удается повысить производительность химических процессов, снизить себестоимость выпускаемой продукции и более полно использовать сырье.
Чистый кислород представляет собой газ без цвета, вкуса и запаха, конденсирующийся при сильном охлаждении в светло-голубую жидкость. Кислород мало растворим в воде немного тяжелее воздуха, обладает необычными магнитными свойствами. Кислород при нагревании энергично реагирует со многими веществами.

Boпpос 3. Какие вам известны признаки химической реакции? (свет, тепло, газ, осадок, изменение цвета). Реакции, которые сопровождаются выделением теплоты и света, называют реакциями горения.

Демонстрация опытов:

1. C + O₂ = CO₂            (тлеющий уголек раскаляется добела и сгорает)
2. S + O₂ = SO₂             (сера горит синий пламенем, образуется газ с резким запахом)
3. 4P + 5O₂ = 2P₂O₅      (Фосфор сгорает ярким пламенем с образованием белого дыма, состоящего из твердых частиц оксида фосфора (V))
4. 3Fe + 2O₂ = Fe₃O₄     (горение железа происходит с треском и разбрасыванием ярких искр – расплавленных капель железной окалины)

Горение – это химическая реакция, при которой происходит окисление веществ с выделением теплоты и света.
Понятие «окисление» является более общим, чем понятие "горение". Взаимодействие вещества с кислородом относится к реакциям окисления, в этих реакциях образуется оксиды.
Оксиды – это сложные вещества, которые состоят из двух элементов, один из которых является кислород. Почти все химические элементы образуют оксиды, исключение составляют некоторые инертные газы.
Кислород очень реакционноспособен, поэтому существует в атмосфере в виде двухатомных молекул, состоящих из двух связанных друг с другом атомов.
Покидая станцию «Исследовательская», предлагаю рассмотреть опорный конспект «Кислород. Оксиды», вспомнив путешествие по этой станции (демонстрация опорного конспекта), а затем прикрепляю к доске еще один лепесток ромашки с вопросами. (В ходе путешествия по станции в тетрадях учащихся заполняется таблица).

Станция  «Промышленная»

Ребята, наш сверхзвуковой лайнер переносит нас на сталелитейное промышленное предприятие, где для изготовления 1 т. металла требуется приблизительно 1 т. кислорода. Для ускорения химических реакций при выплавке чугуна в доменные печи подают воздух, обогащенный кислородом, в  производстве стали используют кислородное дутье.
Предлагаю вам рассказать о значении кислорода, используя таблицу «Применение кислорода»  (Дополнение учителя, показ слайдов).
Применение кислорода основано наего свойствах. Кислород обладает магнитными свойствами, на этом свойстве кислорода, в частности, основан метод определения содержания кислорода вискусственной атмосфере, например, в инкубаторах для выхаживания недоношенных детей. В таких случаях измеряют магнитные характеристики газовой смеси и по результатам измерений вычисляют концентрацию кислорода.
В медицине кислород служит для облегчения затрудненного дыхания. В этом случае кислородом заполняют специальные подушки. Кислородные маски необходимы в высотных полетах, в космосе и при работе под водой.
Жидкий кислород применяют в ракетных двигателях. Кислород расходуется в громадным количествах для многих химических реакций, например, при сварке и резке металлов. Много его расходуется при сжигании топлива.
Подошло к концу путешествие на этом этапе и еще один лепесток ромашки с вопросами прикрепляется к доске. (В ходе путешествия по станции в тетрадях учащихся заполняется таблица).

Станция «Историческая»

Ребята, наш сверхзвуковой лайнер переносит на станцию «Историческая».
Рассказ учителя: вы находитесь в музее истории кислорода. Еще лет двести назад люди не знали о существовании кислорода. Представления о воздухе как индивидуальном веществе сохранились многие века, хотя уже некоторые ученые древности рассматривали воздух как сложное вещество. Так, в книге китайского алхимика VIII в. Мао Хоа говорится, что атмосфера состоит из двух веществ: «полного воздуха» (по-видимому, азота) и «неполного воздуха» (очевидно, кислород).
Металлы, сераи углерод, сгорая в воздухе, соединяются с этим «неполным воздухом», никогда не встречающимся в свободном виде, но присутствующим в ряде минералов»
Это было первоначальное открытие кислорода. В середине 18 века шведский химик К. Шееле поставил серии опытов по изучению взаимодействия воздуха с различными веществами. Во всех случаях через несколько дней было поглощено 1/4 исходного объема воздуха. При этом оставшийся газ оказался легче обычного воздуха и не поддерживал горения. На основании результатов экспериментов К. Шееле пришел к важному выводу, что атмосферный воздух состоит из «огненного», поддерживающего дыхание и горение (кислород), и «испорченного», не поддерживающего горения (азота).
Независимо от К. Шееле кислород был открыт английским химиком Джозефом Пристли, который в середине 1774 г, пытался выяснить, какие виды воздуха могут выделяться из различных химических веществ при их нагревании сфокусированными солнечными лучами.
Подлинная природа нового вида воздуха была установлена в 1777 г. выдающимся Французским химиком Антуаном Лораном Лувуазье, который в результате экспериментов пришел к заключению, что этот газ при соединении с металлами образует оксиды. Он же является причиной горения тел. А. Лувуазье впервые признал, что кислород – элементарное вещество. Название «кислород» от латинского слова «оксигениум» (рождающий кислоту) также предложено А. Лувуазье.
Покидая станцию "Историческая", я прикрепляю к доске еще один лепесток ромашки с вопросами. (В ходе путешествия по станции в тетрадях учащихся заполняется таблица).

Станция «Экологическая»

Последняя остановка  у  вас, ребята,  на  станции «Экологическая». Вы попали в лабораторию охраны окружающей среды одного из ведущих научно-исследовательских институтов страны.
Вопрос: Какую роль в природе играет кислород?
Рассказ учителя (специалист института).
В нашей лаборатории мы занимаемся вопросами по охране окружающей среды.
На Земле происходит непрерывный круговорот кислорода. Мы давно задохнулись бы от недостатка кислорода, если бы не зеленые листья растений. Когда на них падает солнечный свет, они поглощают углекислый газ из воздуха и выделяют кислород, восстанавливая его запас в земной атмосфере. (демонстрация слайдов)

                      свет
6СО₂ + 6Н₂О  >   С₆Н₁₂О₆ + 6О₂
        хлорофилл    глюкоза

В целях сохранения кислорода в воздухе вокруг городов и крупных промышленных центров создаются зоны зеленых насаждений. Специальная служба систематически контролирует содержание кислорода в воздухе. При необходимости применяет меры по устранению загрязнения воздуха.
Подошло к концу наше путешествие, но чтобы вернуться домой, надо ответить на вопросы, записанные на лепестках ромашки (к доске по желанию вызываются учащиеся, которые срывают лепесток цветка и отвечают на вопросы).

Контрольные  вопросы

Станция «Географическая»

1. Назовите химический  элемент, наиболее распространенный в земной коре.
2. В состав каких соединений входит этот элемент?
3. Каково содержание кислорода в природе?

Станция «Исследовательская»

1. Как получают кислород в лаборатории и в промышленности?
2. Что такое катализаторы?
3. Охарактеризуйте физические и химические свойства кислорода.
4. Какие процессы относятся к процессам окисления?
5. Какие вещества называются оксидами?

Станция «Промышленная»

1. Где и как происходит образование кислорода в природе?
2. В каких отраслях промышленности нашел применение кислород?
3. Каким образом кислород можно использовать в металлургии? В медицине?

Станция «Историческая»

1. К о м у принадлежит первоначальное открытие кислорода?
2. Какой ученый химик установил, что воздух состоит из кислорода и азота?
3. Кем изучены свойства кислорода?

Станция «Экологическая»

1. На конкретных примерах поясните, как происходит круговорот кислорода в природе?
2. Что делается в вашей местности  для  поддержания  определенного содержания кислорода в воздухе?
3. В чем может заключаться ваше участие в этой деятельности?

Домашнее задание: Конспект; подготовиться к практической работе «Получение и изучение свойств кислорода».

Таблица 1

Общая характеристика кислорода