114034 (Роль и место самостоятельной работы на уроках и во внеурочное время в формировании научного мировоззрения и экологической культуры учащихся), страница 4

Ведущий. Как вы думаете, о каких физических свойствах угарного газа идет речь?

Угарный газ. Я попадаю в воздух при сжигании топлива в промышленных печах и двигателях автомобилей. Закон «О чистом воздухе» требует сокращения этих выбросов на 90%, но ведь я тоже имею право на существование в атмосфере.

Представитель «Союза промышленников». Без угарного газа не смогут существовать многие отрасли промышленности. Оксид углерода (II) – ценное топливо, в металлургии его используют как восстановитель металлов.

Ведущий. Чем опасен угарный газ для организма человека?

Врач. Десятиминутное вдыхание человеком воздуха, в котором содержание угарного газа составляет 5,7 г/м³, может привести к летальному исходу. Ядовитость оксида углерода (II) обусловлена тем, что этот оксид соединяется с гемоглобином крови, в результате чего кровь теряет способность переносить кислород из легких к тканям. Сродство гемоглобина к угарному газу гораздо больше, ем к кислороду, поэтому достаточно самой ничтожной концентрации этого газа, чтобы вызвать удушье. Однако при вдыхании чистого воздуха или, еще лучше, чистого кислорода оксид углерода (II) постепенно удаляется из крови.

Угарный газ. Прошу записать мою поправку в закон: «Отменить все стандарты по выхлопным газам для грузовых и легковых автомобилей».

Группы ученых работают по заполнению схемы 1, отражающей пути и источники поступления угарного газа в атмосферу.

Схема 1

Угарный газ один из основных загрязнителей атмосферы

Углекислый газ. Моя химическая формула CO₂, я кислотный оксид, вхожу в состав воздуха. Непонятно, почему нужно очищать воздух именно от меня? Я вообще безвреден для организма человека.

Представитель «Союза промышленников». Мы используем углекислый газ для тушения пожаров, для получения мочевины – ценного минерального удобрения.

Ведущий. Чем опасно накопление этого безобидного газа в атмосфере?

Участники конгресса рассуждают о причинах и последствиях данного явления.

Углекислый газ. Запишите мою поправку: «Чтобы на Земле было теплее, предлагаю увеличить вырубку лесов – основных потребителей углекислого газа, а также сжигать больше топлива на теплоэлектростанциях».

Группы ученых работают над заполнением схемы 2, отражающей пути, источники поступления углекислого газа в атмосферу и последствия увеличения его содержания.

Диоксид серы. Я оксид серы (IV), химическая формула – SO₂, ядовит, вызывает заболевания дыхательных путей. Я существую только благодаря моим спонсорам – металлургическим заводам и угольным электростанциям.

Представитель «Союза промышленников». Мы применяем оксид серы (IV) в качестве отбеливателя шелка, шерсти. Так как он ядовит, им окуривают склады, подвалы для уничтожения плесени. В ветеринарии он используется для лечения животных от чесотки.

Диоксид серы. А какие смешные претензии ко мне предъявляют – будто бы я вызываю кислотные дожди! Но всем известно, что, реагируя с водой, я образую слабую кислоту, которая сразу разлагается, а серную кислоту из меня никак не получить.

Схема 2.

Углекислый газ один из основных загрязнителей атмосферы.

Ведущий. В чем лукавит Диоксид серы? Как из него получить серную кислоту?

Учащиеся составляют уравнения реакций получения серной кислоты

2SO₂ + O₂ = 2SO₃

SO₃ + H₂O = H₂SO₄

Диоксид серы. Почему вы так боитесь кислотных дождей? Ведь любой дождь имеет слабокислую среду, в дождевой воде всегда присутствует кислота.

Ведущий. О какой кислоте идет речь? Назовите источник ее поступления в воду. Кислотным считается дождь при pH< 5,0. Причина возникновения кислотных дождей – массовые промышленные выбросы диоксида серы и оксидов азота в атмосферу. Взаимодействуя с атмосферной влагой, сернистый газ создает кислотную среду. Растворимость его в воде достаточно велика и составляет 40 объемов на 1 объем воды. В районах сосредоточения промышленных производств 60% кислотности дождевой воды дает серная кислота, 30% - азотная, 5% - соляная и 2% - углекислый газ.

Учащиеся обсуждают последствия выпадения кислотных дождей для природной среды и человека.

Диоксид серы. Предлагаю вычеркнуть из закона все мероприятия по моему устранению из атмосферы.

Оксиды азоты. Мы оксиды азота: NO – бесцветный газ, NO₂ – бурый газ, ядовит. Мы поступаем в атмосферу при сгорании топлива (90%) и в составе выбросов химической промышленности (5%).

Представитель «Союза промышленников». Оксиды азота – важнейшее сырье для производства азотной кислоты, о значении которой говорить не приходится.

Оксиды азота. Вы, наверное, забываете, что благодаря нам в почву естественным путем вносится азот в форме нитрат- и нитрит-анионов. Мы повышаем плодородие почвы.

Учащиеся повторяют реакции получения азотной и азотистой кислот:

2NO + O₂ = 2NO₂

2NO₂ + H₂O = HNO₂ + HNO₃

Врач. Оксиды азота обладают выраженным общетоксичным и раздражающим действием. При контакте диоксида азота с влажной поверхностью легких происходит образование азотистой и азотной кислот, которые поражают альвеолярную ткань, что приводит к отеку легких.

Оксиды азота. Запишите нашу поправку: «Содействовать сжиганию топлива, развитию автомобильной промышленности».

Группы ученых работают над заполнением схемы 3.

Схема 3

Диоксид серы и оксиды азота как загрязнители атмосферы.

Ведущий. Мы подошли к самому главному – формулировке закона «О чистоте воздуха». Если вас устраивают поправки членов фракции «Защитники грязного воздуха», то вы дополняете ими закон, если нет – вносите свои.

Группы ученых работают над заполнением протокола заседания конгресса, формулировкой положений закона по борьбе с загрязнением атмосферы.

Протокол заседания международного конгресса по охране атмосферы.

1. Из перечисленных отраслей народного хозяйства выберите те, выбросы которых загрязняют атмосферу:

а) машиностроение;

б) металлургия;

в) лесная промышленность;

г) сельское хозяйство;

д) топливная промышленность;

е) химическая промышленность;

ж) транспорт.

2. Заполните схему 4.

Схема 4.

Основные источники загрязнения атмосферы.

3. Сформулируйте поправки к закону «О чистом воздухе».

Международный конгресс постановил внести в закон «О чистом воздухе» следующие поправки, связанные с мерами борьбы с загрязнениями атмосферы: …

Лучший закон «О чистом воздухе» учитель зачитывает классу.

Урок заканчивается поведением итогов, оценивается работа учащихся [8, 11, 14].

Урок № 2. Интегрированный урок: пресс-конференция о воде и ее свойствах

Предлагаем разработку интегрированного урока по теме «Вода. Свойства воды», который мы проводим в форме пресс-конференции. Учащиеся играют роли жителей планеты Акватоид — ученых, журналистов и гостей конференции. Учителя же выступают в роли землян-экспертов.

Звучит запись: «Приветствуем вас, жители планеты Земля, именующие себя человечеством. За помощью к вам обращается отряд наблюдателей с планеты Акватоид звездной системы Тау из созвездия Кит.

История нашей планеты трагична и поучительна. К сожалению, различные цивилизации Акватоида не могли сосуществовать мирно. Как правило, более грубая и примитивная, а в силу этого более жестокая цивилизация уничтожала более развитую и гуманную, чтобы, в свою очередь, оказаться уничтоженной еще более грубой.

В результате бессмысленных войн и варварского использования планетарных ресурсов Акватоид потерял почти всю жидкость, являющуюся основой жизни.

Чтобы выжить, Организация Объединенного Разума планеты предприняла попытки поиска вещества, способного по своим свойствам заменить жидкость жизни Акватоида. В архивах радиообменов с планетой Земля Солнечной системы было найдено сообщение, в котором упомянуто вещество, удовлетворяющее заданным параметрам: «Вода - самое драгоценное минеральное сырье, это не только средство для развития промышленности и сельского хозяйства, вода — это действительный проводник культуры, это живая крошка, которая создает жизнь там, где ее не было» (академик. Л.П. Карпинский).

В течение года специальная научно-исследовательская экспедиция тайно изучала вещество, которое вы, земляне, называете словом «вода». Обращаемся к вам с просьбой быть экспертами на конференции ученых, проводивших исследования свойств воды, и журналистов Акватоида, информирующих жителей планеты о ходе исследований».

Пресс-конференцию начинает сотрудник химической лаборатории планеты Акватоид. По ходу выступления он и следующие докладчики прикрепляют к классной доске карточки, на которых написаны важнейшие данные. В результате на доске получается краткий конспект по теме (рис. 1).

Сотрудник химической лаборатории. Это вещество встречается на Земле в трех агрегатных состояниях — жидком, твердом, газообразном. Среди ученых Земли оно известно под названием «оксид водорода», причем по химическим свойствам его относят к амфотерным оксидам.

Далее он приводит формулу воды, ее молярную массу, количественный и качественный состав, рассказывает о химических связях в молекуле, молекулярной кристаллической решетке этого вещества, последовательно прикрепляя на доску карточки 1-5 и демонстрируя схему образования ковалентной полярной связи.

Сотрудник физической лаборатории.

Сотрудники нашей лаборатории пришли к выводу, что наличие воды на планете Земля (около 1387 млн. км³) — наиболее важное условие зарождения и существования жизни. Вода на Земле существует не только в явном виде: четыре океана, моря, озера, реки; она присутствует и в воздушном океане Земли, и в почве, и во всех породах, слагающих земную кору. Много ее и в живых организмах. Даже в изливающейся из жерла вулканов огненной магме есть вода: каждый год они извергают из недр Земли до 40 млн. тонн воды.

Мы изучили теплофизические свойства воды.

Удельная теплоемкость воды составляет 4,2 кДж/(кг ·°С) (карточка 6). Это в 10 раз больше, чем у железа, в 40 раз больше, чем у золота. Только немногие вещества, например водород и аммиак, обладают большей удельной теплоемкостью. Из-за этой исключительной способности поглощать тепло температура воды при нагревании и охлаждении изменяется незначительно, поэтому водным обитателям никогда не угрожает ни сильный перегрев, ни чрезмерное охлаждение. Большая удельная теплоемкость воды определяет и климат планеты: вода нагревается значительно медленнее суши, забирая большое количество теплоты, и дольше сохраняет полученное тепло, выполняя при этом терморегулирующую функцию. На этом свойстве воды, кстати, основан и принцип обогрева жилых помещений землян — использование горячей воды в батареях отопительной системы.

Aqua omnia sunt (лат.) - вода существует везде

Рис. 1. Вид доски к концу урока.

Удельная теплота парообразования воды составляет 2300 кДж/кг (карточка 7). Это означает, что при испарении 1 г воды поглощается 2300 Дж теплоты. Данное свойство воды тоже важно для терморегуляции: например, если бы люди не потели при совершении работы, то они перегревались бы. Пот, основой которого является вода, при испарении понижает температуру тела.

Значительна и удельная теплота плавления льда. При 0° С и атмосферном давлении она составляет 334 кДж/кг (карточка 8). Из распространенных на Земле металлов только алюминий, железо и медь имеют удельную теплоту плавления выше 200 кДж/кг (при соответствующих температурах плавления). Таким образом, замерзая, вода выделяет тепло и согревает окружающий воздух. Это свойство воды также играет немаловажную роль в формировании климата планеты: замерзание воды в реках, озерах, морях не позволяет переохлаждаться воздуху в данной местности, поэтому часто можно наблюдать, как птицы в сильный мороз греются, сидя на льду.