| Я ИДУ НА УРОК |
Вода. Очистка воды
8 класс
Цель. Показать, что вода – уникальное природное соединение.
Задачи. Способствовать развитию интереса школьников к химии, активизировать их познавательную и творческую деятельность; изучить основные способы очистки воды; обратить внимание на необходимость бережного и экономного отношения к водным ресурсам.
Оборудование и реактивы.
На столе учителя:
1) вода чистая водопроводная в толстой стеклянной трубке;
2) вода чистая водопроводная в пластиковой бутылке с крышкой и пробиркой-поплавком;
3) смесь водорода и кислорода в соотношении 2:1, 100 мл;
4) десять пробирок в штативе;
5) вода в колбочке;
6) таблица «Аэратор»;
7) таблица «Распространенность воды на Земле»;
8) стакан с пресной водой;
9) стакан с соленой водой;
10) две картофелины, два яйца (вареных);
11) стихотворение о воде;
12) салфетки;
13) модели молекулы воды: мономера, гексамера;
14) часы песочные (2 мин.);
15) видеомагнитофон.
На столах учащихся:
1) план «Физические свойства воды» для самостоятельной работы;
2) воронка, фильтр, пробирки – 6 штук;
3) древесный уголь, песок;
4) фарфоровая чашечка, салфетка;
5) солома резаная, мел толченый, пенопласт (крошка);
6) нефть в капельнице;
7) очень грязная вода с: песком, опилками, чернилами, синтетическими моющими средствами – две пробирки;
8) раствор фенолфталеина;
9) модели атомов: два белых и один синий шарик, два стержня – соединителя, кусочек лейкопластыря.
Оформление кабинета.
1) Плакаты.
а) Полимеры воды.
б) Вода – это...
в) Обновляется ли вода. Как часто?
г) Биологическая потребность воды в кислороде (БПК).
д) Распределение воды на земле.
е) Центральный заголовок: вода – гидро, вода – аква…
2) Стенд с картинками, с водными пейзажами.
3) Капли воды, выполненные из картона.
4) Цитата о воде на отдельном плакате:
«Вода! У тебя нет ни вкуса, ни цвета, ни запаха, тебя не опишешь, тобой наслаждаешься, не понимая, что ты такое. Ты не просто необходима для жизни, ты и есть жизнь. С тобой во всем существе разливается блаженство, которое не объяснить только нашими пятью чувствами. Ты возвращаешь нам силы и свойства, на которых мы уже поставили было крест. Твоим милосердием снова отворяются иссякшие родники сердца.
Ты – величайшее в мире богатство…»
(А. де Сент-Экзюпери.)
5) Лозунг: «Вода – это жизнь».
6) Плакат «Ура! Домашнее задание» с четырьмя кармашками.
ХОД УРОКА
1. Организационный момент
Знакомство с классом, раздача листочков со стихотворением.
Учитель. Посмотрите за окно. И что там? Снег? Снег – это кристаллы замерзшей воды.
Вы слыхали о воде?
Говорят, она везде!
Ученики (с листочков).
В луже, в море, океане
И в водопроводном кране!
Как сосулька замерзает,
В дом туманом заползает.
На плите у нас кипит,
Паром чайника шипит.
Растворяет сахар в чае,
Мы ее не замечаем.
Мы привыкли, что вода
Наша спутница всегда.
Без нее нам не умыться,
Не наесться, не напиться.
Смею вам я доложить,
Без воды нам не прожить.
Учитель. Да, без воды нам не прожить. Тем более что вода бывает живая и мертвая, легкая и тяжелая, целебная и минеральная. Да, очень и очень разная. Она может быстро бежать и тихо струиться, реветь водопадом и молчать айсбергом, дымить гейзером и блистать капельками росы. Завораживать и вдохновлять, грозить девятым валом и ласково плескаться.
Видеомагнитофон: кадры о воде.
Учитель. О ней сложены былины и песни, ее считают святой и живой, ее уважают и почитают, без нее невозможна жизнь. С недавних пор ее стали строго учитывать в масштабе всей планеты. Ее изучают теоретики и экспериментаторы, химики и физики, биологи и гидрологи, представители многих отраслей знаний. Каждый из нас общается с ней ежедневно, ежечасно. Речь на уроке пойдет о таком, казалось бы, простом, но пока еще полном нераскрытых загадок веществе, как вода.
2. Изучение нового материала «Вода. Способы очистки воды»
Учитель. Что вы знаете о воде из учебника? Давайте повторим. Какую часть поверхности Земли занимает вода?
Ученики. 71%.
Учитель. Какая бывает вода?
Ученики. Речная, озерная, морская.
Учитель. Каковы общие запасы воды?
Ученики. 1,4 млрд км3 – морская, 30 млн км3 – пресная.
Учитель. Как распределяются эти запасы по местонахождению? (Таблица «Распространенность воды на Земле»). Надолго ли хватит этой массы воды? Если всю воду вылить в канистры по 20 литров каждая, то каждому человеку достанется больше 20 млн таких канистр.
По качеству, свойствам мы отдаем предпочтение пресной воде. Почему?
Ученики. В морской воде много соли.
Учитель. Как отличить морскую (или просто соленую воду) от пресной? Давайте посмотрим на опыте.
Д е м о н с т р а ц и о н н ы й о п ы т
Два стакана: в одном – пресная вода, в другом – соленая. Учитель кладет в оба стакана по одному яйцу (или по одной очищенной картофелине).
Учитель. Сделаем вывод: морская вода (соленая) имеет большую плотность. Велика ли масса соли в морской воде? Да, если высушить моря, океаны и рассыпать соль по поверхности Земли, получится слой высотой 45 м, а если только по поверхности суши – 153 м (пятидесятиэтажный дом).
В каких физических состояниях встречается вода?
Ученики. Твердое, жидкое, газообразное.
Учитель. Почему это возможно? Космический разум или иные обстоятельства так удачно разместили нашу планету! Земля удалена от Солнца на расстояние 149,6 млн км, что позволяет воде быть жидкой, твердой и газообразной, в зависимости от прогретости солнечными лучами. Но если бы Земля находилась на расстоянии 166 млн км, то вода была бы вечным льдом, а на расстоянии 134 млн км – просто испарилась бы!
Каковы же физические свойства чистой воды?
С а м о с т о я т е л ь н а я р а б о т а
Напишите в своих тетрадях характеристики, отражающие физические свойства воды, используя материал параграфа в учебнике (Л.С.Гузей, В.В.Сорокин, Р.П.Суровцева; Химия. 8 класс. М.: Дрофа, 2003, § 7.2).
1. Температура кипения – …………..……… .
2. Температура плавления – ……………….. .
3. Плотность воды при температуре 4 °С – …………………….. .
4. Плотность льда при температуре меньше 0 °С – ……………. .
5. Теплопроводность – ……………………… .
6. Электропроводность – …………………… .
7. Теплоемкость – …………………………… .
8. Способность растворять вещества – ………………………… .
9. Летучесть – ………………………………. .
10. Цвет – …………………………………… .
11. Запах – ………………………………….. .
12. Вкус – ……………………………………. .
Учитель. Теперь решим задачу: имеется три пробирки с водой и три пустые. Как, перелив только из одной пробирки воду, достигнуть чередования полных и пустых пробирок?
Задача про шесть пробирок
Задание выполняет кто-либо из учащихся у доски.
Учитель. А вообще слово «вода» звучит по-разному в разных ситуациях: гидро (гидрокостюм), аква (аквариум). На земле вода встречается в виде…?
Ученики. Пара, инея, снега, ливня…
Учитель. Состав воды изучали многие ученые. Разгадку нашел француз А.Л.Лавуазье в 1783 г. Он открыл тайну состава при получении воды: взял два объема водорода и один объем кислорода и эту смесь поджег. Капелька воды заявила о своем рождении небывалым «салютом».
Д е м о н с т р а ц и о н н ы й о п ы т
(сжигание H2 в O2)
2Н2 + О2 = 2H2O.
Учитель. Молекула воды состоит из атома кислорода и двух атомов водорода, присоединившихся под углом 104°5'.
(Демонстрация модели молекулы воды.)
Более глубокое изучение показало, что молекулы воды присоединяются друг к другу за счет непрочной водородной связи и образуют димеры, тримеры, тетрамеры…
Полимеры из молекул воды
Л а б о р а т о р н а я р а б о т а
Каждый учащийся собирает модель молекулы воды. Потом работают в паре – получают модель димера, соединив атом водорода одной молекулы и атом кислорода другой «непрочной связью» (кусочком лейкопластыря), работают в группе – собирают тетрамеры. Наиболее устойчивые – гексамеры (демонстрирует учитель). Можно собрать и более длинные цепи из молекул воды, и даже трехмерные структуры.
Учитель. У большинства веществ при охлаждении объем уменьшается, при нагревании – увеличивается. При 0 °С, т. е. при кристаллизации льда, объем не уменьшается, а резко увеличивается! Плотность льда меньше плотности воды, и …
Ученик. Лед плавает на поверхности воды.
Учитель. А весной лед тает, и вода собирает в себя прошлогоднюю листву, мусор, синтетические моющие средства и направляет свой бег в ручьи, ручьи в реки, реки в озера и далее. Загрязнители попадают в море и океан. Чем грязнее вода, тем хуже для нас и всего живого, в том числе и того, что приспособилось жить в воде. Грязная вода нуждается в избыточном количестве кислорода, который тратится на окисление и гниение посторонних примесей. Биологическая потребность воды в кислороде (БПК) – это то количество кислорода, которое необходимо для естественной очистки воды. Чем больше БПК – тем грязнее вода. Для чистой воды требуется не более 0,0015 г кислорода на литр воды. БПК канализационных вод от 0,1 до 0,5 г на литр. Существенная разница! Как же вернуть воде былую чистоту?
Существуют следующие способы очистки воды.
Первичная: отстаивание и фильтрование.
Посмотрите на воду в пробирках на столе: уже есть результат, тяжелые частицы осели на дно, легкие вспыли наверх.
Л а б о р а т о р н ы й о п ы т
• Фильтрование. В одной из пробирок перемешали очень грязную воду и вылили на фильтр из песка. Имеется результат: песчинки, бумага, опилки остались на фильтре.
• Фильтрование через уголь. Уголь – это адсорбент, вбирает в себя красители, газы и прочие возможные примеси. При пропускании воды через уголь исчезает фиолетовый цвет чернил.
• Проверка. Задержал ли фильтр синтетические моющие средства, которые дают щелочную реакцию среды, или нет? В растворы из последней пробирки (вода, очищенная фильтрованием) и из «грязной» добавляют по две капли фенолфталеина.
Ученики делают вывод (по ходу опыта).
Учитель. Вторичная очистка: аэрационная. (Рассказ по таблице «Аэратор».)
Грязная вода, содержащая органические примеси, подается в аэрационную камеру. Снизу под давлением вводится воздух – это обеспечивает избыток кислорода. Органические остатки легко превращаются в ил, и все переходит в отстойник. Отсюда вода уходит по трубам далее, а активный ил (масса бактерий, позволяющих преобразовать органические остатки) возвращается в аэратор.
Аэрационная очистка воды:
1 – предварительная очистка фильтрованием через
грунт; 2 – подача воздуха под давлением;
3 – аэрационная камера; 4 – труба для отвода
очищенной воды
Существует и третичная очистка. Это удаление определенных видов частиц с помощью химических реактивов, например раствора KMnO4.
Ученики сравнивают результаты очистки и делают вывод.
Учитель. Поговорим особо о загрязнении воды нефтью, мазуто-смазочными материалами. Ведь 1 г нефти дает пятно в несколько квадратных метров. Подумайте и сообщите, в чем вред от этого явления?
Учащиеся отвечают.
Учитель. Вот и «озеро» в чашке с водой. А на поверхности нефтяное пятно, как его убрать?
Ученики. Профильтровать.
Учитель. Это в опыте. А в океане?
Ученики. Утопить: если добавить мел, то на поверхности нет пятна – оно на дне.
Л а б о р а т о р н ы й о п ы т
В фарфоровой чашке на поверхности воды нефтяное пятно. Ученики пробуют убрать пятно соломой, мелом, пенопластом. Делают вывод о том, какими способами можно очистить грязную воду.
Учитель. Что же вы узнали нового о воде? Сообщите важную научную информацию! Торопитесь. Время пошло!
Ученики отвечают, пока пересыпается песок в песочных часах (2 мин).
3. Завершение урока
Учитель. В идеале отлично было бы, если бы вокруг блистала только чистая вода! Ведь каждая молекула ее – неразгаданная тайна. Она несет информацию из глубин времени. И сейчас различными устройствами пытаются прочитать заключенную в ней информацию. Пока это только эксперименты, но кто знает? Может это сумеете сделать вы? А пока не заговорила отдельная молекула в руках ученых, просто говорит вода: жидкая в виде рек, ручьев, морей, твердая в виде льда, инея, и газообразная в виде туманов... на этих рисунках.
(Учитель показывает слайд с водными пейзажами.)
Вода здесь течет речушкой, блестит снежинкой, парит облачком, и от всего этого уже хорошо на душе.
И мысли яснее, и жизнь краше.
А на прощание домашнее задание. Еще раз загляните в учебник (§ 7.1–7.7) и, кроме этого, выберите один из четырех дополнительных вариантов. (Учитель показывает на плакат «Ура! Домашнее задание».)
Домашнее задание
(дополнительные варианты)
В а р и а н т I. Придумать сказку, стих, рассказ о путешествии капельки воды.
В а р и а н т II. Найти дополнительную интересную информацию по теме «Вода», полезную и новую для вас. Записать, принести на следующий урок.
В а р и а н т III. Взять стакан определенного объема (200, 150 или 100 мл), налить воды и выпить ее, считая глоточки. Вычислить, сколько молекул воды вы проглотили за один только раз.
В а р и а н т IV. Дать объяснение опытам.
а) Почему ныряет «человек» (пробирка-поплавок), когда слегка надавливают на бутылку с водой?
б) Почему слова «кофе» и «сено» легко читаются через трубку с водой, а «чай» и «трава» – нет?
(Демонстрация соответствующих опытов.)
Учитель. Я не прощаюсь с вами. Я говорю вам: «До свиданья!» Отвечали вы все по-разному. Отметки можно поставить за полноту ответов, оригинальность мыслей, желание познать. Благодарю всех за понимание и эмоциональное сотрудничество со мной.
На память вам об уроке – капля воды (выполнена из картона). На обратной стороне ее такие слова:
«Вода! У тебя нет ни вкуса, ни цвета, ни запаха, тебя не опишешь, тобой наслаждаешься, не понимая, что ты такое. Ты не просто необходима для жизни, ты и есть жизнь. С тобой во всем существе разливается блаженство, которое не объяснить только нашими пятью чувствами. Ты возвращаешь нам силы и свойства, на которых мы уже поставили было крест. Твоим милосердием снова отворяются иссякшие родники сердца.
Ты – величайшее в мире богатство…»
Включается магнитофон и звучит «шум моря».
Л и т е р а т у р а
Широкова В. Вода. М.: Слово, 2001; Ворошина Н. Колокола тревоги. Библиотека, 1994, № 3; Грешников А. Бьем по живой воде. Библиотека, 1997, № 7; Грешников А. Гибель вод. Новый мир, 1998, № 1. Золотарев Ю.Г. Здоровья хорошего вам. Новосибирск: Наука, М.: Сиб. отд-ние, 1993; Гузей Л.С., Сорокин В.В., Суровцева Р.П. М.: Химия. 8 класс. Дрофа, 2003; Гриценко Н.А. Вода – вещество № 1 на планете Земля. Газета «Химия» (Первое сентября), 1999, № 18.