Долой испорченный телефон! *

Как записать математически выражение: (а + а)?

Дети ответят: 2а, то есть с помощью множителя 2 можно произвести короткую запись. Множитель называется коэффициентом. Используем коэффициенты в уравнении реакции. Школьники самостоятельно записывают:

2H2 + O2 = 2H2O

Очень важно, чтобы ученики понимали, что коэффициенты – это множители, которые умножают на индексы (число атомов данного элемента). Теперь попросим проверить, соблюдается ли в нашей записи закон сохранения атомов. Это легко установить, если подсчитать число атомов каждого элемента до и после реакции (термины “слева” и “справа” я не употребляю как формальные; нужно, чтобы дети все время чувствовали реальный процесс).

Теперь разберемся, что означают коэффициенты. В нашем случае – две молекулы водорода и одну кислорода до реакции и две молекулы воды после нее.

Если мы возьмем 6.1023 молекул кислорода, сколько понадобится молекул водорода? Сколько молекул воды образуется?

O2 + 2H2 = 2H2O

1 молекула 2 молекулы 2 молекулы

6.1023 молекул 12.1023 молекул 12.1023 молекул

1 моль 2 моль 2 моль

Таким образом, ученики приходят к пониманию, что коэффициенты означают количества веществ, участвующих в реакции. По ним мы судим о количественном соотношении веществ: в данной реакции количество водорода всегда в 2 раза больше количества взаимодействующего с ним кислорода. Такой подход позволяет нам не говорить о молекулах в немолекулярных веществах (“две молекулы оксида алюминия” и др.).

Далее отрабатываем на упражнениях умение расставлять коэффициенты. Если есть ученики, которые не совсем поняли смысл коэффициентов, даем им по одной модели молекулы CH4 и по две – O2. Они лепят CO2 и H2O, т.е. моделируют реакцию горения метана.

Для упражнений отбираем реакции между простыми веществами. Поскольку учащиеся уже хорошо усвоили написание формул, в задании указываем только реагирующие вещества, а формулу продукта реакции они напишут сами. Иногда ученики начинают самостоятельно экспериментировать с написанием уравнений еще тогда, когда только научились составлять формулы. Они уже “созрели” для понимания того, что для получения бинарного вещества нужно взять два простых вещества.

Закрепляем полученное знание в ходе выполнения упражнения.

Составьте уравнения химических реакций

Al + O2 =

Na + S =

Cu + O2 =

Fe + Cl2 =

P + Cl2 =

Si + S =

Mg + Br2 =

Si + Cl2 =

Следующее упражнение дает возможность ученикам произвести обратное действие.

Какие вещества нужно взять для получения P2O3, CaO, K2S, NaCl, AlBr3, Al2S3?

В нашем педагогическом опыте, который проводится в школах г. Казани около двух десятков лет, случаев написания коэффициентов внутри формулы не наблюдается.

Лилия КУЗНЕЦОВА, учитель химии Академического колледжа при КГУ

* Окончание урока по теме “Химические уравнения”. Начало см. в “УГ” N11 за 25 марта 1997 г.

Химия

Почему пуста

пустыня?

Два урока

на экологическую тему

Предлагаю вниманию учителей уроки-игры на экологическую тему. Один урок посвящен кислороду и озону, другой – воде. Оба урока сдвоенные, т.к. в течение 45 минут эти темы трудно обсудить. Размышления требуют времени. Время проведения уроков – вторая четверть, в рамках темы “Кислород. Водород. Оксиды”.

Тема обьединяет изучение кислорода, водорода, а также их продукта взаимодействия – воды. Из важнейших классов неорганических веществ рассматриваются только оксиды. Важнейшие классы неорганических веществ играют огромную роль в познании химии. По этой причине разбивать знание о них по разным темам и изучать мимоходом – методическая ошибка. Их изучение выделяется в отдельную тему.

Экология – сложная, комплексная наука, базирующаяся на естественных науках. Химический аспект экологии – один из многих. В курсе химии не могут решаться все экологические проблемы, т.к. они связаны не только с химией. И все же на уроках по экологической тематике важно показать детям химическую опасность, насторожить их, научить правильно вести себя в различных жизненных ситуациях. Для этого прежде всего необходимо, чтобы у ребят сформировалась реальная (насколько позволяют достижения науки) химическая картина мира, чтобы они научились понимать основные химические закономерности и бережно относиться ко всему,что их окружает.

Лилия КУЗНЕЦОВА, учитель химии Академического колледжа при КГУ

Казань

Урок 1

Кислород и озон в природе

На данном уроке в форме вопросов и ответов происходит не только смотр знаний, но и выяснение незнакомых сведений, идет процесс обучения и усвоения нового. Такая форма урока интересна ученикам, они проявляют большую активность. Даже самые неактивные ученики стараются участвовать в общем обсуждении.

Урок можно проводить по типу игры “Счастливый случай”. Ученики класса делятся на несколько команд (по 4-5 человек).

Вопросы разделены на пять секторов. Представитель команды вытягивает два номера: один – номер сектора, другой – номер вопроса. Номера можно написать на целлулоидных шариках от детских игрушек, можно использовать фишки лото.

Сектор I. История

1. Кто открыл кислород? (Шееле, Пристли).

2. Когда был открыт кислород? (1768-1773, 1774).

3. Кто и когда открыл озон? (1785 – Ван-Маррум).

4. Как был открыт кислород? (Разложением оксида ртути).

5. Как был открыт озон? (Пропусканием электричества через О2).

6. Кто дал название кислороду Oxyqenium? (Лавуазье).

7. Как был назван кислород первооткрывателями? (Огненный воздух – Шееле, дефлогистированный воздух – Пристли).

8. Что означает название “озон”? (Пахучий).

Сектор II. Свойства, образование, нахождение в природе

1. Какой газ – озон или кислород – имеет большую плотность? Почему?

2. Как пополняются запасы кислорода в природе?

3. С какими простыми веществами вступают в реакции кислород и озон? Приведите примеры и напишите уравнения реакций.

4. Где в природе находятся кислород и озон?

5. Какой из газов – озон или кислород – более сильный окислитель? Почему? Каков состав молекул озона и кислорода?

6. Какого газа – озона или кислорода – больше в природе? Почему?

7. Как распределяется озон в атмосфере?

8. Что значит “кислород поддерживает горение”? Приведите примеры реакций и напишите уравнения.

9. Какими способами можно погасить зажженную свечу? Обьясните свои действия. Напишите уравнение сгорания одной из составных частей парафина С17Н36.

Сектор III. Получение кислорода и озона

1. Дж.Пристли получал чистый кислород из ртутной окалины НqО, направляя на нее сфокусированные линзой солнечные лучи. Нагретая солнечными лучами окалина разлагалась на два простых вещества. Напишите уравнение реакции, проводившейся Пристли. Как называют теперь ртутную окалину?

2. Как образуется озон? Напишите уравнение реакции. Почему после грозы ощущается запах свежести?

3. Как получают кислород в промышленности? Что служит сырьем для его производства?

4. Какой обьем кислорода можно получить из 1 м3 воздуха (при 250С и 101,3 кПа), зная обьемную долю кислорода в нем?

5. В каком порядке испаряются газы из сжиженного воздуха? При ответе учтите температуры кипения и плавления газов.

Для того чтобы помочь ребятам ответить на этот вопрос, демонстрируем следующую таблицу.

Таблица температур фазовых переходов составных газов воздуха

6. В каких агрегатных состояниях будут находиться азот, кислород и углекислый газ при -1900С?

7. Пероксид водорода Н2О2 разлагается с образованием воды и кислорода. Составьте уравнение реакции получения кислорода из пероксида водорода. Какое количество Н2О2 потребуется для получения 1 моль кислорода?

8. Напишите уравнение разложения бертолетовой соли КСlО3, которая разлагается с образованием кислорода и хлорида калия. Какое количество кислорода можно получить из 1 моль КСlО3?

Сектор IV. Значение и применение кислорода и озона

1. Какое значение имеет озон для природы?

2. Что было бы, если бы на планете Земля исчез кислород?

3. Какое влияние на природу оказывает реакция горения? Какое значение она имеет для человека?

4. Чем дышат рыбы в воде? Ответ обоснуйте.

5. Можно ли дышать озоном? Какое влияние оказывает озон на организм человека?

6. Что значит “озоновый пояс”? Каково его влияние на жизнь на Земле?

7. Где применяется озон в народном хозяйстве?

8. Как кислород связан с медициной?

Сектор V. Внимание, опасность!

1. Какое влияние оказывает на атмосферу автомобильный транспорт?

2. Почему лес называют легкими планеты? К чему приводят большие вырубки лесов?

3. Какое влияние на атмосферу оказывает сгорание угля на электростанциях?

4. Что такое “озоновая дыра”? Чем она опасна?

5. Где есть озоновые дыры? В какое время года они увеличиваются, когда уменьшаются?

6. В каких реакциях гибнет озон? Какие вещества вредны для озонового пояса? Приведите уравнение реакции.

7. Где разрушается озон больше – над сушей или над морем? Ответ обоснуйте.

8. Как влияет на озоновый пояс запуск космического корабля?

9. Какую опасность представляет накопление озона в приземном слое и в тропосфере?

За правильный ответ команда получает очко. Если команда не отвечает на вопрос, то это право предоставляется другой команде, которая получает дополнительное очко.

Кроме ответов на вопросы, дети должны еще угадать слова. Слова разгадываются по ходу ответов на соответствующие вопросы. Их разгадывают все и получают очки для команды. Клетки для слов вычерчены на ватмане. Значение слов учитель зачитывает.

Первое слово задается до начала игры по секторам.

– смесь газов, составляющих атмосферу.

– биомасса океана, восстанавливающая кислород в атмосфере (вопр. 2, сектор II).

– газ, обеззараживающий воду (вопр. 7, сектор IV).

– реакция, в которой участвует кислород или озон (перед вопр. 5, сектор II).

– часть атмосферы, в которой находится озоновый пояс (вопр. 4, сектор II).

– материк, над которым располагается самая большая озоновая дыра (перед вопр. 5, сектор V).

– вещество, молекулы которого участвуют в разрушении озона (вопр. 6, сектор V).

– газы, созданные человеком, составляющие наибольшую опасность для озонового пояса (вопр. 6, сектор V).

– газы, образующиеся в моторах транспорта, загрязняющие атмосферу и разрушающие озоновый пояс (вопр. 6, сектор V).

– горючее вещество, которое может заменить бензин (вопр. 6, сектор V).

Чтобы ученики могли отвечать на вопросы, предлагаем им читать дополнительную литературу. Советуем найти самостоятельно материал в журналах “Химия и жизнь”, прочитать книгу, специально написанную для школьников Ю.Израэлем и Ф.Ровинским “Берегите биосферу”, читать энциклопедию для школьников “Неорганическая химия”. И, конечно же, они читают соответствующие параграфы учебника.

Урок 2. Воспоминания о воде

Название урока подчеркивает, что все знания о воде нужно свести воедино. Школьники получат цельное представление об обьекте изучения, а не разрозненные знания в различных учебных предметах.

Урок проводим интегрированно с учителем живописи и географии. Можно привлечь и учителей физики, музыки.

Строение урока: I часть. “Вода в природе”; II часть. “Вода для нас”; III часть. “Мы для воды”.

По ходу урока ребята разгадывают кроссворд.

Начинаем урок с музыки. Звучит “Панорама” из балета П.И.Чайковского “Спящая красавица”. Журчащая музыка в исполнении арфы вызывает в воображении детей образ воды. Может быть подобрана и другая музыка: журчание весенних ручейков из первого концерта для фортепиано Э.Грига, из балета А.Глазунова “Раймонда”, ревущий океан из “Шехерезады” Н.А.Римского-Корсакова.

Небольшое вступительное слово учителя о том, что вода – наиболее широко распространенное вещество, привычное в нашей повседневной жизни. Но так уж оно обыкновенно?

I часть. “Вода в природе”

– Каков состав воды? Каково строение ее молекулы? Отвечая на этот вопрос дети изображают модель молекулы воды. Нужно заметить, что с первых уроков мы формируем воображение детей, приводя модели молекул и кристаллов, которые отражают строение веществ на атомно-молекулярном уровне.

– Вспомните, какова молекулярная масса воды? Рассчитайте молекулярную массу сероводорода. Сравните молекулярные массы двух веществ и скажите, у какого вещества температура кипения должна быть больше.

Рассчитав молекулярные массы Н2О и Н2S, школьники приходят к выводу, что сероводород должен кипеть при более высокой температуре. Приводим эти температуры:

Такой парадокс вызывает удивление и интерес. Рассказываем, что между молекулами воды возникают связи более прочные, чем межмолекулярные. Они называются водородными. Возникает водородная связь между атомом водорода и атомом кислорода соседних молекул. Эти связи удерживают молекулы вместе достаточно прочно, поэтому процесс испарения затруднен. Для него требуется достаточно сильное нагревание.

Демонстрируем рисунок кристаллического строения воды (рис. 1), где показаны водородные связи. На рисунке хорошо видно, как молекулы воды обьединяются в шестичленные циклы. Это нам еще пригодится.

Рис. 1 Структура льда

Разгадываем слово. 12 по вертикали: мельчайший кристаллик воды (снежинка).

Учитель изо раздает квадратики черной бумаги (вырезанные из пакетов из-под фотобумаги) и мелки, дает задание нарисовать снежинку. Дети рисуют снежинку, помня, что она лучистая, но не обращая внимания на число лучей. Наблюдая за их работой, неоднократно возвращаем их внимание к рисунку кристаллической структуры воды. Когда снежинка нарисована (а с шестью лучами она нарисована далеко не у всех), показываем правильные рисунки шестилучевых снежинок. Подводим учащихся к заключению, что внутреннее строение льда выражается во внешней форме снежинок.

Теперь обратим внимание на цветную фотографию Земли из космоса.

– Почему наша планета голубая? Нет затруднений с ответом на этот вопрос. Он является поводом для привлечения внимания к значимости воды на Земле, к формам воды в природе.

– Перечислите формы воды и географические образования на Земле. Дети вспоминают реки, озера, облака, туман, ледники, айсберги, моря и океаны, ледовые шапки на полюсах.

Разгадываем два слова. 4 по горизонтали: водное географическое образование гигантских размеров (океан); 1 по горизонтали: участок водной поверхности (акватория).

– В пресной воде солей гораздо меньше, чем в морской. Их массовая доля не более 0,1% (вспомним массовую долю солей в морской воде – 3,65%). Сообщаем, что вся вода делится на пресную (w не более 0,1%) и минерализованную (w от 0,1 до 5%).

Разгадываем слово. 9 по вертикали: самое прозрачное озеро в мире (Байкал).

Решаем задачи. Чтобы работа шла быстрей, каждую задачу поручаем одной группе учеников, чтобы каждый ученик решал только одну задачу. Вводим соревновательный момент – кто быстрее решит, тот запишет результат в общую таблицу.

1) Рассчитайте массовую долю солей в Байкале, если в 1 л байкальской воды содержится 91,4 мг солей.

2) Рассчитайте массовую долю солей в Волге, если в 1 л воды содержится 433 мг солей.

3) Рассчитайте массовую долю солей в минеральной воде (раздаем этикетки с бутылок с различной минеральной водой, где указана общая минерализация, обычно 3-5 г в 1 л воды).

Плотность воды во всех задачах принимаем примерно 1 г/мл.

Сравниваем содержание солей во всех водах и с морской водой, записывая результаты в общую таблицу, начерченную на ватмане. В нее ребята фломастером вписывают свои данные.

Делаем заключение, что все воды по сравнению с водой Мирового океана имеют невысокое содержание солей и могут быть отнесены к питьевой воде.

Разгадываем слово. 10 по вертикали: самое соленое озеро России (Баскунчак).

– Какой процесс происходит, если вода соленых озер испаряется? В качестве подсказки проводим опыт с кристаллизацией пересыщенного раствора ацетата натрия. В заранее приготовленный насыщенный раствор опускаем кристаллик соли и наблюдаем моментальную кристаллизацию раствора.

Дети вспоминают, что берега соленых озер покрыты слоем соли, которая кристаллизовалась при испарении воды. Эти залежи солей имеют промышленное значение.

Задача: Какая масса соли может быть получена из 1 л воды Кара-Богаз-гола, если массовая доля солей в ней равна 0,3. Плотность воды Кара-Богаз-гола 1,3 г/мл.

Школьники рассчитывают массу 1 л воды, которая является достаточно крепким раствором:

mр-ра = 1000 мл.1,3 г/мл = 1300 г

m(солей) = mр-ра.w = 1300 г . 0,3 = 390 г

– До сих пор мы говорили о наземной воде. А что представляет собой грунтовая вода? Она содержит растворенные вещества.

Разгадываем слово. 8 по горизонтали: подземная пустота, образованная благодаря растворяющей способности воды (пещера).

Дети соображают, что грунтовые воды, растворяя различные вещества, содержат их больше, чем наземная вода. Так возникают минеральные воды, которые употребляются в лечебных целях.

Теперь вспомним о твердой воде в природе.

Разгадываем слово. 5 по вертикали: плавающий ледник в океане (айсберг).

Учитель изо рассказывает о том, как красива вода и каким источником вдохновения она является для художников. Демонстрирует слайды картин известных художников: ледяные шапки на горах Н.Рериха, водную стихию И.Айвазовского, льды Гренландии Р.Кента, снега на зимних пейзажах И.Шишкина, “Большую волну” японского художника Хокусая.

Разгадываем слово. 6 по вертикали: гигантская волна (цунами).

Далее рассматриваем влияние воды на климат.

– Как сказывается на климате большая теплоемкость воды?

Разгадываем слово. 13 по горизонтали: климат удаленных от моря областей (континентальный).

Ученики рассказывают, что вблизи морей и океанов климат мягче, характеризуется мягкой зимой и нежарким летом. Климат глубинных районов, удаленных от океана, отличается резкими перепадами температур в летнее и зимнее время, днем и ночью. Сравниваем колебания температур

в Прибалтике от +20 до -100С

в Якутии от +40 до -500С

Разгадываем слова. 2 по вертикали: северный русский порт, не замерзающий зимой (Мурманск); 3 по вертикали: название океанического течения, влияющего на климат (Гольфстрим).

Школьники обьясняют влияние теплого течения на климат северных широт, в том числе Мурманска.

Разгадываем слово. 7 по горизонтали: ветер, дующий с моря на сушу и приносящий обильные дожди (муссон).

II часть. “Вода для нас”

Разгадываем слово. 11 по вертикали: географическое образование, лишенное воды (пустыня).

– Слово “пустыня” происходит от слова “пусто”. Почему в пустыне пусто? Подводим детей к тому, чтобы они рассказали о значении воды для жизни на Земле. Приводим следующие данные

На выращивание урожая требуется

на 1 т зерна 1540 т воды

на 1 т хлопка 10000 т воды

1 дерево испаряет 70 ведер

воды в сутки

Растения в своих организмах содержат до 70% воды. Клеточный сок является водным раствором необходимых для организма веществ. Поэтому без воды растения не могут существовать, так же, как животные и человек. Поэтому и для выращивания высокого урожая требуется большое количество воды.

Разгадываем слово. 14 по вертикали: водоем, созданный руками человека (водохранилище).

– Для чего нужна вода человеку? Ученики перечисляют все наши нужды: питье, варка пищи, мытье посуды, умывание, мытье жилища, стирка белья, канализационные нужды. Сообщаем, что на питье человеку требуется около 2 литров воды в сутки, на другие нужды в нашей стране тратится от 500 до 800 л воды в сутки на человека.

Кроме личных нужд, человек тратит пресную воду в промышленных целях.

Для производства

1 кг сахара требуется 440 л воды

1 кг бумаги – 250 л

1 кг стали – 150 л

1 кг синтетического

волокна – 4000 л

Мировой водохозяйственный баланс показал, что на все виды водоиспользования тратится 2,2 . 1011 т воды ежегодно.

– А каковы запасы пресной воды? Можем ли мы тратить воду безоглядно? Демонстрируем следующую таблицу.

Из таблицы видно, что масса пресной воды на Земле едва достигает 2% от общего запаса. Доступной же для питья (реки, озера) и того меньше. Основная часть пресной воды находится в недоступной форме, в виде ледников.

III часть. “Мы для воды”

– Как же мы относимся к воде? Насколько мы ее бережем?

Демонстрируем снимок Тура Хейердала, который он сделал в океане вдали от берегов (из книги “Берегите биосферу” Ю.Израэля и Ф.Ровинского). На снимке в океане плавают знакомые нам предметы: бутылки, молочные тетрапаки, банки из-под пива, ячейки для яиц, разнообразная пластиковая тара. Этот снимок “кричит” о том, что человек очень небрежно относится к воде.

– Какими же способами человек загрязняет воду?

Дети перечисляют все, что знают о загрязнении воды в природных водоемах: сточные воды городов, стоки от животноводческих комплексов, стоки с полей с минеральными удобрениями, промышленные стоки, стоки от мытья автотранспорта, загрязнения земной поверхности и воды бытовым мусором, загрязнение Мирового океана нефтью.

Многие компоненты сточных вод представляют собой большую опасность для животного и растительного мира, для человека.

Демонстрируем таблицу некоторых загрязнителей воды.

Таблица показывает, как опасны могут быть стоки и как велика необходимость их очистки.

Останавливаемся на очистке питьевой воды. Демонстрируем схему очистки. Коротко рассказываем о коагуляции (превращении мельчайших частичек в осадок – так можно обьяснить на этом уровне изучения химии), отстойниках, фильтрации, обеззараживании хлором или озоном.

Много воды расходуется на то, чтобы разбавить сточные воды. Для разбавления 1 км3 предварительно очищенных сточных вод требуется 10 км3 чистой воды. Но многие предприятия умудряются спускать неочищенные сточные воды, при этом загрязняется 30-50 км3 чистой воды. Хотя количество пресной воды не изменяется, качество ее падает.

Не меньше загрязняется и Мировой океан. Демонстрируем карту “Распределение нефтяных пленок на поверхности Мирового океана” (в указанной выше книге). Также демонстрируем снимки погибающих птиц и животных, загрязненных нефтью.

– Что же делать? Школьники приходят к следующим выводам:

1) бытовые и промышленные стоки не сбрасывать в естественные водоемы, а очищать и употреблять многократно;

2) очищать городские канализационные стоки;

3) употреблять минеральные удобрения так, чтобы их излишек не попадал в водоемы;

4) усовершенствовать уборку животноводческих ферм;

5) каждому человеку необходимо экономить воду.

Обсуждаем, как можно в личной жизни сэкономить воду. Ребята высказывают свои мнения о текущих кранах, о газовых колонках, с которыми тратится воды больше, о бесполезных тратах воды.

Домашнее задание: нарисовать плакат на тему “Берегите воду”.

По материалам детских работ (плакатов и снежинок) устраиваем школьный вернисаж.

Кроссворд к уроку “Воспоминания о воде”

NB!

Учебник в комплекте с методикой Л.М.Кузнецовой готовит к изданию обнинское издательство “Духовное возрождение”.

Жизнь – это то,что люди больше всего стремятся сохранить и меньше всего берегут.

Жан де ЛАБРЮЙЕР

Нельзя лечить тело, не леча душу.

СОКРАТ