Урок на тему «Состав воздуха» - Приложения

Цели урока. Обобщить и систематизировать знания учащихся об истории открытия воздуха, составных частях воздуха, условиях возникновения и прекращения горения, основных загрязнителях атмосферы и способах их устранения. Закрепить умения решать расчетные задачи с использованием понятий: относительная плотность газа, относительная молекулярная масса воздуха, закон Авогадро, массовая доля. Реализовать идеи гуманизации и гуманитаризации естественнонаучных и технических знаний с помощью литературных произведений. Установить межпредметные связи между химией, литературой, биологией, физикой, экологией. Воспитывать у ребят культуру поведения, общения друг с другом в процессе учебной деятельности.

Оборудование и реактивы. Таблица «Состав воздуха», портреты ученых: М. В. Ломоносова, А. Лавуазье, Аристотеля. Выставка литературных произведений по теме «Воздух», таблички с названиями двух команд и жюри, музыкальное оформление игры «Счастливый случай». Эпиграф «Воздух вызывает, как дух жизни, дыхание и теплоту сердца... люди могут выжить там лишь, где им подводится свежий и годный для дыхания воздух...». Энциклопедия средневековых знаний «Книга Верных братьев».

Форма урока. Игра «Счастливый случай».

Предварительная подготовка к уроку-игре

Об этом уроке ребятам сообщается за две недели, раскрываются цели и основные правила игры, дается список учебной, научно-популярной и художественной литературы, предлагается подготовить вопросы. На урок приглашается учитель литературы, который будет вести гейм «Темная лошадка».

Для такого урока готовится кабинет химии: выставка литературы, на доске портреты ученых. Записываются тема, эпиграф. Ребята, занявшие в игре призовые места, получают отличные отметки, а все остальные участники — талисманы игры «Счастливый случай».

Вступительное слово учителя

Земная атмосфера, сформировавшаяся в ходе длительной геобиохимической эволюции, — это та часть природной среды, которой человек (и почти все живые аэробные организмы) больше всего пользуется. В сутки человеку необходимо не менее 12 кг воздуха (в 8 раз больше, чем воды, и в 12 раз больше, чем пищи).

Воздух — один из самых нужных компонентов для жизни человека (недаром о чем-то жизненно важном говорят: необходим как воздух), ведь если без пищи человек может прожить 30 дней, без воды — 10 дней, то без воздуха — лишь считанные минуты. Итак, разговор пойдет о воздухе — океане из газов, на дне которого живут люди, животные и растения.

Какая команда начнет игру первой? Та, которая справится с задачей и получит правильный ответ.

Задача. Какой объем воздуха потребуется для сжигания 120 м³ пропана C₃H₈? Сколько молекул кислорода будет содержать этот объем воздуха?

Пока команды выполняют задание, с остальными учащимися проводится фронтальная беседа по таблице «Состав воздуха».

1-й гейм. «Дальше... Дальше.. Дальше...»

За одну минуту командам необходимо ответить на большее число вопросов,

1. Какой ученый-художник впервые высказался о сложном составе воздуха? (Леонардо да Винчи, XV в.)

2. Вещества какого класса образуются при горении простых веществ? (Оксиды.)

3. Технология, при которой отходы одних предприятий могут служить сырьем для других. (Безотходная.)

4. Что понимал Ломоносов под словом «корпускула»? (Молекула.)

5. Массовая доля азота в воздухе. (75,5%)

6. Методы очистки жидкого и твердого топлива за счет действия микроорганизмов. (Микробиологические.)

7. Кто из ученых экспериментально доказал состав воздуха и опроверг теорию флогистона? (Антуан Лавуазье, 1774 г.)

8. Что используют для тушения бензина? (Огнетушители.)

9. Объемная доля кислорода в воздухе. (21%)

10. Газ, используемый вместо воздуха для накачивания автомобильных шин. (Азот.)

11. Вода, которую можно замутить своим дыханием. (Известковая.)

12. Устранение посторонних и нежелательных веществ с поверхности какого-либо объекта. (Очистка.)

13. Название смеси газов, из которых состоит атмосфера Земли. (Воздух.)

14. Искусственная дыхательная смесь. (Смесь кислорода с гелием.)

15. Первый прибор для анализа воздуха. (Эвдиометр.)

16. Бытовое название продукта разрушения железа под действием влажного воздуха. (Ржавчина.)

17. Светло-синий газ, образующийся при грозовых разрядах. (Озон.)

18. Процесс разрушения горных пород под действием воды и воздуха. (Выветривание.)

19. Высота озонового пояса над поверхностью Земли. (20—25 км.)

Подсчитываются очки команд (один правильный ответ — одно очко).

Заморочки из бочки

В зависимости от сложности вопроса команда получает от 1 до 2 очков. Если команда не может дать правильный ответ, то на этот вопрос отвечает другая команда и только потом, в случае неудачи, — ученики, не вошедшие в команду.

Первая заморочка (1 балл)

Какие три условия необходимы при горении? (Вещество, которое может гореть, кислород, отвод продуктов горения.)

Вторая заморочка (1 балл + 1 балл за запись уравнения реакции)

Ученые-биологи из команды Ж. И. Кусто применяют дыхательные аппараты замкнутого цикла при наблюдении за морскими животными. Аппарат снабжен гранулированным веществом, которое регенерирует воздух, выдыхаемый пловцом в дыхательный мешок. Назовите это вещество. Запишите уравнение реакции.

(Пероксид натрия )

Третья заморочка (1 балл)

Рассчитайте относительную плотность оксида углерода (IV) по водороду.

Четвертая заморочка (1 балл)

Плотность газа по воздуху равна 1,17. Какова молярная масса этого газа? (Из закона Авогадро следует, что при одинаковых условиях массы равных объемов газов относятся как их молярные массы.)

Пятая заморочка (2 балла)

Из курса биологии вы, наверное, знаете, что сорные куры строят гнездо из мусора и остатков растений: самка откладывает яйца на определенную глубину, самец клювом часто проверяет кучу — то частично раскидывает ее сверху, то, наоборот, делает ее выше. Зачем?

Шестая заморочка (2 балла)

Если влажное зерно заложить на хранение в больших кучах, оно может воспламениться. Чтобы сохранить зерно, его перелопачивают (перебрасывают с места на место) и сушат. Почему это необходимо делать?

Седьмая заморочка — «Счастливый случай» (3 балла)

В этом случае команда получает возможность продемонстрировать серию опытов по теме «Воздух».

Восьмая заморочка (1 балл)

Великий древнегреческий философ (V в. до н. э.) относил воздух вместе с водой, огнем и землей к началам, или элементам, из которых построен весь мир. Назовите этого философа. (Эмпедокл. Такого же мнения придерживался и Аристотель, но в IV в. до н. э.)

2-й гейм «Ты — мне, я - тебе»

(Игроки первой команды задают вопросы, подготовленные дома, второй команде. При неправильном ответе или его отсутствии — отвечают сами.)

Приведем примеры вопросов, подготовленных учащимися.

1. Говорят, что человек вдыхает кислород, а выдыхает углекислый газ. Верно ли это утверждение? (Человек вдыхает воздух, богатый кислородом, а выдыхает тот же воздух, но обогащенный СO₂.)

2. Каким воздухом можно ртуть и спирт перевести в твердое состояние, а резину сделать хрупкой? (Жидким воздухом, температура такого воздуха -190 °С, а при этих условиях указанные вещества замерзают.)

3. Почему на заводах и фабриках делают высокие трубы? (Чтобы в топках-печках была хорошая тяга воздуха, что обеспечивает полное сгорание топлива.)

4. В произведении Жюля Верна «Опыт доктора Окса» описан состав воздуха: «Семьдесят девять частей азота, двадцать одна часть кислорода, углекислота и водяные пары в переменных количествах...». Какие вещества, кроме указанных в отрывке, входят в состав атмосферного воздуха? (Инертные газы. Ж. Верн не допустил ошибки, не указав в своем перечне благородные газы: он просто не знал об их существовании, потому что первый представитель этих веществ — гелий — был открыт через 25 лет после написания книги.)

5. Почему содержание кислорода в воздухе (в норме) практически постоянно, хотя все живые существа его поглощают?

6. Опишите опыт, подтверждающий, что воздух на V₅ состоит из кислорода.

3-й гейм «Темная лошадка»

Ведет учитель литературы.

1. У писательницы В. Инбер есть такие строки: «Подобно тому как кислород и азот, соединяясь, составляют воздух, необходимый для жизни, — точно так же мысль и чувство... образуют воздух, которым дышит поэзия». Покритикуйте это выражение с точки зрения педанта-химика. (Воздух не соединение, а смесь газов.)

2. Ветер, во-первых, неистово волны бичует,

Рушит громады судов и небесные тучи разносит.

Значит то: воздух — частицы, не зримые нами,

Раз и по свойствам своим и действиям могут сравниться

С водами мощными рек, обладающих видимым телом...

Кто написал эти строки? (Материалистическая поэма «О природе вещей», Лукреций Кар.)

3. В произведении Ж. Верна «Опыт доктора Окса» описано воздействие чистого кислорода на живые организмы: «... стоило бросить в землю семечко, как из него поднимался зеленый стебелек, который рос не по дням, а по часам... Кочаны капусты превращались в кусты, а грибы становились величиной с зонтик... Но, увы! Все эти растения быстро блекли и умирали, сожженные, истощенные, обессиленные... Все кикандонцы стали теперь форменными обжорами. В городе стали потреблять в три раза больше продуктов». Объясните отрывок.

(Согласно современной концепции человеческий организм приспособился в ходе эволюции к дыханию воздухом, а не чистым кислородом. В случае же дыхания чистым кислородом ускоряются окислительные процессы обмена веществ и человеческий организм быстрее «сгорает». Так что Ж. Верн в чем-то был прав.)

4. Что хотел донести до своих современников Эразм Дарвин в своей натурфилософской поэме «Храм природы»:

Они следят, как кислород с азотом

Вступает, воздух образуя, в связь

Иль, с водородом тесно съединяясь,

Волнует, кипит водоворотом.

(Состав воздуха и образование воды.)

5. Многие из вас прочли книгу М. Митчел «Унесенные ветром». Вот отрывок, в котором описана сцена тушения пожара: «...сухой, как трут, осиновый пол мгновенно занялся, заглатывая огонь, как воду... Она (Скарлетт) сунула ковер в бадью и, набрав побольше воздуха в легкие, ринулась снова в темную от дыма кухню, плотно захлопнув за собой дверь. Целую, как ей показалось, вечность она, кашляя, задыхаясь, кружилась по кухне. Била и била мокрым ковром по струйкам огня, змеившимся вокруг нее».

Какие условия прекращения горения указаны? Как с этих позиций объяснить действия героини?

(Чтобы погасить пламя, нужно либо охладить вещество ниже температуры воспламенения, либо прекратить доступ к нему кислорода, что и делала героиня. Действовать нужно быстро и решительно. Огонь гасят, накрывая горящий предмет брезентом, одеялом (ковром), песком. Чтобы погасить горящую древесину (пол), ее заливают водой. Вода охлаждает горящую древесину и преграждает доступ к ней воздуха.)

4-й гейм «Гонка за лидером»

Вопросы зачитываются поочередно одной, а затем другой команде; если нет правильного ответа, то ведущий называет ответ и зачитывает вопрос для другой команды, — суммарное время две минуты.

1. Главный «утеплитель» нашей планеты. (Водяной пар, он перехватывает до 60% теплового излучения Земли, а СO₂ — 20%.)

2. Газы, используемые при резке и сварке металлов. (O₂, ацетилен.)

3. Вещество, образующееся из водорода и кислорода. (Н₂O)

4. Сосуд для нагревания металлов. (Реторта.)

5. Краткая запись химической реакции. (Уравнение химической реакции.)

6. Вещество, состоящее из атомов одного вида. (Простое.)

7. Легкий, негорючий газ, используемый при заполнении воздушных шаров и дирижаблей. (Гелий.)

8. Движущийся воздух. (Ветер.)

9. Масса 1 л воздуха при н. у. (1,29 г.)

10. Масса 22,4 л воздуха при н. у. (29 г.)

11. Потенциальное экологически чистое топливо. (Н₂)

12. В XVIII в. один из газов, довольно легких, называли «горючим воздухом». О каком веществе идет речь? (В 1776 г. английский ученый Кавендиш так назвал Н₂.)

13. Способность СO₂ удерживать тепло у поверхности Земли, словно под пленкой парника. (Парниковый эффект.)

14. Чем отличается воздух над лесом и над большим городом? (Содержанием СO₂.)

15. Металл, который А. Лавуазье подверг нагреванию для установления состава воздуха. (Ртуть.)

16. Простейшая модель топки. (Керосиновая лампа.)

17. Реакции, сопровождающиеся выделением тепла и света. (Реакции горения.)

18. Способ тушения загоревшейся на человеке одежды. (Набросить одеяло.)

19. Один из опытов, подтверждающий, что теплый воздух поднимается вверх. (Бумага над плиткой, две свечи: в верхней части двери и в нижней.)

20. Переход медленного окисления в горение. (Самовозгорание.)

21. Горючие материалы, сжигаемые ради использования выделяющейся при этом теплоты, (Топливо.)

22. Жидкое топливо, получаемое из нефти. (Бензин, керосин или другие нефтепродукты.)

23. Составная часть воздуха, газ, называемый «удушающая материя», «безжизненный», «рождающий селитру». (Азот.)

24. Процесс, приводящий к снижению содержания кислорода в воздухе. (Горение бензина в двигателях внутреннего сгорания — авиа-, космический и автотранспорт.)

25. Газовая оболочка, окружающая небесное тело. (Атмосфера.)

26. Высота, в пределах которой среднее содержание основных компонентов сухого воздуха одинаково. (100—120 км.)

27. Физиологический процесс в организме человека, в основе которого лежит газообмен. (Дыхание.)

Подводятся итоги игры.

Заключительное слово учителя

В фантастической повести И. Ефремова «Сердце змеи» рассказывается о встрече землян с представителями другого мира, не кислородного, а фторного. Может, и есть иные миры во Вселенной, нашу же колыбель — кислородный мир — мы должны любить и беречь.

Житель планеты Земля, задумайся над этими данными.

• В выхлопных газах двигателя, работающего на нормальном бензине и при нормальном режиме, содержится 2,7% угарного газа, при снижении скорости эта доля увеличивается до 3,9% , а на малом ходу до — 6,9% .

• Население земного шара ежегодно выкуривает 12 · 10¹² штук папирос и сигарет.

• Общая масса окурков, бросаемых где попало, достигает 2 520 000 тыс. Курящие ежегодно выкуривают в атмосферу 730 т синильной кислоты, 384 000 т аммиака, 108 000 т никотина, 600 000 т дегтя, более 550 000 т угарного газа и других составных частей табачного дыма.

• Головная боль, головокружение, сердцебиение, слабость — вот частые жалобы пассивных курильщиков (некурящих), которым приходится подолгу находиться в прокуренном помещении.

• Легковой автомобиль поглощает ежегодно из атмосферы 4 т кислорода, выбрасывая с выхлопными газами 800 кг угарного газа, около 40 кг оксидов азота и почти 200 кг углеводородов.

• Автомобиль за 1000 км пробега «съедает» столько кислорода, сколько его водитель за целый год.

• Каждый год огонь уничтожает 9—10 млн. га леса.

Помните! Воздух — это жизнь!