Тема: «Водопроводная вода: проблема очистки и качества»
(урок химии в 9-ом классе)
,
учитель химии
Цели:
развить и закрепить знания учащихся о способах исследования воды, расширить представления о способах очистки воды, показать необходимость предотвращения загрязнения водоемов, привить навыки исследовательской работы учащихся, исследовать качество воды из разных источников, познакомиться с требованиями, предъявляемыми к качеству питьевой воды.
Задачи:
1. Расширить представления о роли воды в жизни и деятельности человека
2. Выявить основные источники загрязнения природных вод.
3. Исследовать качество воды из разных источников.
4. Развивать учебно-коммуникативные умения.
5. Развивать познавательные интересы, интеллектуальные и творческие способности в процессе поиска решения жизненно важных проблем.
6. Развивать у школьников интерес изучения химии с опорой на жизненный опыт при объяснении практического значения изученного материала.
Тип урока: урок – исследование (проектная деятельность на уроке) с использованием технологии «перевернутый класс».
Формы работы учащихся: фронтальная, индивидуальная, групповая, эксперимент.
Подготовительная работа учащихся: учащиеся предварительно поделены на 4 группы по 6 человек для исследования качества воды из разных источников, отчет групп о качестве воды из разных источников проводится в виде презентаций.
Средства обучения: компьютер, интерактивная доска, проектор, химическая посуда и реактивы для проведения опытов.
Ход урока.
1. Организация
Учитель. Сегодня я вас приглашаю на необычный урок, организуем в классе научную лабораторию. На уроке вы будите учёными. Чем занимаются учёные?
• Задают вопросы
• Ищут ответы на эти вопросы
• Наблюдают, проводят опыты
• Проверяют свои гипотезы
В нашей лаборатории работают четыре научные группы. В каждой группе есть:
• Эксперты
• Старший научный сотрудник
• Помощники
2. Актуализация знаний.
Учитель. Тема научной работы заключена в загадке, предлагаю вам её разгадать:
«… У тебя нет ни вкуса, ни цвета, ни запаха, тебя невозможно описать, тобой наслаждаются, не ведая, что ты такое! Нельзя сказать, что ты необходима для жизни: ты сама жизнь. Ты наполняешь нас радостью… Ты самое большое богатство на свете…»
Так говорил об этом веществе французский летчик и писатель Антуан де Сент – Экзюпери.
Ученики. О воде
Учитель:
Тема урока:
«Водопроводная вода: проблема очистки и качества».
3. Постановка проблем. Накопление фактов для решения проблем.
После объявления темы урока учитель проводит беседу с учениками с целью актуализации знаний
Вопросы для обсуждения:
1. Химическая формула воды?
2. Что вы можете сказать о качественном и количественном составе воды?
3. Какие физические свойства воды вам известны?
Учитель. Сегодня мы более подробно остановимся на роли воды в жизни человека, проблеме очистки водопроводной воды и исследовании качества воды, познакомимся с требованиями, предъявляемыми к качеству питьевой воды. Далее учащиеся в виде презентаций представляют отчёт о результатх предварительной домашней работы.
Содержание презентации учащихся 1-ой группы
«Роль воды в жизни человека».
«Вода — необыкновенный, уникальный минерал! Это единственный минерал, который бывает в твердом, жидком и газообразном состоянии. Вода присутствует во всех тканях нашего организма, хотя распределена неравномерно:
Мозг содержит - 75 %, сердце - 75%, легкие - 85%, печень - 86%, почки - 83%, мышцы - 75%, кровь - 83%.
Вода в организме человека помогает преобразовать пищу в энергию, помогает организму усваивать питательные вещества, увлажняет кислород для дыхания, регулирует температуру тела, участвует в обмене веществ, защищает жизненно важные органы, смазывает суставы, выводит различные отходы из организма. Для того, чтобы в организме всегда была вода нужно ежедневно пить чистую, не кипяченую воду. Норма 30 мл на 1 кг веса. Соблюдение питьевого режима для организма сводит к минимуму: кровяное давление, боли в спине, ревматические боли, мигрени, уровень холестерина в крови, уменьшая тем самым вероятность сердечного приступа, ожирение, астму.
Заключение: «Где кончается вода - там кончается жизнь!»
Учитель: итак, вода необходима для жизни и деятельности человека. В течение тысячелетий люди без вреда для себя пили воду из ближайшего ручья. Однако по мере разрастания городов это становилось все более опасным. Стали происходить непонятные вспышки болезней. С чем это было связано?
Ученики. Это связано с загрязнением источников пресной воды. Ежегодно в мире сбрасывается более 420 куб. км сточных вод, которые делают непригодными около 7 тыс. куб. км воды.
К каким заболеваниям может привести некачественная вода?
Содержание презентации учащихся 2-ой группы
«Заболевания, возникающие при токсичном воздействии химических веществ, находящихся в питьевой воде».
«В мире 2 млрд. человек имеют хронические заболевания в связи с использованием загрязненной воды. Болезни и их возбуждающие факторы:
• Анемия: мышьяк, бор, фтор, медь, цианиды, трихлорэтилен.
• Бронхиальная астма: фтор.
• Лейкемия: хлорированные фенолы, бензол.
• Заболевания пищеварительного тракта: мышьяк, бериллий, бор, хлороформ, динитрофенолы, ртуть, пестициды, цинк.
• Болезни сердца: бор, цинк, тетрахлорэтилен, фтор, медь, свинец, ртуть, бензол, хлороформ, цианиды.
• Дерматозы и экземы: мышьяк, альдрин и его производные, бор, бериллий, хлор, хлорированные фенолы, хлорнафталины, хром, TRI, динитрофенолы, детергенты, фтор, кобальт, никель, продукты дистилляции нефти (масла), пластмассы, ртуть, циклические ароматические углеводороды (ЦАУ).
• Цирроз печени: хлор, магний, бензол, хлороформ, тетрахлорид углерода, тяжелые металлы.
• Метгемоглобинемия (цианоз): нитраты, нитриты, азиды, хлораты, перхлораты, тетрахлорид углерода, динитрофенолы, фенол.
Вывод. С каждым годом химический состав примесей в воде становится все более разнообразным, ежегодно вода ухудшает свои экологические показатели в 17 раз! Берегите воду!»
Учитель. Спасибо большое за выступление. И это только незначительный перечень болезней, связанный с загрязнением воды, применяемой для питья.
Из всего сказанного видно, что питьевая вода нуждается в очистке, и для того чтобы человек мог использовать воду для питья и бытовых нужд, ее очищают.
Содержание презентации учащихся 3-ей группы:
«Способы очистки воды».
«Наша планета состоит на 71% из воды, но эта вода - соленая (моря, океаны). Пресной воды (реки, озера) всего 1 % от всего мирового запаса. Наверное, всех волнует вопрос об очистке воды. Ведь для использования воды из рек, ручьев, озер и других источников пресной воды необходимо подвергнуть ее очистке и привести к стандартам питьевой воды. Такая подготовка воды осуществляется с помощью ряда различных способов - коагуляция, дезинфекция, умягчение воды, адсорбция, окисление.
Коагуляция. Для удаления в воде мелких и коллоидных частиц в нее добавляют специальные вещества – коагулянты, под действием которых образуются легкие взвеси. Они характеризуются достаточными размерами и плотностью, чтобы их можно было удалить с помощью осаждения.
Умягчение воды. В этом процессе устраняется жесткость воды, вызываемая растворенными в ней солями кальция и магния. С целью осаждения ионов на водопроводных станциях в воду обычно добавляют гидроксид калия или карбонат натрия. Для умягчения воды также могут использовать ионообменные смолы.
Адсорбция - это поглощение одного вещества поверхностью другого вещества. В процессе водоподготовки для удаления из воды органических соединений их адсорбируют на активированном угле.
Окисление. Если из воды сложно удалить некоторые нежелательные вещества, их можно окислить, превратив при этом в менее вредные формы. Например, окисление озоном позволяет превратить содержащиеся в воде цианиды в цианаты.
Дезинфекция. Для разрешения микроорганизмов, содержащихся в воде, ее обрабатывают хлором. Хлорирование же обычно является последней стадией водоподготовки.
Наиболее важной проблемой данного метода является высокая активность хлора, он вступает в химические реакции со всеми органическими и неорганическими веществами, находящимися в воде.
При хлорировании воды образуются хлорсодержащие токсины, мутагенные и канцерогенные вещества и яды. Вывод: «Без воды нет жизни, а с такой водой?».
Учитель. Санитарно-эпидемиологическая служба постоянно проводит анализ качества воды.
Содержание презентации учащихся 4-ой группы
«Нормативы ПДК».
«Гигиенические требования к качеству питьевой воды разработаны на основании Федерального закона №52-73 от 30.03. 1994 года. Безвредность питьевой воды по химическому составу определяется её соответствием нормативам.
Питьевая воды: должна быть безвредна для здоровья человека, иметь хорошие органолептические показатели и пригодна для хозяйственно-бытовых процессов. Её качества должны отвечать ГОСТ 2874-73 (вода питьевая). Повышенная концентрация солей в воде ухудшает вкус питьевой воды. Если содержание солей превышает предельно-допустимые концентрации, вода становится непригодной для питья.
Жёсткость воды - совокупность химических и физических свойств воды, связанных с содержанием в ней растворенных солей щелочноземельных металлов, главным образом, кальция и магния.
Для хозяйственно-бытовых нужд требуется мягкая вода или вода с очень незначительной жесткостью, т. к. при кипячении жесткой воды образуется накипь. При стирке тканей в жесткой воде образуются нерастворимые соединения, которые осаждаются на поверхность тканей и постепенно разрушают волокна. В жесткой воде плохо развариваются продукты. Употребление жесткой воды неблагоприятно влияет на состояние сосудов и приводит к отложению солей.
Вывод: Всеобщая декларация прав человека гласит: «Право на чистую воду, ее охрану и информацию о качестве воды – одно из основных прав человека, защищающих его здоровье и жизнь».
Затем формулируем для учащихся проблемы (вопросы), которые будут решаться экспериментально:
1. Что течет у нас из крана?
2. Можем ли мы определить качество воды для питья?
3. Можно ли пить водопроводную воду?
Далее ученики приступают к практической работе. Им предлагается исследование качества воды из разных источников.
Учитель. Чтобы ответить на эти вопросы мы проведем научный эксперимент, который будет состоять из двух этапов.
Этап I. Определение хлорид – ионов и катионов железа в воде из разных источников.
Так как методика проведения опытов предполагает работу с концентрированной азотной кислотой, то научные сотрудники из каждой группы проводили определение хлорид – ионов и катионов железа в воде из разных источников в ходе предварительной работы и приготовили отчет.
Каждая работающая группа, выполняя свое задание, будет оформлять блок опорного конспекта, в котором указывается содержание хлорид-ионов, ионов железа, жесткость воды из разных источников, а также соответствие нормам ПДК.
На столах у каждой группы лежат критерии оценивания качества воды из разных источников и методика проведения опытов.
Опыт 1. Качественное определение хлорид-ионов.
1. К 10 мл воды прибавляют 3-4 капли концентрированной азотной кислоты и приливают 0,5 мл раствора нитрата серебра.
2. Белый осадок выпадает при концентрации хлорид-ионов более 100 мг/л. Помутнение раствора наблюдается, если концентрация хлорид-ионов более 10 мг/л. Опалесценция – более 1 мг/л.
Опыт 2. Качественное определение катионов железа.
1. К 10 мл воды прибавляют 1 каплю концентрированной азотной кислоты, 2-3 капли 5% раствора пероксида водорода и приливают 0,5 мл роданида калия.
2. При концентрации ионов железа более 2 мг/л появляется розовое окрашивание, при концентрации более 10 мг/л окрашивание становится красным.
Задания для групп:
· I группа. Исследование качества воды «Айсберг» из артезианской скважины
· II группа. Исследование качества водопроводной кипяченой воды.
· III группа. Исследование качества сырой водопроводной воды.
· IV группа. Исследование качества дистиллированной воды.
Представители от каждой группы отчитываются о проделанной работе. Отчет проходит в виде презентаций со слайдами.
Представители групп, прослушав отчет о результатах опытов делают выводы о содержании хлорид-ионов и катионов железа в воде из разных источников, и оформляют блок схему опорного конспекта.
Вывод общий:
1. Хлорид – ионы обнаружены во всех пробах питьевой воды, концентрация более 100 мг/л, что соответствует нормам ПДК. В дистиллированной воде - более 10 мг/л, что не соответствует нормам ПДК.
2. Наиболее интенсивное помутнение и выпадение белого осадка наблюдалось в пробах с водопроводной водой, артезианской воде, менее интенсивное – в кипяченой воде.
3. Катионов железа во всех пробах питьевой воды не обнаружено.
Каждая работающая группа, выполняя свое задание, оформляет блок - схему и прикрепляет ее на общий опорный конспект на доске.
2 Этап. Определение жесткости воды мыльным раствором.
Это исследование группы проводят на уроке. На столах у каждой группы лежат критерии оценивания качества воды из разных источников и методика проведения опытов.
Опыт 3. Качественное определение жесткости воды с помощью раствора мыла.
1. В пробирку наливают 10 мл исследуемой воды.
2. В каждую пробирку наливают одинаковое количество раствора мыла.
3. Сильно встряхивают в течение 1 минуты, добиваясь более полного его растворения.
4. Далее вода отстаивается.
5. Необходимо измерить высоту пены, описать внешний вид полученных растворов: наличие хлопьевидного осадка, его количество, прозрачность раствора.
Характеристика полученного раствора:
1. Раствор мутный, много осадка в виде хлопьев (жесткая вода)
2. Раствор мутный, осадка почти нет (средняя жесткость)
3. Раствор почти прозрачный, осадка нет (мягкая вода)
Вывод общий: наиболее жесткая вода водопроводная.
Каждая работающая группа, выполняя свое задание, оформляет блок - схему и прикрепляет ее на общий опорный конспект на доске.
4. Выводы о результатах исследования, о возможности дальнейшего применения полученных знаний.
Учитель. Используя опорный конспект, давайте ответим на вопросы:
1. Что вы можете сказать о качестве воды для питья?
2. Можно ли пить водопроводную воду?
Ученики. Мы можем определить качество воды для питья. Водопроводная вода не содержит катионы железа, но содержит хлорид – ионы концентрацией более 100 мг/л, что соответствует нормам ПДК. Такая вода может быть использована в качестве питьевой, т. к. по наличию в ней ионов соответствует нормам ПДК. Но необходимо провести дополнительную очистку в домашних условиях (кипячение, фильтрование) (Слайд 11).
Вывод:
· водопроводную воду пить можно, но предварительно провести дополнительную очистку дома (кипячение, использование фильтров)
· такую дистиллированную воду использовать в медицинских целях нежелательно, т. к. в ней содержатся хлорид – ионы. (Слайд 12).
Продукт урока – исследования – опорный конспект с блок – схемами, который был использован в качестве информационного стенда.
5. Рефлексия
Учитель просит детей ответить на вопросы:
1. Понравился ли вам урок?
2. Что интересного вы узнали на этом уроке?
3. Какую оценку вы поставите себе за работу на уроке?
4. Можно ли использовать методику определения жесткости воды с помощью мыла в домашних условиях?
6. Литература
1. Габриелян . 8 класс: учеб. для общеобразоват. учреждений /. – 16-е изд., стереотип. – М. : Дрофа, 2009.
2. Габриелян . 9 класс: учеб. для общеобразоват. учреждений /. – 16-е изд., стереотип. – М. : Дрофа, 2009.
3. , , . Химия: Учебник для учащихся 9 класса общеобразовательных учреждений. – 2-е изд., с исправл. – М.: Вентана – Граф, 2005.
4. Современные технологии в процессе преподавания химии. Развивающее обучение, проблемное обучение, проектное обучение, кооперация в обучении, компьютерные технологии / Авт. – сост. , . – М.: 5 за знания, 2007. (Методическая библиотека)
5. Васильева химии. – СПб.: КАРО, 2003. (Модернизация общего образования)
6. , ода в нашей жизни. Учебное пособие для общеобразовательных учреждений. – М.: Дрофа,2009.
7. http//www. home edu. ru
8. http//1 september. ru/view article. php.?ID=200901804
