Урок-суд
Тема: «Оксид углерода (II), оксид углерода (IV). Свойства СО2 и СО».
Цель: 1) ознакомить учащихся с физическими свойствами углекислого газа и угарного газа. Познакомить с применением этих веществ в народном хозяйстве.
2) ознакомить учащихся с влиянием угарного и углекислого газа на окружающую среду и здоровье человека.
3) привить интерес к химии и экологии.
Оборудование:
- Коллекция «Минералы и горные породы»; Приборы для получения углекислого газа; Химическая посуда: кристаллизатор, газоотводная трубка, химический стакан; Реактивы: CaCO3 - карбонат кальция (мрамор), НСl – соляная кислота, Ca(OH)2 – гидроксид кальция; Свечка, спички
Ход урока:
Вступительное слово учителя о целях и задачах урока. Ролевая игра.Действующие лица: Судья, Секретарь суда, Прокурор, Адвокат, свидетель защиты, свидетель обвинения, эксперты, подсудимые: Угарный газ, Углекислый газ.
Секретарь суда: Встать! Суд идет!
Судья: Слушается дело №1 по обвинению окиси углерода, она же угарный газ, она же оксид углерода (II), она же моноокись углерода. Она имеет формулу СО. Оксид углерода (II) – бесцветный газ, в чистом виде без запаха, не много легче воздуха, плохо растворим в воде, с очень низкой температурой кипения (191,5 °С). Оксид углерода (II) сильный восстановитель. Электронная структурная формула оксида углерода (II)
Слово предоставляется прокурору.
Прокурор: Господин судья, господа заседатели. Сегодня я обвиняю оксид углерода (II) в том, что он наносит природе огромный моральный и материальный ущерб. Угарный газ – сильный яд! Угарный газ бьет не заметно и целенаправленно. В этом и появляется его коварность. Поступив в кровь через легкие, он в 300 раз быстрее, чем кислород соединяется с гемоглобином, блокирует его. От того в ткани и органы поступает меньше кислорода. Наступает кислородное голодание, от которого прежде всего страдает головной мозг и нервная система. Первые признаки отравления: слабость, головная боль, головокружение, при длительном времени вдыхания СО – потеря сознания. При острых отравлениях учащается пульс, возможны рвота, судороги, поражение зрительного нерва.
Судья: Слово для защиты предоставляется адвокату.
Адвокат: Господин судья, господа заседатели. Я хочу остановится на истории происхождения СО. Обратимся к камину, печке, именно в них при неполном сгорании топлива образуется вещество, без которого не мог обойтись А. Конан-Дойл – окись углерода (СО).
2СО + О2 = 2СО + Q
Но угарный газ образуется и тогда, когда двуокись углерода, продукт полного сгорания топлива, восстанавливается раскаленными углями:
СО2 + С = 2СО + Q
Обычно в это время считая, что печь хорошо протоплена вы закрываете дымоход, чтобы сохранить тепло. И угораете, потому что угарный газ, не смотря на свою ядовитость, никак не раздражает органов чувств, у него нет ни вкуса, ни запаха, ни цвета. Чтобы наш подсудимый не оказывал такого влияния вы не должны закрывать дымоход, не убедившись, что весь СО вышел из камина или печки. В наш благословенный век центрального и электрического отопления с печами приходится иметь дело все реже и реже.
Прокурор: Однако случаев отравления угарным газом не становится меньше ибо он содержится и в выхлопных газах двигателей внутреннего сгорания, и в горючих газах, широко используемых в промышленности и быту. Даже в небе нет спасения от всепроникающей окиси углерода. Криминалисты утверждают, что многие авиационные катастрофы произошли из-за того, что в результате износа двигателей или плохой их регулировке образовывалось и проникало в кабину слишком много угарного газа. Он одурманивал, отравлял экипаж – авария становилась неизбежной.
Судья: Слово предоставляется свидетелю-летчику.
Свидетель: Я знаю, что у современных самолетов кабины очень герметичны, снабжены системами поддува и вентиляции. Для таких самолетов СО не так опасен, вероятность вредного воздействия выхлопных газов здесь близка к нулю.
Судья: Слово предоставляется адвокату.
Адвокат: Разве можно говорить об угарном газе только с отрицательной стороны? Тот самый угарный газ известен и в качестве восстановителя, топлива, сырья для органического синтеза…СО вступает в реакцию с хлором:
СО + Cl2 = COCl2
Полученный газ был назван фосгеном. В годы первой мировой войны фосген был применен как боевое отравляющее вещество. В настоящее время фосген перерабатывают в уксусный ангидрид, красители, карбамид. Ядовитый оксид превращается при этом в полезные и нужные для человека продукты. В реакции СО и Н2 можно получить метанол.
СО + 2Н2 = СН3ОН
Метанол является важным сырьем для органического синтеза. Широко используется СО и в черной металлургии. (производство чугуна и стали) – как восстановитель.:
4СО2 + Fe3O4 →3Fe + 4CO2 .
Судья: второе дело, которое мы должны рассмотреть, это дело по обвинению «родного брата» оксида углерода(II) – оксида углерода (IV) – СО2, он же двуокись углерода, он же углекислый газ.
Оксид углерода (IV) – бесцветный газ, примерно в 1,5 раза тяжелее воздуха, сравнительно хорошо растворим в воде.
Оксид углерода (IV) имеет следующую электронную и структурную формулу:
В чем же обвиняется углекислый газ? Слово предоставляется прокурору.
Прокурор: Известнейший металлург средневековья Георгий Агрикола среди причин по которым люди оставляют рудники недовыработанными назвал «яд» возникающий в некоторых местах и «человекоубийственных демонов», от которых ничто не может спасти. Впрочем и сам Агрикола и его предшественники обнаружили и исследовали реальные вещества и явления, опасные для жизни Горников. «В глубоких колодцах серные и квасцовые вещества убивают землекопов. Чтобы обнаружить опасность, опускают горящую лампу, которая в этом случае гаснет…Воздух становится не здоровым от самой глубины колодца». Это написано еще в I веке нашей эры (Плиний старший, «Естественная история»). Как и некоторые другие газы, углекислый газ способен накапливаться в глубоких колодцах (он в 1,5 раз тяжелее воздуха) не только в результате дыхания. Углекислый газ – один из продуктов вулканической деятельности. При соединении СО2 с частицами угля, дыма и пыли, образует смесь получившую название смог. Удушающее действие является результатом нарастания количества содержания углекислого газ в воздухе. Его накопление в воздухе затрудняет отдачу в легких двуокисей углерода, накопившиеся в венозной крови, а длительное перегрузка крови двуокисью углерода вредна.
Последствия от накопления в воздухе двуокиси углерода:
2% - никаких заметных реакций;
3% - гаснет свеча;
4% - глубокое дыхание, возрастание мускульных усилий, быстрая утомляемость;
10% - мучительное состояние, головная боль, прилив крови к лицу, начинается оцепенение;
12-15% - обморок и через некоторое время смерть.
Двуокись углерода выделяется при гниении растительных остатков. В глубокие погреба и колодцы нельзя спускаться без осторожности так как можно задохнуться.
Эксперт: Таким образом из сказанного можно сделать вывод: углекислый газ не поддерживает горение и дыхания. Я продемонстрирую это на простом опыте:
Воздействуем на мел соляной кислотой. Пробирку закроем газоотводной трубкой, конец которой опущен в кристаллизатор, в котором находится зажженная свеча. При накоплении в кристаллизаторе углекислого газа свеча гаснет:
СаСO3 + 2НCl = CaCl2 + H2CO3 →H2O
↓
CO2
Адвокат: История открытия углекислого газа – это погоня за ускользающим духом…Именно так «духом» или «воздухом» называли любой газ на заре химии. Открыл его, по видимому, голландец Ян Батист Ван Гельмонт (1577 - 1644), который первый обратив внимание на образование какого-то «воздуха» при действии кислоты на известняк.
Такой же «воздух» выделяется при брожении пива и горении дров, это разумеется углекислый газ.
Углекислый газ приносит огромную пользу. Играет роль в процессе фотосинтеза. Владимир Иванович Вернадский (физиолог) сказал: «Все живое вещество в конечном итоге в значительной части своей массы приходит из угольной кислоты атмосферы или угольной кислоты, растворенной в воде, так как это единственный источник, из которого оно извлекает потребный ему углерод».
Не буду подробно рассказывать о фотосинтезе, упомяну только, что этот процесс происходит по следующей схеме:
Н
│
СО2 + 2Н2О = Н−С−ОН + Н2О + О2
│
Н
А процесс жизнедеятельности организмов, равно как и процесс их разложения после гибели, можно выразить тем же уравнением, толь написанным с права на лево. Отсюда напрашивает вывод: жизнь начинает и заканчивается углекислым газом.
Свидетель: Углей газ приносит большую пользу. Потребление углекисло газа распределяется следующим образом: в промышленности – 77%, в строительстве, сельском хозяйстве и медицине – 12%, остальные 11% - в заготовке продуктов питания и торговле.
Всем знакомы дымящиеся кусочки «сухого льда» - это твердый углекислый газ, замерзающий при температуре 78,5°С.
Обычно «сухой лед» испаряется, минуя жидкую фазу. Охлаждающая способность «сухого льда» примерно в три раза больше, чем у обычного «мокрого». Если сжать кусочек «сухого льда» между пальцами, они будут отморожены.
Как можно его использовать?
Я очень люблю в жаркую погоду пить лимонад, тархун, нарзан, другие напитки. Как их получают? Углекислый газ растворяют в воде с сиропом и получен приятный, вкусный напиток.
Между прочем, и самые древние пещеры, и теперешние каменные дома отчасти сложены из углекислого газа – «связанного воздуха».
Достаточно вспомнить об известняке и мраморе – разновидностях карбоната кальция, соли угольной кислоты.
Прокурор: Человек в состоянии покоя выдыхает за час около 12 л углекислого газа. Во время интенсивной работы это количество увеличивается в десять раз.
Повышение концентраций углекислого газа в воздухе сказывается на работоспособности. Особенно чувствителен к малейшим повышениям концентраций углекислого газа головной мозг.
Вспомните, как тяжело занимается умственной работой в непроветренной душной комнате…
Эксперты: Можно избежать отрицательного воздействия углекислого газа на организм. Помещение, в котором работает человек должно проветриваться, а если нет такой возможности (например, в кабинах космических кораблей) нужно, учитывая свойства углекислого газа – связывать его щелочью, перекисью натрия, калия:
2LiOH + CO2 = Li2CO3 + H2O
4NaO2 + CO2 + H2O = 2NaOH + Na2CO3 + 3O2
2Na2O2 + 2CO2 = 2Na2CO3 + O2
Секретарь суда: При объявлении приговора прошу всех встать!
Судья: СО не накапливается в атмосфере, используется грибками, микрофлорой в своем биологическом цикле.
СО2 используют зеленые растения в процессе фотосинтеза. Нет, нельзя уповать на природу, что она все вывезет и вынесет. Богатая микрофлора Калифорнии не может уничтожить смог над Лос-Анжелесом; городским сферам не под силу очистить воздух шумных перекрестков. Чтобы сохранить нормальную экологическую обстановку на Земле нужно помнить, что мы от природы не отдалены. Экологическая обстановка в наших руках!
Суд постановляет: вынести подсудимым СО и СО2 оправдательный приговор, указав им на необходимость всемерно развивать полезные качества, расширять области применения СО и СО2 на благо человека
