Межпредметные связи курсов химии и природоведения

Межпредметные связи курсов химии и природоведения

ВВЕДЕНИЕ

В процессе обучения химии, особенно на начальном этапе, необходимо использовать указанный круг пропедевтических знаний и практических умений. Возможны различные приемы привлечения имеющихся знаний. Одним из них является актуализация ранее усвоенных знаний путем постановки вопросов, заставляющих учащихся оперировать определенной суммой знакомых им фактов и понятий при овладении новыми знаниями.

Глава 1. МЕЖПРЕДМЕТНЫЕ СВЯЗИ В КУРСЕ ХИМИИ

По определению Д.П. Ерыгина: “Межпредметные связи можно рассматривать как дидактическую систему, которая отражает в школьных курсах объективно существующие взаимосвязи, обеспечивает посредством согласованного взаимодействия ее учебных компонентов осуществления целенаправленного процесса обучения школьников”.

Использование межпредметных связей - одна из наиболее сложных методических задач учителя химии. Она требует знания содержания программ и учебников по другим предметам. Реализация межпредметных связей в практике обучения предполагает сотрудничество учителя химии с учителями других предметов.

1.1 Использование межпредметных связей для формирования основ диалектико-материалистического мировоззрения

Использование опорных знаний других предметов при изучении отдельных тем курса химии - важнейшее средство формирования диалектико-материалистического мировоззрения, целостного представления о явлениях природы и взаимосвязи между ними.

Решение этой задачи успешно осуществляется при совместной согласованной работе учителей различных дисциплин: природоведения, химии, физики, географии, биологии, математики, обществоведения, истории и др.

Изучению курса химии в 8 классе предшествуют курсы природоведения и ботаники, в которых учащиеся получают первоначальные представления о живой и неживой природе. Эти знания считаю опорными при рассмотрении различных разделов темы: “Первоначальные химические понятия”. Так, в курсе природоведения учащиеся изучали вещества: кислород, углекислый газ, воду и смеси веществ, песок, глину. В процессе обучения, они получили некоторые сведения об использовании угля, руды, нефти, способах разделения смесей. Для углубления и расширения этих знаний предлагаю восьмиклассникам вопросы:

1. Какие вещества, изученные вами в предыдущих классах, относятся к чистым веществам, а какие к смесям?

2. Почему не имеют смысла выражения “молекула воздуха”, “молекула гранита”, “молекула нефти”?

3. Как отделить речной песок от опилок?

4. Почему нельзя фильтрованием выделить из раствора поваренную соль?

Обсуждение этих вопросов позволяет приступить к формированию понятий “тело”, “вещество” (как один из основных видов материи). Предлагаю учащимся самостоятельно, используя знания из курса физики, природоведения, географии привести примеры тел и веществ, обращаю внимание на их разнообразие, сходство и различие по свойствам. Подчеркиваю, что свойства веществ проявляются в конкретных условиях при том или ином воздействии на вещество и при взаимодействии его с другими веществами. Отмечаю, что отдельные свойства веществ при изменении условий при физических условиях могут меняться, но качества вещества будут оставаться прежними. Подчеркиваю, что под качеством понимается природа вещества, его индивидуальность. Внешне качество вещества проявляется в его свойствах. Обращаю внимание на то, что всякое изменение, превращение (химическая реакция) есть особый вид движения материи - химической формы движения. Вещества, отличающиеся по составу молекул, по разному ведут себя при химических реакциях.

При изучении простых и сложных веществ предлагаю ученикам вспомнить, с какими из них они ранее познакомились в курсе природоведения, каких веществ в природе больше - простых или сложных. Обращаю их внимание на разнообразие простых и сложных веществ.

Сообщая учащимся, что химические элементы делятся на две группы: металлы и неметаллы, мы отличаем наличие в них противоположных свойств и в то же время отсутствие резких границ между ними. Так формируется понятие о взаимосвязях веществ.

При рассмотрении понятия о валентности как свойстве атомов химических элементов, повторяем постоянство состава веществ и формируем понятие “количество”. Разъясняем, что количественные данные характеризуют отношения масс между элементами в сложном веществе в соотношении с их валентностью, относительной атомной и молекулярной массой, числом атомов в молекуле (для веществ с молекулярным строением), а также физические величины: плотность, температура кипения, замерзания и т.д. Через количественные соотношения входящих в состав данного вещества элементов выражается постоянство состава чистых веществ.

При изучении первоначальных химических понятий представляется возможность развить полученные в курсе природоведения 5 класса знания о веществе, в курсе физики 7 класса - физических и химических явлениях. Подчеркиваем реальность (объективное существование) атомов и молекул, существование веществ независимо от нашего сознания, объективность свойств веществ.

Рассматривая закон сохранения массы веществ, знакомлю учеников с количественной стороной химических процессов. В ходе этой работы обсуждаем вопросы:

1) Будет ли масса сульфида железа (II) равна массе железа и серы, вступивших в реакцию?

2) Каковы массы кислорода и водорода, полученные при разложении воды? Сравните массы веществ до и после реакции.

3) Как можно объяснить сохранение массы веществ в свете атомно-молекулярного учения?

4) Объясните, почему масса угля и золы, образовавшихся при горении дров, меньше массы сгоревших дров?

5) Какое значение имеет закон сохранения массы веществ для практического получения веществ?

После обсуждения этих вопросов делаем вывод о неуничтожимости и несотворимости веществ (вечности материи).

Обращаем внимание на характеристику количественной и качественной сторон химической реакции. Указываем, что общее для всех типов химических реакций (разложение, замещение, соединение) - превращение веществ: возникновение из исходных новых веществ с новыми качествами, что и означает химическое движение. При этом подчеркивается, что масса веществ, которые вступили в химическую реакцию, всегда равна массе веществ, образовавшихся в результате реакции. Из закона сохранения массы веществ следует, что вещества не могут возникать из ничего или превращаться в ничто.

Изучая тему “Кислород. Оксиды. Горение” даем определения понятий “свойство” и “качество”, используя при этом знания о свойствах кислорода, полученные в курсе природоведения.

После изучения темы “Вода. Растворы. Основания.” предлагаю учащимся выполнить самостоятельные практические работы. При этом используем вещества, которые изучались в курсе природоведения (“Воздух”, “Вода” и др.), в курсе ботаники (“Дыхание семян”, “Дыхание листьев”), а также в курсе физики. Даю задание осуществить превращения:

C CO2 H2CO3 Na2CO3

Практические работы такого характера раскрывают взаимосвязь между различными классами химических соединений, развивают идею о познаваемости мира.

Исходя из превращений, осуществляемых при переходе от одних веществ к другим, даем определение понятия “развитие” (переход от одного качественного состояния к другому).

Большое научное и мировоззренческое значение имеют темы: “Периодический закон и периодическая система химических элементов Д.И. Менделеева”, “Строение атома”. Показываем, что все химические элементы имеют общую материальную основу: “общность элементов проявляется и том, что все они являются членами упорядоченной совокупности периодической системы элементов”.

На следующих уроках развиваются знания о строении атомов, полученные в курсе физики 7 класса. При этом изучение проводится так, чтобы оно способствовало формированию диалектико-материалистического мировоззрения. В ходе урока ученики убеждаются во внутреннем противоречии в структуре атома (атом как единство и борьба противоположностей): в его состав входит положительно заряженное ядро и отрицательно заряженные электроны. Единство этих противоположностей есть условие существования атомов как электронейтральных частиц.

Не менее важно и то, что межпредметные связи позволяют более целесообразно планировать изучение материала, экономить время, при этом знания по другим предметам конкретизируются, углубляются, обобщаются.

1.2 Пути и методы реализации межпредметных связей при изучении химии

Вопрос о путях и методах реализации межпредметных связей - это один из аспектов общей проблемы совершенствования методов обучения. Отбор методов обучения провожу на основе содержания учебного материала и на подготовленности учащихся к изучению химии на уровне межпредметных связей.

На первых этапах обучения учащихся приемам установления межпредметных связей преобладает объяснительно-иллюстративный метод. Весь материал межпредметного содержания объясняю сама. Когда у учащихся сформируются умения работы с материалом межпредметного содержания, можно применять репродуктивный и частично-поисковый методы и творческие межпредметные задачи.

Средства реализации межпредметных связей могут быть различны:

вопросы межпредметного содержания: направляющие деятельность школьников на воспроизведение ранее изученных в других учебных курсах и темах знаний и их применение при усвоении нового материала.

· межпредметные задачи, которые требуют подключения знаний из различных предметов или составлены на материале одного предмета, но используемые с определенной познавательной целью в преподавании одного другого предмета. Они способствуют более глубокому и осмысленному усвоению программного материла, совершенствованию умений выявить причинно-следственные связи между явлениями.

· домашнее задание межпредметного характера - постановка вопросов на размышление, подготовка сообщений, рефератов, изготовление наглядных пособий, составление таблиц, схем, кроссвордов, требующих знаний межпредметного характера.

· межпредметные наглядные пособия - обобщающие таблицы, схемы, диаграммы, плакаты. Они позволяют учащимся наглядно увидеть совокупность знаний из разных предметов, раскрывающую вопросы межпредметного содержания.

· химический эксперимент - если предметом его являются биологические объекты и химические явления, происходящие в них.

Использование межпредметных связей вызвало появление новых форм организации учебного процесса: урок с межпредметными связями, комплексный семинар, комплексная экскурсия, межпредметная экскурсия и др.

Уроки с межпредметным содержанием могут быть следующих видов: урок-лекция; урок-семинар; урок-конференция; урок-ролевая игра; урок-консультация и др.

· уроки межпредметного обобщения или тематические задания - проблема педагогики и методики как соединить знания с полезной практической деятельностью. Научить применять знания.

О связи обучения химии и географии

Помимо межпредметных связей между химией, биологией, учителя используют и сведения из географии. В 8 классе во время объяснения состава воздуха и его применения можно использовать знания учащихся об атмосфере, полученные ими на уроках географии. Восьмиклассники могут дать правильные ответы на вопросы: какое значение имеет атмосфера для живых организмов? Назовите атмосферные слои, расскажите о составе воздуха. Затем учитель сам дополняет рассказ о составе воздуха и его применении.

Проблема парникового эффекта

При изучении свойств воды задаем учащимся следующие вопросы:

1. На какие группы подразделяются материковые воды? Отмечаем, что образование горячих источников связано с остыванием вулканов, в процессе которого из их сопел начинают бить гейзеры. Подчеркиваем, что возникновение гейзеров не связано с какими-то божественными силами. Учащиеся узнают о значении воды в жизни человека, ее химическом составе и получении чистой воды.

2. Расскажите об очистке природной воды.

3. Какое значение имеет очистка питьевой воды?

4. Где используют воду?

В 9 классе при изучении минеральных удобрений используем знания учащихся по экономической географии. Ученики рассказывают о значении минеральных удобрений для повышения урожайности сельскохозяйственных культур, о роли химии в развитии животноводства. После этого дополняем более подробными сведениями материал о свойствах минеральных удобрений и их разновидностях. Выделяется удобрение мочевина CO(NH2)2 и его роль в питании животных.

Во время изучения основных видов горючего 10 класс 5 тема “Природные углеводороды” предлагаем учащимся следующие вопросы:

1. Назовите крупнейшие месторождения каменного угля.

2. Расскажите о месторождениях нефти.

3. Где находятся крупные месторождения природного газа?

Ученики показывают на географической карте, где находятся эти месторождения.

При знакомстве в 10 классе с каучуком учащиеся вспоминают страны - основные производители натурального каучука: Бразилию, Индонезию.

В декаду естественных наук можно организовать турнир знатоков, в который можно включить вопросы по химии и географии - в приложении 3.

Глава 2.Межпредметные связи курсов химии и природоведения

В усовершенствованной программе по химии в рубрике «Межпредметные связи» указаны основные вопросы, изученные учащимися в курсе природоведения, которые своим содержанием связаны с изучаемым на уроках химии материалом. Анализ курса природоведения показывает, что учащиеся имеют определенный запас знаний о различных веществах, их свойствах и применении. Результаты анализа приведены в табл. 1

В процессе обучения химии, особенно на начальном этапе, необходимо использовать указанный круг пропедевтических знаний и практических умений. Возможны различные приемы привлечения имеющихся знаний. Одним из них является актуализация ранее усвоенных знаний путем постановки вопросов, заставляющих учащихся оперировать определенной суммой знакомых им фактов и понятий при овладении новыми знаниями,

На первых же уроках химия по теме «Первоначальные химические понятия» необходимо использовать имеющиеся Звания учащихся. Отвечая на вопросы «Что такое тело?», «Что такое, вещество?», учащиеся привлекают знания, полученные в курсе природоведения. На столах у учащихся -- наборы стеклянной посуды, медные и железные предметы. По заданию учителя они определяют: а) стеклянные предметы-- тела, стекло -- вещество; б) медные предметы -- тела, медь -- вещество; в) железные предметы -- тела, железо -- вещество и т. д.

Для того чтобы учащиеся четко различали понятия «тело» и «вещество», предлагаем ям самостоятельно выписать названия тел и веществ: проволока, вода, сахар, стекло, алюминий, гвоздь, глицерин, свинец и т. д.

Затем переходим к развитию понятая свойства вещества. Учащимся задаем вопрос: чем одни вещества отличаются от других? На уроках природоведения учащиеся изучали свойства целого ряда веществ, и поэтому они самостоятельно воспроизводят свойства. Обращаем их внимание на то, зачем нужно знать свойства веществ.

Далее рассказываем учащимся, в какой последовательности описываются свойства веществ, правила обращения с некоторыми из них. Учащиеся записывают план (последовательность) описания свойств веществ: физическое состояние при обычных условиях, цвет, запах, блеск, твердость, пластичность, электропроводность, Теплопроводность, растворимость в воде, плотность, температура плавления и кипения.

По этому плану учащиеся практикуются описывать свойства предложенных веществ (воды, железа, и др.).

В результате такой работы происходит, обогащение знаний учащихся о свойствах веществ.

При изучении кислорода также необходимо использовать имеющиеся пропедевтические знания учащихся. На уроках природоведения в теме «Воздух» впервые знакомим учащихся с кислородом, способами его получения, некоторыми свойствами, значением, применением. Далее при изучении ботаники в V классе знания учащихся об этом веществе развиваются, изучается роль кислорода в процессах дыхания растений. Дальнейшее развитие знаний о Кислороде происходит в курсе химии VII класса на уроках по темам «Физические и химические свойства кислорода», «Применение и получение кислорода».

Перед тем как учащиеся приступят к изучению свойств кислорода, можно задать им вопросы, для ответа на которые необходимо использовать знания, полученные на уроках природоведения и ботаники. Однако практика показывает, что не на все выбросы учащиеся могут дать правильный ответ. Так, роль кислорода для процесса дыхания учащиеся отмечают, а способность поддерживать горение, как правило, забывают. Если учащиеся Вопросы для повторения свойств кислорода могут быть следующие: какие, газы входят в состав воздуха?



 Как доказать что в состав воздуха входит кислород? Какими свойствами обладает кислород? Как его обнаружить? Где применяется кислород? Учащиеся дают ответы на поставленные Вопросы, а актуализация ранее изученных пропедевтических знаний приводит не к дублированию их, а к систематизации и дальнейшему преемственному развитию. На уроках химии в VII классе учащиеся изучают взаимодействие кислорода с металлами и неметаллами, учатся записывать уравнения происходящих реакций, знакомятся с различными способами получения кислорода и др. Дальнейшее развитие знаний о кислороде происходит в VIII классе.

Использование знаний учащихся, полученных в предыдущих курсах, дает возможность усвоить самостоятельно такие вопросы курса химии VII класса, как применение кислорода, горение и медленное окисление, применение воздуха. Освободившееся время можно использовать для закрепления понятий окисление, оксиды, валентность, составления формул по валентности, а также на выполнение упражнений и решение задач. Анализ программы курса природоведения показывает, что учащиеся получают значительное число практических умений, которые могут быть использованы на уроках химии (табл. 2).

Особенно ценными для химии являются умения пользоваться спиртовкой, пробиркой, термометром, проводить фильтрование, прокаливание, выпаривание, отстаивание, обращаться с простейшим лабораторным оборудованием. Эти умения можно использовать при выполнении лабораторных и практических работ. Так, например, при подготовке к практической работе «Очистка загрязненной поваренной соли учащиеся могут самостоятельно составить план работы и выполнить последовательно все операции. Однако не все учащиеся помнят, как необходимо осуществить ту или иную практическую операцию. Поэтому перед началом занятия необходимо провести фронтальную беседу, цель которой состоит в том, чтобы вспомнить технику выполнения отдельных операций. Учащимся можно предложить следующие вопросы: как осуществить растворение вещества? Как отделить осадок от раствора? Отдельным учащимся можно предложить изготовить фильтр для фильтрования раствора и т. п. Усвоение системы природоведческих представлений и понятий, изучаемых в курсе IV класса, требует от учащихся значительной мыслительной деятельности. В процессе изучения природоведения учащиеся учатся проводить сравнение, выявлять общие и отличительные признаки, например общие и отличительные признаки газов, входящих в состав воздуха, сходство в отличие воды от других известных учащимся жидкостей и т. д.

Аналогичный подход необходимо использовать и при изучении химии. Содержание нашего курса позволяет широко использовать такие мыслительные операции, как сравнение (сопоставление, противопоставление), анализ, абстрагирование и др. Используя полученные на уроках природоведения первоначальные умения учащихся сравнивать предметы и явления, обучая их новым мыслительным операциям, достигается важная цель реализация межпредметных связей -- развитие учащихся.

Глава 3. Примеры реализации межпредметных связей на уроках химии и природоведения

Вода. Очистка воды

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.

Демонстрационный опыт

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?

Самостоятельная работа

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».

Демонстрационный опыт

(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

Лабораторная работа

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.

Лабораторный опыт

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.

Лабораторный опыт

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)

Вариант I. Придумать сказку, стих, рассказ о путешествии капельки воды.

Вариант II. Найти дополнительную интересную информацию по теме «Вода», полезную и новую для вас. Записать, принести на следующий урок.

Вариант 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.

Вариант 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».

Урок №2. Кислород. Оксиды. Горение

Цель. Обобщить и систематизировать знания по теме «Кислород. Оксиды. Горение».

Образовательные задачи. Закрепить сведения о строении, свойствах и областях использования кислорода и оксидов, о взаимосвязи веществ разных классов.

Воспитательные задачи. Формировать основные мировоззренческие идеи: материальность мира, причинно-следственные связи явлений, познаваемость мира. Содействовать трудовому и эстетическому воспитанию учеников, обращая их внимание на красоту проводимых опытов и т.д. Формировать умение работать в коллективе, развивать чувства товарищества, доброжелательности и требовательности к себе и своим товарищам.

Развивающие задачи. Развивать познавательный интерес и эмоции школьников, умение выделять главное, сравнивать, обобщать, логически излагать мысли.

Метод. Ролевая игра, состязание.

Тип урока. Урок обобщения и систематизации знаний.

Девиз урока. «Кислород - это вещество, вокруг которого вращается земная химия» (Й.Я.Берцелиус).

План урока

* Организационный момент.

* Конкурс «Разминка».

* Познавательные задачи (на карточках).

* Конкурс капитанов.

* Конкурс «Эстафета».

* Защита опорного конспекта «Кислород».

* Разгадывание кроссворда «Вокруг кислорода».

* Графический диктант.

* Подведение итогов.

ХОД УРОКА

Организационный момент

На этом этапе урока происходит объяснение правил игры, разделение класса на три команды, ученики выбирают капитанов.

Конкурс «Разминка»

Учитель зачитывает вопросы, ответы на которые написаны на доске под арабскими цифрами. Эти же вопросы записаны у школьников на листочках. Напротив каждого вопроса ученики ставят номер соответствующего ответа.

Вопросы (зачитывает учитель).

I. Чем определяется качество топлива?

II. Кто открыл кислород?

III. Какое вещество образуется при фотосинтезе?

IV. Как называют вещества, которые ускоряют химические реакции, но сами при этом не расходуются?

V. Как называют химические реакции, при которых происходит окисление веществ с выделением теплоты и света?

VI. Что образуется при взаимодействии вещества с кислородом?

VII. Какое явление наблюдается в процессе гниения навоза?

VIII. Как называют количество теплоты, выделяющейся или поглощающейся при химических реакциях?

IX. В каком веществе наибольшая массовая доля кислорода?

X. Назовите химический элемент, наиболее распространенный в земной коре.

Ответы (на доске). 1. А.Л.Лавуазье. 2. Оксиды. 3. Кислород. 4. Тепловой эффект. 5. Воздух.

6. Горение. 7. Теплотворная способность. 8. Дж.Пристли. 9. Катализаторы. 10. Медленное окисление. 11. Вода. 12. Ускорители.

Познавательные задачи (на карточках)

Каждой команде выдается по одной карточке. Время на подготовку - 3 мин. Потом учащиеся зачитывают вопрос вслух и дают необходимые пояснения.

Карточка 1

В конце XVIII в. английский ученый Дж.Пристли занимался нагреванием разных веществ, собирая солнечные лучи при помощи увеличительного стекла. Когда он накалил таким образом оксид ртути(II) в пробирке (рис. 1), выделилось много газа. Сначала Пристли подумал, что это воздух.



Рис. 1.

Как Пристли доказал, что выделившийся газ - кислород? Напишите уравнения реакций получения кислорода в лаборатории.

Карточка 2

Из курсов природоведения и ботаники вам известно, что кислород, выделяющийся при разложении «марганцовки» KMnO4, можно собрать методом вытеснения воздуха (рис. 2) или над водой (рис. 3). О заполнении сосуда кислородом можно судить по вспыхиванию тлеющей лучинки.

Объясните, на каких физических свойствах кислорода основаны эти методы.

Рис. 2

Карточка 3

В стеклянные банки опускают по небольшому комнатному растению в цветочных горшках. Банки плотно закрывают и через газоотводную трубку наполняют углекислым газом. В банки вносят горящие лучинки, лучинки гаснут, т.к. СО2 не поддерживает горения. Затем одну банку ставят на яркий свет, а другую - в темный шкаф. Через сутки открывают банки и опускают в них горящие лучинки. В той банке, что стояла на свету, лучинка не гаснет, как прежде, а продолжает гореть ярким пламенем (рис. 4, а). В банке, что стояла в темном шкафу, лучинка гаснет (рис. 4, б).

Рис. 4

Почему лучинка в одной банке ярко горит, а в другой - гаснет? Какой процесс отражает этот опыт?

Конкурс капитанов

Задание капитану 1-й команды. Получить и собрать кислород, написать уравнения химических реакций получения кислорода в лаборатории.

Оборудование и реактивы. Штатив, спиртовка, пробирки, прибор для собирания газа; кристаллический перманганат калия KMnO4.

Ученик проводит и описывает опыт получения кислорода, затем он перечисляет способы его собирания. Показывает запись трех разных уравнений химических реакций получения кислорода:

2KMnO4 K2MnO4 + MnO2 + O2,

2H2O2 2H2O + O2,

2H2O 2Н2 + O2.

Особое внимание уделяется соблюдению техники безопасности.

Задание капитану 2-й команды. В трех закрытых колбах находятся газы: кислород, углекислый газ и воздух. Определите, в какой колбе находится каждый газ.

Оборудование и реактивы. Три колбы с газами, спиртовка, ложка для сжигания вещества; уголек, известковая вода, порошок серы, железные опилки.

Капитан читает вслух задание и рассказывает ход определения газообразных веществ. Он записывает на доске уравнения химических реакций горения угля, серы и железа:

С + О2 = СО2,

S + О2 = SО-,

4Fe + 3О2 = 2Fe2О3.

Ученик обращает внимание на то, что в кислороде горение происходит интенсивней, чем на воздухе, а в углекислом газе предложенные вещества не горят. Наличие углекислого газа он доказывает с помощью известковой воды - при взаимодействии с углекислым газом известковая вода мутнеет:

СО2 + Са(ОН)2 = СаСО3 + Н2О.

Задание капитану 3-й команды. При производстве сахара на Хандыгском сахарном заводе используют известковое молоко Са(ОН)2. Его получают при взаимодействии негашеной извести СаО с водой. Этот процесс называется гашением извести. По термохимическому уравнению реакции

СаО + Н2О = Са(ОН)2 + 65 кДж

определите количество теплоты, которое выделится при гашении 56 кг СаО.

Ученик объясняет запись на доске, последовательно рассказывает способ решения задачи и отвечает на следующие ниже вопросы.

1) Как называют уравнение химической реакции, в котором указано количество выделившейся или поглощенной теплоты?

2) На какие две группы подразделяют термохимические уравнения?

3) К какой группе относится приведенная выше реакция?

4) Назовите профессии жителей нашего поселка, связанные с применением кислорода.

Конкурс «Эстафета»

В этом конкурсе побеждает тот, кто составит больше уравнений химических реакций с кислородом.

Защита опорного конспекта «Кислород»

Кроссворд «Вокруг кислорода»

По горизонтали: 1. Вещества, которые получаются при горении разных веществ в кислороде.

3. Английский химик, открывший кислород. 4. Вещество, поддерживающее горение и дыхание.

5. Тип химических реакций, в результате которых получают кислород. 6. Простое вещество, при горении которого в кислороде образуется белое твердое вещество. 7. Процесс с участием кислорода, сопровождающийся выделением теплоты и света. 8. Тип реакции S + O2 = SO2.

9. Соединение кислорода, необходимое для процессов жизнедеятельности.

По вертикали: 2. Самый распространенный химический элемент в земной коре.

Ответы на кроссворд

По горизонтали: 1. Оксиды. 3. Пристли. 4. Кислород. 5. Разложение. 6. Фосфор. 7. Горение. 8. Соединение. 9. Вода.

По вертикали: 2. Кислород.

Графический диктант

Требуется коротко («да» или «нет») ответить на предложенные вопросы.

1) Кислород самый распространенный химический элемент в заемной коре?

2) Относится ли электролиз воды к промышленным способам получения кислорода?

3) Может ли кислород быть твердым веществом?

4) Изменяются ли катализаторы в химических реакциях?

5) При сжигании каменного угля выделяется кислород?

6) Входит ли элемент кислород в состав оксидов?

7) Выделяется ли свет при медленном окислении?

Ответы. 1 - да, 2 - нет, 3 - да, 4 - нет, 5 - нет, 6 - да, 7 - нет.

Подведение итогов урока

Учитель напоминает ключевые сведения урока, объявляет оценки, задает домашнее задание.

Литература

1. Широкова В. Вода. М.: Слово, 2001;

2. Ворошина Н. Колокола тревоги. Библиотека, 1994, № 3;

3. Грешников А. Бьем по живой воде. Библиотека, 1997, № 7;

4. Грешников А. Гибель вод. Новый мир, 1998, № 1.

5. Золотарев Ю.Г. Здоровья хорошего вам. Новосибирск: Наука, М.: Сиб. отд-ние, 1993;

6. Гузей Л.С., Сорокин В.В., Суровцева Р.П. М.: Химия. 8 класс. Дрофа, 2003;

7. Гриценко Н.А. Вода - вещество № 1 на планете Земля.

8. Газета «Химия» (Первое сентября), 1999, № 18.