Бинарный урок «Вода – вещество привычное и необычное»
ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧЕРЕЖДЕНИЕ НАЧАЛЬНОГ ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ ПРОФЕССИОНАЛЬНОЕ УЧИЛИЩЕ № 30 МОСКОВСКОЙ ОБЛАСТИ
Бинарный урок «Вода – вещество привычное и необычное».
Форма урока: конференция.
Преподаватели: преподаватель физики Урываева Е.В.
преподаватель химии Лукьяненко Е.В.
Цель урока: обобщить и расширить знания о самом необыкновенном веществе в мире – воде.
Задачи:
Образовательные:
- закрепляются знания о молекулярно-кинетической теории;
о химических связях, реакциях и взаимодействии веществ;
познакомить учащихся с мировыми запасами воды;
ввести понятие ПДК - предельно допустимой концентрации;
Воспитательные:
- воспитание добровольного, свободного соблюдения моральных требований, связанных с бережным отношением к окружающей среде;
- развитие культуры поведения на уроке;
- воспитание любви к предметам физики и химии.
Развивающие:
- развитие познавательной деятельности учащихся при самостоятельном
изучении физических и химических свойств воды;
- развитие исследовательских умений учащихся;
- развитие умения слушать, делать выводы.
Методы: беседа, рассказ, демонстрация опытов, просмотр слайдов.
Оборудование: устройство для получения «живой» и «мертвой» воды, плакаты, ванна для демонстрации электролиза, компьютер, презентации (музыка песен «Священная война», «День Победы»).
Структура урока.
1. Строение молекулы воды. 2. Три агрегатных состояния воды. 3. Фазовые переходы. 4. Вода, как эталон меры.
5. Физическая задача. 6. Вода – источник энергии.
7. Вещество, которое создало нашу планету. (Релаксация) 8. Водные запасы и ее загрязнение.
9. Экономическая задача. 10. Электропроводность воды. 11. Водолечение. 12. Подведение итогов конференции
13. Сенквейн.
Ход урока
Организационный момент. Мотивация изучения нового материала.
Преподаватель физики. Эпиграфом нашего урока являются слова Антуана Де-Сент-Экзюпери «». На нашем уроке присутствуют докладчики, слушатели и гости. Докладчики будут делать сообщения по своим темам, содокладчики будут дополнять выступления. Перед слушателями стоит задача составить конспект по базисным вопросам конференции, решить задачи. Работа всех участников конференции будет оценена согласно критериям на рабочем листе.
/Презентация I, слайд 1/.
Цель урока: цель конференции заключается в рассмотрении взаимосвязи химического и физического представления оводе, расширение знаний о воде и о ее значении в нашей жизни./Презентация I, слайд 3/.
Актуализация знаний учащихся. Вода – вещество привычное и необычное. Нет на Земле вещества более важного для нас, чем обыкновенная вода, и в то же время не существует другого такого же вещества, в свойствах которого было бы столько противоречий и аномалий, сколько в ее свойствах.
Сообщения учащихся:
Страница первая
ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ВОДЫ
Вода единственное вещество на планете,которую мы можем наблюдать в трех агрегатных состояниях:
газообразном - водяной пар;
жидком;
твердом - снег,лед.
СТРОЕНИЕ МОЛЕКУЛЫ
Молекула состоит из двух атомов водорода и одного атома кислорода.
Воду можно рассматривать как оксид водорода или как гидрид кислорода. Атомы водорода и кислорода в молекуле воды расположены в углах равнобедренного треугольника. Поскольку оба водородных атома расположены по одну сторону от кислородного, электрические заряды в ней рассредоточиваются. Молекула воды полярна. что явля ется причиной особого взаимодействия между разными ее молекулами. Атомы водорода в молекуле воды, имея частичный положительный заряд, взаимодействуют с электронами атомов кислорода соседних молекул. Такая химическая связь называется водородной. Эта связь объясняет структуру воды в различных агрегатных состояниях:
1) парообразное - молекулы воды не взаимодействуют и распо ложены так, что образуют правильный тетраэдр;
2) в жидком состоянии молекулы воды объединяются в полимеры своеобразного пространственного строения. Каждая молекула водыобразует четыре водородные связи;
3) структура льда - каждая молекула воды тетраэдрически свя зана водородными связями с четырьмя другими молекулами. Крупные шары - атомы 0 (кислорода),мелкие - атомы Н (водорода). Из-за ажурной структуры льда, его плотность меньше, чем у воды.
При различных давлениях модификации льда могут быть различны. Плавление льда при атмосферном давлении сопровождается умень шением объема на 9%. Плотность жидкой воды при температуре близкой к нулю, больше, ч ем у льда. И лед плавает, оттого и не промерзают водоемы, а лишь покрываются ледяным покровом.
Страница вторая.
Фазовые переходы. Презентация
Страница третья. Вода, как эталон меры.
Шведский физик Андерс Цельсий, член Стокгольмской академии наук, создал в 1742 году стоградусную шкалу термометра, которой в настоящее время пользуются почти повсеместно. Точка кипения воды обозначена 100, а точка таяния льда 0.
При разработке метрической системы, установленной по декрету революционного французского правительства в 1793 году взамен старинных различных мер. Вода была использована для создания основной меры массы (веса) - килограмма и грамма: 1 грамм, как известно, это вес 1 кубического сантиметра (миллилитра) чистой воды при температуре её наибольшей плотности -4°С. Следовательно, 1 килограмм - это вес I литра (1000 кубических сантиметров) или 1 кубического метра воды.
Вода используется для измерения количества тепла. Одна калория - это количество тепла, нужное для нагревания 1 грамма воды с 14,5 до 15,5°С.
Все высоты и глубины на земном шаре отсчитываются от уровня моря.
Самая высокая гора – Эверест, ее высота – 8848 м.
Самая глубокая впадина – Марианская впадина, ее глубина – 11220 м.
Страница четвертая. Физическая задача.
Страница пятая. Вода – источник энергии.
Страница шестая. Вещество, которое создало нашу планету. (Релаксация).
Страница седьмая. Водные запасы и ее загрязнение.
1). Запасы пресной воды на планете.
2). Загрязнение воды. Понятие ПДК.
Вода важное условие жизни на нашей планете. Подсчитано, что содержание воды в тканях живых организмов примерно в шесть раз превышает содержание её во всех реках земного шара. Но вместе с тем вода и необходимый компонент всех технологических процессов в промышленности и сельскохозяйственном производстве. Чистота источников, бережное отношение к воде является постоянной заботой человека. Люди должны способствовать наиболее эффективному, научно обоснованному использованию вод и их охраны от загрязнения, засорения и истощения
Водопользователи обязаны экономно расходовать воду, сокращать её потери, расход на промышленные нужды, обязаны восстанавливать и улучшать качество вод, принимать меры к полному прекращению загрязнению их сточными водами, не допускать нанесения ущерба другим объектам окружающей среды, содержать в исправности очистные сооружения и устройства.
Загрязнение воды лимитируется ПДК (предельно-допустимая концентрация). Для первой категории водопользования ПДК установлено на 640 видов веществ, для второй на 147. Уровень ПДК зависит от категории водопользования. Так например для человека присутствие аммиака в воде не является опасным до уровня 2 мг/л, для рыб этот уровень уже высокотоксичен, поэтому ПДК для водоемов второй категории - 0,05 мг/л. Требования к качеству воды определяется по ряду показателей:
взвешенные вещества;
плавающие примеси;
запахи, привкусы;
окраска;
температура;
кислотность;
минеральный состав;
количество растворённого кислорода.
3). Воды Коломны. Коломна - один из немногих городов, использующих артезианскую воду. Раньше вся вода была чистой. Сей час из 15 водозаборных узлов 6 дают загрязненную воду (по нитратам, фтору, жесткости - превышение ПДК (предельно допустимой концентрации). Один водозабор в Колычеве - превышение ПДК по фтору и один водозабор на Коломзаводе - по стабильному стронцию. Перед подачей потребителям вся вода смешивается, поэтому в целом превышений ПДК нет.
Поверхностные воды.
Река Москва - самая грязная, 6-ой класс качества, превышение ПДК в 8-13 раз, по нефти в 25 раз. Вода не -пригодна ни для чего, даже для полива огородов. Река Ока - умеренно загрязнена, 3-ий класс качества, после впадения Москвы реки - 5 класс качества. В целом состояние Оки улучшилось. Очевидно, связанно это с тем, что предприятия сейчас работают на 30-40% мощ ности. Если предприятия заработают на полную мощность и не будут принимать природоохранные меры, состояние реки опять ухудшится. Сейчас 1-1,5 ПДК по нефти, фенолу, меди.
Репенка, Коломенка - умеренное загрязнение, превыше ний ПДК нет. Исследован ил, его можно использовать как удобрение, так как нет тяжелых металлов.
По последним обследованиям дна рек Оки и Москвы - реки обнаружено 54 затопленных объекта: это и дебаркадеры и баржи, и остатки конструкций мостов. Окисление металла повышает содержание железа в воде, очистительные сооружения работают на полную мощность, но этого не достаточно. Сейчас ведутся работы по созданию проектов по подъему этих сооружений со дна рек.
4) Очищение воды – фильтры.
Методы очистки воды
Вода - это среда обитания различных микроорганизмов, как безвредных для здоровья человека, так и тех, что способны стать причиной заболеваний. Какие только способы не использует сегодня человечество, чтобы очистить воду, удалить из нее все вредные примеси и болезнетворные бактерии. Это и йодирование, и применение активного серебра и активированного угля, хлорирование, озонирование и многое другое.
Технологии очистки воды и принципы работы очистных устройств можно условно разделить на физико-химические, биологические и механические.
Химический процесс очистки воды, как правило, заключается в ее хлорировании или озонировании. Иногда, в особых случаях, используются и иные технологии.
Сейчас способ очистки воды хлорированием уже устарел и постепенно уходит в прошлое, но раньше он повсеместно применялся на крупных станциях водоподготовки. Озонирование же – технология хоть и хорошая, но весьма дорогостоящая и сложная, поэтому широкого распространения он не имеет.
Существуют и другие химические способы очистки воды, применяемые индивидуально. Есть специальные препараты, входящие в различные комплекты выживания, с помощью которых можно обрабатывать небольшие объемы загрязненной и изначально непригодной для употребления воды.
Под физическими способами очистки воды подразумевается, как не сложно догадаться, некое физическое воздействие. Простейшей физической технологией водоочистки можно назвать, пожалуй, кипячение. Кипячение, с одной стороны, полностью очищает воду от любых болезнетворных организмов, но с другой стороны, такой принцип очистки воды не позволяет избавиться от различных химических загрязнений и может применяться лишь в ограниченных объемах.
Другая технология физической очистки – это облучение воды ультрафиолетом. Надо отметить, что это актуальный и современный метод очистки воды, применяемый массово на крупных объектах водоочистки. В процессе очистки воды облучением уничтожаются все вредные микроорганизмы, а вода при этом не обрабатывается вредными для здоровья химикатами.
Механические технологии водоочистки предполагают использование всевозможных фильтров. Фильтры бывают разные: грубые – для очистки воды от крупного мусора и песка – и тонкие – позволяющие отфильтровать очень мелкую пыль, а некоторые механические устройства очистки воды помогают удалить даже химические примеси и микроорганизмы.
Биологический метод [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ] заключается в использовании микроорганизмов, способных питаться органическими веществами и тем самым уничтожать их, очищая воду от коллоидных примесей и тонких суспензий.
Конечно, при применении новых методов очистки воды вышеперечисленные способы, для достижения наилучшего результата, как правило, комбинируются. Фильтры высокотехнологичных устройств очистки воды могут сочетать в себе и химические, и механические, и биологические принципы работы.
Современные [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ] бывают, как правило, многоступенчатыми, и в каждой его «ступени» применяется последовательно тот или иной метод очистки воды от загрязнений. В статьях этого раздела мы более подробно осветили все эти современные методы очистки воды.
Физико-химические методы очистки воды
Физико-химические методы очистки воды используются для обеззараживания жидкости и ликвидации органических частиц, образующих мелкодисперсные и коллоидные массы в канализационных системах. Помимо того, химическая водоочистка позволяет избавиться от нежелательных ионов, кислот и оснований.
Фильтрация как способ химической водоочистки
Смысл фильтрации состоит в том, что при помощи некоторых средств (например, ионообменных смол) можно отделить от жидкости загрязняющие вещества и элементы и тем самым произвести физико-химическую очистку воды.
Проходя через [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ], содержащий слабо- и сильнокислотные катиониты и аниониты, жидкость очищается за счет того, что при вступлении в реакцию обмена, нежелательные элементы и частицы оседают на ионообменных смолах.
Данный метод химической очистки воды достаточно полезен тем, что он позволяет выделить из жидкости вполне определенные вещества и оставить те элементы, которые в фильтрации не нуждаются.
Электрохимическая очистка воды
Электрохимическая очистка воды базируется на окислительно-восстановительных реакциях и представляет собой, собственно, воздействие электрического тока на сточные воды. Если говорить более доступным языком, можно сказать, что сильный ток делит воду на «живую» и «мертвую» и тем самым очищает ее.
Электрохимическая [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ] достаточно экономична и весьма распространена в России в связи с тем, что может быть довольно продуктивной при очень маленьких финансовых затратах. Тем не менее, за рубежом, подобный метод не используется для бытовых вод, а применяется исключительно для [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ].
Электрохимическая очистка воды позволяет уничтожить все микроорганизмы, но при этом, она может негативно повлиять на различные органические вещества. В связи с тем, что в воде могут содержаться совершенно разные микроорганизмы и вещества, а точный анализ сточных вод, как правило, не делается, результат воздействия тока на эту воду никто предсказать не сможет. Соответственно, из-за непредсказуемой реакции веществ в воде, в ходе ее очистки могут получиться не очень безопасные соединения.
Ультрафиолет – злейший враг бактерий
Обработка воды ультрафиолетовыми лучами или посредством ультрафиолетовой мембраны признана одним из наиболее эффективных способов водоочистки. Технология обеззараживания воды с помощью ультрафиолета заключается в прохождении особых фотохимических реакций, в результате которых клетки микроорганизмов, находящихся в воде, серьезно повреждаются, и бактерии погибают.
Преимуществ у ультрафиолетового способа водоочистки немало. Среди можно перечислить следующие:
сокращение времени технологических процессов,
компактность,
неизменность вкусовых качеств и химических свойств воды,
простота технологического оборудования,
повышение экологической чистоты процесса.
Очистка воды серебром
Очистка воды серебром известна людям уже много веков и благотворное воздействие серебра используется повсеместно. Бактерицидное действие металла связано с тем, что ионы серебра соединяются с оболочками бактерий и их ферментными системами и тем самым очищают воду.
Тем не менее, мало кому известно, что очистка воды серебром – далеко не самый идеальный способ дезинфекции, несмотря на рекламные похвальбы различных средств массовой информации в адрес таких [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ]. Дело в том, что серебро – это ни что иное, как тяжелый металл, и оно может повредить здоровью не меньше, чем свинец, кобальт и иные подобные, подчас ядовитые, вещества. Серебро может постепенно накапливаться в нашем организме, что впоследствии способно привести к отравлению металлом.
Очистка воды серебром может остановить рост бактерий – именно такое – бактериостатическое – действие оказывают разрешенные концентрации серебра (50 мкг/л). Убить микроорганизмы смогут только очень высокие концентрации серебра, однако для очистки воды они запрещены. Кроме того, некоторые микроорганизмы нечувствительны к серебру, поэтому, независимо от объемов используемого металла, они будут размножаться.
Соответственно, серебро нельзя назвать идеальным материалом для [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ]. Серебро уместно скорее не для очистки, а для долгого хранения воды в различных удаленных от источника воды объектах, вплоть до космических станций. Также серебро можно использовать для производства очистительных фильтров, созданных с применением активированного угля. В данном случае серебро поможет избежать накопления на фильтре бактерий. Микроорганизмы очень любят органические вещества, накапливающиеся на фильтре, а серебро позволит предотвратить их рост.
Озонирование воды – европейский подход к водоочистке
Озонирование воды в качестве технологии водоподготовки пользуется популярностью в западных странах. Принцип действия озона при очистке таков: молекулы этой химически активной формы кислорода проникают через клеточные мембраны органических веществ и быстро их окисляют. Это становится причиной гибели клетки микроорганизма. [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ] с помощью озона способствует улучшению вкусовых качеств воды и уничтожению неприятных запахов.
[ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ]
Сетчатые фильтры для воды – это фильтры, в которых в качестве фильтрующего элемента используется сетка с размером ячеек от 20 до 500 мкм - выбирается в зависимости от степени загрязнения воды. В них можно выделить два типа:
- самопромывные - есть возможность промывки фильтра без его разборки и прекращения подачи воды. Процесс можно даже автоматизировать при помощи автомата промывки.
- непромывные (или грязевики, чтобы произвести их очистку нужно разобрать фильтр и почистить сетку вручную).
Фильтры для очистки холодной воды чаще всего имеют корпус из прозрачного пластика, позволяющего визуально оценить степень загрязнения фильтрующей сетки.
Патронные (картриджные) фильтры для воды – это фильтры, в которых в качестве фильтрующего материала используется сменный элемент (картридж), помещаемый в прочный корпус (колбу) из пластика или стали. Степень очистки от 30 до 0,5 мкм. Фильтры для очистки холодной воды чаще всего имеют корпус из прозрачного пластика, позволяющего визуально оценить степень загрязнения фильтрующего картриджа. Корпус фильтров для горячей воды, изготавливается из непрозрачного термоустойчивого пластика или нержавеющей стали.
Особенностью данного типа фильтра является необходимость периодической замены фильтрующего элемента.
Высокоскоростные напорные фильтры для воды– эти фильтры представляют собой специальные емкости, напоминающие по форме колонны, изготовленные из прочных антикоррозионных материалов и наполненные фильтрующим материалом.
Этот фильтр напорный эффективно используется при высоких концентрациях разнородных механических примесей в воде. В этом смысле это, пожалуй, наиболее универсальный тип фильтра механической очистки. Однако, для данного напорного фильтра необходимо иметь достаточно места для его размещения в отапливаемом помещении, а также должна быть предусмотрена дренажная магистраль для обеспечения режима регенерации.
Страница восьмая. Электропроводность воды. (Опыт).
Страница девятая. Водолечение.
1). Отрывок из русской народной сказки «Марья Морена».
«Кощей поскакал, догнал Ивана-царевича, изрубил его в мелкие куски и поклал в смолёную бочку; взял эту бочку, скрепил железными обручами и бросил в синее море, а Марью Моревну к себе увез.
В то самое время у зятьев Ивана-царевича серебро почернело.
- Ах, говорят они, - видно, беда приключилася!
Орёл бросился на синее море, схватил и вытащил бочку на берег; сокол полетел за живою водою, а ворон за мертвою.
Слетелись все трое в одно место, разбили бочку, вынули куски Ивана-царевича, перемыли и склали как надобно.
Ворон брызнул мёртвой водою - тело срослось, съединилося; сокол брызнул живой водою - Иван-царевич вздрогнул, встал и говорит:
- Ах, как я долго спал!».
2) «Живая» и «мёртвая» вода.
В медицине нашла широкое применение активизированная вода. Чтобы получить такую воду, необходимо через нее пропустить электрический ток. При этом вода ионизируется.
Щелочная вода, со знаком «минус», называется- «живой», кислотная вода, со знаком «плюс», называется - «мёртвой». Щелочная вода: рН = 10-11 ед., с белым осадком. Кислотная вода: рН = 4-5 ед.
Опыт.
Получить «живую» и « мертвую» воду можно с помощью прибора, который можно изготовить самостоятельно. Для этого нужна литровая банка, 2 электрода из нержавеющей стали размером 40*160*0,8 мм. Брезентовый мешок диаметром 50-70 мм, высота - 160-200мм. Схема прибора на рисунке № 1.
Процесс приготовления воды длится 3-8 минут в зависимости от необходимо крепости. После приготовления, отключив вилку от сети и вынув устройство, быстро вытащить мешочек и вылить «мертвую» воду в другую посуду.
Страница десятая. Подведение итогов конференции. Оценивание выступление докладчиков.
Страница одиннадцатая. Сенквейн.
13PAGE 15
13PAGE 14715