Рабочая программа элективного курса Химия литосферы для 10 класса
Министерство образования и науки РФ
Муниципальное бюджетное общеобразовательное учреждение
Сетраковская средняя общеобразовательная школа
РАБОЧАЯ ПРОГРАММА
элективного курса
«Химия литосферы»
для 10 класса
Учитель высшей квалификационной категории
Сетракова Ольга Григорьевна.
2014 г
Пояснительная записка
Окружающий мир разнообразный и загадочный. Наука раскрывает его тайны. Химия занимает в этом одно из первых мест. Она изучает вещества, их превращения и явления, сопровождающие эти превращения.
Курс «Химия литосферы» рассчитан на учащихся 10 класса, проявляющих интерес к окружающей природе , минералам и горным породам и имеющих склонность к экспериментированию с объектами природы.
Цель элективного курса:
возбуждение интереса к химии и другим предметам естественного цикла;
подготовка к восприятию нового, достаточно сложного химического образования в старших классах.
развитие интереса обучающихся к веществу и химическим явлениям, происходящим в природе.
Задачи:
продолжать формирование на конкретном учебном материале умений:
связно, грамотно и доказательно излагать учебный материал;
самостоятельно применять, пополнять и систематизировать знания;
развивать интеллектуальные творческие способности учащихся;
развивать интерес к изучению химии для осознанного выбора профессии.
Главным содержанием курса является естественно – научная исследовательская деятельность. Она включает в себя такие элементы как наблюдение, выдвижение гипотез, проведение химического эксперимента, математическая обработка данных, анализ информационных источников, а так же предполагает использование коммуникативных умений, сотрудничество при работе в группах, презентацию результатов.
Для проведения практических занятий выбраны знакомые природные объекты – почва и минералы.
Тематика курса состоит из двух частей:
1) В мире камня.
2) Химия почвы.
Особенностью курса является его практическая направленность, которая позволяет продолжить исследовательскую работу и вне занятия в лаборатории.
Методы:
1.Рассказ, беседа;
2.Реферативные и экспериментальные исследования;
3.Методы поискового характера, стимулирующие познавательную активность учащихся;
4.Самостоятельная работа учащихся с различными источниками информации, включая Интернет-ресурсы.
Формы организации познавательной деятельности учащихся:
индивидуальные
групповые
Программа рассчитана на17 часов.
1
Содержание программы
Введение (1час).
Тема 1. Химия почвы (6 часов).
Почва – источник питания для растений и источник основных средств существования человека. Механический и химический состав почвы. Свойства почвы – водные и воздушные. Химико – биологические процессы, происходящие в почве. Плодородие почвы и регулирование его человеком. Охрана почв.
Практические работы.
1. Определение механического состава и вида почвы.
2. Определение минеральной и органических частей почвы.
3. Определение кислотности почвы.
4. Обнаружение ионов, содержащихся в почве.
Тема 2. В мире камня (10 часов).
Науки о камне – геохимия, петрография, минералогия. Минералы и горные породы, их образование на Земле. Известные физические свойства минералов. Кристаллы и их выращивание. Химический состав и химические свойства минералов. Классификация минералов по химическому составу. Камень на службе человека. Камни и мифы.
Практические работы.
5. Изучение коллекции минералов и горных пород.
6. Превращение карбонатов в гидрокарбонаты.
7. Выращивание кристаллов. Изучение физических свойств минералов.
8. Изучение свойств (растворимость в воде и реакция с соляной кислотой) некоторых минералов. Обнаружение железа в рудах и меди в медном колчедане.
Экскурсия к почвенному разрезу.
Профильная проба. Защита учащимися рефератов на темы:
«Камень на службе человека»
«Камни и мифы»
«Охрана и улучшение почв»
«Карстовые пещеры»
«Выветривание»
«Руды»
2
Тематическое планирование курса
№ п/п
Тема занятия
Форма проведения
1
Введение.
Вводная беседа. Инструктаж по ТБ.
Тема 1. Химия почвы (6 часов)
2,3
Почва, ее состав и свойства.
Лекция. Инструктаж по ТБ. Практическая работа №1 Определение механического состава и вида почвы.
4
Химико – биологические процессы, происходящие в почве.
Рассказ учителя
5
Плодородие почвы. Охрана почв.
Инструктаж по ТБ. Практическая работа №2. Определение минеральной и органических частей почвы.
6
Исследование почвы.
Инструктаж по ТБ. Практическая работа №3 Определение кислотности почвы.
7
Исследование почвы.
Инструктаж по ТБ. Практическая работа №4 Обнаружение ионов, содержащихся в почве.
Тема 2. В мире камня (10 часов)
8
Науки о камне – геохимия, петрография, минералогия.
Лекция. Сообщения учащихся.
9
Минералы и горные породы, их образование на Земле.
Инструктаж по ТБ. Практическая работа №5 Изучение коллекции минералов и горных пород.
10
Известняк.
Инструктаж по ТБ. Практическая работа №6 Превращение карбонатов в гидрокарбонаты.
11, 12
Физические свойства минералов. Кристаллы и их выращивание.
Беседа. Инструктаж по ТБ. Практическая работа №7 Выращивание кристаллов. Изучение физических свойств минералов.
13
Химический состав и химические свойства минералов.
Рассказ учителя. Инструктаж по ТБ. Практическая работа №8 Изучение свойств (растворимость в воде и реакция с соляной кислотой) некоторых минералов. Обнаружение железа в рудах и меди в медном колчедане.
14
Камень на службе человека. Камни и мифы.
Демонстрация драгоценных и полудрагоценных камней. Заслушивание и оценивание рефератов учащихся.
15
Механический состав почвы родного края. Горные породы родного края.
Экскурсия к почвенному разрезу.
16, 17
Химия литосферы.
Презентация результатов. Заслушивание и оценивание творческих работ учащихся по анализу почвы, рефератов учащихся.
3
Методические рекомендации по проведению курса
Практикум
Практическая работа №1: определение механического состава и вида почвы, ее влажности и плотности.
1. В пробирку поместите почву (столбик почвы должен быть 2-3 см), прилейте дистиллированную воду, объем которой должен быть в три раза больше объема почвы. Закройте пробирку пробкой и тщательно встряхивайте 1-2 минуты, а затем вооружитесь лупой и наблюдайте за осаждением частиц почвы и структурой осадка.
Под механическим составом почвы понимают соотношение в ней песка, пыли, ила. К песку относят все частицы почвы диаметром от 0,05мм до 3мм. Пылью считаются частицы, имеющие диаметр от 0,001 до 0,05мм. За ил принимают все частицы меньше 0,001мм в диаметре.
2. Определите вид почвы:
- глинистые почвы: в составе преобладают ил и тонкая пыль;
- супесчаные почвы: в составе содержится много песка и мало пыли и особенно ила;
- суглинистые почвы: они занимают среднее положение между глинистыми и супесчаными и являются лучшими по составу;
- чернозем: богатый гумусом, темноокрашенный вид почвы.
3. Возьмите 100г почвы. В течение 20 минут производите ее нагревание при t 50-60 C на открытом воздухе. Взвесьте почву после нагревания (Mn). Рассчитайте влажность почвы по формуле: W = 100 – Mn (%).
Наилучшей считается влажность почвы 20%. Чем темнее почва по окраске, тем больше воды она удерживает. Чем мельче составляющие почву частицы, тем больше плотность почвы.
Практическая работа №2: Определение минеральной и органической частей почвы.
Цель работы: в ходе выделения минеральной части почвы научить определять степень засоленности почвы.
Приборы и реактивы: проба почвы 50г, электроплитка, технические весы, тигельные щипцы.
Разъяснения: после выжигания почвы органические вещества выгорают, а минеральные остаются. По количеству минерального остатка судят о засоленности почвы.
Содержание солей в % к массе сухой почвы
Степень засоленности почвы
< 0,3%
0.3 – 1%
1 – 2%
2 – 3%
> 3%
не засолена
слабо засолена
засолена
сильно засолена
солончак
4
Чем меньше засолена почва, тем лучше условия для роста растений. Различные растения по-разному относятся к солям. Пшеница. Горох хуже переносят засоленности, чем рожь. Картофель выносит засоление не более 0,1%. Бобовые менее солеустойчивы. Плодовые растения тоже плохо переносят засоление, наиболее выносливы груша и виноград.
Ход работы
1. Отвесить 50г пробы почвы.
2. Приготовить 100мл водной вытяжки.
3. Взвесить чистую сухую фарфоровую чашку (Мо).
4. Перенести по частям водную вытяжку в фарфоровую чашку.
5. Выпарить вытяжки в фарфоровой чашке на плите, не допуская вскипания и разбрызгивания, подливая по мере испарения воды.
6. Сухой остаток, полученный после выпаривания, прокалить на плите 30-40 минут, охладить.
7. Взвесить чашку с охлажденным остатком (М1).
8. Рассчитать массу минерального остатка М = М1 – Мо.
9. Рассчитать минеральный остаток (У) в % У = М / 50.
10. определить степень засоленности почвы по таблице.
Практическая работа №3: Определение кислотности почвы.
Приборы и реактивы: образцы почвы, дистиллированная вода, раствор универсального индикатора или полоски универсальной индикаторной бумаги; штатив с пробирками, мерный цилиндр, стеклянная палочка, пипетки, ступка с пестиком, шпатель, лист бумаги,
сушильный шкаф или электроплитка.
Ход работы
1. Приготовьте почву для исследования: просушите ее до сыпучего состояния, измельчите в ступке с помощью пестика.
2. Поместите в пробирку образец почвы массой 2г. Добавьте 10 мл дистиллированной воды. Суспензию хорошо встряхните и дайте отстояться.
3. Отберите пипеткой 1-2мл жидкости над осадком и перенесите в чистую пробирку. Добавьте 2-3 капли универсального индикатора или смочите жидкостью из пробирки полоску универсальной индикаторной бумаги.
Если универсальный индикатор отсутствует, используйте другие кислотно-основные индикаторы (лакмус или метилоранж).
Наблюдения
Сравните окраску универсальной индикаторной бумаги с данными приведенными в таблице.
Окраска универсального индикатора
Среда раствора.
оранжевая или желто-оранжевая
сильнокислотная
желтая
слабокислотная
желто-зеленая
нейтральная
зеленая
слабощелочная
сине-зеленая или синяя
сильнощелочная
5
Обсуждение результатов.
Какую среду имеет водная вытяжка из почвы?
Кислотность почвы, как известно, влияет на степень подвижности катионов металлов. В тканях растений накапливаются наиболее подвижные катионы. Некоторые из них необходимы для роста и развития растений. Например, катионы CuІ+ и ZnІ+ входят в состав микроудобрений. Какие микроэлементы могут извлекать растения из почвы, образец которой проанализирован вами на кислотность? При ответе воспользуйтесь данными таблицы:
Реакция почвы
Микроэлементы
Cr Co Ni Cu Zn Cd Hg Pb
Кислые почвы
СП СП СП П П П П СП
Нейтральные почвы
СП СП СП СП П СП СП ПН
Щелочные почвы
ПН ПН ПН СП СП СП СП ПН
Условные обозначения: ПН – практически неподвижные, СП – слабо подвижные, П – подвижные.
Практическая работа №4: Обнаружение ионов, содержащихся в почве.
Приборы и реактивы: штатив с пробирками, колбы емкостью 100 мл, стеклянная воронка, пипетки, фарфоровая чашка, бумажный фильтр, спиртовка, спички, образцы почвы, азотная кислота (10%), водный раствор нитрата серебра (1%), концентрированная соляная кислота, хлорид бария (20%),, тиоционат калия (5%), дистиллированная вода.
Ход работы
1. Приготовьте водяную вытяжку с почвы. Для этого 20 г сухой измельченной почвы поместите в колбу и добавьте 50 мл дистиллированной воды. Взболтайте суспензию в течение 5 – 10 минут, а затем отфильтруйте через бумажный фильтр.
2. Обнаружение хлорид – ионов. Поместите в пробирку 3 – 5 мл водной вытяжки. Прибавьте 5 – 7 капель разбавленной азотной кислоты, а затем – раствор нитрата серебра (по каплям). В присутствии хлорид – ионов образуется белый творожистый осадок хлорида серебра.
3. Обнаружение карбонат – ионов. Поместите 20 г сухой измельченной почвы в колбу и добавьте с помощью пипетки 1 – 2 мл концентрированной соляной кислоты. В присутствии карбонат – ионов происходит выделение углекислого газа. Затем добавьте в колбу 50 мл дистиллированной воды. Взболтайте суспензию в течение 5 – 10 минут, а затем отфильтруйте через бумажный фильтр. Используйте солянокислую вытяжку почвы для последующих опытов.
4. Обнаружение сульфат – ионов. К 5 мл солянокислой вытяжке почвы добавьте 2 – 3 мл раствора хлорида бария. В присутствии сульфат – ионов образуется белый осадок сульфата бария.
5. Обнаружение катионов железа (III). К 5 мл солянокислой вытяжке почвы добавьте 4 – 5 капель раствора тиоцианата калия. В присутствии катионов железа (III) раствор становится ярко – красным в следствии образования тиоцианата железа (III) Fe(NCS)3.
6
6. Обнаружение катионов натрия и кальция. Внесите в пламя спиртовки стеклянную палочку, смоченную в солянокислой вытяжке почвы. Пламя приобретает желтую окраску в присутствии катионов натрия и красную - в присутствии катионов кальция.
Примечание: если содержание в почве того или иного иона невелико, то вместо образования осадков наблюдается лишь помутнение раствора, а красная окраска пламени незаметна.
Наблюдения
Перерисуйте таблицу. Заполните ее.
Ионы
ClЇ
CO3ІЇ
Feі+
Na+
CaІ+
SO3ІЇ
Наблюдения
Наличие ионов
Обсуждение результатов.
Какие ионы присутствуют в образце почвы? Укажите ионы, содержание которых невелико. Какие ионы не удалось обнаружить данными методами? Составьте ионные уравнения протекающих реакций.
Практическая работа №5: Изучение коллекции минералов и горных пород.
Цель работы: изучить внешний вид минералов и горных пород и классифицировать их на основании их способности отражать свет своими поверхностями.
Оборудование: коллекция минералов и горных пород
Ход работы
1. Ознакомьтесь с минералами и горными породами. Обратите внимание на их цвет, блеск, плотность.
2. Заполните таблицу:
Минерал или горная порода
Цвет
Плотность
Блеск
1.
2.
и т.д.
Разъяснение.
Металлический блеск – характерен для самородных металлов и минералов, являющихся рудами различных металлов (блески или колчеданы).
Металловидный блеск – более тусклый, как у потускневших от времени металлов.
Стеклянный блеск – напоминает блеск поверхности стекла.
Алмазный блеск – искрящийся, более сильный, чем стеклянный.
Перламутровый – отливает радужными цветами.
Жирный – поверхность минерала кажется смазанной жиром.
Восковой – подобный жирному, но более слабый.
Шелковистый – мерцающий, характерен только для минералов, имеющих игольное строение.
7
Практическая работа № 6: Превращение карбонатов в гидрокарбонаты.
Ход работы
Прилейте в пробирку (на 1/5 часть ее вместимости) известковую воду пропустите через нее углекислый газ. Что наблюдаете?
Продолжайте пропускать углекислый газ через мутную смесь до полного осветления раствора. Что произошло?
Прекратите пропускать углекислый газ и нагрейте содержимое пробирки до начала кипения. Что наблюдаете?
Оформите отчет о работе, используя удобною для вас форму: зарисуйте прибор, укажите исходные вещества и продукты реакций , составьте уравнения проделанных реакций, поясните наблюдения.
Приведите в порядок свое рабочее место.
Практическая работа № 7. Выращивание кристаллов.
Опыт 1. Получение кристаллов из раствора.
Оборудование: стеклянные химические стаканы, стеклянные палочки, кристаллизатор, бюксы, нитки, фильтрованная бумага, электроплитка.
Реактивы: Кристаллические соли (кристаллогидраты): сульфат алюминия – калия (алюмокаливые квасцы), сульфат хрома (III )-калия ( хромовые квасцы), лед,
дистиллированная вода.
Описание опыта
1. Приготовьте концентрированный раствор алюмокалиевых квасцов. Для этого налейте 100 мл дистиллированной воды в стеклянный химический стакан 1 и добавьте при перемешивании небольшими порциями 11 г KAI(SO4)2*12Н2О. Нагрейте смесь до полного растворения соли (но не кипятите!). Раствор охладите до комнатной температуры и внесите в него затравку – подвешенный за нить к стеклянной палочке кристаллик той же соли. Прикройте стакан листом бумаги и оставьте на неделю. Образовавшийся крупный кристалл выньте из раствора, обсушите фильтровальной бумагой и поместите в бюксы.
2. Таким же образом приготовьте концентрированный раствор хромокалиевых квасцов. Для этого при нагревании растворите в 100 мл дистиллированной воды 24 г . Последующие операции выполняйте аналогично п.1. Если ежедневно менять местами затравки алюмокалиевых и хромокалиевых квасцов, то получатся кристаллы «в полоску».
Примечания: для длительного хранения покройте кристаллы водонепроницаемым лаком; для демонстрации используйте заранее полученные кристаллы.
8
3. Приготовьте горячие растворы квасцов с таким же содержанием солей, как и в пп.1 и 2. Быстро охладите эти растворы, поместив стаканы в кристаллизатор с тающим льдом.
Наблюдения: отметьте окраску кристаллов, их размер (крупные или мелкие) и форму (зарисуйте в тетради).
Обсуждение результатов: При каких условиях получаются мелкие кристаллы, а при каких – крупные? Какие условия ближе к тем, что существуют в природе?
Опыт 2. Кристаллизация соли из пересыщенного раствора.
Оборудование: колба емкостью 1 – 2 л, мерный цилиндр, стеклянная палочка, водяная баня, ватный тампон.
Реактивы: кристаллический сульфат натрия (декагидрат) или ацетат натрия (тригидрат), дистиллированная вода.
Описание опыта.
1. Приготовьте заранее пересыщенный раствор соли. Для этого в колбу поместите 250 г сульфата натрия и 250 г дистиллированной воды или 400 г ацетата натрия и 250 г дистиллированной воды.
2. Нагрейте колбу на водяной бане до образования прозрачного раствора.
3. Перенесите колбу на демонстрационный стол, закройте горло ватным тампоном или бумажной крышкой и осторожно охладите до комнатной температуры.
4. Коснитесь сухой соли влажной стеклянной палочкой, чтобы к ней прилипло несколько кристалликов. Осторожно опустите стеклянную палочку с кристалликами в раствор соли.
Наблюдения: Что происходит при добавлении кристалликов соли к пересыщенному раствору?
Обсуждение результатов: Можно ли по внешнему виду отличить насыщенный раствор от ненасыщенного и пересыщенного раствора? Как различить насыщенный и пересыщенный растворы? Где и когда в природе может происходить кристаллизация веществ из их пересыщенных растворов?
Опыт 3. Образование малорастворимых силикатов.
Оборудование: стеклянный цилиндр, часовое стекло или лист бумаги.
Реактивы: раствор силиката натрия (50%) или силикатный клей, кристаллические хлориды, сульфаты или нитраты железа (III), меди (II), кобальта (II), никеля(II) марганца(II).
Описание опыта.
Наполните цилиндр почти доверху раствором силиката натрия. Добавьте в него кристаллики хлоридов, сульфатов или нитратов железа (III), меди (II), кобальта (II) ,
9
никеля (II), марганца (II) и оставьте на неделю, прикрыв цилиндр часовым стеклом или листом бумаги. Примечание. Для демонстрации используйте кристаллы исходных солей и цилиндр с заранее полученными малорастворимыми силикатами. Наблюдения. Отметьте изменения, происходящие с кристаллами в растворе силиката натрия. Зарисуйте кристаллы, укажите их цвет. Обсуждение результатов. На поверхности кристаллов образуются малорастворимые силикаты сложного состава, включающие катионы Fe і+, CuІ +, CaІ +, NiІ +, Mn І+. Составьте ионные уравнения реакций, представив продукты упрощенно в виде метасиликатов, например CoSiO3 или Fe2(SiO3)3. Укажите, к какому типу относятся химические реакции образования малорастворимых силикатов. Можно ли считать эти реакции частью процессов, протекающих в природе? При ответе используйте сведения о химическом составе литосферы.
Опыт 4. « Весенний пейзаж» в стакане.
В насыщенный раствор сульфата меди вносят кристаллы карбоната натрия средней величины. Через некоторое время в стакане образуются зеленые древовидные отростки, напоминающие водоросли. Объяснение. Рисунок появляется в результате образования трудно растворимой соли меди CuCO3 .
Опыт 5. Получение красных призм.
В колбе или химическом стакане смешивают 10 г бихромата калия с концентрированной соляной кислотой, растворенной в 15 мл воды. Смесь нагревают до тех пор, пока весь бихромат калия не растворится. Затем раствор охлаждают. При этом в растворе происходит выпадение очень красивых кристаллов красного цвета в виде призм.
Объяснение. Красные кристаллы в виде призм – это калиевая соль хлорхромовой кислоты. Химизм процесса выражается следующим уравнением химической реакции:
K2Cr2O7+2HCl=2KCrО3CL+H2О
Практическая работа №8. Изучение свойств некоторых минералов. Обнаружение железа а рудах и меди в медном колчедане.
Опыт 1. Изучение свойств некоторых минералов.
Цель: рассмотреть отношение минералов к воде и соляной кислоте.
Оборудование и реактивы: пробирки, вода, раствор соляной кислоты, галит, мел, мрамор, кварц.
Ход работы
1.Взять по кусочку каждого минерала и опустить в пробирку с водой. Определить растворимость.
2.Взять по кусочку каждого минерала и опустить в раствор соляной кислоты. Записать результат наблюдения. Сделать вывод.
10
Опыт 2. Обнаружение железа в сидерите.
Цель работы: закрепить навыки проведения качественных реакций.
Оборудование и реактивы: сидерит FeCO3 , гидросульфат калия KHSO4. гексацианоферрат (III) калия К3Fe(CN)6, фарфоровая ступка с пестиком, вода.
Ход работы
Сидерит растереть в порошок в фарфоровой ступке. К небольшому количеству порошка добавляют равное количество гидросульфата калия, растирают, а затем добавляют 1-2 кристаллика гексацианоферрата (III) калия и снова растирают. Синяя окраска усиливается при добавлении капли воды.
Опыт 3. Обнаружение меди в медном колчедане.
Цель работы: ознакомить с методом определения химического состава минералов.
Оборудование и реактивы: образец медного колчедана, раствор колчедана, раствор аммиака 25%, раствор желтой кровяной соли 5%, фарфоровая чашка с пестиком, пробирки, пипетка, бумажный фильтр.
Ход работы
2-3 крупинки минерала растирают в порошок в фарфоровой чашке. Помещают порошок в пробирку. Добавляют 0,5 см
· 25 %- ного раствора аммиака, взбалтываем в течение 3-5 минут.
Раствор окрашивается в светло – голубой цвет (окраску лучше наблюдать на белом фоне).
Каплю полученного аммиачного раствора наносят на фильтрованную бумагу, добавляют каплю 5% раствора желтой кровяной соли К3Fe(CN)6. В присутствии меди Cu через 1-2 минуты на пятне появляется розовое окрашивание.
Презентация результатов
1. Вступительное слово учителя.
2. Заслушивание и оценивание рефератов.
3. Заслушивание творческих отчетов учащихся по анализу почвы со своих приусадебных участков.
4. Составление коллекции пород и минералов нашей местности.
5. Обобщающий анализ курса учителем.
11
Литература
1. Арманский Е.Я. "Организация практических работ классах", ж. «Химия в школе» № 3, 2002 г. Стр 61.
2. Бабукова В.В. «Об изучении выжнейших соединений кальция», ж. «Химия в школе» №4, 2002 г. С. 29
3. Блохинина О.Г., «Я иду на урок химии. 8-11 классы. Книга для учителя», «Первой сентября», Москва, 2002 г., с 225.
4. Савинкина Е.В., Логинова Г.П., «Химия для школ и классов гуманитарного профиля. Практикум 10 класс», «АСТ- пресс», Москва, 2001 г., стр. 30.
5. Совмизм М.А. «Занимательные опыты по химии», Краснодар, 1993 г.
12
15