Цель урока:
ü Ознакомить
учащихся с понятием жесткости воды, разъяснить ионный механизм образования и
устранения жесткости воды, отметить основные способы смягчения воды, показать
значение устранения жесткости воды в промышленности и быту, роль воды в природе
и жизни человека.
ü Развивать критическое и аналитическое мышление,
умение обобщать и применять полученные знания, анализировать и устанавливать
причинно-следственные связи.
ü Воспитывать познавательный интерес к естественным
наукам на основе межпредметных связей химии с физикой, географией,
природоведением; формировать целостное восприятие явлений, происходящих в
природе, в быту, производстве.
Оборудование и реактивы: Периодическая система химических элементов Д.И.Менделеева, таблица
растворимости, компьютер, телевизор, три колбы с колодезной, водопроводной и
дистиллированной водой, раствор мыла.
Материалы: презентация к уроку, видеофрагменты о карстовых пещерах, кораллах и
жемчуге, о природных известковых массивах, раздаточный материал для
индивидуальной работы, «черный ящик».
Методы и методические
приемы: эвристическая беседа, индивидуальная самостоятельная
работа, демонстрационный опыт, «черный
ящик», «блиц-опрос по цепочке», «Микрофон», «Найди ошибку», «Рассказ по ключевым словам», решение задачи.
Тип урока: комбинированный
Структура урока
1. Организационный момент 1 мин.
2. Мотивация учебной деятельности
3
мин.
3. Проверка домашнего задания 7 мин.
4. Актуализация опорных знаний 7
мин.
5. Объявление темы, цели, задач урока 1 мин.
6. Изучение нового материала
8 мин.
7. Первичное усвоение знаний, умений 3 мин.
8. Закрепление знаний
8 мин.
9. Рефлексия
3 мин.
10. Подведение итогов урока 3 мин.
11. Домашнее задание
1 мин.
1.
Организационный момент.
Проверка готовности учащихся к уроку, установка психологического
контакта, настрой на работу. Для того, чтобы урок прошел эффективно, нам необходимо
настроиться на плодотворную работу, которая будет обеспечиваться вашими
знаниями и хорошим настроением. Поэтому посмотрите на соседа по парте,
улыбнитесь друг другу и пожелайте хорошего продолжения дня и удачи на уроке.
2. Мотивация учебной деятельности
Сегодня наш разговор будет об
удивительном веществе. Представьте себя знатоками клуба «Что? Где?
Когда?». В течении минуты вам необходимо
отгадать это вещество, спрятанное в «черном ящике»:
·
Мало
его - пропал бы мир, много его – мир тоже б рухнул;
·
Это
одно из немногих веществ в природе, которое расширяется при переходе из жидкой
фазы в твёрдую;
·
Очень
добродушное, мягкое, послушное,
Но
когда оно захочет, даже камень весь источит.
·
В
морях и реках обитает,
Но
часто по небу летает.
А
как наскучит уж летать,
На
землю падает опять.
Конечно, перед вами хорошо всем
знакомая, и все же загадочная, таинственная гостья. «Это
водица – всему миру царица».
В
следующем стихотворении укажите важнейшее качество
воды:
Хоть составчик мой несложный,
Без
меня жить невозможно.
Я
отличный растворитель,
Жажды
лучший утолитель.
А
разрушите, так сразу
Два получите вы газа. (хороший растворитель)
На прошлом уроке мы с вами изучали металлы, очень хорошо взаимодействующие
с водой. Какие? (щелочные и
щелочно-земельные)
3.
Проверка домашнего задания.
Нам
необходимо вспомнить свойства и характеристики
этих металлов. Проведем «блиц-опрос по цепочке». Первый задает
вопрос второму, второй отвечает и задает вопрос третьему, третий отвечает и
задает вопрос четвертому и т.д. Время на обдумывание ответа 20 сек. Учитель
помогает, если затруднен ответ.
Последние вопросы задаю я:
1. Ионы какого металла активно участвуют
в водно-солевом обмене и поддерживают кислотно-щелочное равновесие в организме
животных и человека?
2. Ионы какого металла присутствуют во
всех тканях и жидкостях организма человека, нужны для нормальной работы мышц и
свертывании крови?
3. Почему магний – жизненно необходимый
элемент для всего живого на Земле?
4. Какова распространенность этих
металлов в природе? (вследствие своей
активности они встречаются только в виде соединений карбонатов, сульфатов, фосфатов,
хлоридов)
4.
Актуализация опорных знаний.
В виду того, что Земля на 2/3 покрыта водой,
содержание металлических элементов в гидросфере не меньше, чем в литосфере. В
каком виде? Они находятся в растворе в виде ионов. Напомню, что в 1л морской
воды содержится около 35 г солей. Вспомните круговорот воды в природе.
Просачиваясь сквозь почвы и горные породы, вода насыщается растворимыми солями
кальция и магния, творя чудеса
необыкновенной красоты. На протяжении миллионов лет растворенные в морской воде
соединения кальция использовались как строительный материал для наружных
скелетов беспозвоночных – моллюсков, полипов и др. В неживой природе минерал,
который почти на 100% состоит из кальций карбоната, - это кальцит. Вашему
вниманию я представляю видеофрагменты об известковании в природе (курорт
Паммукале, образование кораллов и жемчуга, карстовых пещер), созданный
учащимися (видеоприложение).
(После просмотра) С точки зрения химии, возникновение этих удивительных творений природы – это жесткость природных вод.
(После просмотра) С точки зрения химии, возникновение этих удивительных творений природы – это жесткость природных вод.
5. Объявление темы, целей и задач урока
Жесткая
вода – это хорошо или плохо? На этот вопрос мы попытаемся ответить в ходе
урока. Тема урока «Жесткая вода и способы ее устранения». Понятие жесткости
воды мы встречаем не только в спелеологии и в геологии, а, вообще, повсеместно
– в химии, техники и даже в быту. И поэтому это понятие очень важно для
определения качества воды. Так что же
такое жесткость воды и нужно ли ее устранять?
6. Изучение нового материала
Жёсткость
воды – это свойство воды, обусловленное содержанием растворимых в ней
соединений кальция и магния. Примером жесткой воды (свыше 10 ммоль/л) является
морская вода, мягкой (менее 2 ммоль/л) – дождевая, талая и дистиллированная.
Виды жесткости
|
Временная (карбонатная)
|
Постоянная (некарбонатная)
|
Содержание ионов
|
Са2+ ;
Mg2+ ; НСО3-
|
Са2+ ; Mg2+ ; Cl-; SO42- ; NO3-
|
Природная
вода обычно содержит все ионы, характерные и для временной, и для постоянной
жесткости. Поэтому говорят об общей жесткости воды. Но человеку необходима
пресная вода с небольшим содержанием растворенных веществ. Мы с вами не представляем себе жизни без нее,
пользуемся водой, взятой из реки или колодцев, минеральными водами подземных
источников, содержащими эти соли. Какое
влияние оказывает жесткость на нас?
Влияние жесткости воды на человека:
Бытовая
химия. Проведем демонстрационный
опыт. В трех колбах находится дистиллированная, водопроводная и колодезная воды. Добавим во все несколько
капель раствора мыла. Встряхнем до образования пены. Наблюдаем образование
обильной пены в колбе с дистиллированной водой, меньше в водопроводной и мало в
колодезной. Мыло – это соли натрия или калия
и органических кислот. При попадании мыла в жесткую воду происходит
реакция обмена. Образуются нерастворимые соли кальция и магния, которые
осаждаются на поверхности загрязненного предмета (плохо взбивается пена, мыло
плохо мылится и образуются частицы нерастворимого белого цвета, которые оседают
на поверхности волос, тканей). По этой причине расходуется много мыла. Вывод: колодезная
вода непригодна для стирки. Необходимо применение СМС. Как показывает практика,
перерасход этих средств может составить 30-50%;
Быт.
Жесткая вода также влияет на заваривание кофе и чая (выпадение бурого осадка),
образование на поверхности воды пленки, появление характерного металлического
привкуса и ухудшение качеств сваренного мяса вследствие того, что соли
жесткости вступают в реакцию с белками и образуют нерастворимые соединения;
Здоровье.
Человеческому организму необходимы минеральные вещества, но их избыток нанесёт
вред? Какой? (накопление солей в организме, заболевание суставов. образование камней
в почках, желчном и мочевом пузырях). Учеными доказано, что жесткость воды
может способствовать развитию этих болезней, а с низкой – увеличивает риск
возникновения сердечно-сосудистых заболеваний;
Техника.
Вся бытовая и промышленная техника, связанная с водой, а это стиральные и
посудомоечные машины, системы горячего водоснабжения и отопления, сантехника,
паровые котлы. Какой вред может принести жесткая вода в быту и в
промышленности? (При использовании жесткой
воды образуется накипь на нагревательных элементах в бытовой технике и промышленном
оборудовании, что приводит к повышенному износу и преждевременному выходу из
строя, перерасходу тепловой энергии, засорению трубопроводов отопления и
водоснабжения, ухудшению вкуса пищи, приготовленной на жесткой воде).
Жесткая вода все таки плохо?
Методы
устранения жесткости.
Жесткость воды
|
||
Виды жесткости
|
Временная
(карбонатная)
|
Постоянная
(некарбонатная)
|
Способы
устранения
(смягчения)
воды
|
1. Кипячение
Ca(HCO3)2
→ CaCO3↓ + H2O +
CO2
Mg(HCO3)2→MgCO3↓
+ H2O +
CO2
2.
Действие известкового молока (гашеной
извести) или соды
Ca(HCO3)2+Ca(OH)2→2CaCO3↓+2Н2О
Ca(HCO3)2+
Na2CO3→CaCO3↓+NaHCO3
Mg(HCO3)2+Na2CO3→MgCO3↓+
NаHCO3
3. Пропускание через ионообменные колонки
|
1.
Вымораживание.
2.
Дистилляция (перегонка)
3.
Добавление соды
CaSO4+Na2CO3→Na2SO4+CaCO3↓
MgCl2+Na2CO3→MgCO3↓+2NaCl
4.
Пропускание через ионообменные колонки
|
Чтобы избавиться от временной жесткости
необходимо просто вскипятить воду. При кипячении воды, гидрокарбонатные анионы
вступают в реакцию с катионами и образуют с ними очень малорастворимые
карбонатные соли, которые выпадают в осадок.
С ионами железа реакция протекает сложнее из-за того, что FeCO3
неустойчивое в воде вещество. В присутствии кислорода конечным продуктом
цепочки реакций оказывается Fe(OH)3, представляющий собой
темно-рыжий осадок. Поэтому, чем больше в воде железа, тем сильнее окраска у
накипи, которая осаждается на стенках и дне сосуда при кипячении.
С постоянной жесткостью бороться труднее.
Один из вариантов: вымораживание льда.
Необходимо просто постепенно замораживать воду. Когда останется примерно 10 %
жидкости от первоначального количества, необходимо слить не замершую воду, а
лед превратить обратно в воду. Все соли, которые образуют жесткость, остаются в не замершей воде.
Еще один способ – перегонка (дистилляция), то есть, испарение воды с
последующие ее конденсацией. Так как соли относятся к нелетучим соединениям,
они остаются, а вода испаряется. Но такие методы, как замораживание и перегонка
пригодны только для смягчения небольшого количества воды. Промышленность
используют другие методы. Наиболее широко используется ионнообменный способ,
основанный на применении специальных реагентов – катионитов, которые
загружаются в фильтры и при пропускании через них воды, заменяют катионы
кальция и магния на катион натрия.
Но при устранении жесткости имеются последствия: накипь. В состав накипи
могут входить и карбонаты, и силикаты, и сульфаты, и фосфаты. Но если разрушить
карбонатный “скелет”, то и эти соединения не удержатся на поверхности.
Существуют специальные средства, предназначенные для смягчения воды и
удаления накипи. (на экране монитора)
7.
Первичная проверка усвоения знаний
1) Задание
«Составь
рассказ о понятии по ключевым словам»
Из предложенного перечня слов составьте
небольшой рассказ об изученном свойстве
воды: Явление, вода, вещество, растворитель,
горные породы, соли, раствор, жесткость,
ионы, кальций, магний, сода, кипячение,
ионнообменные колонки, природа, чудеса.
8.
Закрепление знаний.
1) Решение задачи. Сколько осадка
образуется при продолжительном кипячении 1 тонны воды, содержащей 8,1% кальций гидрогенкарбоната?
(Ответ: 50 кг)
2) «Найди ошибку»
1.
Доказать, что накипь содержит карбонаты,
можно с помощью щелочи.
2.
Ключевая вода имеет вкус и является
мягкой.
3.
Жесткость воды обусловлена наличием
ионов натрия.
4.
Кипячением можно устранить любой вид
жесткости воды.
5.
Жесткость воды не влияет на состояние
здоровья человека.
9.
Рефлексия.
«Микрофон»
Сделайте
вывод: Жесткая вода – это хорошо или
плохо?
«Я считаю…., или я понял, что жесткость
воды в природе создает творения необычайной красоты, и в то же время для
организма человека….»
10.
Подведение итогов урока.
11.
Домашнее задание:
выучить §20 до конца, выполнить № 5,6* с.172
Источники информации:
1. О.Г. Ярошенко. Химия: Учебник для 10 кл. (уровень
стандарта, академический уровень). – К. Грамота, 2010.
2.
А.Т. Пилипенко, В.Я. Починок, І.П.
Середа, Ф.Д. Шевченко. - Довідник з елементарної хімії. / Под ред. Академіка АН
УРСР А.Т. Пилипенко. - К.: Наукова думка. - 1985.
3.
Хімія:
Дитяча енциклопедія «Я пізнаю світ». К.: Школа, 2002.
Использованы
материалы сайтов:
https://www.youtube.com/
http://dic.academic.ru
http://ru-wiki.ru/wiki/Коралл
https://ru.wikipedia.org/wiki/Жемчуг
Немає коментарів:
Дописати коментар