РАЗРАБОТКА РАЗНОУРОВНЕВЫХ ЗАДАНИЙ ПО ХИМИИ С ЭКОЛОГИЧЕСКИМ СОДЕРЖАНИЕМ
статья по химии по теме

Алимбаева А.К.

СШ № 22

Разработка разноуровневых заданий по химии с экологическим содержанием

Современное человечество, вооруженное техникой и использующее огромное количество энергии, представляет очень мощную силу, воздействующую на природу Земли. Если эти воздействия не учитывают природных законов и разрушают установившиеся за миллионы лет связи, возникают катастрофические последствия. Люди уже столкнулись с целым рядом природных катастроф, вызванных их деятельностью. Это возникновение так называемых "озоновых дыр", парниковый эффект, массовое уничтожение лесов на всех континентах, исчезновение тысяч видов растений и животных, накопление промышленных отходов на свалках и многое другое.

Для экологически грамотного хозяйствования на Земле нужно знать очень много: от того, как взаимодействуют со средой обитания отдельные организмы, до понимания общепланетарных связей живой природы и места в них человеческого общества.

Поэтому экология в настоящее время приобретает особое значение, как наука, помогающая найти выход из возникающего кризиса.

Проблема приобретения экологических знаний решается в общеобразовательных учреждениях через введение дисциплины "экология", а также через экологизацию школьных дисциплин.

На уроках химии учитель поднимает многие экологические проблемы, обсуждает вместе с учащимися возможные пути их решения.

В условиях экологизации химического образования возрастает роль расчетных и творческих задач с экологическим содержанием. Использование на уроках химии таких задач направлено на изучение богатств родного края, способствует пониманию сущности экологических проблем, способствует гуманитарному воспитанию.

Предлагаем задачи, которые можно решать в соответствующих разделах курса химии, а также отдельным блоком на итоговых уроках при закреплении и обобщении знаний в конце изучения курсов неорганической и органической химии.

При изучении темы "Подгруппа кислорода" в 9-м классе мы знакомим учащихся с процессами, обеспечивающими круговорот кислорода в биосфере, рассказываем о значении кислорода и озона в жизни живых организмов и предлагаем для решения и обсуждения следующие задачи:

1. В стратосфере на высоте 20-30 км находится слой озона O3, защищающий Землю от мощного ультрафиолетового излучения Солнца.  Если бы не "озоновый экран" атмосферы, то фотоны большой энергии достигли бы поверхности Земли и уничтожили на ней все живое. Подсчитано, что в среднем на каждого жителя Белгорода в воздушном пространстве над городом приходится по 150 моль озона. Сколько молекул озона и какая его масса приходится в среднем на одного костанайца?
2. Одинаковое ли (и какое именно) число молекул содержится в 1г воды и в 1г кислорода? Какова роль этих веществ в биосфере Земли?
3. Чтобы приготовить бордосскую смесь (препарат против фитофторы – грибкового заболевания огородных растений), используют медный купорос CuSO4*5H2O. Рассчитайте число атомов кислорода и водорода, которые содержатся в 350 г этого вещества.
4. В сутки человек вдыхает приблизительно 25 кг воздуха. На каждые 100 км пути автомобиль расходует 1825 кг кислорода. Сколько суток сможет дышать человек воздухом, если одна из машин проедет на 100 км меньше? Используя приведенные факты и результаты ваших расчетов, подготовьте:

а) рекламный проспект автомобилей;

б) текст обращения к президенту России о защите природы.

5. Основной компонент природного газа – метан. Некоторые крупные месторождения природного газа, например Астраханское, Оренбургское, помимо углеводородных газов содержат значительное количество сероводорода. Эта примесь, с одной стороны опасна, так как вызывает сильную коррозию трубопроводов и перекачивающей аппаратуры. Кроме того, при сгорании такого газа получается оксид серы (IV), что вызывает загрязнение атмосферы. С другой стороны сероводород является ценным химическим сырьем, из которого можно получить, например, серную кислоту. Предложите рациональные, по вашему мнению, способы очистки природного газа от сероводорода.

При изучении свойств и применения углерода и его соединений обращаем внимание учащихся на одну из современных экологических проблем – возникновение "парникового эффекта", приводящего к потеплению климата. Предлагаем для обсуждения и обсуждения такие задачи:

1. Белгородский мел содержит карбонат кальция и карбонат магния в пересчете на CaO и MgO соответственно 54 и 0,5 %.

1. Сколько примеси содержит белгородский мел?
2. Какой объем CO2 выделится в атмосферу при обжиге образца такого мела массой 1 кг?

2. В природе постоянно происходит круговорот биогенных элементов: углерода, водорода, кислорода, фосфора, азота и др. Человек в процессе своей деятельности вмешивается в круговорот веществ, использую минеральное сырье для своих нужд. Какая масса углерода должна превратиться в CO2, чтобы получить 1 л минеральной газированной воды с концентрацией углекислоты 2%, ρ=1г/см3.

При рассмотрении вопросов применения азота и аммиака в теме "Подгруппа азота" в 9-м классе для закрепления знаний используем такие задачи:

1. Азот – незаменимый биогенный элемент, поскольку входит в состав белков и нуклеиновых кислот. Атмосфера – неисчерпаемый резервуар азота, однако основная часть живых организмов не может непосредственно использовать этот азот: он должен быть предварительно связан в виде химических соединений. Существуют азотфиксирующие бактерии, способные фиксировать азот воздуха и превращать его в доступную для растений форму. С помощью таких бактерий при хорошем урожае клевер может накапливать за сезон 150-160 кг/га азота. Какой объем воздуха в м3 содержит такую массу азота? Какую массу 10 % раствора аммиачной воды (используемой в качестве удобрений) может заменить 1 га клевера, накопивший за сезон 100 кг/га азота?

2. Большой ущерб водным организмам наносят соединения мышьяка. Особенно ядовиты соединения мышьяка (III) Предложите способ очистки сточных вод от арсенатов и арсенитов, принимая во внимание, что мышьяк является аналогом фосфора.

При обобщении знаний учащихся по органической химии в 10-м классе для более глубокого понимания природных процессов предлагаем учащимся следующие задачи:

1. Накопление углекислого газа в атмосфере становится опасным загрязнением – приводит к парниковому эффекту. Какой объем CO2 попадает в атмосферу при сжигании 100 г полиэтилена ?
2. Растения поглощают минеральные вещества и углекислый газ и под действием ультрафиолета синтезируют глюкозу, выделяя кислород.

Какой объем CO2 усвоили зеленые листья сахарной свеклы для получения 100 г сахарозы, из которой можно изготовить 10 конфет (одна конфета содержит примерно 10 г сахара)?

3. Листья растения махорки содержат лимонную кислоту, примерно 3%. Какая масса зеленых листьев этого растения потребуется для получения 1 кг лимонной кислоты, если потери при производстве составляют 15 %?
4. Поскольку нефтепродукты горючи, очистку от них водной поверхности можно было бы проводить путем сжигания нефтяной пленки. Такой способ, конечно, не экономичен, он связан с потерей топлива, но охрана природы, сохранение морской и прибрежной фауны и флоры важнее, чем экономия нефти. Трудность сжигания нефтяной пленки заключается в том, что поджечь можно только относительно толстый слой плавающей на поверхности воды нефти. Если же пленка тонкая (так бывает в большинстве случаев), поджечь ее не удается. Предложите способ сжигания тонких пленок нефтепродуктов на поверхности воды.
5. Большие неприятности доставляет наличие в сточных водах карбоновых кислот и их солей. Предложите физико-химический способ очистки воды от этих загрязнений.

При изучении темы "Металлы" в 11-м классе знакомим учащихся с общими способами получения металлов, а также с проблемами утилизации отходов при переработке металлов.

1. Для нейтрализации промышленных стоков гальванического участка завода "Энергомаш" города Белгорода потребовалось 60 кг негашеной извести CaO с массовой долей примесей 7%. Какая масса иона никеля Ni2+, содержащегося в стоках была нейтрализована?

2. При нейтрализации промышленных стоков белгородского завода "Ритм" было получено 300 кг осадка Cr(OH)3. Какую массу металлического хрома можно получить из осадка, если производственные потери составляют 10 %

В Белгородской области питьевая вода содержит растворимые соли ионов Ca2+ и Mg2+ - сульфаты и карбонаты, обуславливающие ее жесткость. Повседневное употребление такой воды может привести к ряду заболеваний пищеварительного тракта.

3. Какие из перечисленных ниже веществ могут быть применены для снижения жесткости белгородской воды:

1. а) карбонат калия;
2. б) поваренная соль;
3. в) фосфат натрия.

Дайте обоснованный ответ, приведя уравнения соответствующих реакций.

       К примеру при изучении темы «Электролитическая диссоциация»  после того как разбирался метод построения уравнений, учащимся предлагались следующие задания:

Вариант I    (первый уровень сложности)

1. Написать в молекулярном, полном и сокращенном ионном виде уравнения реакций:

2. Приведите пример уравнения реакции с выделением газа, идущей до конца, как называется этот газ? Каково его воздействие на организм человека?

Вариант II    (второй уровень сложности)

1. Написать в молекулярном, полном и сокращенном ионном виде уравнения реакций:

2. Приведите пример уравнения реакции с выделением осадка, идущей до конца, где в промышленности применяется данная соль? Каково воздействие данной соли на организм человека?

Вариант III    (третий уровень сложности)

1. Написать в молекулярном, полном и сокращенном ионном виде уравнения реакций:

При изучении темы «Гидролиз»:

Вариант I   (первый уровень сложности)

1. Написать схемы гидролиза веществ: K2CO3, FeCl2, NaNO3.

2. Какое из перечисленных веществ гидролизуется полностью: Al2S3, NaCl, BaSO4?

Вариант II   (второй уровень сложности)

1. Напишите схемы гидролиза веществ: KCl, CuCl2.

2. Какое из перечисленных веществ гидролизу не подвергается: Na2SO4, ZnSO4, H2CO3?

Вариант III   (третий уровень сложности)

1. Написать схемы гидролиза веществ: Na2CO3, Cr2S3, NiCl2.

      При проведении лабораторных опытов и практических работ, учащимся предлагались вопросы по соблюдению правил техники безопасности:

1. Придумайте и опишите эксперимент, подтверждающий, что:

а) сахар растворяется в воде, а речной песок – нет;

б) спирт горит, а вода – нет;

в) мел можно растереть в порошок, а кусочек медной проволоки – нет.

..............................................................................................

2.. Какие последствия может повлечь несоблюдение техники безопасности для:

а) исполнителя работ;

б) других людей в помещении;

в) самого помещения;

г) репутации фирмы?

..............................................................................................

3. Что означает термин «контролируемые условия» при проведении химического эксперимента?

..............................................................................................

Мы попытались взглянуть на экологические вопросы и проблемы сквозь призму химических знаний, так как для глубокого понимания современной экологической ситуации (как на всей планете, так и в региональном, местном масштабе) человеку совершенно необходимо знание химических основ или причин этой ситуации.