Материал для проведения урока "Жесткость воды"
план-конспект урока по химии (9 класс) на тему

Ф. И. О. педагога: Потапова Елена Константиновна

Предмет: химия

Тема урока: Жесткость воды

Цель урока: развитие учебных знаний об оксидах, правилах составления формул бинарных соединений на примере оксидов и правилах  номенклатуры последних, о распространении оксидов в природе.

Дидактические материалы: Приложения 1-6.

Оборудование: для демонстрации -  различные образцы техники, испорченные известковым налетом,  презентация к уроку; рабочие листы – Приложение 1, инструктивные карты для проведения лабораторный работ -  Приложение 3,  тексты тестов   - Приложение 4, тексты для  самостоятельной работы – Приложение 2, ролик рекламы Калгона и информация для чтения к этапу урока «Виват, Калгон?»  – Приложения 5 и 6.

Краткая аннотация к работе

Разработано для учащихся 9 класса общеобразовательных учебных заведений. УМК О.С. Габриеляна.

Тип урока: открытие нового знания .

Методы обучения: реализация системно-деятельностного подхода на основе технологии деятельностного метода обучения Л.Г.Петерсон.

На уроке происходит формирование УУД:

Личностных: самоопределение, смыслообразование.

Познавательных УУД: постановка и формулирование проблемы; анализ, синтез, сравнение, обобщение, аналогия, классификация; извлечение необходимой информации из текстов; осознание и произвольное построение речевого высказывания; подведение под понятие;

Регулятивных УУД: выполнение пробного учебного действия; фиксирование индивидуального затруднения в пробном действии; целеполагание; волевая саморегуляция в ситуации затруднения;

Коммуникативных УУД: планирование учебного сотрудничества с учителем и сверстниками; выражение своих мыслей с достаточной полнотой и точностью; аргументация своего мнения и позиции в коммуникации; учёт разных мнений; использование критериев для обоснования своего суждения; разрешение конфликтов.

В процессе такого урока учащиеся самостоятельно изучают учебный материал по различным источникам знаний,  коллективно обсуждают результаты своей работы. Эта форма проведения урока способствует также активизации познавательной деятельности учащихся и формированию у них умений самостоятельной работы, в том числе самостоятельной работы с информацией.

Основные понятия: Жесткость воды. Способы устранения жесткости воды.

Ход урока

1. Мотивация к учебной деятельности.

Учитель организует актуализацию требований к ученику со стороны учебной деятельности, а также по установке тематических рамок и создает условия для возникновения внутренней потребности включения в учебную деятельность.

Сегодня на  встречу  с вами я принесла электрический чайник. Мы долго его эксплуатируем, внутри образовался слой накипи. Как он туда попал, ведь мы всегда наливаем в чайник чистую воду?  Проблема? – Ещё какая! Давайте вместе разберемся и выведем грязь на чистую воду.

Сегодня у нас урок открытия нового знания. Вы узнаете что-то новое. Как вы будете действовать на уроке? (Во-первых, определю, что я не знаю, во-вторых, сам найду способ получить знания).

2. Актуализация знаний и фиксирование индивидуального затруднения в пробном действии.

Но некоторые знания для постижения нового у нас есть.  Мы с вами повторим то, что пригодится сегодня для открытия нового знания.

В быту мы используем воду, взятую из природы. (Слайд 1 )Ее очищают от нерастворимых частиц, но растворимые соли  всегда остаются в водопроводной воде.

Какие это могут быть вещества? – Соединения кальция и магния.

Какие соединения кальция и магния и в виде каких соединений могут встречаться в природе? (Слайд 2). Каковы критерии отбора? Учитель фиксирует актуализированные способы действий в знаках.  – Итак: вещества не должны реагировать с окружающими их веществами – водой, углекислым газом и т.д. Растворимые соединения кальция и магния содержатся в водопроводной воде, наверное, вызывают образование накипи на ТЭНах, что вызывает проблемы с использованием  механизмов, поэтому с этими проблемами необходимо бороться. (Слайд 3).

Мотивирует пробное учебное действие.

 А теперь  я  предложу вам выполнение пробного действия. С какой целью?  (Чтобы мы поняли, что пока не знаем). Запишите уравнения химических реакций, лежащие в основе процессов образования накипи и ее устранения.(Слайд 4)

Предложите формулировку темы урока. Учитель помогает объяснить термин «жесткая вода» с помощью ассоциаций.

Тема фиксируется на доске и в Рабочих листах – Приложение 1.(Слайд 5)

Выполнение пробного действия.

- Поднимите руки, у кого нет результата. Кто  не смог полностью справиться с заданием? В чем ваше затруднение?

 «Я не могу назвать причины образования накипи и не знаю, как на них повлиять». «Я пока не могу составлять уравнения таких превращений веществ». «Я не могу называть условия процессов». «У меня нет алгоритмов составления уравнений таких превращений веществ».

Поднимите руки, кто выполнил задание.  Вы можете свое решение  обосновать? В чем ваше затруднение? «Я пока не могу обосновать, правильно ли я составляю формулы и называю оксиды».

3. Выявление места и причины затруднения (слайд14).

- При выполнении пробного задания у вас возникло затруднение. Какое?

Учащиеся проговаривают вслух: «Я не знаю правил составления уравнения таких превращений веществ ».

«Я не знаю, что такое жесткая вода»

« Я не понимаю, как возникает накипь».

«У меня нет алгоритмов составления уравнений таких превращений веществ».

4. Построение проекта выхода из затруднения.

  Фронтальной беседа. Поставьте перед собой цель, сформулируйте гипотезу, предложите план работы, продумайте, как можно представить результаты вашей работы. (Слайд 6 - 7).

 Какие средства мы для этого будем использовать? (Учебник, дополнительная информация по теме – Приложение 2, Рабочая лист – Приложение 1, инструктивные карты для проведения лабораторной работы - Приложение 3). 

5. Реализация построенного проекта.

Организует реализацию построенного проекта в соответствии с планом. Работают  в группах по 2  человека для выполнения заданий:

1.  Уточнить значение термина «жесткость воды».
2. Проанализировать информацию о причинах образования жесткой воды, ее влиянии на деятельность человека, способах умягчения воды и устранения накипи.
3. Составить уравнения реакций , иллюстрирующих процессы насыщения воды солями и способы устранения жесткости.
4. Пользуясь полученной информацией, провести эксперимент по распознаванию жесткой воды, устранению накипи.
5. Результаты работы представить в виде таблицы «Жесткость воды и способы ее устранения».

Перед началом работы необходимо повторить правила охраны труда при работе со стеклянной посудой и растворами реактивов.

По завершении работы происходит фронтальное обсуждение ее результатов и фиксация эталона (Слайд 8).

Учитель организует фиксацию преодоления затруднения учениками, возвращаясь к ранее выполненному ими заданию для пробного действия. Сможем мы теперь выполнить задание, которое вызвало затруднение вначале?  

6. Первичное закрепление во внешней речи. Фронтальная беседа. (Слайды 9 - 18).

7. Самостоятельная работа с самопроверкой.

Для самостоятельной работы выполняют задания тестов – Приложение 4. Проверка по слайдам  19 - 23.

8. Включение в систему знаний и повторение.

Вы потрудились, отдохнем немного – рекламная пауза! (Слайд 24). Ролик о применении средства Калгон – Приложение 5. Производители Калгон утверждают, что это средство необходимо для стирки. Но мы тоже теперь не лыком шиты, знаем, какие вещества и при каких условиях образуют накипь на ТЭНах, как предотвратить образование накипи и как с ее уничтожить, поэтому я предлагаю вам проанализировать информацию о составе и свойствах Калгона – Приложение 6 – и сделать вывод о необходимости его применения. Контроль по слайду 26.

9. Рефлексия учебной деятельности на уроке.

− Что нового вы узнали?

− Какую цель вы ставили на уроке?

− Достигли вы цели?

− Какие трудности еще остались? Над чем надо еще поработать?

− Проанализируйте свою работу и оцените ее, используя фразеологизмы, представленные на слайдах 27 – 28. Я оцениваю нашу работу сегодня как успешную и  ставлю отметки по  пятибалльной шкале …(перечислить).

Домашнее задание:

Сегодня я предлагаю вам творческое домашнее задание, форму которого вы выберете из тех, что я перечислила на слайде 29 и придумаете сами.

Рабочий лист  _____________________________________

Какие из этих соединений могут встречаться в природной воде: Mg,  CaO,  Ca(OH)2 , MgCO3 , CaCl2,  Ca (HCO3)2, Mg(HCO3)2 ,CaCO3, MgSO4 , МgCO3?

Тема урока  

Жесткость воды -

Жёсткость воды и способы ее устранения

Жёсткость воды — совокупность химических и физических свойств воды, связанных с содержанием в ней растворённых солей щёлочноземельных металлов, главным образом, кальция и магния. Вода с большим содержанием таких солей называется жёсткой, с малым содержанием — мягкой.

Содержащиеся в природе нерастворимые в воде карбонаты магния и кальция под воздействием воды и присутствующего в воздухе углекислого газа способны превращаться в гидрокарбонаты, которые хорошо растворяются в воде (Ж-карбонатная или временная)

СаСО3 + СО2 + Н2О  Са(НСО3)2

MgСО3 + СО2 + Н2О  Mg(НСО3)2

Этот процесс широко осуществляется в природных условиях, приводя к выносу размываемых известняков поверхностные воды, а затем – в моря и океаны.

В природные воды переходят и содержащиеся в земной коре растворимые соли СаCl2, CaSO4, MgCl2, MgSO4. (Ж-некарбонатная или постоянная)

В жесткой воде плохо развариваются продукты питания, так как катионы кальция с белками пищи образуют нерастворимые соединения. В такой воде плохо завариваются чай, кофе. В ней труднее развариваются многие продукты, их питательная ценность уменьшается. Постоянное употребление жесткой воды может привести к отложению солей (мочекаменная болезнь) в организме человека.

Жёсткая вода при умывании сушит кожу, в ней плохо образуется пена при использовании мыла.

Жёсткая вода непригодна для многих технических целей. Из-за образования накипи непригодна для использования в паровых котлах, вредна для металлических конструкций, трубопроводов. В жесткой воде плохо мылится мыло и возрастает его расход. Мыло – это соль натрия или калия и органической кислоты. Обозначив анион органической кислоты как R- , получаем.

• 2NaR + CaCl2  CaR2  + 2NaCl
• 2Na+ + 2R- + Ca2+ + 2Cl-   CaR2  + 2Na+ + 2Cl-
• Ca2+ + 2R-  CaR2

 Жёсткой водой нельзя пользоваться при проведении некоторых технологических процессов, например при крашении.

Приведённые примеры указывают на необходимость удаления из воды солей кальция и магния.

Способы устранения жесткости воды

       Временную (карбонатную) жёсткость устраняют:

1. Кипячением

Са(НСО3)2  СаСО3 + Н2О + СО2

Mg(НСО3)2  MgСО3 + Н2О + СО2

При длительном кипячении растворимые Са(НСО3)2 и Mg(НСО3)2 переходят в нерастворимые соединения и выпадают в осадок. Поэтому карбонатную жёсткость называют также временной жёсткостью.

2. Добавлением гашёной извести.

Са(НСО3)2 + Са(ОН)2  2CaCO3 + 2H2O

Mg(НСО3)2 + 2Са(ОН)2  Mg(OH)2 + 2CaCO3+ 2H2O

Постоянную (некарбонатную) жёсткость устраняют добавлением соды Na2CO3.

CaCl2 + Na2CO3  CaCO3 + 2NaCl

MgSO4 + Na2CO3  MgCO3 + Na2SO4

В целях одновременного устранения обоих видов жёсткости применяют смесь гашёной извести и соды – содово-известковый метод.

Инструктивная карта для выполнения лабораторных опытов

1. Распознавание жесткой воды.

 Перед вами 2  пробирки с жесткой водой.  Используя раствор мыла и одну из пробирок, подтвердите это. Опишите наблюдения, сделайте вывод, обоснуйте его.

Подсказка! В мягкой воде мыло хорошо пенится, а в жесткой образует осадок солей  CaR2    или   Мg R2, где  R – анион кислоты, содержащийся в растворе мыла.

Чтобы создать пену, подуйте в раствор через стеклянную трубочку.

2. Устранение временной жесткости. 

Используя вещества, которые найдутся  и в домашних условиях, проведите опыт по устранению временной (карбонатной)  жесткости. Для  эксперимента используйте вторую пробирку с  жесткой водой и раствор гашеной извести. Опишите наблюдения, сделайте вывод, обоснуйте его.

3. Удаление накипи.

 «Растворите » накипь, используя предложенную кислоту (лимонную, уксусную, соляную). Опишите наблюдения, сделайте вывод, обоснуйте его.

Инструктивная карта для выполнения лабораторных опытов

1. Распознавание жесткой воды. 

Перед вами 2  пробирки с жесткой водой.  Используя раствор мыла и одну из пробирок, подтвердите это. Опишите наблюдения, сделайте вывод, обоснуйте его.

Подсказка! В мягкой воде мыло хорошо пенится, а в жесткой образует осадок солей  CaR2    или   Мg R2, где  R – анион кислоты, содержащийся в растворе мыла.

Чтобы создать пену, подуйте в раствор через стеклянную трубочку.

4. Устранение временной жесткости. 

Используя вещества, которые найдутся  и в домашних условиях, проведите опыт по устранению временной (карбонатной)  жесткости. Для  эксперимента используйте вторую пробирку с  жесткой водой и раствор гашеной извести. Опишите наблюдения, сделайте вывод, обоснуйте его.

2. Удаление накипи.

 «Растворите » накипь, используя предложенную кислоту (лимонную, уксусную, соляную). Опишите наблюдения, сделайте вывод, обоснуйте его.

Тесты по теме «Жесткость воды»

1. Чем обусловлена жесткость воды:

А. количеством растворимых солей магния

Б. количеством растворимых солей кальция

В. количеством растворимых солей кальция и магния

2. Как называется временная жесткость воды :

А. карбонатная

Б. фосфатная

В. Хлоридная

       3.    Постоянную жесткость воды можно удалить:

                А.  отстаиванием      Б. взаимодействием с содой    В. кипячением

       4.   Временную жесткость воды можно удалить:

                А.  взаимодействием с хлоридом натрия         Б.      отстаиванием          В. кипячением

       5.   Умеренная жесткость -_____________ качество для питьевой воды, поскольку из      нее мы   получаем значительную часть кальция, нужную организму:

              А. необязательное

              Б. обязательное.

Тесты по теме «Жесткость воды»

1. Чем обусловлена жесткость воды:

А. количеством растворимых солей магния

Б. количеством растворимых солей кальция

В. количеством растворимых солей кальция и магния

2. Как называется временная жесткость воды :

А. карбонатная

Б. фосфатная

В. Хлоридная

          3.    Постоянную жесткость воды можно удалить:

                А.  отстаиванием      Б. взаимодействием с содой    В. кипячением

       4.   Временную жесткость воды можно удалить:

                А.  взаимодействием с хлоридом натрия         Б.      отстаиванием          В. кипячением

       5.   Умеренная жесткость -_____________ качество для питьевой воды, поскольку из      нее мы   получаем значительную часть кальция, нужную организму:

              А. необязательное

              Б. обязательное.

ИНСТРУКЦИЯ ПО ПРИМЕНЕНИЮ КАЛГОНА ДЛЯ СТИРАЛЬНЫХ МАШИН-АВТОМАТОВ

С ЧЕМ БОРЕТСЯ ПРЕПАРАТ

 Основное назначение средства — борьба с образованием накипи на нагревательных элементах стиральной машины-автомата. Накипь представляет собой твердые отложения, появление которых связано с повышенным содержанием в воде солей жесткости. Их основу составляют соли угольной кислоты (карбонаты кальция и магния).

Проблема состоит в том, что при нагревании воды эти соли разлагаются с образованием нерастворимых в воде веществ. Они выпадают в осадок, создавая известковый налет на стенках сосудов и нагревательных приборов – накипь.

К  КАКИМ ПРОБЛЕМАМ ПРИВОДИТ НАКИПЬ

Образование накипи в стиральной машине создает следующие проблемы: Появляется осадок на стенках трубопроводов. Это увеличивает нагрузку на насосное оборудование. Кроме того, эти отложения становятся центром осаждения загрязнений, что еще сильнее уменьшает внутреннее сечение трубы. Пористая структура  веществ, образующих накипь, придают слоям осадка свойства теплоизолятора. В результате, ухудшается нагрев воды и увеличивается расход энергоресурсов.

Накипь – не единственная проблема, которую создает высокая жесткость воды. Соли жесткости вступают в реакцию с поверхностно-активными веществами, использующимися при стирке (они входят в состав большинства стиральных порошков), образуя нерастворимые соединения и придавая серый цвет постиранным вещам.

ХИМИЧЕСКИЙ СОСТАВ

Судя по приведенной на упаковке информации производителя, в состав Калгона входят:

       Фосфаты натрия; Сода;  Поликарбоксилаты – содержание до 30%; Кристаллическая    

       целлюлоза – в составе до 15%;  Полиэтиленгликоль — до 5%.

 Последние два вещества к борьбе с накипеобразованием отношения не имеют. Действующими веществами являются фосфаты натрия, сода и поликарбоксилаты. Все они способны связывать ионы кальция и магния, что предотвращает образование карбонатов и появление известкового налета.

Активное накипеобразование происходит только при температуре воды более 60 градусов. Поэтому добавление средства, эффективно, защищает машину только при стирке в режимах с высокой температурой. Если же основной режим использования агрегата — стирка при температуре 40 градусов и ниже, от использования Калгона можно отказаться. Не требуется его использование и при мягкой воде в водопроводной системе.

Производители стиральных машин рекомендуем применять Калгон при каждой стирке.

При этом норма расхода средства установлена в зависимости от жесткости водопроводной воды.

Несмотря на безвредность для здоровья и экологическую безопасность входящих в состав средства ингредиентов, для него (как и для любой бытовой химии) требуется соблюдать определенные меры безопасности!