Диффузия
план-конспект урока по химии (7 класс)

Интегрированный урок по теме: «Диффузия»

Автор:

Трибунская Елена Жановна

учитель химии МАОУ  СОШ № 7

Саратовская область, г. Балаково

Тема урока в соответствии с требованиями ФГОС: Диффузия, 7 класс

Цель: познакомить учащихся с диффузией в газах, жидкостях и твердых телах.

Задачи урока:

• Образовательные: закрепить знание понятий молекулы и атомы; закрепить знания опытных фактов, подтверждающих, что вещества состоят из отдельных частиц, между которыми есть промежутки; ввести понятие диффузии; рассмотреть особенности процесса диффузии в различных средах; изучить специфику явления диффузии в природе и быту.
• Развивающие: развивать интерес к естественным наукам; умение исследовать, объяснять, анализировать, сравнивать результаты эксперимента и делать выводы; развивать умение выявлять причинно-следственные связи на примере протекания диффузии в зависимости от физических особенностей агрегатных состояний вещества и температуры; развивать монологическую речь и умение строить ученический диалог.
• Воспитательные: формирование мировоззрения об объективности проявления законов физики, химии, биологии и познаваемости явлений природы; формирование культуры общения; развитие самостоятельности; умение работать в парах.

Планируемые результаты обучения.

Метапредметные: овладеть навыками самостоятельной постановки цели, планирования хода эксперимента, самоконтроля и оценки результатов исследования, выражать мысли и выслушивать собеседника понимать его точку зрения.

Личностные: сформировать познавательный интерес, интеллектуальные и творческие способности, убежденность в возможности познания природы.

Общие предметные: получить знания о природе диффузии в газах, жидкостях и твердых телах, уметь пользоваться методами научного исследования явлений, проводить наблюдения, планировать и выполнять эксперименты, понимать закономерность связи и познаваемость явлений природы.

Частные предметные: понимать и уметь объяснять явление диффузии в газах, жидкостях и твердых телах, уметь использовать полученные знания, владеть экспериментальным методом исследования при изучении зависимости скорости протекания диффузии от температуры, уметь использовать знания о диффузии и скорости ее протекания в повседневной жизни.

Оборудование: апельсиновые корки, сосуд с раствором медного купороса, , кристаллики калия перманганата, сосуды с холодной и горячей водой; мультимедийный видеопроектор; презентации.

Урок открытия нового знания

Структура урока:

Актуализация и формулирование темы урока:

Кому из нас не знакомы запахи сирени, черемухи, акации, сирени.  (Вопрос учащимся). Чем же можно объяснить перенос запахов?

- Молекулы пахнущего вещества проникают между молекулами воздуха

Или

Послушайте отрывок из старой ассирийской сказки «Царь Зимаар». «Был у царя умный советник Аяз, которого он очень уважал. Как обычно бывает в таких случаях, у Аяза были враги, которые его оклеветали перед царем, и тот, послушав их, заключил Аяза в тюрьму. Когда к Аязу пришла жена, он велел ей поймать большого муравья, привязать к его лапке крепкую веревку длиной сорок метров, к свободному концу её привязать верёвку такой же длины и пустить муравья по наружной стене тюрьмы в указанном месте. Как сказал Аяз, так жена и сделала. Сам же Аяз насыпал на окно камеры сахара, и муравей  добрался до камеры, где сидел Аяз».

- Каким образом  Аяз получил в своё распоряжение верёвку для побега?  

Какова же тема нашего урока? Диффузия в газах, жидкостях и твердых телах

Определение диффузии (работа с учебником) – явление, при котором происходит взаимное проникновение молекул одного вещества между молекулами другого

Что бы вы хотели узнать об этом явлении?

-

-Как же можно объяснить процесс диффузии? В чем причина явления диффузии.

http://files.school-collection.edu.ru/dlrstore/669b2b52-e921-11dc-95ff-0800200c9a66/2_3.swf

Все вещества состоят из мельчайших частичек – молекул и атомов, которые непрерывно, хаотически движутся. Именно движение молекул – причина явления диффузии.

Построение проекта выхода из затруднения

Для того чтобы узнать подробнее о явлении диффузии, мы проведем серию экспериментов, в которых вы сами выступите в качестве ученых-экспериментаторов.

Рассмотрим, как протекает диффузия в различных агрегатных состояниях.

Для проведения эксперимента необходимо соблюдение ТБ

Эксперимент № 1.  Измерение скорости протекания диффузии в  газах.

Цель эксперимента: измерить скорость протекания диффузии в газах.

Оборудование: апельсиновая корка, измерительная лента, секундомер.

Ход эксперимента:

Измерить скорость протекания диффузии в воздухе. Для этого отмерить в кабинете расстояние 2 м. На одном конце этого расстояния один учащийся  несколько раз энергично сжимает апельсиновую корку.  Напротив него второй учащийся измеряет время, за которое запах дойдет до него. Для проведения расчетов, воспользуйтесь формулой: .

Результаты измерений и вычислений

Вывод: диффузия в газах протекает достаточно______________________ быстро, медленно (выбрать нужное) 

При отчете используйте план ответа о проведенном эксперименте:

1. Название эксперимента.
2. Цель.
3. Оборудование и реактивы.
4. Условия, при которых осуществлялся эксперимент.
5. Ход эксперимента.
6. Результаты.
7. Вывод.

Вопрос классу: Но почему  запах в комнате распространяется не мгновенно, а спустя некоторое время?

Ответ: Дело в том, что движению молекул пахучего вещества в определенном направлении мешает движение молекул воздуха. Молекулы  эфирных масел, содержащихся в корке, на своем пути сталкиваются с молекулами газов, которые входят в состав воздуха. Они постоянно меняют направление движения и, беспорядочно перемещаясь, разлетаются по комнате.

http://files.school-collection.edu.ru/dlrstore/669b2b52-e921-11dc-95ff-0800200c9a66/2_3.swf

Эксперимент № 2.  Измерение скорости протекания диффузии в  газах.

Цель эксперимента: измерить скорость протекания диффузии в газах.

Оборудование: мерный цилиндр, вата, нашатырный спирт, фенолфталеин.

Ход эксперимента:

На  дно мерного цилиндра  поместите ватку, смоченную  нашатырным спиртом. На крышке прикреплена вата, смочите ее фенолфталеином и закройте  цилиндр  крышкой. Включите секундомер. Фенолфталеин – индикатор, способный определить наличие паров нашатырного спирта. Что наблюдаете? (Смоченная фенолфталеином вата окрасилась в  ___________цвет, так как молекулы __________ попали на  нее и вызвали изменение  цвета).

Измерьте высоту цилиндра и время, за которое молекулы аммиака дошли до ватки с фенолфталеином. Рассчитайте скорость протекания диффузии по формуле

.

Заполните таблицу:

Вывод: диффузия в газах протекает достаточно_______________ быстро, медленно (выбрать нужное) 

При отчете используйте план ответа о проведенном эксперименте:

1. Название эксперимента.
2. Цель.
3. Оборудование и реактивы.
4. Условия, при которых осуществлялся эксперимент.
5. Ход эксперимента.
6. Результаты.
7. Вывод.

Вспомним исторический факт. В 1638 году посол Василий Старков привёз в подарок царю Михаилу Фёдоровичу от монгольского Алтын-хана 4 пуда сушёных листьев. Это растение называется чаем. Для приготовления чая используют цветы и листочки некоторых растений: жасмина, розы, липы, душицы, мяты, чабреца и других. В твёрдом состоянии цвет чая зависит от способа обработки листьев: зеленый – высушивание в тени, а черный – при термической обработке листьев. Вопрос классу: «На каком явлении основана заварка чая?». Да, на диффузии молекул красящего вещества в воде  

Эксперимент № 3.  Измерение  скорости протекания диффузии в  жидкости.

Цель эксперимента: измерить скорость протекания диффузии в жидкости.

Оборудование: химический стакан с водой, стакан с крепко заваренным чаем, воронка, линейка, секундомер.

Ход эксперимента:

Взять стакан с водой комнатной температуры и  при помощи воронки с длинным горлышком на самое дно налить чайную заварку. Цветной полоской отметьте уровень заварки в стакане.

Через 3 мин измерьте высоту поднявшегося выше полоски чая. По формуле

определите скорость диффузии в жидкости. Заполните таблицу:

Вывод: диффузия в  жидкостях протекает достаточно ….. (быстро, медленно) (выбрать нужное).   

 При отчете используйте план ответа о проведенном эксперименте:

1. Название эксперимента.
2. Цель.
3. Оборудование и реактивы.
4. Условия, при которых осуществлялся эксперимент.
5. Ход эксперимента.
6. Результаты.
7. Вывод.

Вопрос классу: При разборке старых зданий, части которых скреплялись кое-где железными болтами, обнаружилось, что гайки невозможно  открутить, так как они срослись с болтами и стали одним целым. Не заржавели, а именно срослись. Объясните явление. И почему подобное обнаружили в старых строениях, простоявших добрую сотню лет?

Эксперимент № 4.  Измерение скорости протекания диффузии в  твердых телах.

Цель эксперимента:  измерение скорости протекания диффузии в твердых телах.

Оборудование: бумажные фрагменты старого стенда, линейка с миллиметровыми делениями.

Ход эксперимента:

Рассмотрите небольшой фрагмент от старого стенда. На листе ватмана были наклеены буквы из бархатной бумаги. Что наблюдаете?

Со временем молекулы темно-красной бумаги______________________

_________________________________________________________________

 Измерьте расстояние, на которое продвинулись молекулы бархатной бумаги. Рассчитайте скорость диффузии в твердом теле по формуле

.

Заполните таблицу:

Вывод: диффузия в твердых телах протекает  очень ….. (быстро, медленно) (выбрать нужное).   

При отчете используйте план ответа о проведенном эксперименте:

1. Название эксперимента.
2. Цель.
3. Оборудование и реактивы.
4. Условия, при которых осуществлялся эксперимент.
5. Ход эксперимента.
6. Результаты.
7. Вывод

Общий вывод: Диффузия протекает в веществах находящихся в различных агрегатных состояниях, но с разной скоростью. Быстрее всего диффузия протекает в газах (на перемешивание газов уходят минуты), медленнее в жидкостях (на это уходят часы, дни) и совсем медленно в твердых телах, почти незаметно для невооруженного глаза (диффузия длится годами.)

Давайте выясним от чего зависит скорость диффузии?

Эксперимент № 5. Исследование зависимости скорости диффузии от температуры.

Цель эксперимента: исследовать, как зависит скорость протекания диффузии от температуры.

Оборудование: химические стаканы с горячей и холодной водой, два чайных пакетика.

Ход эксперимента: чайные пакетики опустите в горячую и холодную воду.

        Что наблюдаете?

 Диффузия в стакане с горячей водой  протекает ______________, а в стакане с холодной водой ______________.

Вывод: в горячей воде диффузия протекает _____________, чем в холодной (быстро, медленно, выбрать нужное).   

При отчете используйте план ответа о проведенном эксперименте:

1. Название эксперимента.
2. Цель.
3. Оборудование и реактивы.
4. Условия, при которых осуществлялся эксперимент.
5. Ход эксперимента.
6. Результаты.
7. Вывод.

Эксперимент № 6. Исследование зависимости скорости диффузии от температуры.

Цель эксперимента: исследовать, как зависит скорость протекания диффузии от температуры.

        Оборудование и реактивы: химический стакан с холодной и горячей водой, кусочки сахара.

Ход эксперимента: Опустите кусочки сахара в горячую и холодную воду.

Что наблюдаете?

  Сахар в горячей воде растворялся ___________________, а в холодной ______________ .

Вывод: в горячей воде диффузия протекает _________, чем в холодной (быстро, медленно, выбрать нужное).   

При отчете используйте план ответа о проведенном эксперименте:

1. Название эксперимента.
2. Цель.
3. Оборудование и реактивы.
4. Условия, при которых осуществлялся эксперимент.
5. Ход эксперимента.
6. Результаты.
7. Вывод.

Эксперимент № 7. Исследование зависимости скорости диффузии от температуры.

Цель эксперимента: исследовать, как зависит скорость протекания диффузии от температуры.

        Оборудование и реактивы: чашки Петри с холодной и горячей водой, перманганат калия.

Ход эксперимента: В чашки Петри с холодной и горячей водой бросьте несколько кристалликов  перманганата калия.  

Что наблюдаете?

Перманганат калия в горячей воде растворялся ___________________, а в холодной ______________ .

       Вывод: в горячей воде диффузия протекает _________, чем в холодной (быстро, медленно, выбрать нужное).

При отчете используйте план ответа о проведенном эксперименте:

1. Название эксперимента.
2. Цель.
3. Оборудование и реактивы.
4. Условия, при которых осуществлялся эксперимент.
5. Ход эксперимента.
6. Результаты.
7. Вывод.

Общий вывод: Скорость протекания диффузии зависит от того, в каком агрегатном состоянии находятся вещества, а также зависит от температуры. Скорость диффузии тем больше, чем выше температура вещества.

Зависимость скорости диффузии от концентрации вещества.

(Работа по слайду)

     Задание.  Задача группы - выделить в тексте главное и составить рассказ о применении процесса диффузии в данной области.

Влияние электрического тока на скорость диффузии

Разновидность процесса диффузии – процесс электрофореза. Электрофорез   -  широко распространенный и давно применяемый метод физиотерапии, при котором на организм оказывается одновременное воздействие постоянным током и лекарственными веществами. Особенность электрофореза состоит в том, что частицы лечебного раствора вводятся через кожу или слизистые оболочки именно под действием внешнего электрического поля.

Преимущество электрофореза состоит в том, что эта процедура безболезненна, при аллергической реакции организма возможен вывод лекарства из организма, кроме того, электрофорез обеспечивает быстрое всасывание лекарственного препарата, не вызывает нарушения микрофлоры кишечника. С применением электрофореза остаточные явления исчезают в течение 10 дней, без применения электрофореза – остаточные явления сохраняются в течение полутора месяцев.

Применение физиотерапии ускоряют процесс лечения и повышают иммунитет.

Диффузия в растительном мире

В растительном мире очень велика роль диффузии. Леса - лёгкие планеты, помогающие дышать всему живому. Процесс очищения воздуха происходит благодаря диффузии. Большое развитие листовой кроны деревьев объясняется тем, что диффузионный обмен сквозь поверхность листьев выполняет не только функцию дыхания, но частично и питания. В настоящее время широко практикуется внекорневая подкормка плодовых деревьев путем опрыскивания их кроны. В почвенных водах содержатся в растворённом виде при небольших концентрациях минеральные соли и некоторые органические соединения. Вода из почвы в растения попадает путём осмоса через полупрозрачные мембраны корневых волосков. Так как  концентрация воды в почве оказывается выше, чем внутри корневых волосков, то происходит диффузия из зоны с большей  концентрацией в зону с меньшей концентрацией. Как следствие, после поглощения воды в этих клетках повышается концентрация по сравнению с вышележащими клетками. Возникает корневое давление, обуславливающее восходящий сок тока по корням и стеблю (таблица «Зоны корня»).

2.2 Диффузия в мире животных

О насекомых:

Как они дышат? (о роли диффузии в процессах дыхания у насекомых). Конечно, ни жук, ни личинки ничего не рассматривают на дне, они запасаются кислородом. Жук высовывает конец брюшка и, приподняв  надкрылья, набирает воздух в дыхальца – отверстия в брюшке (у личинок они находятся в « хвостике»), от них отходят трахеи – трубочки к каждому органу жука. Благодаря диффузии кислород воздуха из трахей проникает в каждую клетку организма жука, а углекислый газ также благодаря диффузии из клеток проникает в трахеи и выводится жуком (таблица «Органы дыхания насекомых»).

О рыбах:  

Совсем близко к берегу подплыла рыбка и хорошо видно, как периодически движутся у неё жаберные крышки – так она прогоняет через жаберные щели воду, которая омывает жаберные лепестки, пронизанны капиллярами. Через их стенки кислород из воды диффундирует в кровь, а из крови в воду диффундирует углекислый газ (таблица «Органы дыхания рыб»).

  О земноводных:

Вдруг раздался всплеск,  и над водой появилась голова лягушки. Это животное интересно тем, что живёт в воде и не пьёт её, на суше дышит лёгкими и влажной кожей, а в воде -  через кожу. Основа этого процесса - та же диффузия.

Роль диффузии в природе

Как известно, воздух, которым мы дышим, состоит  из смеси газов: азота, кислорода, углекислого газа и паров воды. Находится он в тропосфере - в нижнем слое атмосферы. Если бы не было диффузионных процессов, то наша атмосфера просто расслоилась бы под действием силы тяжести, которая действует на все тела, находящиеся на поверхности Земли или вблизи нее, в том числе и на молекулы воздуха. Внизу расположился бы боле тяжелый слой углекислого газа, над ним – кислород, выше  - азот и инертные газы. А ведь для нормальной жизнедеятельности нам необходим именно кислород, а не углекислый газ.

Итог

Ключевую роль в поддержании баланса экосистем играют диффузионные процессы. Диффузия имеет важнейшее значение в жизни человека и животных, без этого явления жизнь на Земле была бы невозможна.

Природа широко использует возможности, заложенные в процессе диффузионного проникновения, играет важнейшую роль в поглощении питания и насыщении кислородом крови. В пламени Солнца, в жизни и смерти далёких звезд, в воздухе, которым мы дышим, всюду мы видим проявление всемогущей и универсальной диффузии.

Первичное закрепление.

Если считаешь, что утверждение  верно, то подними руку, в противном случае ее не поднимай.

1. Могла ли происходить диффузия, если бы между молекулами не было промежутков?

2. Могла ли происходить диффузия, если бы молекулы были неподвижны?

3. Диффузия протекает благодаря хаотичному движению молекул.

4. Скорость протекания диффузии зависит от температуры.

5. В жизни человека, животных, растений диффузия играет очень важную роль.

 Проверка: -, -, +,+,+

Самостоятельная работа с самопроверкой по эталону.

Сравнение протекания диффузии в газах, жидкостях и твердых телах

Домашнее задание: параграф по физике 10, по химии 5

Эксперимент  по выбору:

Эксперимент №1 Влияние различных веществ на поверхности воды на процесс диффузии

Цель: изучить, как различные вещества на поверхности воды влияют на скорость испарения воды и сделать вывод о скорости протекания диффузии.

Описание эксперимента: в блюдца налить воду одинаковой массы и одинаковой температуры (36 градусов), затем в первое блюдце налить бензин (5 мл), во второе – керосин  (5мл), в третье – растительное масло (5 мл), в четвертом вода остается чистой. Необходимо засечь время и через каждые 5 минут снимать показания термометров, помещенных во все жидкости. Результаты измерений зафиксировать в таблицу:

Вывод:

Эксперимент №2 Исследование зависимости скорости диффузии от температуры.

Цель эксперимента: исследовать, как зависит скорость протекания диффузии от температуры.

Описание  эксперимента: вырежьте из картофеля несколько кубиков с ребром 2 см. Подвесьте их с помощью нитки в сосуды с сильно окрашенным холодным и горячим раствором любого красящего вещества (чай, марганцовка и т.п.). Когда горячий раствор остынет, выньте кубики, разрежьте их. Опишите результаты эксперимента.

В кубик, вынутый из холодного раствора, красящее вещество проникло на ….мм.

В кубик, вынутый из горячего раствора, красящее вещество проникло на ….. мм.

Вывод:

Это интересно (задание по выбору):

Многие морские животные, например, кальмары, при нападении на них выбрасывают темно-синюю защитную жидкость или ставят «Световую завесу». Почему через некоторое время вода, где находится эта жидкость, становится прозрачной?

Задание: придумайте и задайте свой вопрос по теме: Диффузия.

В фольклоре народов тоже упоминается о процессе диффузии.

 Задание: найдите несколько пословиц или поговорок  в которых так или иначе идет речь о диффузии. Например: Ложка дёгтя в бочке мёда. (Русская)

Природа так обо всем позаботилась, что повсюду находишь, чему учиться. Леонардо да Винчи

Задание: Как вы понимаете слова Леонардо да Винчи? Приведите примеры.

Индивидуальные задания (создание сообщений и презентаций):

1. Влияние деятельности человека на протекание диффузионных процессов в природе.
2. Диффузия и безопасность человека.
3. Применение диффузии в повседневной жизни и технике

Источники

1. Варикаш В.М. и др. Физика в живой природе. Минск,1984.
2. Демьянков Е.Н. Задачи по биологии. М. Владос, 2004.
3. Перышкин А.В. Физика. 7. М. Дрофа, 2014
4. Рыженков А. П.Физика Человек Окружающая среда. М.:Просвещение, 1996.  
5. Энциклопедия для детей.Т.19. Экология: В 33 т./ Гл. ред. Володин В. А. – М.: Аванта +, 2004  
6. http://bio.Fizten.ru
7. http://markiv.narod.ru
8. http://www.wikipedia.org