Сюжетно-ролевая игра по теме « Кислород: окисление и горение »

Мирошкина

 Татьяна Анатольевна,

Учитель химии,

г.Кропоткин

Краснодарский край

Сюжетно-ролевая игра по теме  « Кислород:  окисление и горение »

Учитель химии Мирошкина Т.А.

    Цели: способствовать развтию у школьников интереса к химической         науке; углубить знания о свойствах кислорода, его роли в природе и жизни        людей; раскрыть межпредметные связи (химия, биология, литература и др.); осознать значение химии в различных отраслях; обсудить проблемы окружающей среды.

  Оборудование и реактивы: плакат «круговорот кислорода в природе», слайды «Применение кислорода», рисунки учащихся на тему урока и на космическую тему; прибор для получения и сбора кислорода методом вытеснения воды и воздуха; лучинки; хлопчатобумажный платок, пропитанный ацетоном; тигельные щипцы.

  Подготовка к уроку: познакомить учащихся с формой проведения урока; подобрать участников космической экспедиции; дать задание нарисовать рисунки на тему урока, придумать эмблему для обитателей марса.

Ход урока:

Столы в кабинете стоят полукругом.

У марсиан на груди — эмблемы их планеты, на голове — короны необычной формы с химической эмблемой, у девочек необычно заплетены волосы. У всех — тетради и ручки. У журналистов на груди приколоты визитные карточки. Участники космической научной экспедиции сидят впереди. На столе перед каждым из них — табличка с указанием его роли (историк, географ и т. д.).

ВЕДУЩИЙ (учитель). «Внимание! космическая экспедиция землян, прилетевших на нашу планету, познакомит нас, марсиан, с веществом под названием "кислород ".

В состав космической экспедиции входит следующие специалисты: историк Ф.И.О.), химик (Ф.И.О.), физик Ф.И.О.), биолог (Ф.И.О.), медик Р.И. О.), географ (Ф.И.О.), экспериментатор (Ф.И.О.), эколог (Ф.И.О.), литератор (Ф.И.О.).

На этой встрече присутствуют журналисты. с других планет и аборигены, земляне заранее прислали нам много научной литературы о своей планете. Поэтому мы уже немного знакомы с веществом, которое они называют кислородом. Прошу всех принимать активное участие в нашей работе. Все инопланетяне при работе ведут дневники. По ним в конце нашей игры мы отметим самый, интересный рассказ.

Итак, начинаем нашу пресс-конференцию. (Корреспонденты задают

вопросы,  представляясь)

КОРРЕСПОНДЕНТ      ГАЗЕТЫ "МАРСИАНСКИЕ НОВОСТИ":

 - Когда и кем был открыт кислород на Земле?

    ИСТОРИК:

     - На этот вопрос отвечу я. Еще в начале XVII в. газ, позднее названный кислородом, был выделен изобретателем подводной лодки К.Дреббелем, который установил его способность поддерживать дыхание. Однако результаты этих исследований были засекречены из-за их военной направленности, и поэтому они не были известны современникам. В 1750 г. М.В.Ломоносов на основании своих опытов доказал, что в состав воздуха входит вещество, окисляющее металл.

В 1771 г. это вещество было получено шведским химиком Карлом Вильгельмом Шееле.

В 1774 г. английский химик и философ Джозеф Пристли нагревал красный оксид ртути HgO, направляя на него солнечные лучи с помощью увеличительного стекла. При этом он получал газ, который считал воздухом. Пристли писал: "Этот воздух не поглощался водой. Каково же было мое изумление, когда я обнаружил, что свеча горит в этом воздухе необычайно ярким пламенем ". Он поместил двух мышей, одну — в сосуд с обыкновенным воздухом, а другую — в такой же сосуд с полученным им газом. Первая мышь быстро задохнулась, а вторая в это время еще чувствовала себя хорошо и активно двигалась. Ученый и сам пробовал дышать полученным газом и нашел, что им дышится особенно легко и приятно. Открытый Пристли газ и был кислород.

И все-таки главная фигура в истории открытия кислорода — не Шееле и не Пристли, а великий французский химик Антуан Лоран Лавуазье, объяснивший смысл опытов, проведенных этими учеными. В 1775 г. он установил, что кислород входит в состав воздуха и содержится во многих веществах.

КОРРЕСПОНДЕНТ ЖУРНАЛА "ПРИРОДА МАРСА":

  -  Я прочитал в одной книге такое четверостишие: "Он всюду и везде: В камне, в воздухе, в воде. Он и в утренней росе, И в небес голубизне".

Где же на Земле встречается кислород?

ГЕОГРАФ:

 - Кислород — наиболее распространенный на Земле химический элемент. Литосфера на 47% по массе состоит из кислорода, входящего в состав 'оксидов и солей. В атмосфере содержится по массе -23% (-21% по объему) свободного кислорода.  Гидросфера содержит 85,8% кислорода, основная доля которого приходится на воду. Кислород входит в состав растений (-40%), животных (-

20%), минералов, оснований, большинства солей и кислот, органических веществ. Тело человека примерно на 65% состоит из этого элемента.

КОРРЕСПОНДЕНТ      ГАЗЕТЫ "МАРСИАНСКИЕ НОВОСТИ":

 - Aтмосфера Марса на 95% состоит из углекислого газа. Каков состав атмосферы вашей планеты?

ГЕОГРАФ:

-  Атмосфера Земли представляет собой смесь газов. Сухой воздух вблизи поверхности Земли, если удалить из него влагу и частицы пыли, по объему содержит: 78,09% азота; 20,94% кислорода; 0,93% аргона; 0,03% углекислого газа и всего лишь 0,01% приходится на долю всех остальных газов — водорода, гелия, неона, криптона, ксенона, радона, оксидов азота и др. Масса атмосферы -5,27-1015 т. На долю кислорода в газовой оболочке Земли приходится около 1 200 000 млрд т. Состав атмосферы до высоты 80 км существенно не меняется. Выше 80 км под действием солнечной радиации молекулы газов диссоциируют на атомы (выше 80 км диссоциируют С02 и Н2, выше 150 км - 02, выше 300 км –N2).

КОРРЕСПОНДЕНТ ЖУРНАЛА "НОВОСТИ НАУКИ":

 - Способен ли меняться состав атмосферы?

ФИЗИК:

-  Если говорить кратко, то атмосфера загрязняется как по естественным причинам (извержение вулканов, пыльные бури и т. д.), так и из-за хозяйственной деятельности человека. Ее состав при этом изменяется. Атмосфера содержит много пыли, которая попадает туда с поверхности земли и частично из космоса. При сш1ьных волнениях ветры подхватывают капли воды из морей и океанов. Вместе с водяными каплями в атмосферу попадают и частицы соли. В результате извержения вулканов, лесных пожаров и других природных явлений воздух загрязняется продуктами сгорания. Больше всего пыли и других примесей — в приземном смысле воздуха. Все эти мельчайшие примеси влияют на цвет , неба. Молекулы газов рассеивают фиолетовые и синие лучи, поэтому днем небо голубого цвета. А частицы примесей рассеивают световые лучи почти всех длин волн. Поэтому, когда воздух запылен или в нем содержатся капельки воды, небо становится белесоватым. На больших высотах небо темно-фиолетовое и даже черное.

КОРРЕСПОНДЕНТ ЖУРНАЛА "ПРИРОДА МАРСА":

- Что является основным источником загрязнения атмосферы?

   ЭКОЛОГ:

-  Основными источниками загрязнения атмосферного воздуха в индустриальных странах являются автомобили и другие виды транспорта, а также тепловые электростанции. Углекислый, угарный и сернистый газы — самые распространенные газообразные загрязнители, делающие атмосферу неблагоприятной для жизни человека и животных. Ежегодно в атмосферу выбрасываются

200—250 млн т золы и -60 млн т сернистого газа. В результате сжигания на тепловых электростанциях угля и нефти в воздушный бассейн выбрасываются 74% всех поступающих в атмосферу оксидов серы и около половины оксидов азота.

КОРРЕСПОНДЕНТ ТОГО ЖЕ ЖУРНАЛА:

- где же на Земле решается проблема чистоты атмосферы?

ЭКОЛОГ:

- Проблема охраны окружающей среды стоит перед землянами очень
остро.  Ее можно решить только путем международного сотрудничества в области охраны воздуха: правильное сжигание топлива, строительство очистных сооружений, совершенствование технологии (особенно в металлургической и химической промышленности), модернизация транспорта, расширение площадей зеленых насаждений.

КОРРЕСПОНДЕНТ ЖУРНАЛА 'НОВОСТИ НАУКИ":

- Что вы еще можете сказать о свойствах кислорода? Мне известно, что кислород — газ без цвета, вкуса и запаха.

ФИЗИК:

- 1 л кислорода весит 1,43 г, т. е. он тяжелее воздуха. Кислород плохо растворяется в воде. В 100 л воды при давлении 1 атм и температуре О °С растворяется-5 л кислорода. При —183 °С он превращается в голубоватую, очень подвижную жидкость, при дальнейшем охлаждении (до -219 °С) — в замерзающую темно-голубую массу, притягивающуюся магнитом.

ЛИТЕРАТОР:

 -  А вот как описаны свойства жидкого кислорода в повести А.Беляева "Продавец воздуха ": "Твердый спирт не горит, взрывается от удара, эфир замерзает в кристаллическую массу. Каучуковая трубка от действия жидкого воздуха становится твердой и хрупкой и может быть превращена в куски и порошок, живые цветы приобретают вид фарфоровых изделий, и фетровую шляпу можно разбить на куски, как фарфор ".

КОРРЕСПОНДЕНТ ЖУРНАЛА I ЮНЫЙ ХИМИК МАРСА":

- Правда ли, что кислород — сильный окислитель?

ХИМИК:

-  Кислород в химических реакциях выступает в роли окислителя, уступая лишь фтору. Кислород отличается, высокой химической активностью. Из 99 элементов он взаимодействует с 86 элементами, но не соединяется с золотом, платиной, криптоном и ксеноном. Для развития активной реакции кислорода с большинством простых и сложных веществ нужно нагревание.

С фосфором кислород активно реагирует при нагревании до 60 °С:

4Р + SO, = 2Р,05,

с серой - до 250 °С:

S + 02 = S02T,

 с водородом — до температуры выше 300° С:

2Н2 + 02 = 2Н,0,

с углеродом (в виде графита) - до 700-800 °С:

С + 02 = СО,Т.

Кислород окисляет и сложные вещества:

2С2Н2 + 502 = 4С0/Г + 2Н20 + Q.

ацетилен        

 Правда, есть вещество — гемоглобин крови, — способное реагировать с кислородом при комнатной температуре.

Есть две разновидности реакций окисления: горение (реакции, сопровождающиеся интенсивным выделением энергии) и медленное окисление.

ЛИТЕРАТОР:

 -  Помните, в романе "Таинственный остров " Сайрес Смит, чтобы зажечь мох, воспользовался двумя выпуклыми стеклами от карманных часов. Налив в стекла воды, он сложил их и слепил края глиной, в результате чего у него получилось двояковыпуклое зажигательное стекло. Воспользовавшись этим стеклом, он направил солнечный луч на горстку сухого мха, и мох воспламенился, т. к. произошло нагревание мха до температуры его воспламенения.

      ЭКОЛОГ:

 -  Я хочу кое-что добавить. Подобной линзой, способной сфокусировать солнечные лучи, может стать и обыкновенная бутылка, брошенная жарким летом в лесу ленивым человеком. Нужно всегда помнить, что такая бутылка не только захламляет лес, но и может стать причиной лесного пожара.

ЭКСПЕРИМЕНТАТОР:

 -  Итак, для того, чтобы вещество загорелось, должны быть соблюдены два условия: достижение температуры воспламенения вещества и доступ кислорода.

(Демонстрирует  опыт  "Несгораемый платок". Поджигает хлопчатобумажный платок, пропитанный органическим растворителем. Платок невредим. Дает  объяснение.)

При горении растворителя не была достигнута температура воспламенения ткани, поэтому платок остался цел.

ЭКОЛОГ:

 -  Говоря о горении, мы прежде всего имеем в виду сжигание топлива.  Это уголь и газ в котельных и бензин в двигателях внутреннего сгорания авто

мобилей! Процессы сжигания топлива ставят серьезные экологические проблемы. Например, образующийся в результате таких процессов, СО вызывает загрязнение атмосферы.

КОРРЕСПОНДЕНТ ЖУРНАЛА "ХИМИЯ И ЖИЗНЬ":

 -  Кислород -окислитель. Находит ли применение это свойство кислорода?

            ХИМИК (рассказывает по слайдам):

             -  На земле и под землею Нужен кислород.

Обогащение воздуха кислородом делает более эффективными и экономичными многие технологические процессы, в основе которых лежит реакция окисления. Черная металлургия поглощает более 60% получаемого кислорода. При работе двигателя внутреннего сгорания автомобиля расходуется 1825 кг 02 на каждые 100 км пути. Кислородно-ацетиленовая смесь при ее сжигании дает пламя с температурой до 3500 °С, достаточной для резки и сварки многих металлов.

Кислород используют для окисления ракетного топлива. Это впервые предложил К. Э. Циолковский. Любое пористое горючее вещество, например опилки, мох, торф, уголь, в результате пропитки жидким кислородом становится взрывчатым. Такие вещества (их называют оксиликвитами) в случае необходимости могут заменить динамит при разработке месторождений полезных ископаемых. Кислород нужен для производства многих веществ, например азотной кислоты.

Медленное окисление веществ пищи в нашем организме — энергетическая основа жизни. Благодаря медленному окислению навоза и перегноя согреваются парники. Кислород необходим также человеку для дыхания, а дыхание — частный случай окислительных реакций в нашем организме. Установлено, например, что космонавту в межпланетном рейсе необходимо в сутки (в лежачем положении) 0,49 кг 02. Летчики при высотных полетах пользуются кислородными масками. Если без пищи и воды человек может прожить несколько суток, то без кислорода — несколько минут.

ЛИТЕРАТОР:

 -  Я хочу привести пример воздействия чистого кислорода на живые организмы из произведения Жюля Верна "Опыт доктора Окса": "Стоило бросить в землю семечко, как из него поднимался зеленый стебелек, который рос не по дням, а по часам... кочаны капусты превращались в кусты, а грибы становились величиной с зонтик. Но, увы! Все эти  растения... быстро блекли и умирали, со- I жженные,  истощенные, бессильные".  Объясните, что происходит в этом отрывке.

(После объяснений учащихся ведущий дополняет их сообщения.)

ВЕДУЩИЙ. Согласно современной концепции, человеческий организм приспособился в ходе эволюции к дыханию воздухом, а не чистым кислородом. В случае же дыхания чистым кислородом ускоряются окислительные процессы обмена веществ и человеческий организм быстрее "сгорает ". Так что Жюль Верн в чем-то был прав.

КОРРЕСПОНДЕНТ ЖУРНАЛА "ПРИРОДА МАРСА":

-  Сколько кислорода в сутки необходимо человеку для дыхания?

МЕДИК:

 -  В сутки через легкие человека проходит 800 л кислорода.

БИОЛОГ:

 -  Я хочу кое-что добавить. Все живые организмы нуждаются в кислороде. Вот интересные факты. Наименее требователен к кислороду из рыб — карась, спокойно живущий в заросших прудах, где почти весь растворенный в воде кислород расходуется на окисление органических веществ. Самый привередливый в этом смысле — карп. Ему нужно, чтобы концентрация кислорода в воде была не менее 4 мг/л.

МЕДИК:

 -  Хочу как врач добавить следующее. Человеку, впервые попавшему в горы, на высоте не хватает воздуха, точнее кислорода. В разреженном воздухе кровь не успевает насытиться кислородом и наступает кислородное голодание. Люди, постоянно живущие в горных районах, кислородной недостаточностью не страдают, т. к. их организм приспособился к горным условиям.

КОРРЕСПОНДЕНТ ЖУРНАЛА "ПРИРОДА МАРСА": 

 - За счет чего восстанавливается запас кислорода на Земле?

БИОЛОГ. Главные поставщики кислорода — океан, морские водоросли и растения. (По плакату рассказывает о круговороте кислорода.) Растения, поглощая атмосферный кислород в темное время суток, в утренние часы (на свету) активно выделяют его в процессе фотосинтеза (образование из углекислого газа и воды) органических соединений:

                         свет  

6СО2 + 6Н2О    →   С6Н12О6 + 6О2↑

                                 глюкоза

Образующиеся органические вещества разлагаются.

 Продолжительность одного цикла в круговороте кислорода — 2000 лет. За это время весь кислород проходит через живое вещество. При фотосинтезе образуется ежегодно 177 млрд т органических веществ, химическая энергия которых в 100 раз больше, чем энергия, вырабатываемая всеми электростанциями мира.

КОРРЕСПОНДЕНТ ЖУРНАЛА "ХИМИЯ И ПРОМЫШЛЕННОСТЬ":

 -  Где же берут кислород те, кто отправляется в путешествие в космическом корабле?

ФИЗИК:

 -  Для дыхания в замкнутых помещениях (космические аппараты, подводные лодки и т. п.) используют твердые источники кислорода, действие которых основано на самораспространяющейся экзотермической реакции между носителем кислорода (хлоратом или перхлоратом) и горючим. Например, смесь NaC103, порошка Ее, Ва02 и стекловолокна прессуют в виде цилиндров. После поджигания такая кислородная свеча выделяет чистый, пригодный для дыхания кислород в количестве 240 л/кг.

КОРРЕСПОНДЕНТ ЖУРНАЛА "ЮНЫЙ ХИМИК":

 -  А не можете ли вы сейчас получить кислород?

ЭКСПЕРИМЕНТАТОР:

 -  В лаборатории, чаще всего, используют промышленный кислород, поставляемый в баллонах под давлением, однако его можно легко получить из кислородсодержащих веществ: из КСЮ3 (хлорат калия), HgO (оксид ртути (II), Н202 (пероксид водорода), КМп04 (перманганат калия). При нагревании эти вещества разлагаются с выделением кислорода. Также кислород получают электролизом водного раствора NaOH.

Мы сейчас покажем вам опыт получения и сбора кислорода.

(Демонстрирует опыт "Получение кислорода при разложении пермангана-
та калия и сбор его вытеснением воды и воздуха". Доказывает присутствие
кислорода.)  Почему лучинка горит в кислороде ярче, чем в воздухе?

Я покажу вам еще один волшебный опыт и попрошу дать объяснение. (Стучит стеклянной трубочкой по краю стакана с пероксидом водорода.) Пероксид водорода разлагается с выделением кислорода, этот процесс идет быстрее при нагревании. Но я и без нагревания этот процесс ускорю. (Стучит палочкой.) Приказываю проснуться!.. Нет, что-то не так. (Качает головой. Опускает трубочку с КМп04 в стакан с Н202.) Приказываю проснуться!' (Идет бурная реакция.) Как же я разбудил вещество?

(Учащиеся дают объяснение.)

ЭКСПЕРИМЕНТАТОР:

-  Мы убедились, что катализаторы — волшебники химии. Эти соединения делают сложное — простым, дорогое — дешевым, недоступное — доступным, невозможное — возможным.

КОРРЕСПОНДЕНТ ЖУРНАЛА "ХИМИЯ И ПРОМЫШЛЕННОСТЬ":

-  Кислород в промышленности получают так же, как в лаборатории ?

ФИЗИК:

-  Что вы! В промышленности его получают в больших количествах из жидкого    воздуха методом низкотемпературной ректификации. Температуры кипения азота и кислорода различаются (при атмосферном давлении) на 12,8 °С.

Сначала воздух превращают в жидкость, охлаждая его до —196 °С (температура кипения азота). Затем жидкий кислород отделяют от азота, испаряя азот. Хранят кислород в стальных баллонах под давлением 15 и 20 МПа. Кислородные баллоны окрашены в голубой цвет и имеют надпись черными буквами "Кислород".

ЛИТЕРАТОР:

 -  Я хочу привести отрывок из повести А.Беляева "Продавец воздуха ": "Перед нами был огромный подземный грот. Десятки ламп освещали большое озеро, вода которого отливала красивым голубым цветом. "Жидкий воздух", — сказал Бэйли. Я был поражен. Вместе с тем я почувствовал, что мой костюм как будто сжимается, и не мог понять почему. Здесь большое давление ".

ФИЗИК:

 -  Фантастический сюжет основывается на абсолютно реальных процессах. Ведь в промышленности кислород выделяют из воздуха под большим давлением.

ВЕДУЩИЙ:

-  Вездесущий, всемогущий и в то же время невидимый — все эти три эпитета можно отнести к кислороду. Кислород - вездесущ: из него в значительной степени состоят не только воздух, вода и земля, но и мы с вами. Могущество кислорода проявляется уже в том, что мы им дышим, а ведь дыхание — синоним жизни. "Dum spiro spero " (пока дышу, надеюсь).

При обычных условиях кислород не только бесцветен и поэтому невидим, но и никак нами не воспринимается, он не ощутим никакими органами чувств. Правда, недостаток кислорода, а тем более его отсутствие мы почувствовали бы мгновенно.

От имени всех присутствующих
здесь марсиан благодарим ученых-землян за интересный рассказ о кислороде..
Желаем благополучного возвращения на Землю!        

Обсуждение выступлений членов! космической экспедиции, выставление оценок за урок.