Тема урока. Вода. Известная и неизвестная.
Тип урока: Обобщение и систематизация знаний с элементами новых знаний
Девиз: 'Мать - водица - всему царица'
Эпиграф урока. «Воде бала дана волшебная власть стать соком жизни на Земле» (Леонардо да Винчи)
Цель: Раскрыть идею многообразия проявлений свойств воды.
Образовательная: развивать познавательную активность и творческие способности через познание законов природы, осознание сложных взаимосвязей человека и окружающей среды в единстве учебных предметов.
Развивающая: способствовать успешному формированию мыслительных форм деятельности на основе развития зрительного и слухового восприятия, внимания и воображения.
Воспитательная: воспитывать научную компетентность в решении нравственных проблем, а также бережливое отношение к природным богатствам родной Земли - воде.
Задачи: интегрировать знания о свойствах и значении воды в природе, полученные на уроках физики, химии, систематизировать знания о физических свойствах воды, развивать знания о химических свойствах воды, о типах химической связи на примере водородной связи, раскрыть роль воды в зарождении, развитии живых организмов на Земле.
Ход урока.
1)Вступление в тему. «Черный ящик»
Урок начинается со стихотворения.
Учитель химии ( на фоне музыки).
Я и туча, и туман,
И ручей, и океан,
И летаю, и бегу,
И стеклянной быть могу!
Вопрос: О каком веществе идет речь? Ответ: Вода ( Из Черного ящика достаем стакан с водой- формулируем тему урока)
Вступительное слово учителя.
Вода - самое распространенное вещество на нашей планете. Повседневно используя воду, мы так привыкли к ней, что считаем ее обыденным явлением, а между тем, вода удивительна и необыкновенна! Она подлинное чудо природы, единственное в своем роде.
Сегодня на уроке мы говорим не только об уже известных всем свойствах воды, но и о новых интересных открытиях ученых, о правильном использовании, охране воды и других вопросах.
Учитель: Вода - самое привычное вещество на Земле. Но знаем ли мы, какую тайну хранит в себе эта удивительная стихия? Ведь сегодня ее на Земле столько же, сколько было тогда, когда все начиналось, когда рождался Мир.
Как алфавит начинается с буквы «А», так жизнь начинается с воды. Вода содержится в каждом человеке, животном, растении и уходит из них только вместе с жизнью.
2) Основная часть урока. Погружение в тему. Фронтальная работа( сообщения учащихся о свойствах воды и нахождение ее в природе) с элементами лабораторной и практической работы.
1. Вода в природе
Сообщение1. Распространение воды в природе. Гидросфера.
Из курса географии вам известно, что вода - это самое распространенное вещество на Земле. Водная оболочка Земли называется гидросфера.
Вода занимает 71% от всей поверхности земного шара, и только 29% приходится на сушу.
Что же включает гидросфера?
Из огромного количества воды на планете 97% приходится на соленую воду, которая не пригодна для нужд человека, и только 3 % всей воды – вода пресная! Запасы пресной воды на Земле находятся в виде ледников (79%), подземных вод (20%) и 1% приходится на воду рек, озер, атмосферную влагу. Природная вода не бывает совершенно чистой. Наиболее чистой является дождевая вода, а морская вода содержит больше всего примесей.
2.Вода в живом организме
Сообщение 2 «Вода в живом организме»
Жизнь человека тоже зависит от воды. Вода составляет более
половины массы тела человека(65%). Она входит в состав крови,
пищеварительных соков, слез и других жидкостей. Содержит воду
Кровь – 99%
Зубная эмаль - 0,2%
Мышцы - 75%
Кости - 28%
Вода участвует во всех процессах жизнедеятельности, осуществляет транспортировку пищеварительных веществ, выводит продукты распада, участвует в дыхании и терморегуляции. Многие вещества нашим организмом усваиваются в растворенном виде.
Вода в организме выполняет несколько функций:
-Вода – растворитель; только растворенные вещества реагируют друг с другом в живых клетках.
-Осуществляет транспорт веществ и удаляет ненужные продукты из организма.
-Служит терморегулятором, являясь хорошим переносчиком тепла.
-Испаряясь при потоотделении, тепловой одышке, транспирации у растений, вода охлаждает организмы и защищает от перегрева.
-Вода придает клеткам форму, а у некоторых животных является гидроскелетом.
Вода, среда обитания многих растений и животных. Живые организмы не могут жить без воды. Обезвоживание организма на 12% приводит к нарушению обмена веществ, а потери до 25% воды – к его гибели. Даже такое нетребовательное животное, как верблюд – «корабль пустыни» – не может прожить без воды больше 8 дней.
Задача. Суточная потребность в воде взрослого человека равна 0,04 кг на 1кг массы тела. Вычислите свою примерную суточною потребность в воде.
( один из учащихся показывает расчет у доски)
3. Состав воды (учитель химии)
Кем, когда и при помощи каких методов был установлен качественный и количественный состав молекулы воды?
В основе изучения качественного и количественного состава вещества лежат два метода: синтез и анализ.
Анализ – метод определения состава вещества путем разложения вещества на более простые.
Синтез – получение сложных веществ из более простых.
Эксперименты по установлению состава воды проводил химик Лавуазье. Он установил, что при разложении воды под действием электрического тока образуются газы – два объема водорода и один объем кислорода, а при образовании воды - два объема водорода соединяются с одним объемом кислорода. Эти опыты помогли установить, что вода – не элемент, а сложное вещество, состоящее из двух атомов водорода и одного атома кислорода.
Короткая запись Н2О, а сколько трудов положено учеными разных стран ради того, чтобы установить состав воды! Француз Лавуазье пропустил водяные пары через раскаленный ружейный ствол и разложил воду на составные элементы – водород и кислород. Тем самым он впервые доказал, что вода – сложное вещество
Задание: Запишите молекулярную формулу воды и рассчитайте её относительную молекулярную массу и массовые доли составляющих её элементов.
Мr(Н2О) = 18 w(Н) = 11% w(О) = 89%
(1 учащийся работает у доски)
4.Физические свойства и особенности воды
Вода – вещество уникальное, обладающее аномальными свойствами.
Учитель физики: Вставьте характеристики, отражающие физические свойства воды:
(устная фронтальная работа с классом)
I. Температура кип. ...
2.Температура зам. ...
3 .Плотность воды при t = 40 С ...
4. Плотность льда при t=0 0 С…
5.Теплопроводность ...
б. Электропроводность ...
7. Теплоемкость ...
8. Растворимость ....
9. При нагревании ...(сжимает-ся)
10.При охлаждении ...(расшир-ся).
Учитель физики ( объяснение эталона воды)
Вода – очень распространенное вещество на нашей планете, поэтому ученые - физики взяли ее за эталон для определения единиц физических величин
0 градусов Цельсия - температура замерзания воды, насыщенной воздухом под давлением 1 атмосфера.
100 градусов Цельсия – температура кипения воды, насыщенной воздухом под давлением 1 атмосфера.
1 грамм – масса 1 см3 воды при температуре 40С.
1 калория – количество теплоты, которое нужно передать 1 г воды, чтобы нагреть ее на 10 С
Вода обладает рядом уникальнейших и анимальных свойств, которые мы сейчас и рассмотрим.
1.Плотность.
Плотность большинства жидкостей, кристаллов и газов - при нагревании уменьшается и при охлаждении увеличивается, вплоть до процесса кристаллизации или конденсации. Плотность воды при охлаждении от 100 до 3,98 0С возрастает, как и у подавляющего большинства жидкостей. Но, достигнув максимального значения при температуре 3,98 0С, плотность при дальнейшем охлаждении воды начинает уменьшаться. Другими словами, максимальная плотность воды наблюдается при температуре 3,98 0С, а не при температуре замерзания 0 0С.
Замерзание воды сопровождается скачкообразным уменьшением плотности на 9%, тогда как у большинства других веществ процесс кристаллизации сопровождается увеличением плотности. В связи с этим лед занимает больший объем, чем жидкая вода, и держится на ее поверхности.
Столь необычное поведение плотности воды крайне важно для поддержания жизни на Земле. Покрывая воду сверху, лед играет в природе роль своего рода плавучего одеяла, защищающего реки и водоемы от дальнейшего замерзания и сохраняющего жизнь подводному миру. Если бы плотность воды увеличивалась при замерзании, лед оказался бы тяжелее воды и начал тонуть, что привело бы к гибели всех живых существ в реках, озерах и океанах, которые замерзли бы целиком, превратившись в глыбы льда, а Земля стала ледяной пустыней, что неизбежно привело бы к гибели всего живого.
2.Теплоемкость.
Удельная теплоемкость воды составляет 4200 Дж/(кг·0С) при 0 0С. Чтобы нагреть определенное ее количество на один градус, необходимо затратить больше энергии, чем при нагреве других жидкостей.
Из этого вытекает уникальная способность воды сохранять тепло. Подавляющее большинство других веществ таким свойством не обладают. Именно поэтому у человека нормальная температура тела поддерживается на одном уровне и жарким днем, и прохладной ночью.
Значит, вода играет главную роль в процессах регулирования теплообмена человека и позволяет ему поддерживать комфортное состояние при минимуме энергетических затрат.
Вследствие большой теплоемкости воды огромные ее объемы на поверхности Земли представляют собой аккумуляторы тепла, что является одним из важнейших факторов стабильности биосферы.
Например, теплые океанические течения согревают многие северные регионы планеты, принося тепло из южных широт.
Благодаря большой теплоемкости воду используют в промышленности в качестве теплоносителя.
3.Поверхностное натяжение.
Из всех жидкостей у воды самое высокое поверхностное натяжение. Это не только позволяет некоторым насекомым спокойно ходить по её поверхности, но и благодаря капиллярным силам обеспечивает поступление питательных веществ к кронам гигантских деревьев, достигающих нескольких десятков метров в высоту.
Лабораторный опыт. Наблюдение поверхностного натяжения (проводит учитель физики; работа в парах).
4.Вода – растворитель
Есть у воды важное свойство: она может легко растворять в себе многие вещества.
Вы, конечно, видели, как растворяется поваренная соль в супе. Так же вода растворяет и жидкость. Вам известны водные растворы таких жидкостей, как уксусной кислоты, спирта.
В воде могут растворяться газы. Именно растворенный в воде кислород воздуха обеспечивает жизнь водных организмов. А сероводород, образующийся при разложении остатков организмов, делает водоем безжизненным как, например, в глубинах Черного моря. Растворение в воде углекислого газа объясняет слабокислую реакцию большинства пресных водоемов Земли.
Практическая работа.(проводит учитель химии; работа в парах)
Определение пригодности воды для питья. (стр. 206,учебник. Габриелян О.С.Химия 8)
1. Цвет. Определите цвет воды.
Налейте в пробирку 5-7 мл исследуемой воды.
Чистая вода- бесцветная жидкость.
2. Мутность. При использовании мутной воды часто требуется её очистка.
3. Кислотность. Для определения кислотности воды смочите полоску универсальной индикаторной бумаги исследуемой водой и сравните со шкалой. Если лакмусовая бумага стала красной, то вода имеет кислую среду, если лакмусовая бумага стала синей, то вода имеет щелочную среду. Лакмусовая бумага не изменила цвет-среда нейтральная.
3. Запах. Запах определяют эпитетами: землистый, хлорный, рыбный, травяной, болотный, гнилостный. Силу запаха определяют по 5-ти бальной шкале.
1 балл - запаха нет или он очень слабый,
2 балла - запах слабый, обнаруживается.
3 балла - запах заметный, легко замечается.
4 балла - запах отчетливый, вызывает воздержание от питья.
5 баллов — запах сильный, вода совершенно непригодна для пить
4.Методика. Определение прозрачности воды
Для опыта нужен прозрачный плоскодонный стеклянный цилиндр диаметром 2—2,5 см, высотой 30—35 см .Можно использовать мерный цилиндр на 250 мл без пластмассовой подставки.
Мы рекомендуем провести опыт сначала с дистиллированной водой, а затем с водой из водоема и сравнить результаты. Установите цилиндр на печатный текст и вливайте исследуемую воду, следя за тем, чтобы можно было читать через воду текст. Отметьте, на какой высоте вы не будете видеть шрифт. Измерьте высоты столбов воды линейкой. Сделайте выводы.
Измеренная высота называется уровнем видимости.
Если уровень видимости мал, значит водоем сильно загрязнён.
Цвет Прозрачность
Кислотность
Запах
Пригодность
(заполняется таблица)
Вывод: Вода из-под крана пригодна для питья.
5.Известна тяжелая и легкая вода. При электролизе обыкновенной воды, содержащей наряду с молекулами Н2О также незначительное количество молекул D2О, образованных тяжелым изотопом водорода, разложению подвергаются преимущественно молекулы Н2О. поэтому при длительном электролизе воды остаток постепенно обогащается молекулами D2О.
Тяжелая вода хуже растворяет соли, чем обыкновенная вода. Тяжелая вода получила практическое применение в качестве замедлителя реакций в ядерных реакторах.
Природная вода никогда не бывает совершенно чистой. Наиболее чистой является дождевая вода, но и она содержит различные примеси, которые захватывает из воздуха (растворенные газы, пыль, микроорганизмы). Просачиваясь сквозь верхние слои земли, вода растворяет по пути различные вещества. Поэтому колодезная, ключевая, речная и озерная вода всегда содержит растворенные вещества (0,01 – 0,05%). Морская вода содержит до 4% растворенных веществ, главную массу которых составляет поваренная соль
6. Жесткость воды. Вода, содержащая большое количество солей кальция и магния, называется жесткой в отличие от мягкой воды, например дождевой, в которой растворенных веществ немного. Жесткая вода дает мало пены с мылом.
(Опыт: взять 3 пробирки, в первую налить сок, во вторую дистиллированную воду, в третью минеральную воду. В каждую пробирку опустить индикаторную бумажку. В результате наблюдаем, что в первой пробирке рн = 2, во второй рн = 5,5, в третьей рн = 7,5).
7. Память воды. Большой интерес не только у ученых, но и у простых людей вызывает способность воды запомнить и воспроизводить информацию. К примеру, японский исследователь Масару Емото (Masaru Emoto) приводит удивительные доказательства информационных свойств воды. За время работы он сделал более 10 000 фотографий.
В лаборатории были исследованы образцы воды из различных водных источников всего мира. Вода подвергалась различным видам воздействия, такие как музыка, изображения, электромагнитное излучение от телевизора, мысли одного человека и групп людей, молитвы, напечатанные и произнесенные слова. Доктор Емото говорит, что все существующее имеет вибрацию, и даже написанные слова. Вода может быть скреплена с этими вибрациями. Красивые слова имеют красивые, ясные вибрации. Напротив, отрицательные слова производят уродливые, несвязные колебания, которые не формируют группы.
8.Что такое живая и мертвая вода? Выступление ученика - знакомит всех с результатами своей работы по теме.
Вокруг "живой" и "мертвой" воды крутится мутный водоворот легенд и домыслов. В частности, на страницах газет и журналов периодически появляются научно не обоснованные рекомендации по изготовлению и использованию аппаратов для получения "живой" и "мертвой" воды. Механизм получения этих вод заключается в следующем. В сосуд погружены два электрода. Причем один из электродов помещен в брезентовый мешочек. Через диод электроды подключаются к электрической сети переменного тока напряжением 220 В. В воде идет электролиз. Вокруг одного электрода вода насыщается ионами гидроксильной группы, вокруг другой - ионами водорода. Чтобы они не смешивались и не нейтрализовали друг друга, как раз и нужен внутренний электрически проницаемый мешочек. При пропускании тока в брезентовом мешочке образуется «мёртвая» вода, вне мешочка – «живая». Время приготовления воды примерно 10 минут. Используя органолептические показатели и универсальную индикаторную бумагу, определялись некоторые свойства «живой» и «мёртвой» воды. «Живая» вода имеет характерный содовый привкус, щелочную реакцию рН=9-10. Содержит белый хлопьевидный осадок«Мёртвая» вода прозрачная, обладает приятным вкусом, без запаха. Имеет слабокислую среду рН=5.5-6.5. Есть сведения, что "живая" вода может успешно применяться для полива цветов, овощей, ягодных и плодовых культур. Действие ее мало изучено, но даже те скудные результаты, которые уже получены, говорят о многом. Мною подмечено, что смоченные ею семена всходят раньше, растения растут лучше и урожайность выше.
Учитель химии: Чем же объясняются такие удивительные свойства воды?
Анализируя ответы учащихся , учитель подводит итог:
В силу высокой полярности молекул воды вода является растворителем других полярных соединений, не имея себе равных.
Молекулы воды не линейны – угол между связями равен 104° 27'.
Связи ковалентные, полярные, т.е. некоторый положительный заряд несут атомы водорода, а отрицательный – атом кислорода. Вследствие этого связанный атом кислорода способен притягивать атом водорода соседней молекулы с образованием водородной связи, что существенно повышает общую энергию связи. Т.о. молекулы в воде ассоциированы. В кристаллах льда водородные связи еще сильнее.
Учитель физики: подводя итог всему сказанному давайте приведём несколько интересных фактов о воде. (читают по одному):
1.Земля называется «Голубой планетой», т.к. 70% её поверхности покрыто водой.
2. Без еды человек может прожить около месяца, без воды – не больше 7 дней.
3. Более половины видов животных и растений на Земле обитают в водной среде.
4. Принимая душ в течение 5 минут, вы расходуете 100 литров воды. Наполняя ванну – 150-200 литров. Из оставленного открытым крана выливается за 1 час 1000 литров воды.
5. Одна треть населения мира живёт в районах, испытывающих дефицит воды.
6. Грязная вода, которая обеспечивает благоприятную почву для размножения болезнетворных организмов, подрывает здоровье 1,2 млрд.чел. в год.
Учитель химии: Итак, вода – основа жизни. Как сказал Леонардо да Винчи:
« Воде дана волшебная власть стать соком жизни на Земле».
«Вода это жизнь» – гласит старая восточная мудрость.
Древние китайские философы приписывали воде высшие моральные качества. Вот некоторые из них:
– Вода – бесцветная и прозрачная, она образец чистоты.
– Вода смывает с человека грязь – в этом её гуманность.
– На вид вода тёмная, а на самом деле она прозрачная – в этом проявляется её совершенство.
– Когда сосуд уже наполнен, то воды добавить нельзя – в этом её справедливость.
– Вода постепенно течёт и останавливается там, где ровная поверхность, – в этом её скромность.
– Вода обнимает вас в летнем пруду, давая прохладу, – в этом её нежность.
3) Охрана воды. Вода – это уникальное вещество природы, которое необходимо защищать!
Сообщение ученика. Мы живём на берегу великой реки Волги. Раньше народ Волгу называл: «Волга-матушка». В настоящее время – это основной источник хозяйственно – питьевого водоснабжения. Органами санитарно – эпидемиологической службы водоснабжение республики оценивается как неудовлетворительное. Ведомственные водопроводы подают воду более худшего качества, прежде всего, по показателям бактериального загрязнения. Население республики испытывает значительную экологическую нагрузку из-за хим. загрязнения водоисточников. Сброс неочищенных сточных вод в водоёмы может стать причиной инфицирования населения. Сточные воды обуславливают увеличение в водоёмах численности организмов (детритофагоф) поедающих органические вещества. Эти организмы в процессе дыхания потребляют растворенный в воде кислород. В итоге в водоёме создаются анаэробные условия. В этой среде не могут жить рыбы, моллюски и другие организмы.
Вывод: Воду надо беречь! Это надо понять и запомнить каждому. Беречь воду – это значит беречь жизнь, здоровье, красоту окружающей природы. Вода нужна всем.
4)Рефлексия. В конце урока составляется на доске кластер «Необычные свойства воды» и формулируются выводы по уроку.
Выводы по уроку
Вода – самое распространенное вещество на Земле.
Вода – основа всего живого, колыбель жизни.
Физические свойства воды уникальны, обладают аномальными особенностями.
Вода является одним из самых химически активных, реакционноспособных веществ.
Вода совершает постоянный круговорот, но всё более значительным в нем становится роль человека.
Вода находит разнообразные области применения, поэтому в каждой стране должны соблюдаться меры по охране и рациональному использованию водных ресурсов.
Урок заканчивается следующими словами ( сопровождаются слова записью «звук журчания ручья»):
Вода, у тебя нет ни вкуса, ни цвета, ни запаха, тебя невозможно описать, тобой наслаждаются, не ведая, что ты такое.
Нельзя сказать, что ты необходима для жизни: ты - сама жизнь.
Ты наполняешь нас радостью, которую не объяснить нашими чувствами.
Антуан де Сент-Экзюпери
Домашнее задание.
На альбомном листе отобразите уникальность воды в природе. (Творческое задание).
