Урок на тему: "Воздух как смесь газов. Методы собирания газов. Кислород и озон"
Цели урока: Образовательная - Создать условия для знакомства учащихся с составом воздуха. Обучения школьников с различными методами собирания газов. Дать представление о лабораторных приборах для получения газов. Дать представление о кислороде и озоне как о простых веществах, образованных одним химическим элементом. Создать условия для знакомства с видами загрязнения атмосферы и мерами по ее охране, убедиться во взаимном влиянии веществ атмосферного воздуха и живых организмов друг на друга.
Воспитательная -Создать условия для воспитания мотивации учёбы, положительного отношения к знаниям, продолжения экологического воспитания и бережливого отношения к окружающей среде.
Развивающая - Создать условия для развития навыков проведения химического эксперимента, соблюдения правила техники безопасности; умения решать расчетные задачи с использованием понятий: массовая доля химического элемента, молярный объем газа, молярная масса воздуха.
Цели для ученика:
– Знать состав воздуха
– Познакомиться с собиранием газов методом вытеснения воздуха
– Познакомиться с собиранием газов методом вытеснения воды
– Знать кислород как химический элемент и простое вещество
– Знать историю открытия кислорода
– Познакомиться с простым веществом озоном
Ход урока
1. Организационный момент
(организация начала урока)
Приветствие, создание благоприятного эмоционального фона, проверка присутствующих, проверка готовности к уроку.
2. Проверка выполнения домашнего задания (проверка домашнего задания)
§ 18
Задания 5–10
Решить у доски:(два ученика решают у доски)
1шаг: Прочитай задачу. Определите массу кислорода необходимого для сжигания 8 грамм магния.
2 шаг: Запиши дано задачи, найти, молярные массы веществ, используя соответствующие обозначения.
m (Мg)=8 г
m (02)=?
M (Мg) = 24г/моль
M (02) = 32г/моль
3 шаг: Составь уравнение реакции: 2Мg + 02 = 2 Мg0
4 шаг: Найди количество известного вещества по формуле
ν = m : М :
ν (Мg)= m (Мg): M(Мg)= 8г:24г/моль= 0,33 моль
5 шаг: Поставь полученное количество вещества над формулой вещества, над формулой неизвестного поставь х
0,33 моль х моль
2Мg + 02 = 2Мg0
6 шаг: Под формулами веществ запиши количество вещества необходимых для реакции:
0,33 моль х моль
2М§ + 02 = 2МgО
2 моль 1 моль
7 шаг: Составь пропорцию и реши ее:
0,33 моль - х моль
2 моль - 1 моль х=0,167 моль
8 шаг: Найди массу неизвестного вещества по формуле m=М· ν:
m (02)= М (02) · ν (02) = 0,167 моль ·32 г/моль=5,344 г
9 шаг: Запиши ответ: масса кислорода 5,344 г.
Решить у доски: Определите массу углекислого газаСО2, который образуется при сгорании 36 г угля (углерода) в кислороде.
3. Целеполагание, мотивация (сообщение темы, цели урока)
Урок начинается вступительным словом учителя.
При слове «воздух» большинству из нас невольно приходит на ум, быть может, несколько наивное сопоставление: воздух – это то, чем дышат. Действительно, в этимологическом словаре русского языка указывается, что слово «воздух» заимствовано из церковно-славянского языка: «воздыхать». Ничто другое не является столь важным для жизни на Земле и в то же время так редко замечается, как окружающий нас атмосферный воздух. Жизнь человека и большинства других живых существ невозможна без дыхания. Прекращение дыхания даже на несколько минут влечет за собой прекращение жизнедеятельности. Что же такое воздух, которым мы дышим? С точки зрения биологической, воздух, следовательно, является средой для поддержания жизни за счет кислорода. Но в состав воздуха входят и другие газы.
4. Актуализация опорных знаний и умений
Вспомните из физики сведения о воздухе.
Для физиков воздух – прежде всего земная атмосфера и газовая оболочка, окружающая землю.
Вспомните из биологии, какой газ используется для дыхания?
Важнейшая составляющая атмосферного воздуха - кислород. Именно он поглощается в легких человека из вдыхаемого воздуха.
5. Изучение нового материала (усвоение новых знаний и способов действий)
А что же представляет сам воздух с точки зрения химии?
Воздух представляет собой смесь разных газов: азота, кислорода, водяного пара, аргона, двуокиси углерода и многих других.
Из каждых 100 частей сухого воздуха 78 приходится на азот, и 21 часть - на кислород и оставшаяся 1 часть - на все прочие газы.
Интересный эксперимент:
Сделать приблизительную оценку, сколько кислорода (O2) по объему содержится в воздухе, можно с помощью несложного опыта. Опускаем в сосуд с водой плавающую свечу. Поджигаем ее и накрываем цилиндром. Цилиндр размечен на пять равных частей. Пока в цилиндре есть кислород ‑ свеча горит. При горении кислород расходуется, и вода в цилиндре поднимается. Свеча гаснет, когда кислорода в цилиндре не остается. Уменьшился ли объем воздуха в цилиндре? Вода поднялась примерно на одно деление, то есть объем воздуха сократился примерно на одну пятую часть. Мы увидели, что одна пятая часть воздуха – кислород.
Много сил, труда и терпения потребовалось ученым, чтобы раскрыть эту загадку природы, что воздух – не самостоятельное вещество, как считалось еще более 200 лет тому назад, а представляет сложную смесь газов. Впервые высказался о сложном составе воздуха ученый – художник Леонардо да Винчи (XV век).
М (возд) 29г/моль
Газы легче воздуха М газа меньше М (возд) 29г/моль
Газы тяжелее воздуха М газа больше М (возд) 29г/моль
Методы собирания газов
В лабораторных условиях собрать газ можно двумя методами: вытеснением воды и вытеснением воздуха.
Первый из них применяется для собирания только нерастворимых в воде газов (кислород, азот, водород).
Второй – для собирания как растворимых (аммиак, углекислый газ), так и нерастворимых в воде газов.
Для собирания газов, которые легче воздуха, сосуд для сбора газа следует закрепить дном вверх, а для газов, которые тяжелее воздуха, – дном вниз.
Для хранения газов следует использовать сосуды, не сообщающиеся с окружающей средой. Такие сосуды называют герметичными (т. е. не имеющие отверстий для выхода газа из сосуда наружу). В быту примером герметичного сосуда является завязанный воздушный шарик или накачанная камера от велосипедного колеса, в химической лаборатории – пробирка, плотно закрытая резиновой пробкой.
КИСЛОРОД (лат. Oxygenium), O (читается «о»), химический элемент с атомным номером 8, атомная масса 15,9994. В периодической системе элементов Менделеева кислород расположен во втором периоде в группе VIA. Особенности строения молекулы О2: атмосферный кислород состоит из двухатомных молекул.
Озон (от греч. ózo — пахну, пахнущий) — состоящая из трехатомных молекул O3 аллотропная модификация кислорода. При нормальных условиях — взрывчатый газ сине-голубого цвета с резким характерным запахом, в сжиженном состоянии темно-фиолетового цвета (цвет индиго), в твердом виде представляет собой кристаллы черного цвета с фиолетовым отблеском.
Присутствует в атмосфере, главным образом в озоновом слое, где он образуется из кислорода под действием ультрафиолетового излучения. Действует как фильтр и предотвращает попадание на поверхность Земли большей части вредного ультрафиолетового излучения, тем самым защищая от него растения и животных. Поэтому проблема образования озоновых дыр имеет особое значение.
Впервые озон обнаружил в 1785 году голландский физик М. ван Марум по характерному запаху и окислительным свойствам, которые приобретает воздух после пропускания через него электрических искр. Однако как новое вещество он описан не был, ван Марум считал, что образуется особая «электрическая материя».
Термин озон предложен немецким химиком X.Ф. Шёнбейном в 1840 году, вошел в словари в конце XIX века.
Биологические свойства
Высокая окисляющая способность озона и образование во многих реакциях с его участием свободных радикалов кислорода определяют его высокую токсичность. Воздействие озона на организм может приводить к преждевременной смерти.
Наиболее опасное воздействие:
на органы дыхания прямым раздражением и повреждением тканей;
на холестерин в крови человека с образованием нерастворимых форм, приводящим к атеросклерозу.
Озон эффективно убивает плесень и бактерии. Области применения озона
Применение озона обусловлено его свойствами:
1. сильного окисляющего агента:
для стерилизации изделий медицинского назначения;
при получении многих веществ в лабораторной и промышленной практике;
для отбеливания бумаги;
для очистки масел.
2. сильного дезинфицирующего средства:
для очистки воды и воздуха от микроорганизмов (озонирование);
для дезинфекции помещений и одежды;
для озонирования инфузионных растворов применяемых в медицине, как для внутривенного, так и для контактного применения.
Одним из существенных достоинств озонирования, по сравнению с хлорированием, является отсутствие токсинов после обработки, тогда как при хлорировании возможно образование существенного количества токсинов и ядов, например, диоксина.
Озоновый слой Земли - это верхний слой атмосферы, расположенный на высоте 7-8 километров (на полюсах), 17-18 километров (на экваторе). Это тончайший слой атмосферы, всего около 3 мм, выполняющий, однако, важнейшую роль в обеспечении жизнедеятельности на нашей планете. Он защищает ее от ультрафиолетового излучения, пагубно влияющего на все живое на Земле.
Большое значение озоновый слой имеет и для поддержания температурного баланса на Земле.
Немного озона проникает с потоками воздуха в нижние слои атмосферы. Когда лучи света реагируют с веществами, содержащимися в выхлопных газах и промышленных дымах, тоже образуется озон. Жарким туманным днем в загазованной местности уровень озона может достигнуть угрожающих величин. Дыхание озоном очень опасно, так как этот газ (трехатомный кислород) разрушает легкие. Пешеходы, вдыхающие большое количество озона, начинают задыхаться и ощущать боль в груди. Деревья и кусты, обрамляющие загазованные магистрали, при высоких концентрациях озона в воздухе перестают нормально расти. Но если озон находится там, где ему положено быть — на большой высоте, то он очень даже полезен для здоровья. Озон поглощает ультрафиолетовые лучи. Это те самые лучи, от которых кожа становится загорелой. Но если на кожу падает избыток ультрафиолетового излучения, то можно получить солнечный ожог или заболеть раком кожи.
Почему Озоновый слой разрушается? Различные причины приводят к истощению озонового слоя. Среди них есть естественные, как, например, извержения вулканов. Известно, например, что при этом происходят выбросы газов, содержащих соединения серы, которая реагирует с находящимися в воздухе другими газами, образуя сульфаты, разрушающие озоновый слой. Но гораздо большее влияние на стратосферный озон оказывают антропогенные воздействия, т.е. деятельность человека. И она многообразна. Использование в хозяйственной деятельности таких соединений, как ХФУ, бромистый метил, галоны, растворители, разрушающие озон, также приводят к истощению озонового слоя. В последнее время также стали учитывать влияния авиации, космических ракет. Окись азота, выбрасываемая сверхзвуковыми самолетами, также влияет на стратосферный озон. Сниженная концентрация озона уже не так хорошо поглощает ультрафиолетовые лучи солнца, которые начинают проникать на поверхность Земли и угнетать жизненные процессы у всего живого на Земле. То есть это и есть те самые «озоновые дыры», о которых сейчас так много пишут и говорят, распространенное использование фреонов действительно создает проблему озоновых дыр. Ученые подсчитали, что уменьшение содержания озона в верхних слоях атмосферы на 1 процент вызывает увеличение заболеваемости раком кожи на 3- 6 процентов, так как на 2 процента увеличивается проницаемость атмосферы для ультрафиолетовых лучей. Ультрафиолетовые лучи, кроме того, оказывают повреждающее действие на иммунную систему организма, делая нас более восприимчивыми к инфекционным заболеваниям, например малярии. Ультрафиолетовые лучи разрушают и клетки растений — от деревьев до злаков.
6. Первичная проверка понимания новых знаний
Решите экологическую проблему: «Осуществимы ли жизненные процессы на Земле без кислорода?»
Планируемый ответ.
Кислород – основной биогенный элемент, входящий в состав молекул всех важнейших веществ, обеспечивающих структуру и функции клеток – белков, нуклеиновых кислот, углеводов, липидов, а также множества низкомолекулярных соединений.
В результате процесса фотосинтеза масса кислорода в воздухе пополняется.
Кислород является окислителем многих химических веществ как в живой, так и в неживой природе.
Вывод: жизнь на Земле без кислорода невозможна
Выполните тест:
Аллотропными видоизменениями являются:
а) фосфор и азот;
б) азот и кислород;
в) озон и кислород;
г) азот и озон.
Значение озонового слоя для жизни на Земле заключается в том, что он:
а) задерживает ультрафиолетовое излучение;
б) обладает бактерицидным действием;
в) предохраняет поверхность Земли от перегрева;
г) задерживает поток мелких метеоритов.
Объем каждого газа: азота и кислорода – в 100 л воздуха составляет:
а) 10 л и 60 л;
б) 78 л и 21 л;
в) 56 л и 25 л;
г) 90 л и 10 л.
Первым состав воздуха установил:
а) М.В. Ломоносов;
б) К. Шееле;
в) А. Лавуазье;
г) Д.И. Менделеев.
К переменным составным частям воздуха относятся:
а) инертные газы;
б) азот и кислород;
в) примеси;
г) углекислый газ и водяные пары.
7. Закрепление знаний, формирование первичных умений, навыков (закрепление знаний и способов действий)
Лаб. оп. 4. Сборка простейших приборов для получения и собирания газов.
ОМБ: Осторожно пользоваться хим. Оборудованием
Газы при нагревании расширяются. Это свойство можно использовать для проверки прибора для получения газов на герметичность. Для этого после сборки прибора следует погрузить конец газоотводной трубки в воду, а пробирку на несколько секунд зажать в ладони. Нагреваясь от тепла руки, воздух в пробирке расширяется и выходит из газоотводной трубки в виде пузырьков. Если пузырьки не наблюдаются, то это свидетельствует о том, что прибор собран негерметично и для газа имеется другой выход, кроме газоотводной трубки.
8. Подведение итогов урока
Учитель подводит итог урока – объявляет оценки за урок, отмечает удавшиеся и не совсем удавшиеся фрагменты урока, высказывает свои пожелания в адрес обучающихся.
9. Рефлексия
1) Что вы считаете для себя главным на уроке?
2) Что было трудным?
10. Информация о домашнем задании и инструктаж по его выполнению (домашнее задание, консультация по домашнему заданию)
§19
Задания 4–6
§20
Задания 6–8
10 959
2 908 
