Конспект интегрированного урока химии и биологии на тему: Самое важное вещество на Земле

на тему:

проведённый в 8 классе

МОУ СОШ с. Поддубровка

Усманского района

Липецкой области

учителем химии и биологии

Дидактические цели:

1. Формирование умений увидеть проблему, найти аргументы в пользу её решения.

2. Формирование критического мышления, навыков работы в группах.

Методические задачи:

1. Показать значимость воды для живых организмов.

2. Расширить знания учащихся о нахождении воды в природе.

3. Рассмотреть физические свойства воды, определить

их значение для обитателей Земли.

4. Заострить внимание учащихся на проблеме нехватки пресной воды, способах решения этой проблемы.

5. Подвести учащихся к логическому выводу: рационально использовать воду, в том числе в повседневной жизни.

Ход урока.

Тема сегодняшнего урока - «Самое важное вещество на Земле».

Знаете ли вы, что высокие горы и бесконечные пустыни, дремучие леса и прекрасные степи, уютные селения и огромные города, а также все бесконечные виды насекомых, змей и ящериц, великое множество животных и птиц, от самых больших до совсем крошечных, а также люди всех племён и народов - все они, всё это ошеломляющее разнообразие мира поместилось на островках суши, которые мы называем материками и континентами, а вокруг раскинулся великий бескрайний океан? Какой он, как относится к нам, любит ли он нас? Когда как. Может в ярости потопить любые корабли. Может с рёвом обрушиться на берег, уничтожить дома и посевы на полях, заставив людей умирать от голода. Может пролиться невиданным по силе дождём, и тогда наступит Великий потоп… А может быть добрым, ласковым и очень полезным.

Ведомо ли вам, что мы живём на планете воды, которая лишь по недоразумению называется Землёй? И нигде во всей Вселенной такой водяной планеты больше нет. Во всяком случае, в нашей Солнечной системе.

Я думаю, вы догадались, что речь сегодня пойдёт о… воде.

Так почему же вода - самое важное вещество на Земле? На этот вопрос нам предстоит сегодня ответить. Работать вы будете в группах. Т. е. ваша задача - по ходу урока находить аргументы в пользу проблемного вопроса, отмечать их, обмениваясь мнениями. А в конце урока проверим, какая из групп более полно аргументировала ответ на данный вопрос.

Для начала составим план, который поможет нам: во-первых, более полно осветить данную тему и, во-вторых, ответить на проблемный вопрос.

Если вода повсюду окружает нас в природе, то логично сначала рассмотреть:

1. Нахождение воды в природе.

Вода в природе никогда не бывает чистой в прямом смысле этого слова. В ней содержатся растворимые минеральные соли, газы, частицы микроорганизмов. Для бытовых и хозяйственных нужд мы используем очищенную от примесей воду.

2. Получение чистой воды.

Чтобы выяснить роль воды для обитателей Земли, необходимо рассмотреть:

3. Физические свойства воды.

Как мы знаем, запасы пресной воды в природе не безграничны, поэтому считаю необходимым включить в план урока вопрос:

4. Рациональное использование воды.

Запишем химическую формулу воды. /К доске приглашается ученик./ (Н2О)

Что обозначает эта запись? (Одна молекула воды, состоящая из одного атома кислорода и двух атомов водорода, 1 моль воды).

Чему равна относительная молекулярная масса воды? (Mr (H₂O) = 2 +16 = 18)

Молярная масса ? (М (H₂O) = 18 г/моль)

Чему равна масса воды количеством вещества 1 моль?

m(H₂O) = 1моль х 18 г/моль = 18 г.

Рассчитаем массовые доли водорода и кислорода в воде. /Выходит второй ученик/.

w(H) = 2Ar(H) / Mr(H₂O) = 2 / 18 = 0,11 или 11%; w(O) = 100% - 11% = 89%

Нахождение воды в природе.

Вода распространена на нашей планете повсеместно: посмотрите на глобус, какой цвет преобладает в его окраске? Голубой. Действительно, водная оболочка Земли - гидросфера - занимает 71% поверхности Земли.

Откуда же столько воды?

Зачастую самые простые вопросы оказываются самыми трудными. Мы привыкли к тому, что живём в окружении воды, считаем, что её запасы неизменны благодаря круговороту влаги - она то испаряется, то вновь выпадает с дождями. Но отчего же количество воды на планете за прошедшие миллионы лет ничуть не уменьшилось? Отчего её всё ещё так много? Нет какого-то тайного источника, из которого океаны пополняют свои запасы? Да и так ли проста вода, как нам кажется?

Так откуда же столько воды? Какие у вас будут соображения по этому поводу? /Ответы учащихся/.

Известный американский учёный Лорен Эйсли писал о воде: «Она есть повсюду; она соприкасается с прошлым и готовит будущее; она струится под полюсами и присутствует на больших высотах. Если и есть что-то загадочное на этой планете, так это вода».

Трудно поверить, что обычная вода таит в себе какие-то тайны и загадки. А между тем, на дне океана фонтанируют струи горячей воды; на суше, в различных местах, бьют родники чистой, а подчас и насыщенной полезными микроэлементами, воды. Часто такие источники называют святыми за их целебные свойства. Откуда берётся эта вода? Из под земли. Как вы знаете, в нашем селе есть родник, называется он «Царьков колодец». Это название он получил неспроста: существует легенда, что на месте родника был найден большой железный крест и икона Святого Николая Угодника. На этом месте забил родник. Люди, пользуясь водой из источника, излечивали многие болезни, такие как эндокринные заболевания щитовидной железы, астматические заболевания; вода из источника обладает мочегонными свойствами. Целебные свойства родниковой воды подтверждаются данными химико-бактериологического анализа: она соответствует гигиеническим требованиям качества воды и содержит примеси йода и серебра.

Учёные пришли к выводу, что подземные источники пронизывают почву планеты, как кровеносная система. Получается, что подземная вода - это кровь Земли, огромного живого существа, хотя и не похожего на нас с вами. Тогда атмосфера, а также океаны и моря - это «кожа» Земли, которая защищает её от губительного воздействия космоса. Защищает и даёт возможность существовать на ней многочисленным живым существам. Мы живём только благодаря ей и потому, что питаемся её материнским молоком - чистейшей водой.

Итак, основная масса воды сосредоточена в морях и океанах - 1,4 млрд. км³. - Каково значение природных водоёмов для живых организмов? /Среда обитания многих тысяч видов водных растений и животных. Кроме того,

вода - единственный источник кислорода на Земле, поскольку водоросли, наземные растения создают кислород в процессе фотосинтеза./

На долю пресной воды приходится только 2,6%: в реках и озёрах - около 2 млн. км³. А где же находится основная масса пресной воды? Ответ на этот вопрос я поручила разработать Никитиной Ие и представить отчет в виде буклета. Предоставим Ие слово.

Вернёмся к нашей прекрасной планете. Т.к. льда на Земле очень много, учёные выделили его как отдельную оболочку. Первая - это атмосфера, воздух. Вторая - литосфера, то есть камни и грунт. Третья - гидросфера: толща воды. Четвёртая - биосфера: всё живое на планете. А пятая оболочка - криосфера, что означает в переводе с греческого - «холод» или «лёд».

Большое количество воды в виде пара содержится в земной атмосфере - более 14 тыс. куб. км.

Без воды совершенно невозможна ни одна из известных форм жизни. Гениальный Леонардо да Винчи назвал воду соком жизни на Земле, и следует признать, что он был прав. Зародившись в воде, живые существа, независимо от их дальнейшего места обитания, сохранили её в основе всех процессов жизнедеятельности. В водном растворе, составляющем основу

любой клетки, создаются и распадаются молекулы органических веществ, необходимые для жизни. В сложных многоклеточных организмах вода обеспечивает очистку тела от шлаков выделительной системой, транспортную работу кровообращения, выделение пищеварительных соков, регуляцию. Словом, все физиологические функции, так или иначе строятся на основе воды. Учитывая это, стоит ли удивляться, что вода составляет большую часть массы тела любого организма - от самого простого до самого сложного. Так, содержание воды в растениях и животных колеблется от 50 до 99%. В организме человека в среднем содержится 65% воды и потери всего 12% влаги достаточно для того, чтобы погибнуть! Верблюд может потерять без вреда для здоровья до 30% воды, а дождевой червь - до 40%, и хотя в таком состоянии жизнь в нём замирает, его можно возродить.

Рассчитаем, сколько воды по массе содержится в вашем организме. /К доске приглашается ученик, определяет массу своего тела с помощью напольных весов/. m(H2O) = w(H₂O) · m(тела) = 0,65 · 50 кг = 32,5 кг

Трудно поверить, но ежесуточная потребность в воде для взрослого человека составляет около 10 литров, то есть приблизительно 15% массы тела. Для большинства животных сохраняется примерно та же пропорция. Неужели здоровый человек должен выпивать такое количество воды каждый день? Конечно же нет. Около 8 литров наши ткани создают сами в процессе энергетического обмена при окислении жиров, белков, углеводов пищи кислородом. Эту воду, её называют эндогенной, непрерывно потребляют различные ткани. Перераспределение такой воды идёт в основном через пищеварительную систему. Так, в среднем 1,5 л воды человек глотает со слюной, столько же даёт желудок в виде желудочного сока, около 3 л

сока выделяет кишечник, 0,7 л - поджелудочная железа, и 0,5 л образуется

желчи. И, тем не менее, внутренней влаги недостаточно, ведь вода теряется организмом через почки, кожу, лёгкие. Поэтому в обычных условиях человеку необходимо получить извне ещё 2 л воды, в чистом виде или в составе пищи. Для большинства животных характерно такое же водопотребление.

Получение чистой воды.

Как мы выяснили, основные запасы пресной воды находятся в ледниках, реках, озёрах. Но речная вода не годится для питья, так как содержит нерастворённые примеси и болезнетворные микроорганизмы, поэтому её подвергают очистке.

- Какую смесь представляет речная вода: однородную или неоднородную? (Неоднородную).

Сначала воду помещают в специальные бассейны.

-Какой способ разделения смесей при этом используется? (Отстаивание).

Затем воду пропускают через слой песка.

-Для чего это делают?

-Какой способ разделения смесей используется? (Фильтрование).

Очищенную от нерастворимых веществ воду обрабатывают хлором, а иногда озоном или УФ лучами.

-Для чего необходим этот этап очистки? (Для обеззараживания микроорганизмов).

Перед вами водопроводная вода. Она очищена от нерастворимых примесей и освобождена от микроорганизмов.

-Какая это смесь: однородная или неоднородная? (Однородная).

- Годится ли эта вода для проведения лабораторных опытов, растворения лекарственных препаратов? (Нет).

Чтобы очистить воду от растворённых в ней веществ, применяют перегонку, или дистилляцию. В лабораторных условиях это осуществляется, как показано на рисунке, в промышленности - в особых приборах - электрических дистилляторах. Вода, полученная таким способом, называется дистиллированной.

Не многие знают, что важным показателем степени чистоты природной воды является количество растворённого в ней кислорода.

-Как вы думаете, почему?

Кислород необходим для жизни обитателей водоёма. За счёт деятельности аэробных бактерий кислород используется для окисления органических веществ останков животных и растительных организмов. Тем самым осуществляется самоочищение воды. На этом принципе основана биологическая очистка сточных вод. В очищаемую воду вводят бактерии и через воду пропускают воздух.

При избытке органических веществ растворённого кислорода оказывается уже недостаточно для существования аэробных бактерий. В этих условиях процесс разложения органических веществ происходит в результате жизнедеятельности других бактерий, называемых анаэробными. Образующиеся вещества - метан, сероводород, аммиак придают воде гнилостный запах, гибнет рыба и другие обитатели водоёмов.

Большой вред природным водам наносят также растворённые в сточных водах минеральные удобрения, вымываемые из почвы и приносимые в водоём талыми и дождевыми водами. Удобрения вызывают бурное разрастание сорной травы и водорослей. Водоём зарастает, гибнут водные обитатели. Чтобы этого не происходило, удобрения выпускают в капсулах из плёнки, обладающей свойствами мембраны: происходит долговременное равномерное питание растений.

Несмотря на то, что человек, осознавая последствия своей деятельности, принимает меры по очистке природных вод, всё же ощущается нехватка пресной воды.

-Как же найти дополнительный источник воды? (Опреснять морскую воду).

-Почему опреснение воды приобретает всё большее значение? (Из-за повышенного расхода.)

-Каковы причины повышенного расхода пресной воды?

• Рост городов.

Стремительный рост народонаселения Земли - одна из глобальных экологических проблем. Судите сами: примерно 10 тыс. лет назад, когда люди только перешли к занятию земледелием, всё население планеты не превышало 5 млн. человек. В настоящее время население Земли стремительно приближается к 6 миллиардам и, судя по всему, будет продолжать увеличиваться. Каждый час появляется более 10 тыс. новых

жителей планеты. Годовой же прирост численности человечества составляет около 100 миллионов. Из этой проблемы вытекают и другие: для растущего населения необходимо продовольствие, следовательно, необходимо:

• Увеличение площадей орошаемого земледелия.

Увеличение населения приводит к росту промышленного производства.

• Нужды промышленности.

В связи с бурным развитием промышленности не только возрастает потребление воды, но и возникает проблема очистки промышленных сточных вод. Не для кого не секрет, что многие предприятия сбрасывают сточные воды в природные водоёмы.

Если бытовые сточные воды можно после обеззараживания хлором очистить биологическим путём - за счёт деятельности микроорганизмов, то промышленные сточные воды - настоящая беда для обитателей водоёмов, так как содержат ядовитые вещества, в частности, соединения токсичных металлов. Очистка таких сточных вод - очень трудоёмкий процесс. Наиболее рациональный способ защиты водоёмов от промышленных сточных вод и экономии пресной воды - создание таких технологических процессов, в которых отработанная вода не сбрасывается в водоёмы, а после очистки вновь возвращается в технологический процесс, так называемые замкнутые водооборотные системы.

Физические свойства.

Вода - самое обыденное и в то же время самое удивительное вещество на нашей планете - обладает рядом необычных, неожиданных свойств.

Во-первых, она согревает нас. Обладая наибольшей теплоёмкостью (4,2 кДж/г·град), она поглощает солнечное тепло и, медленно остывая, отдаёт его понемногу атмосфере. Поэтому на Земле не бывает таких резких перепадов температур, как, скажем, на Марсе, и жить вполне приятно. Во-вторых, не только жидкая вода, но и её пары - тоже наши спасители. Если бы атмосфера не содержала водяных паров, космический холод давным-давно добрался бы до нас и заморозил бы тут всё на свете. Т.о., вода определяет климат Земли.

Вода - жидкость без цвета и запаха. Как определить прозрачность воды? Первым додумался, как это осуществить капитан американского фрегата

«Президент», который плавал в 1804 году у берегов Испании. Он приказал привязать верёвку с делениями к белой фарфоровой тарелке, а потом опускать её в воду. Отмечалась глубина, на которой белый круг исчезал. Это произошло на глубине в шестьдесят пять метров.

Сегодня для измерения прозрачности воды используют специальную аппаратуру. В 1971 году советская океанографическая экспедиция на исследовательском судне «Дмитрий Менделеев» установила в южной тропической зоне Тихого океана рекордную прозрачность. Она соответствовала 67 метрам. Сравните со средней прозрачностью воды во внутренних морях. Самая прозрачная вода в Чёрном море. Она соответствует 25 метрам. Прозрачность воды в Балтийском море - 13, а в Белом - 8 метров.

С уменьшением прозрачности воды связано изменение её цвета. На дне прозрачная вода Чёрного моря кажется тёмной. В Белом море вода частенько выглядит белёсой, а в Красном море во время «цветения» одного из видов так называемых сине-зелёных водорослей, капсула которых содержит красный пигмент, действительно часто окрашивается в красноватый цвет.

С изменением цвета воды связано изменение её свойств. Она, например, может становиться ядовитой. Греческий поэт Гомер писал не о синем, а о «винно-цветном» море. О том же говорится и в Библии: «…Вся вода, которая была в реке, превратилась в кровь, и рыбы, которые были в реке,

погибли. Вода стала так скверно пахнуть, что египтяне не смогли пить эту воду».

Со смертельными красными приливами часто встречаются на Тихоокеанском и Атлантическом побережьях США. Красное цветение возникает из-за практически мгновенного распространения ядовитых водорослей. Яд в них самый сильный. Он напоминает яд кураре, который индейцы в лесах Амазонки добывают из тропических растений и смазывают им стрелы для охоты на диких зверей. Даже малейшей ранки, нанесённой стрелой охотника, достаточно, чтобы жертву настигла мгновенная смерть. Ну, а если вам вздумается искупаться в море кураре, то о последствиях лучше и не говорить. Тут всё понятно без слов.

В России - благословенная природа, и красных вод у нас не бывает. А вот сине-зелёные водоросли иногда появляются, например, в волжских водо-хранилищах. Рыба от них погибает и есть её ни в коем случае нельзя.

Прикосновение к таким водорослям может вызвать ожог кожи, как от

крапивы, только посильней. Но, в общем, сине-зелёные водоросли для людей не смертельны. Словом, купаться надо только в чистой и прозрачной воде, а красную и сине-зелёную, даже, если она покажется кому-то

красивой, стоит обходить стороной.

А теперь, когда мы подробно поговорили о нахождении воды в природе, её очистке, у вас не вызовет затруднение следующее физическое свойство воды - её агрегатные состояния.

3 агрегатных состояния:

- жидкое tкип.=100 °С

- твёрдое (лёд) tпл.=0 °С

- газообразное (водяной пар).

-Почему лёд плавает на поверхности воды?

В отличие от большинства других веществ, вода расширяется при замерзании, поэтому плотность льда меньше, чем у воды, и он всплывает на поверхность. Благодаря этому в полярных районах рыба и другие живые существа могут жить в воде подо льдом.

ρ(Н2О) = 1 г/см³ > ρ(льда) = 0,92 г/см³

Чистая вода - плохой проводник электричества.

Однако если в сосуд с водопроводной водой опустить кипятильник, вода будет проводить ток. Почему? Из-за наличия растворимых солей. Об этом явлении, называемом электролитической диссоциацией веществ, вы узнаете в курсе химии 9 класса.

А вам я напомню, что если мы обсуждаем физические свойства вещества, то имеем в виду чистое вещество. В нашем случае это дистиллированная вода. А водопроводная вода содержит примеси солей.

Таким образом, мы сталкиваемся ещё с одним свойством спасительницы Земли - способностью растворять практически любые вещества, которые затем можно из неё добывать. Например, золото. Учёные изобрели полимерные плёнки с заданными свойствами - способностью пропускать воду и всё в ней содержащееся, кроме пылинок золота. Морская вода течёт через прозрачную плёнку, а золото остаётся на ней, скапливаясь в специальных контейнерах.

Вот такими удивительными свойствами обладает вода. Сама наша жизнь зародилась именно в воде, из неё вышли на сушу наши пра-пра-предки, да и сейчас солёная морская плещется в наших жилах - это наша солёная кровь, без которой жизнь невозможна. Словом, где нет воды, там нет и земной жизни.

Так, друг ли нам вода или враг? Странный вопрос. Ведь и мы, и всё живое, что нас окружает - это и есть вода. Может, поэтому надо было так и назвать нашу планету - Вода?

А теперь решим задачу.

Одинаковое ли (и какое именно) число молекул содержится в 1 г воды Н2О и 1 г кислорода О2?

m = N N = m · N_A /M

M N_A N(H₂O)= m (H₂O) · N_A /M(H₂O) =

= 1 г · 6,02 10²³ моль^-1/18 г/моль = 0,334 · 10²³

N(О₂)= m(О₂) N_A /M(О₂) =

=1 г · 6,02 · 10²³ моль^-1/32 г/моль = 0,188 · 10²³

Ответ: N(H₂O)= 0,334 · 10²³; N(О₂)= 0,188 · 10²³

В 1 г воды содержится больше молекул, чем в 1 г кислорода.

А теперь пришло время подвести итоги урока.

Для ответа на проблемный вопрос «Почему вода - самое важное вещество на Земле?» я вам даю ключевые слова. Вы в группах анализируете выписанные вами аргументы, дописываете недостающие. Ответ оформите на отдельных листах бумаги, подпишите свои фамилии. На раздумье - 3 мин.

«Ключевые» слова:

• «живой организм», «клетка»

• «моря, океаны, реки, озёра»

• «фотосинтез»

• «теплоёмкость»

Итак, проверяем правильность ответов (от каждой группы - по одному ответу). Ответы:

• Каждому живому существу нужна вода для поддержания процессов жизнедеятельности в клетках

• Вода - среда обитания многих тысяч видов водных растений и животных

• Вода - единственный источник кислорода на Земле

• Вода - один из основных факторов, определяющих климат

За один правильный ответ ставим 2 балла, за каждый из последующих - прибавляем 1 балл. Сдаём ответы.

Главный вывод урока таков: где нет воды, там нет жизни.

Думаю, в ходе этого урока вы поняли, какую огромную ценность представляет это обычное и в то же время удивительное вещество вода.

В народе существует мудрость: «Человек не ценит воду до тех пор, пока не иссякнет источник». К счастью, нам не пришлось испытать эту мудрость на себе. Надеюсь, не придётся. Бережнее относиться к воде - это то, что в наших силах сделать для голубой королевы. Для этого в повседневной жизни необходимо соблюдать следующие правила:

• Уменьшите объём воды, используемой для гигиенических и хозяйственных целей!

• При мытье овощей пользуйтесь слегка приоткрытым краном!

• Экономьте воду при мытье посуды!

• Устраняйте вовремя утечки в кранах!

• В душе используйте распылители с мелкими отверстиями, так как они обеспечивают меньшие затраты воды!

Сообщение оценок за урок (пяти ученикам - за работу у доски - по химии, всему классу за работу в группах - по экологии). Ученикам, активно работавшим на уроке, в зависимости от предметной области ответов - дополнительные оценки по данному предмету. Учителям,

присутствующим на уроке, раздаю буклеты «Самое важное вещество на Земле».

12