Экологическое содержание темы "Основания" в курсе неорганической и органической химии средней школы

 

  КУРСОВАЯ РАБОТА

экологическое содержание темы

«Основания» в курсе неорганической и органической химии средней школы

Введение

 

Актуальность выбранной темы не может вызывать сомнений, так как основания, как неорганические, так и органические, и соединения на их основе применяется самым широким образом. Это и горно-перерабатывающая, и фармацевтическая промышленность, производство красителей, поверхностно-активных веществ, гербицидов, инсектицидов (применение в сельском хозяйстве) и др., применение в органическом синтезе, например, в синтезе ускорителей для каучуков, в качестве ингибиторов коррозии, и прочее.

При разработке данной темы, на наш взгляд, особое внимание следует уделить экологическому аспекту производства, применения и утилизации оснований. Реализацию целей школьного экологического образования можно осуществлять разными путями: это и экологизация учебных дисциплин, и создание интегрированных курсов, и введение в практику обучения специального предмета, раскрывающего вопросы экологии и защиты окружающей среды от загрязнения.

В процессе обучения химии в VII–IX классах важно сосредоточить внимание на проблемах защиты окружающей среды; развитии представлений о взаимосвязи состава, свойств и биологической функции веществ, их двойственной роли в живой природе; биологической взаимозаменяемости химических элементов и последствиях этого процесса дли организмов, причинах нарушения биологических циклов.

На завершающем этапе школьного обучения в X–XI классах создаются предпосылки для понимания таких экологических закономерностей, как цикличность и непрерывность процессов обмена веществ между составляющими компонентами биосферы.

Учитывая соответствующую подготовку учащихся, на любых этапах школьного курса можно разъяснять вопросы, касающиеся состояния окружающей среды: глобальное потепление климата, уменьшение толщины слоя стратосферного озона, кислотные дожди, накопление в почве токсичных металлов и пестицидов, загрязнение больших территорий радионуклидами, истощение природных ресурсов планеты.

Экологические проблемы многоаспектны, поэтому для своего решения они требуют комплексного подхода и, как правило, знаний из различных областей науки. Наиболее подходящей формой организации деятельности учащихся, отмечающей этому требованию, являются учебно-исследовательские экологические проекты [1]. В процессе работы над проектом у учащихся формируется комплекс специфических умений, подкрепленный соответствуй теоретической базой. Немаловажную роль в реализации экологического подхода играет включение в учебный процесс наряду с общеучебными также задач и тестовых заданий с экологическим содержанием.

В нашей работе особое внимание уделено экологическим аспектам промышленного использования неорганических и органических оснований, их токсичности и утилизации. Данный акцент сделан для привлечения внимания учащихся к этой проблеме.

Цель работы:

1.  На основе анализа как теоретического материала по основаниям, так и экологических аспектов их использования, сформировать у учащихся экологическое понимание проблемы загрязнения окружающей среды.

2.  Сформировать навыки решения и составления тестов, связанных с понятием «предельно допустимая концентрация».

3.  Сформировать навыки решения и составления задач, связанных с понятием «предельно допустимая концентрация».

1. Проблема экологизации химического образования в тематическом планировании VIII–XI классов

В процессе обучения химии в VIII–IX классах важно рассматривать проблемы защиты окружающей среды от химического загрязнения. В основу экологизации положены представления о взаимосвязи состава, строения, свойств и биологической функции веществ, их двойственной роли в живой природе; биологической взаимозаменяемости химических элементов и последствиях этого процесса для организмов, причинах нарушения биогеохимических циклов.

Для реализации экологического подхода к изучению школьного курса химии автор [2] анализирует учебную программу по химии VIII–XI классов. Особое внимание обращаются на вопросы, вызывающие серьезную обеспокоенность за состояние окружающей среды: глобальное потепление климата, истощение стратосферного озонового слоя, кислотные дожди, накопление в почве токсичных тяжелых металлов и пестицидов, загрязнение больших территорий радионуклидами, истощение природных ресурсов планеты.

Экологический подход реализуется и через задачи с экологическим содержанием, практические работы, а также при изучении производств и проведении ролевых уроков.

При составлении тематического планирования учитываются вопросы экологического образования следующим образом.

VIII КЛАСС

Введение. Взаимосвязь экологии и химии. Создание экологически безопасных технологий.

Первоначальные химические понятия. Вещества-загрязнители и их источники.

Демонстрационный опыт «Очистка поверхности воды от загрязнителей (масла, нефть)».

Лабораторная работа «Очистка пшена (гречки, риса) от примесей».

Периодический закон и периодическая система химических элементов Д.И. Менделеева. Понятие о биогенных элементах, их положение в периодической системе. Распространенность химических элементов в природе, содержание в живых организмах, степень проявления токсичности, возможность биологической взаимозаменяемости. Изотопы. Проблемы радиоактивного загрязнения природной среды; причины, последствия, возможные пути решения.

Демонстрационный опыт «Роль биогенных элементов в жизни растений:

1) замена в питательной среде магния – важнейшего элемента пигмента хлорофилла – на кальций (имитация процесса биологической взаимозаменяемости элементов);

2) участие углекислого газа в процессе фотосинтеза растений (биогенный элемент углерод) и угнетающее действие соединений свинца – ядов».

Химическая связь. Зависимость биологических функций веществ от их состава, строения, видов связи, типов кристаллических решеток, химических свойств.

Кислород. Масштабы использования кислорода в промышленности, быту, энергетике. Продукты полного и неполного сгорания веществ как загрязнители окружающей среды. Роль зеленых растений в поддержании постоянного состава атмосферного воздуха. Приемы поддержания чистоты воздуха в помещениях.

Водород. Водород как источник экологически чистой тепловой энергии в будущем. Гидриды металлов – источники водородного топлива для автомобилей сегодня.

Кислоты. Соли. Роль кислот и солей в организме человека. Закисление организма – одна из причин быстрого и преждевременного старения. Кислотные дожди: причины, последствия и пути предупреждения. Засоление почвы и воды как фактор ухудшения качества природной среды.

Демонстрационный опыт «Влияние кислотности почв и воды на рост и развитие растений (имитационный опыт)».

Лабораторные опыты: «Определение кислотности образца почвы», «Известкование как способ понижения кислотности среды (взаимодействие карбоната кальция и соляной кислоты)».

Вода. Основания. Растворы. Химический состав природных вод. Основные источники загрязнения водных бассейнов. Водоочистительные станции. Методы, применяемые для очистки воды, и их эффективность. Внедрение бессточных процессов, работающих по замкнутому циклу. Охрана природных вод.

Демонстрационный опыт «Очистка воды от содержащихся в ней солей и примесей».

Лабораторный опыт «Сравнение чистой и загрязненной воды по запаху, цвету, прозрачности, рН, наличию осадка после отстаивания».

Обобщение сведений о важнейших классах неорганических веществ. Неорганические вещества в быту, промышленности, медицине. Экологические требования к качеству производимой продукции.

Техногенные источники веществ – загрязнителей биосферы. Важнейшие природоохранные меры.

IX КЛАСС

Электролитическая диссоциация веществ. Применение электролитов в промышленности, сельском хозяйстве, медицине, быту. Механизм закисления почв, воды. Понятие о буферных системах и их роли в самоочищении водоемов. Ионы, проявляющие токсичность. Окислительно-восстановительные реакции как источники появления токсичных веществ в природной среде.

Подгруппа кислорода. Озон – сильнейший окислитель и токсикант. Сера как элемент, входящий в состав веществ – загрязнителей природной среды. Сероводород и оксиды серы как загрязнители природной среды. Последствия образования сернокислотных дождей (влияние на водоемы, хвойные породы деревьев). Промышленные способы обезвреживания оксидов серы и сероводорода.

Демонстрационный опыт «Моделирование сернокислотных дождей».

Исследование «Влияние диоксида серы на рост и развитие растений».

Подгруппа азота. Применение жидкого азота для утилизации вышедшей из употребления продукции. Аммиак как загрязнитель окружающей среды. Положительное и отрицательное воздействие аммиака и его соединений на живые организмы. Производство аммиака как пример экологически чистой технологии.

Проблемы накопления оксидов азота в атмосфере, их участие в фотохимическом смоге, образовании кислотных дождей. Химические методы очистки газообразных выбросов, содержащих оксиды азота.

Лабораторные опыты: «Обезвреживание оксидов азота методом адсорбции с использованием растворов аммиака и карбоната аммония», «Обнаружение нитратов в овощах, фруктах, продуктах питания».

Подгруппа углерода. Адсорбция как один из методов улавливания отравляющих веществ.

Оксиды углерода – загрязнители атмосферы. Влияние углекислого газа на жизнедеятельность организмов; снижение фотосинтеза у растений и ухудшение дыхания у животных, человека. Отравляющее действие угарного газа. Парниковый эффект: причины возникновения, возможные последствия и пути их предотвращения. Соединения кремния как загрязнители среды обитания живых организмов. Силикоз как следствие повышенной концентрации кремнезема в воздухе.

Демонстрационный опыт «Адсорбция углем различных веществ (красителей, газов)».

Лабораторный опыт «Моделирование действия кислотных дождей на скорлупу яиц птиц».

Общие свойства металлов. Двойственная роль ионов металлов в природе в зависимости от их концентрации.

Коррозия – фактор загрязнения окружающей среды. Влияние продуктов коррозии на обитателей водоемов.

Демонстрационные опыты: «Действие ионов тяжелых металлов на развитие растений», «Действие продуктов коррозии металлов на развитие водных растений».

Металлы I – Ш групп. Кальций, магний – макроэлементы, входящие в состав животных и растительных организмов. Загрязнение среды обитания: замена кальция на стронций в организмах человека и животных.

Влияние алюминия на нервную систему человека. Отрицательное действие алюминия на дыхательную систему рыб.

Железо. Соединения железа. Общетоксическое действие солей двухвалентного железа на организм человека.

Металлургия. Основные природоохранные мероприятия, предусмотренные в доменном производстве.

Внедрение на металлургических предприятиях прогрессивного метода получения стали прямым восстановлением железа из руды – путь к сохранению природной среды. Понятие о безотходном производстве.

В курсе химии IX класса выделяю два урока на проведение урока – ролевой игры «Влияние диоксида серы на животные и растительные организмы» (при изучении подгруппы кислорода) и урока-практикума «Ис-следование сточных вод городских предприятий» (при изучении металлов).

Х КЛАСС

Введение. Проблема загрязнения окружающей среды органическими веществами, не свойственными живой природе. Некоторые пути ее решения.

Предельные углеводороды. Двойственная роль метана в биосфере: источник углерода для метанокисляющих бактерий и загрязнительразрушитель озонового слоя Земли.

Фреоны – загрязнители окружающей среды.

Непредельные углеводороды. Полиэтилен и полипропилен как примеры стойких загрязнителей природной среды.

Ароматические углеводороды. Влияние ядохимикатов на наследственность человека. Биологические способы борьбы с вредителями сельскохозяйственных культур и сорняками.

Природные источники углеводорода. Загрязнение биосферы продуктами сгорания природного газа, нефти, нефтепродуктов, угля. Парниковый эффект: пути решения проблемы.

Демонстрационный опыт «Действие нефти на растения».

Кислородсодержащие органические соединения. Токсичность спиртов. Этанол – социальный токсин. Метанол – топливо будущего.

Причины попадания фенолов в природную среду, их отрицательное действие на живые организмы.

Демонстрационный опыт «Действие фенола на водную экосистему (аквариум)».

Альдегиды. Карбоновые кислоты. Токсичность альдегидов. CMC как загрязнители природной среды. Способы нейтрализации CMC, удаления их с поверхности воды.

Демонстрационные опыты: «Действие CMC на водную экосистему», «Способы очистки воды от CMC».

Жиры. Совершенствование способов утилизации отходов в производстве и переработке жиров.

Углеводы. Целлюлозно-бумажная промышленность и проблемы загрязнения воздуха, водоемов.

XI КЛАСС

Азотсодержащие органические вещества. Понятие о биотехнологии. Отходы биотехнологической промышленности как загрязнители окружающей среды.

Практические занятия: «Действие солей тяжелых металлов на белок», «Действие кислот (минеральных и органических) и щелочей на белок».

СВС. Создание полимеров, способных разрушаться в природной среде под воздействием природных факторов.

ОБЩАЯ ХИМИЯ

Периодический закон и периодическая система химических элементов Д.И. Менделеева. Химический состав организма как отражение химического состава окружающей человека среды. Изменение качества среды обитания – причина экологического кризиса на планете.

Неметаллы. Примеры соединений неметаллов – основных загрязнителей биосферы.

Металлы. Двойственная роль металлов в отношении живой природы. Проблема «металлизации» окружающей среды.

  1.1 Программа экологизированного школьного курса химии 8 класс. Тема: «Кислород, оксиды, горение»

Демонстрации: Наблюдение за выделением О₂ при фотосинтезе.

Материалы и оборудование: элодея, пробирка, стеклянная воронка, источник света (настольная лампа), 5%-ный раствор гидрокарбоната натрия, стакан на 40 мл, лучинка, спички, пластилин.

В стакан с водой или с раствором гидрокарбоната натрия (для обогащения среды углекислым газом) помещают водное растение, например, элодею, ставят его на яркий свет и собирают выделенный кислород.

Обнаруживается кислород при помощи тлеющей лучинки. Следует учесть, что лучинка вспыхивает, если в газовой смеси содержится не менее 28% кислорода, если же в смеси кислорода меньше 16%, то лучинка гаснет. Опыт закладывается за 5–8 дней до урока.