Урок-смотр экологических знаний по теме «Углеводороды. Природные источники углеводородов» Малышевой Людмилы Геннадьевны учителя химии МБОУ лицей № 1 г.Семенова Нижегородской области Цель урока: обобщение и систематизация экологических знаний по теме «Углеводороды. Природные источники углеводородов». Задачи урока: 1) формирование экологических знаний и опыта творческой деятельности; 2) повторение свойств углеводородов различных классов и их производных, а также их влияние на окружающую среду; 3) развитие социальной активности через установление межпредметных связей химии с биологией, географией, медициной и т.д. 4) развитие творческого мышления, внимания, наблюдательности, умения применять знания на практике, самостоятельно приобретать знания, используя различные источники информации; 5) воспитание экологической культуры, ценностного отношения к природе и своему здоровью. Оборудование и реактивы: таблицы «Перегонка нефти и основные продукт перегонки», «Продукты коксохимического производства», коллекция «Продукты переработки нефти», компьютер,мультимедийный проектор. На столах учащихся: чашка Петри с песком, кристаллизатор с водой, нефть сырая, бензин, мыло, зубная щетка, стакан с водой, птичье перо, делительная воронка, порошок активированного угля. План урока: 1. Оргмомент 2. Мотивационно-ориентировочный этап (постановка цели, позитивный настрой учащихся на работу, интеллектуальная разминка) 3. Операционно-исполнительный этап (выступление учащихся, решение проблемы, решение экологических задач, лабораторный опыт) 4. Рефлексивно-оценочный (подведение итогов урока, домашнее задание, комментарии к оценке работ учащихся, вывод по уроку). Ход урока Мотивационно-ориентировочный Этап Содержание урока урока Деятельность учителя Оргмомент Сообщение цели урока, Девиз урока: «Единственный путь, ведущий к знанию – это деятельность» Б. Шоу Ограничение времени начала урока, настрой учащихся на работу, создание положительной мотивации. Вступление учителя: Деятельность человека на пути научнотехнического прогресса не всегда сочетается с рациональным использованием природных ресурсов и охраной окружающей среды. До сих пор человечество недостаточно осознало всю опасность нерационального отношения к окружающей среде. Это, в частности, приводит к загрязнению окружающей нас биосферы вредными веществами. И, к сожалению, уголь, нефть и газ – главные источники энергии, являющиеся и главными источниками такого загрязнения. Ежегодно выбрасывается в атмосферу около миллиарда тонн газов, золы и других соединений. Загрязняются реки и моря, а постоянное загрязнение нефтью и нефтепродуктами Мирового океана становится угрозой для биологической жизни. Сообщение плана урока, активизация мыслительной деятельности, пробуждение интереса, побуждение к воспроизведению имеющихся знаний Прогнозирование Ответов учащихся Деятельности учащихся Дежурные докладывают о готовности класса к уроку и отсутствующих учениках Концентрация внимания, активизация мыслительной деятельности, включение учащихся в работу. Осмысление информации, включение в работу всех видов памяти, концентрация внимания на определенном материале. Мотивационно-ориентировочный Влияние некоторых углеводородов, их производных на окружающую среду, проблемы использования энергии других источников мы рассмотрим сегодня на уроке. А в начале урока хотелось бы выяснить, как вы знаете свойства изученных ранее веществ. Итак, интеллектуальная разминка: 1) жидкость без цвета со специфическим запахом, горюча. В ее молекуле только σ-связи. Из всех жидкостей этого гомологического ряда у нее самая маленькая молекулярная масса. Что это? Есть ли изомеры у этого вещества? Какими способами можно получить данное вещество? Составьте уравнения соответствующих реакций? 2) Вещество – газ без цвета, запаха, относительная плотность по воздуху 0,551, образуется в природе в результате разложения без доступа воздуха останков животных и растений. Как еще называют это вещество? Где оно применяется? Побуждение к активной мыслительной деятельности, воспроизведению имеющихся знаний На основе данных учащиеся делают вывод, что это пентан, составляют формулы 3-х изомеров, записывают уравнения реакций получения пентана (реакции Вюрца, Дюма, Густавсона, из синтез-газа, крекинг углеводородов) Тренировка памяти, формирование умения обосновать свой ответ, развитие речи, умения составлять схемы получения вещества. Провокация поиска алгоритма ответа, контроль знаний о свойствах углеводородов и их применении. На основе изложенных фактов учащиеся делают вывод, что это метан, называют его болотным, рудничным газом, рассказывают о применении как топлива и ценного химического сырья. Развитие ассоциативного мышления, памяти, речи, уточнение информации. . Мотивационно-ориентировочный 3) Газ без цвета с характерным запахом, имеет линейную форму молекулы, Dco2 = 0,59. Продукт взаимодействия этого вещества с [Ag (NH3)2] OH - взрывоопасное вещество. Что это за газ? Где он применяется? Проверка усвоения материала о строении, физических и химических свойствах алкинов. На основании Dco2, формы молекулы в пространстве и свойств учащиеся делают вывод, что это ацетилен и рассказывают о его применении при сварке и резке металлов, в синтезе органических веществ. Закрепление знаний о строении, физических и химических свойствах алкинов, связь науки с жизнью. 4) В каждом подъезде висит объявление: «Если вы почувствовали запах газа – звоните по телефону 04». Какие особенности газа обусловили необходимость такого предупреждения? Активизация деятельности через установленные связи науки с жизнью, установление противоречия: у природного газа нет запаха. Запах обусловлен наличием в нем одорантов для предупреждения утечки. Смесь природного газа с воздухом в отношении 1:4взрывоопасна. Формирование навыков безопасного пользования природным газом, умения ориентироваться при экстремальных условиях. Пробуждение интереса к данной теме посредством связи с жизнью, активизация мыслительной деятельности, контроль знаний свойств, способов получения вещества, механизма реакции. Учащиеся должны вспомнить, что это хлороформ (тривиальное название и по номенклатуре ИЮПАК), его применение как наркоза, получение CHCl3 реакцией замещения, механизм которой свободнорадикальный. Активизация зрительной памяти, ассоциативного мышления, развитие интереса к данной теме, воспроизведение имеющихся знаний о способах получения и механизме реакции. 5) В знаменитой комедии Л.Гайдая «Операция «Ы»» грабители со склада должны были «обезвредить» бабушку-сторожа с помощью носового платка, смоченного раствором какого-то вещества? Что это за раствор? Каким свойством оно обладает? Напишите уравнения реакции его получения? Каков механизм получения этой реакции? Вспомнили некоторых представителей класса Сообщение «Метан в нашей жизни» (учащийся делает доклад о том, как образуется метан в природе, о его свойствах, способах добычи метана, транспортировке и хранении метана) Операционно-исполнительский Сообщение «Влияние метана на окружающую среду» (метан как глобальный загрязнитель, топливо и сырье) Вопрос: «На основе полученной информации предложите способы защиты окружающей среды от загрязнения метаном» Вопрос: Как изменилось топливное обеспечение нашего города в последние 10 лет? В чем заключаются положительные и отрицательные моменты газификации города? (положительные и отрицательные черты газификации записываем на доске) Побуждение к уяснению предложенной информации, осмыслению через сопоставление фактов и следствий, формирование экологического и технологического мышления, нацеливание на постановку вопроса по существу изложенного материала. Активизация работы в группах, обсуждение вопросов, поиск путей решения проблемы. Вовлечение учащихся в беседу о местных проблемах, нацеливание на связь изучаемого материала с жизнью, умению видеть экологические, социальные и политические изменения в своем городе, коллектив ному обсуждению и обобщению. Развитие монологической речи выступающих, умения поиска и отбора информации, развитие логики, концентрации внимания осмысление информации, уточнение, абстрагирование. Учащиеся могут предложить схему использования каптированного метана, выделяющегося при разложении мусора на свалках, скотных дворах. Развитие коммуникативных способностей решения проблемы, формирование экологических знаний, заботы об окружающей среде. Учащиеся рассказывают Формирование о переходе от твердого политического, топлива к жидкому и, социального, наконец, газификации на экологического 70%, о преимуществах мировоззрения, газового топлива коммуникативных (полное сгорание, способностей, умения отсутствие видеть проблему транспортных расходов, местного значения. удобно для частного сектора) и отрицательных моментах: дороговизна строительства газопровода, опасность аварии Операционно-исполнительский наружного газопровода, отношении местной власти к проблемам населения. Сообщения учащихся: 1. «Фреоны и озонный щит планеты» (химический состав фреонов, влияние на озоновый слой, основные области применения фреонов, пути предотвращения загрязнения атмосферы фреонами) 2. «Хлорароматические соединения как глобальные загрязнители» (высокая токсичность хлорароматических соединений, их влияние на человека – головные боли, сонливость, нарушение кровообращения и т.д., пути попадания токсинов в биосферу, ДДТ – экологическое бедствие) Решение экологических задач (смотри приложение № 1) Побуждение к осмысливанию предложенной информации, нацеливание на постановку вопроса по существу изложенного материала, расширение кругозора. Учащиеся могут вспомнить сказанную ранее учителем иформацию о замене фреонов на пропан в качестве пропелентов. Формирование экологических знаний, бережного отношения к природе, развитие монологической речи, умения анализировать, делать выводы. Побуждение к освоению новой информации, развитие интереса к изучаемому материалу, связь с жизнью, концентрации внимания, тренировка памяти. Учащиеся могут предположить пути загрязнения биосферы хлорароматическими соединениями, на основе ранее полученной информации сделать вывод об аккумулировании ДДТ в пищевых целях. Развитие коммуникаьтивных способностей, формирование заботливого отношения к своему здоровью, окружающей среде, умения пользоваться пестицидами, гербицидами и т.д. Активизация деятельности учащихся, обучение приемам самостоятельной работы Учащиеся на основе имеющихся заданий решают задачи экологического содержания Осмысливание, абстрагирование информации, развитие логики, умения совершать мыслительные операции Операционно-исполнительский Вопрос: Какие вы знаете еще природные источники углеводородов? Как применяют эти вещества? Мобилизация внимания, вовлечение в беседу. Учащиеся дают ответ, что это нефть, каменный уголь, их используют в виде топлива и для получения других веществ. Тренировка речи. памяти, Вовлечение в беседу, побуждение к коллективному обсуждению вопроса. Нефть – ценное химическое сырье Развитие речи, логики, умения анализировать, аргументировать свою точку зрения. Предупреждение усталости через смену деятельности, активизация зрительных анализаторов, расширение кругозора, концентрация внимания. Учащиеся делают вывод о том, что способ перегонки нефти основан на физических свойствах углеводородов. Включение в работу всех видов памяти, развитие внимания, логики, умения наблюдать, делать выводы. Обучение приемам самостоятельного решения задачи, овладение методикой анализа, сопоставлению фактов из разных источников информации, умению работать со схемами и таблицами. На основе имеющихся данных учащиеся рассчитывают, что будет загрязнен нефтью (на уровне ПДК) 1648,00 млн м3 морской воды. Формирование экологического мышления, умения работать с таблицами, решать задачи. Вопрос: Д.И.Менделеев сказал: «Нефть – это не топливо. Топить можно и ассигнациями». Прокомментируйте это высказывание. Демонстрация видеофильма «Перегонка нефти» Но нефть – это не только источник углеводородов, энергии, ценное химическое сырье, но и серьезный загрязнитель глобального масштаба. Основными источниками загрязнения биосферы нефтью являются следующие (работа с таблицей , см. приложение № 2, 3). На основании этой таблицы подсчитайте, какой объем морской воды непригоден для жизни живых организмов при общем загрязнении нефтью в течение года? (ПДК нефти в воде 0,05 мг/л) Операционно-исполнительский Проблемная ситуация: с помощью имеющихся на столах веществ очистите воду, песок, птичье перо от нефти, что из этого получилось? Ваши предложения по решению проблемы. Активизация деятельности, обучение приемам самостоятельной работы, умению составлять план проведения эксперимента, прогнозирование его результатов. Сообщение учащегося: «Загрязнение Мирового океана нефтью» (глобальная катастрофа, способы очистки воды от нефти, пожар в море, гибель животных и растений). Нацеливание на связь изучаемого материала с жизнью, включение учащихся в решение проблемы. Нефть, газ, каменный уголь – это все источники энергии. Но учеными подсчитано, что запасов этих ископаемых в недрах Земли осталось не так уж много. Сегодня в энергетике большей частью используют невозобновляемые ресурсы, и нельзя допустить, чтобы они кончились раньше, чем мир перейдет на практически неисчерпаемые источники энергии? Какие пути решения энергетической проблемы возможны сегодня? Создание проблемной ситуации, интеграция знаний химии, географии, природопользования, физики, расширение кругозора, побуждение к выдвижению гипотез, рассмотрение различных вариантов решения проблемы, нацеливание на поиск информации, путей решения проблемы, отбо- Учащиеся самостоятельно пытаются отделить нефть от воды с помощью делительной воронки, собрать нефть с поверхности губкой, очистить перо мылом, бензином, адсорбировать нефть активированным углем. Учащиеся узнают об основных источниках загрязнения, предполагают способы очищения поверхности океана от нефти. Учащиеся могут предложить использовать солнечную энергию, энергию ветра, геотермальную энергию приливов, энергию биомассы. Учащиеся могут предложить использование залежей газовых гидратов, гази- Применение знаний на практике, развитие логики, всех видов памяти, составление схемы опыта, умения оформлять данные в виде схем, таблиц. Расширение кругозора, формирование экологического мышления, развитие коммуникативных способностей. Индуктивное и дедуктивное исследование обмен информацией в группах, развитие логики, речи, умения отстаивать свою точку зрения, воспроизведение ранее полученных знаний при изучении географии, природопользованяи, физики, форми рование технократи- выбор наиболее рациональных решений. Домашнее задание: Предложите источники углеводородного сырья. Как можно получать углеводороды? Составьте необходимые уравнения реакций. Постановка задачи Вовлечение в беседу. Оценочно-рефлексивный Выводы (делают учащиеся) Итог урока: ученики оценивают свою работу на уроке, учитель комментирует их ответы, активность, темп работы и т.д., глубину имеющихся экологических знаний. фикацию угля, получения углеводородов из синтез-газа. Создание ситуации успеха, нацеливание на самостоятельность в будущем. аргументирование своей точки зрения. Формирование умения применять имеющиеся знания Углеводороды и их производные играют в природе и жизни человека положительную и отрицательную роль. Все зависит от умелого использования этих веществ и правильной переработки природных источников углеводородов. Развитие умения анализировать, обобщать и делать выводы. Развитие саморефлексии, умение критически оценить свои действия. Приложение №1 Задачи экологического содержания по теме «Углеводороды» 1. Какая масса известняка потребуется для удаления сернистого газа, образующегося при сгорании 1 т нефти, содержащей 1,7% серы? Считайте, что эффективность улавливания сернистого газа 22%. 2. Какой объем атмосферного воздуха (н.у.) расходуется при сжигании 1 м3 природного газа, содержащего 95% метана, 2% этана и 3% азота. Какой объем углекислого газа выделится при этом? 3. Разрушение озонового слоя можно выразить схемой: Cl∙ + O3→∙ClO + O2 В аэрозольных баллончиках «Фреон-12» (CCl2Fe2) содержится 50 г фреона. Какой объем озона разрушается при распылении одного баллончика? 4. При старте американского космического челнока «Шаттл» срабатывают твердотопливные ускорители. Они поднимают корабль на высоту 40 км, сжигая 987 т твердого ракетного топлива, содержащего ≈ 70% NH4ClO4. Сколько тонн хлора попадет в атмосферу при одном старте «Шаттла»? Какой объем озона будет разрушен при этом? Сколько нужно баллончиков «Фреона-12», содержащего ≈ 50 г фреона, чтобы вызвать такое же разрушение озонового слоя, как при старте одного «Шаттла»? Приложение № 2 Нефтяные загрязнения на море . Аварийные ситуации, слив за борт танкерами промывочных и балластных вод, - все это обуславливает присутствие постоянных полей загрязнения на трассах морских путей. В период за 1962-2009 годы в результате аварий в морскую среду поступило около 7 млн. т. нефти. За последние 35 лет, начиная с 1964 года, пробурено около 2000 скважин в Мировом океане, из них только в Северном море 1000 и 350 промышленных скважин оборудовано. Из-за незначительных утечек ежегодно теряется 0,1 млн.т. нефти. Большие массы нефти поступают в моря по рекам, с бытовыми и ливневыми стоками. Объем загрязнений из этого источника составляет 2,0 млн.т./год. Со стоками промышленности ежегодно попадает 0,5 млн.т. нефти. Попадая в морскую среду, нефть сначала растекается в виде пленки, образуя слои различной мощности. По цвету пленки можно определить ее толщину: Внешний вид Толщина, мкм Количество нефти, л/ кв.км 1. Едва заметна 0,038 44 2. Серебристый отблеск 0,076 88 3. Следы окраски 0,152 176 4. Ярко окрашенные разводы 0,305 352 5. Тускло окрашенные 1,016 1170 6. Темно окрашенные 2,032 2310 Нефтяная пленка изменяет состав спектра и интенсивность проникновения в воду света. Пропускание света тонкими пленками сырой нефти составляет 1-10% (280 нм), 60-70% (400нм). Пленка толщиной 30-40 мкм полностью полностью поглощает инфракрасное излучение. Смешиваясь с водой, нефть образует эмульсию двух типов: прямую - "нефть в воде"- и обратную - "вода в нефти". Прямые эмульсии, составленные капельками нефти диаметром до 0,5 мкм, менее устойчивы и характерны для нефтей, содержащих поверхностно-активные вещества. При удалении летучих фракций, нефть образует вязкие обратные эмульсии, которые могут сохраняться на поверхности, переноситься течением, выбрасываться на берег и оседать на дно. С таким количеством «грязи» морским очистителям быстро справится не под силу. А время очень важный фактор. Чем скорее будет отчищено море, тем меньше погибнет и пострадает его обитателей. Большие надежды возлагаются на биологический метод очистки – искусственное разведение микробов – пожирателей нефти. Их культуры в сухом состоянии могут годами хранится в специальных упаковках, а при авариях их будут высевать в больших количествах на нефтяное пятно. Приложение № 3 Скорости очистки почвы от углеводородного загрязнения во времени. Литература 1. Бокрис Дж. О. М., Химия окружающей среды / Дж. О. М. Бокрис. – Москва: Химия, 1982. – 672 с. 2. Гроссэ Э., Химия для любознательных / Гроссэ Э., Вайсмантель Х. – Ленинград: Химия, 1987. - 343 с. 3. Добровольский В.В., Химия Земли / В.В. Добровольский. – Москва: Просвещение, 1988. – 175 с. 4. Кузнецова Н.Е. , Формирование эколого-химического мышления / Н.Е. Кузнецова // Химия в школе. – 2004 - №7 – с. 17-18 5. Кузьменок Н.М., Экология на уроках химии / Н.М. Кузьменок, Е.А. Стрельцов, А.И. Кумачев. – Минск: Издательство ООО «Красикопринт», 1996. – 205 с. 6. Курячая М.А., Химия созидающая, химия разрушающая / М.А. Курячая. – Москва: Знания, 1990. – 159 с. 7. Шустов С.Б., Химия и экология / С.Б. Шустов, Л.В. Шустова. – М.: Просвещение. 1995 - 237 с.