Вопросы окружающей среды в курсе химии средней школы

Концентраты и их содержание

IX класс

1. Химические процессы в экосистеме

Потоки энергии в экосистеме. Экологическое равновесие. Принцип Ле Шателье – Брауна применительно к экосистеме.

2. Биосфера и влияние на нее человека

IX класс

Круговорот азота и фосфора в природе. Круговорот углерода. Проблема парникового эффекта. Фотодиссоциация кислорода как фактор разрушения озонового слоя.

3. Энергетика

IX класс

Полезные ископаемые – источники углеводородов. Экологические проблемы нефтедобычи, транспортировки нефти и газа, нефтепереработки.

4. Химические загрязнения окружающей среды и методы его уменьшения

IX класс

Оксиды серы и азота как загрязнители атмосферы и причины кислотных дождей и туманов. Оксиды фосфора как загрязнители воды. Загрязнение окружающей среды ионами тяжелых металлов. Фреоны. Аэрозоли. Жесткость воды и способы ее устранения. Активированный уголь и бытовые фильтры.

5. Проблема утилизации отходов

IX класс

Проблема утилизации гальванических элементов и аккумуляторов.

6. Экология сельского хозяйства

IX класс

Минеральное питание растений. Почвы и почвообразующие породы. Плодородие почв. Разнообразие почв. Проблема истощения и загрязнения почв.

7. Экология человека

IX класс

Влияние оксидов на организм человека. «Оловянная чума».

Тема урока

Обсуждаемые экологические вопросы

IX класс

Энтальпийный и энтропийный факторы. Свободная энергия.

Энергетический обмен в организме и экосистеме. Проблема парникового эффекта атмосферы.

Скорость химических реакций и ее зависимость от различных факторов.

Влияние внешних условий на химические процессы в живой природе.

Химические равновесие.

Экологическое равновесие. Принцип Ле Шателье – Брауна применительно к экосистеме.

Электрохимические процессы. Гальванический элемент.

Проблема утилизации гальванических элементов и аккумуляторов.

Электролиз.

Влияние электрического тока на живой организм.

Коррозия металлов и меры борьбы с ней.

Коррозия металлов как источник загрязнения. Биологическая коррозия. «Оловянная чума».

Соединения галогенов в природе. Получение и применение галогенов.

Фреоны. Аэрозоли, их роль в загрязнении окружающей среды.

Общая характеристика элементов VI А группы.

Фотодиссоциация кислорода как фактор разрушения озонового слоя.

Характеристика соединений серы.

Оксиды серы и азота как загрязнители атмосферы, кислотные дождей и туманы.

Соединения азота и фосфора в природе.

Оксиды азота и фосфора как загрязнители воды и воздуха, их вклад в образование кислотных дождей и туманов. Влияние оксидов на здоровье человека. Соединения мышьяка, их биологическое и медицинское значение. Круговорот азота и фосфора в природе.

Круговорот углерода в природе.

Круговорот углерода. Активированный уголь и бытовые фильтры. Табачный дым как источник загрязнения жилища.

Минеральные удобрения.

Минеральное питание растений. Проблема истощения и загрязнения почв. Почвы и почвообразующие породы. Плодородие почв.

Жесткость воды и способы ее устранения. 

Жесткость воды. Виды жесткости и способы ее определения и устранения.

Металлы побочных подгрупп.

Загрязнение окружающей среды ионами тяжелых металлов.

Природные источники углеродов.

Полезные ископаемые – источники углеводородов. Экологические проблемы нефтедобычи, транспортировки нефти и газа, нефтепереработки.

Сложные эфиры и жиры.

Экология пищевых продуктов.

Углеводы

Фотосинтез как биохимический процесс.

I. Организационный момент.

– Приветствие;

– Подготовка классу к уроку;

– Проверка внешнего вида учащихся;

– Проверка наличие наглядностей;

– Проверка отсутствующих.

II. Изучение нового материала

Сегодня тема нашего урока «Нитраты», узнаем их свойства, применение. Прослушаем с вами сообщение о том, какие нитраты прекрасные удобрения, раскроем  вред нитратов для окружающей среды и организма человека.

Беседа

Соли азотной кислоты – нитраты

Н-р, NaNO3, Zn(NO3), AgNO3

Все нитраты в твердом состоянии в узлах кристаллической решетки содержат катионы металла и нитрат-ионы .

Рассмотрим с вами получение нитратов.

1. Взаимодействие НNO3 концентрированной с металлами – образуется нитрат меди (Сu(NO3)2):

Сu + 4 НNO3(конц.) = Сu(NO3)2 + 2 NO2↑ + 2Н2О

2. Взаимодействие НNO3 с оксидами металлов:

СuО + 2 НNO3 = Сu(NO3)2 + Н2О

Во втором и третьем случае проявляются кислотные свойства НNO3.

Запись на доске и в тетради

Объяснение

Запись уравнений реакций на доске и в тетради

Нитраты натрия, калия, кальция и аммония называются селитрами

NaNO3 – натриевая селитра;

Ca(NO3)2 – кальциевая селитра;

NH4(NO3) – аммиачная селитра.

Все они применяются как азотные удобрения.

Все нитраты хорошо растворимы в воде.

запись в тетради и на доске

Разложение при нагревании (термолиз) – важное свойство солей азотной кислоты. Соли азотной кислоты при нагревании разлагаются, причем продукты разложения зависят от положения солеобразующего металла в ряду стандартных электродных потенциалов:

объяснение

                     левее Mg                   

MeNO3

                    правее  Cu

запись схемы учителем на доске и в тетрадях учеников

т.е. соли металлов, расположенных в ряду стандартных электродных потенциалос левее Mg, при разложении образуют нитраты и кислород, например, 

объяснение схемы

Ba(NO3)2 = Ba(NO2)2 + O2

запись на доске

Соли металлов от Mg до Cu дают при разложении оксид металла, например:

Pb(NO3)2 = 2PbO + 4NO2  +  O2

объяснение схемы

запись на доске.

Соли металлов, расположенных после Cu, дают свободный металл, NO2 и кислород. Например:

Hg(NO3)2 = Hg + 2 NO2 + O2

объяснение схемы

запись на доске.

Теперь рассмотрим с вами качественную реакцию на NO3–   взаимодействие концентрированной азоьтной кислоты с медью:

2Na NO3  + H2SO4 + Cu = 2 NO2  + Cu SO4  + Na2SO4 + 2H2O

демонстрация

запись уравнения на доске

т.е. качественной реакцией на NO3– является выделение бурого газа NO2 при подкислении раствора и его взаимодействии с металлической медью.

объяснение

демонстрации

Демонстрационный опыт 1. Взаимодействие концентрированной азотной кислоты с медью.

Опыт небезопасен из-за продукта реакции – ок­сида азота (IV) – токсичного вещества, поражающего альвеолярную ткань легких, вызывающего расширение сосудов, снижение кровяного давления, повреждение эритроцитов крови, химические некрозы зуб­ной эмали.

Опыт демонстрируют с использованием традици­онного лабораторного оборудования, дополненного поглотительной склянкой для обезвреживания оксида азота (IV). Склянку заполняют либо раствором щелочи, либо гидрокарбонатом натрия. В качестве поглотителя используют также водный раствор аммиака и карбонат аммония. В этом случае образуется нитрит аммония - нестойкое соединение, которое разлагается с выделением воды и элементарного азота - экологически безвредных веществ.

Итак, мы  с вами рассмотрели свойства нитратов. Теперь давайте прослушаем сообщение учащихся.

объяснение учителем правил безопасности

Первый учащийся рассказывает о том, что нитраты – прекрасные азотные удобрения. Они необходимы для нормального пи­тания растений. Основатель отечественной агрохимии Д. Н. Прянишников писал, что главным условием, определяющим среднюю высоту урожая в разные эпохи, была сте­пень обеспеченности сельскохозяйственных культур азотом. При недостатке азота в почве у растений наступает азотное голодание. Оно характеризуется изменением зеленой окраски листьев, так задерживается образование хлорофилла. Листья приобретают бледно-зеленую окраску. Другой признак азотного голодания растений - это сильная задержка роста из-за ограниченного образования белков, необходимых для формирования молодых клеток.  Азот­ные удобрения вносят под все культуры, они он увеличивают урожай.

прослушивание сообщений

Учитель: Мы с вами прослушали сообщение, в котором говорится, что нитраты – азотные удобрения – очень важны для растений, потому что азот, входящий в их состав, участвует в синтезе белков, без которых жизнь растений невозможна. В следующем же сообщении мы попробуем раскрыть вред нитратов для окружающей среды и здоровья человека. 

беседа

Из всех минеральных удобрений нитраты особенно сильно загрязняют окружающую среду, так как отличаются более высокой подвижностью в почве. Чем калийные и фосфорные удобрения, и лучшей растворимостью. Для предотвращения загрязнения окружающей среды удобрениями необходимо соблюдать основные правила  их использования, хранения и транспортировки. Рациональное применение удобрений – показатель высокой культуры земледелия, грамот­ного ведения этой отрасли сельского хозяй­ства. Важно соблюдать нормы и сроки вне­сения удобрений, вносить их не сразу, а в несколько приемов. Не рекомендуется вно­сить удобрения поздней осенью или ранней весной, когда почва покрыта коркой льда или подморожена, так как талые воды смы­вают до половины удобрений. Сроки внесе­ния азотных удобрений должны быть при­ближены к периоду их максимального ис­пользования растениями. Кроме того, нель­зя запахивать удобрения в почву.

При избытке нитратов в почве они пол­ностью не перерабатываются, накапливают­ся в растительной продукции и попадают в организмы животных и человека. В желудочно-кишечном тракте нитраты превращаются в соли азотистой кислоты – нитриты, кото­рые отравляют организм. Признаки отравле­ния – слабость, головокружение, тошнота, расстройство желудка и т. д. Снижается работоспособность человека, возможна потеря сознания. В крови увеличивается содер­жите молочной кислоты, холестерина, лейкоцитов, снижается количество белков. Нит­риты могут вступать во взаимодействие с гемоглобином, образуя метгемоглобин, в втором железо окислено до Fe(III). Это ве­щество, угнетающее дыхательный центр, так как не способно переносить кислород. Мно­гие растения способны накапливать большое количество нитратов, например капуста, ка­бачки, петрушка, укроп, свекла столовая, тыква и др. Такие растения называют нитратонакопителями.

прослушивание сообщений

Учитель: А теперь двое учеников из нашего класса расскажут о проведенном при подготовке к семинару исследовании содержания нитратов в растительных объектах.

беседа

Методика обнаружения нитратов в растительных объектах.

Кусочек растительного объекта растирают пестиком в ступке. Каплю полученного растительного сока помещают на предметное стекло и добавляют несколько капель раствора дифениламина. По изменению нению окраски судят о содержании нитратов: при отсутствии нитратов сок не изменяет цвет, при небольшом количестве нитратов появляется светло-голубая окраска, а при большом количестве нитратов – темно-синяя.

Для исследования были взяты овощи, ку­пленные для школьной столовой на ранке. Было обнаружено, что капуста, свекла и укроп практически не содержат нитратов, а    петрушка содержит достаточное количество этих веществ. Значит, употреблять ее в пищу нежелательно

прослушивание сообщений

Учитель: Возникает вопрос: что же делать, если в продукции действительно присутствует избыток нитратов? Ответ на этот вопрос мы с вами получим, прослушав следующее сообщение.

беседа

Зелень – петрушку, укроп, сельдерей и др. – необходимо поставить, как букет, в воду на прямой солнечный свет. В таких ус­ловиях нитраты в листьях течение 2-3 ч полностью перерабатываются и потом прак­тически не обнаруживаются. После этого зе­лень можно без опасений употреблять в пищу. Свеклу, кабачки, капусту. тыкву и др. перед приготовлением необходимо нарезать мелкими кубиками и 2-3 раза залить теплой водой, выдерживая по 5-10 мин. Нитраты хо­рошо растворимы в воде, особенно теплой, и вымываются из овощей. Варка овощей снижает содержание нитратов на 50 и даже на 80 %. Уменьшает их количество в овощах квашение, соление, маринование. А вот суш­ка, приготовление соков и пюре, наоборот, повышают.

Для уменьшения содержания нитратов овощи лучше подкармливать органическими удобрениями.

прослушивание сообщений

Учитель: А теперь мы с вами прослушаем сообщение об использовании нитратов в других целях.

беседа

Нитраты железа, меди, алюминия и хрома используют в текстильной промышлен­ности в качестве протравы при крашении тканей.

Предприятия, производившие в мирное время минеральные удобрения, в годы Вели­кой Отечественной войны обеспечивали армию гранатами, аммоналом и другими взрывчатыми средствами. Применение нит­рата аммония в составе аммонала основано на его свойстве разлагаться с образованием газообразных веществ:

2NH4NO3 = 2N2+ 4Н2О + O2

Нитраты бария, стронция и свинца употребляются в пиротехнике.

прослушивание сообщений.