Повітря та його склад. Охорона атмосферного повітря від забруднення

Повітря та його склад. Охорона атмосферного повітря від забруднення.

Мета: розглянути значення атмосфери для життя на Землі, розширити уявлення про повітря як суміш газів. Розглянути історію вивчення складу повітря. Розкрити важливість охорони атмосферного повітря від забруднення.

Обладнання: три колби: з повітрям, з киснем, з вуглекислим газом, скіпка, сірники; обладнання для демонстраційного досліду по вивченню складу повітря.

Хід уроку.

І. Мотивація навчальної діяльності.

Рятуємо чисте повітря.

Рятуємо воду –

В морях, океанах, в малих і великих річках.

Рятуємо рідкісних птахів – не всі ще породи,

А ті, що зникають в полях, у лісах, у лугах.

Рятуємо трави. А також рятуємо квіти.

Рятуєм світанки – від кіптяви, гару й димів.

Рятуємо тишу. Щоб в тиші мовчати й радіти.

Рятуємо вулицю від голосних двигунів.

Рятуємо землю. А також рятуємо небо.

Рятуємо мрії. Кохання солодкий мотив.

Рятуємо ніжність… Від кого рятуєм? Від себе.

Поки ще не пізно і можна хоч щось зберегти.

Цей вірш називається “Рятуємо чисте повітря”. Саме ці слова я пропоную обрати девізом нашого уроку. Як ви гадаєте, якою має бути тема нашого уроку?

ІІ. Аналіз звітів про виконання практичної роботи.

1. Експериментальна задача. В трьох колбах знаходяться: в одній – повітря, в другій – вуглекислий газ, в третій – кисень. Як розпізнати, де який газ? Розв’яжіть задачу усно, а потім виконайте її практично.

( гази розпізнаються за допомогою палаючої скіпки: в СО₂ – скіпка згасне, в О₂ – спалахне, в повітрі – горітиме без змін)

Ми вивчаємо хімію для того, щоб вона допомагала нам в реальному житті. Яке практичне значення може мати вміння розпізнавати гази?

(Тліюча скіпка спалахне, якщо вміст кисню перевищує 28% і погасне, якщо кисню менше 16%. Зверніть увагу – в останньому випадку газова суміш непридатна для дихання. Кожного разу спускаючись для якихось робіт у глибоку яму, колодязь, водозбірний колектор, де можуть зібратися вуглекислий газ або сірководень, варто перевірити, чи придатне там повітря для дихання цим нескладним способом.).

Знати речовини, з якими ми стикаємося на кожному кроці – життєво важлива необхідність. Сьогодні ми маємо більш детально познайомитися з повітрям – речовиною, без якої  неможливе життя на землі.

Складемо план, за яким ми будемо вивчати новий матеріал.

План

1.                Значення повітря.

2.                Склад повітря.

3.                Основні джерела забруднення атмосфери.

4.                Охорона повітря від забруднення.

Визначаємо завдання уроку.

? Іноді, говорять, що ми живемо на дні океану. Про який океан йде мова?

? Як називається повітряна оболонка Землі?

? Яке значення атмосфери для життя на Землі?

 “Dum spiro spero” – “поки живу – сподіваюсь”, говорили древні. А українські козаки клялися захищати вітчизну до останнього подиху. Зверніть увагу: в даних виразах дихання є синонімом життя.  Але значення атмосфери не обмежується лише здатністю підтримувати дихання.

Вдень на поверхні Місяця температура становить +120°С, а вночі - -160°С.

? Чому на Землі немає таких перепадів добових температур?

(атмосфера захищає Землю від перегрівання вдень і переохолодження вночі)

На тому ж Місяці досить велика кількість метеоритних кратерів.

А хто-небудь бачив на Землі кратер від метеорита? А падаючі зорі? Отже, яку функцію виконує атмосфера?

 (захист від метеоритів)

Ми переходимо до вивчення другого питання.

? Можливо, вам відомо, які гази входять до складу повітря?

Для того, щоб дізнатися про склад повітря, який сьогодні відомий  кожному школяреві, вченим знадобилося багато часу.

Античні вчені відносили повітря до однієї з 4-х стихій, які дають початок всьому існуючому на Землі.

Алхіміки повітря вважали індивідуальною речовиною і позначали його таким символом:

І лише в 1775 році французький вчений – Антуан Лоран Лавуазьє здійснив історичний дослід, який довів, що повітря – не індивідуальна речовина, а суміш газів.

Кілька слів про цього вченого.

 Лавуазьє  народився в 1743 році в багатій родині французьких аристократів. З дитинства захоплювався природничими дисциплінами, особливо фізикою та хімією, але на вимогу рідних був змушений навчатися на юридичному факультеті, а згодом вступити на державну службу. Природничі науки вивчав у вільний час, а згодом здійснив ряд відкриттів, які дозволили одному з істориків хімії так оцінити його вклад: “Хімія – французька наука, створена великим Лавуазьє”.

Під час французької буржуазної революції йому, як і іншим багатіям загрожувала страта, він міг урятуватися емігрувавши в іншу країну, але не став цього робити.

? Чому?

Лавуазьє знав про переслідування заможних городян, але сподівався, що його наукові заслуги знайдуть визнання Конвенту.

Національним багатством, національною гордістю був для французів Лавуазьє. І все ж його було заарештовано як ворога народу. Друзі засудженого, його колеги, видатні вчені того часу звернулися до прокурора з проханням про помилування, на що прокурор відповів історичною фразою: “Революції генії не потрібні”. І Лавуазьє було страчено. Смерть він зустрів мужньо, показавши, що був не лише великим вченим, але й великою людиною.

Але хоч вчені й смертні, але безсмертні їх відкриття.

Тож давайте познайомимося з невеликою часткою наукової спадщини вченого, дослідом, який довів, що повітря – суміш газів.

Розгляньте малюнок 24 на сторінці 75 підручника.

У невелику реторту(1) з довгим загнутим носиком вчений помістив ртуть. Носик реторти вивів під скляний дзвін (2), який стояв у посудині (3), теж наповненій ртуттю. Протягом 12 днів Лавуазьє нагрівав ртуть у реторті і помітив, що її поверхня вкрилася червонуватою речовиною.

? Про що могла свідчити зміна кольору речовини?

? Як ви гадаєте, що це могла бути за реакція?

(при нагріванні відбулося повільне окиснення ртуті киснем повітря)

? Чи можете ви написати рівняння цієї хімічної реакції?

2Нg + О₂ = 2НgО

ртуть        гідраргірум (ІІ) оксид

Одночасно відбувалося підняття води під ковпаком, причому вода займала майже 1/5 об’єму ковпака.

? Чому вода надходила під ковпак?

(кисень повітря витратився на окиснення ртуті. Об’єм газу під ковпаком зменшився і вода зайняла об’єм, який звільнився.)

? Чи все повітря витратилося на окиснення ртуті?

(ні, лише 1/5 його частина)

Цей дослід доводив, що повітря не є однією речовиною. Частина повітря (приблизно 1/5, або 20% його об’єму ) мала здатність приєднуватися до ртуті, утворюючи оксид – це був кисень. Інша, більша (біля 80%) частина повітря з ртуттю не реагувала, горіння не підтримувала. Лавуазьє спробував вдихнути газ, що залишився і виявив, що він непридатний для дихання. Лавуазьє дав йому назву “азот”, що означає “безжиттєвий”.

Розкладаючи гідраргірум (ІІ) оксид, Лавуазьє отримав кисень.

Відбулася реакція:

2НgО = 2Нg + О₂

Це дало змогу дослідити властивості чистого кисню. Крім того змішуючи отриманий кисень з газом, що залишився під ковпаком, вчений отримав суміш газів, яка нічим не відрізнялася від вихідного повітря.

Таким чином Антуан Лоран Лавуазьє довів, що повітря складається         принаймі з двох газів: кисню, який займає складає біля 20% об’єму повітря та азоту, який складає біля 80% об’єму повітря.

Демонстраційний дослід. Визначення складу повітря.

Cьогодні на уроці ми повторимо історичний дослід Лавуазьє по вивченню складу повітря, але спробуємо провести його трішки швидше, ніж за 12 днів і не використовуючи  надто отруйної ртуті.

? Яким має бути прилад для проведення даного досліду?

Обговорення будови приладу.

Конструювання приладу.

Проведення досліду.

Аналіз спостережень.

? Як довести: газ, що залишився під ковпаком – чистий азот чи суміш речовин?

(необхідно знайти речовину, яка б поглинала азот, реагуючи з ним. Якщо після видалення азоту залишиться ще газ, значить, повітря – більш складна суміш)

Досліди француза Лавуазьє продовжив англієць Генрі Кавендіш. В 1784 році він проводив подібні досліди і виявив, що після видалення кисню і азоту з повітря під ковпаком постійно залишався невеликий об’єм газу, не більше 1/100 початкового об’єму. В той час дане спостереження ніяк не могло бути пояснене.

 Пройшло століття і даний факт став своєрідною естафетною паличкою, яку підхопило нове покоління хіміків.

Через 110 років, у 1894 році Вільям  Рамзай читаючи працю Кавендіша, де був описаний цей експеримент на полях зробив напис “Розібратись уважніше”. Досліди Вільяма Рамзая та Джона Релея привели до відкриття аргону та інших інертних газів у складі повітря.

? Знайдіть у підручнику назви та символи інертних газів.

Крім кисню, азоту, аргону та інших інертних газів до складу повітря входить ще один газ.

У хімії, як і в житті, багато парадоксів. Газ, вміст якого в повітрі мізерний, порівняно з вмістом азоту, кисню, навіть аргону був відкритий набагато раніше за інші. Це вуглекислий газ. Його вміст в атмосфері становить лише близько 0,03%.

 Спостерігаємо помутніння вапняної води в склянці, яка стоїть на солі.

? Який газ викликає помутніння вапняної води?

Це – вуглекислий газ – СО_2.

Крім постійних компонентів, до складу повітря входять також змінні компоненти, це – водяна пара, пил та пісок. Їх вміст може коливатися в досить широких межах.

Але, на жаль, є ще один змінний компонент повітря – шкідливі домішки, які потрапили в нього у результаті діяльності людини.

Складемо схему, яка відображатиме склад повітря.

Закріплення.

Фізкультхвилинка. ( тести “так” і “ні”, на “так” – поплескати в долоні, на  “ні” – потупати ногами)

1.                Склад повітря визначив Лавуазьє: так

2.                Найбільше в повітрі кисню: ні

3.                Лише кисень підтримує дихання та горіння: так

4.                Назва “азот” означає “безжиттєвий”: так

5.                Вуглекислого газу в повітрі 0,3%: ні

6.                Інертні гази відкрили В. Рамзай та Д. Релей: так

7.                Вміст водяної пари в повітрі постійний: ні

8.                Повітря – це суміш газів: так

Усі живі організми в процесі дихання поглинають кисень і виділяють вуглекислий газ. Але, тим не менш, не спостерігається накопичення вуглекислого газу в атмосфері і повітря залишається придатним для життя. Чому? Відповідь на це питання шукав першовідкривач кисню Джозеф Прістлі.
Проведення епізоду уроку учнем.

У 1771 році Джозеф Прістлі шукав відповідь на запитання: яким чином в природі відбувається відновлення повітря, “зіпсованого” диханням.

Він накривав мишу скляним ковпаком і через 5-10 хвилин тваринка гинула.

Одного разу, випадково, під ковпак разом з мишею потрапила гілочка м’яти. Разом вони змогли існувати протягом кількох годин.

? Чому загинула мишка, накрита скляним ковпаком?

? Чому миша разом з рослиною могла існувати під ковпаком довший час?

? Чому ж тоді не змінюється вміст кисню та вуглекислого газу в атмосфері?

Сталість складу повітря підтримують зелені рослини. Саме в них на світлі відбувається процес фотосинтезу:

6СО₂ + 6Н₂О = С₆Н₁₂О₆ + 6О₂

На жаль, сьогодні рослини вже не можуть підтримувати сталість складу атмосфери у повному обсязі. Щороку в атмосферу Землі викидається:

20 млрд. т. вуглекислого газу – СО₂,

200 млн. т. чадного газу – СО,

150 млн. т. сірчистого газу – SО₂,

50 млн. т. оксидів нітрогену

і ще  мільйони тон інших небезпечних для здоров'я людини речовин.

“Ворога  необхідно  знати  в  обличчя .  Знати – значить  перемогти !” - писав академік  А. Н. Несмєянов.

? То хто ж є нашим ворогом, хто винен у забрудненні атмосфери планети Земля?

? Назвіть галузі господарства, діяльність яких завдає найбільшої шкоди чистоті повітря.

(невеликі повідомлення учнів про основних забрудників атмосфери)

Завдання.

Кожна група отримує інформацію про екологічні проблеми нашого сьогодення. З трьох проблем необхідно обрати ту, яка стосується забруднення атмосфери.

Інформація для І групи.

1. У великому промисловому місті залізо ржавіє втроє швидше, ніж у малому і в 20 разів швидше, ніж у сільській місцевості, швидкість корозій алюмінію в місті в 100 разів більша, ніж у селі. Давньогрецькі та давньоримські мармурові скульптури, що проіснували тисячі років в наш час почали руйнуватися під впливом кислотних дощів.

2. Тур Хейєрдал двічі перепливав Атлантичний океан: в 60-ті роки на плоту “Кон-Тікі”, в 80-ті роки – на паруснику “Ра”. В першу подорож сліди діяльності людини він бачив лише біля узбережжя. Під час другого плавання за 40 діб подорожі не було жодного дня, щоб він не зустрічав сліди “цивілізації”: нафтові плями, поліетиленові пакети та пляшки, різний непотріб.

3. За останні 50 років вміст перегною в українських чорноземах зменшився майже вдвічі.

 Інформація для ІІ групи.

1. На планеті Земля через відсутність чистої питної води щороку помирає 25 тисяч чоловік. Близько мільярда людей страждають від нестачі води. В Греції вода дорожча за вино...

2. Колись Червона книга складалася з двох томів. Сьогодні їх значно більше. До Міжнародної Червоної книги внесено 300 видів ссавців, 300 видів птахів, 100 видів плазунів, 40 – земноводних, понад 250 видів рослин.

3. Тривалість життя дерев у місті скорочується в кілька разів. Так вік липи у місті не перевищує 50-80 років, в природі вона може жити протягом 300-400 років. Причина цього явища – значна забрудненість повітря у великому місті внаслідок інтенсивного руху транспорту, роботи промислових підприємств, викидів котелень та теплових електростанцій.

Інформація для ІІІ групи.

1. Якби первісна людина якимось дивом потрапила в наш час, то вона б загинула дуже швидко. В організмі нашого сучасника Кадмію в 70, Плюмбуму і Гідраргіруму в 20, Телуру – в 40 разів більше ніж було в організмі нашого далекого предка. Все це – небезпечні для життя елементи

2. Нафтова плівка вкриває 40% Світового океану. Непроникна для повітря, вона призводить до загибелі морських організмів від задухи.

3. В серпні 1945 року над Японією піднялися два “гриба” атомних вибухів. Над землею піднявся вогненний стовп висотою 3 кілометри. Люди миттєво перетворилися на пухирці газу. Від тих, які стояли трохи далі залишилася невелика пляма на бруківці. Але це був тільки початок. Зараз загальна потужність ядерних арсеналів світу в мільйон разів більша, ніж потужність бомб, що вибухнули над Хіросімою та Нагасакі.

Закріплення.

?  Як ви можете оцінити стан атмосфери?

? Які наслідки забруднення атмосфери для життя та здоров'я людини?

“Людина загине, вбита незмірним ростом того, що вона називає цивілізацією”, - писав Жан Фабр. Можливо, він мав рацію.

Ми називаємо цивілізацією світло та тепло, яке дають нам електростанції. Ми називаємо цивілізацією швидкий та зручний транспорт, який дозволяє нам швидко долати значні відстані. Ми називаємо цивілізацією ті сотні тисяч нових речовин якими користуємося в повсякденному житті. Але і електростанції, і транспорт, і промислові підприємства забруднюють повітря, яким ми дихаємо.

Що ж робити?

? Запропонуйте заходи по охороні атмосферного повітря від забруднення.

-                     газифікація будинків;

-                     встановлення фільтрів на трубах заводів;

-                     удосконалення технологій виробництва (в промисловості);

-                     модернізація транспорту, перехід його на екологічно чисте пальне;

-                     розширення площі зелених насаджень...

Я зрозуміла, що коли ви станете керівниками великих підприємств, то не будете нехтувати питаннями охорони навколишнього середовища в цілому і атмосферного повітря зокрема від забруднення.

? А які ваші дії вже сьогодні можуть сприяти збереженню чистоти повітря?

? Що у вашій школі роблять з опалим листям?

? Чому не можна спалювати опале листя?

Пригадайте яка яскрава зелень навесні. Але проходить декілька тижнів і вона тьмяніє, ніби припорошена пилом. Зелене листя дійсно уловлює і накопичує шкідливі домішки, тим самим сприяючи очищенню повітря. Спалюючи листя ми повертаємо ці домішки назад у повітря.

? Усім зрозуміло, яку шкоду для здоров'я несе дихання забрудненим повітрям. Але є люди, які добровільно дихають повітрям, яке містить чадний газ, сірчистий газ, сполуки Плюмбуму і Арсену, радіоактивний Полоній тощо. Повторюю, роблять вони це абсолютно добровільно, більше того, платять гроші за те, щоб мати можливість подихати таким повітрям.

? Про кого йде мова?

Куріння називають “чумою ХХ століття”. Воно забрало більше життів, ніж найкровопролитніші війни в історії людства. І все ж люди продовжують палити, а виробники тютюнових виробів продовжують рекламувати свою продукцію.

Погляньте на рекламу цигарок. Прекрасні молоді люди, а на першому плані – коробка з-під сигарет. Що ж чекає тих, хто добровільно отруюватиме свій організм тютюном?

( діти дістають з макета коробки  “цигарки”, а на них – надписи: “рак легенів”, “інфаркт”, “інсульт”, “бронхіт”, “гастрит” – хвороб, які спричиняються палінням).

Підсумки уроку.

Домашня робота. Опрацювати § 23, скласти секторну діаграму складу повітря, * підготувати матеріал про відкриття та використання інертних газів.