Главная страница «Первого сентября»Главная страница журнала «Химия»Содержание №1/2008

ИЗ ОПЫТА РАБОТЫ

Вода – источник жизни

Интегрированный урок • 8 класс

Звучит музыка: шум прибоя, журчание ручья.

Учитель. В природе все взаимосвязано. Однако отдельные явления и вещества более существенны при естественном равновесии живой и неживой природы, а другие – менее важны. Как вы считаете, какое вещество самое главное для нас в окружающем мире? Ответ на этот вопрос можно дать уверенно и однозначно – природная вода.

Сегодня мы постараемся подробнее разобраться в этом вопросе с помощью корреспондентов школьной газеты Насти и Максима.

Настя. Почему же вода является самым главным веществом на Земле?

Максим. Чтобы ответить на такой вроде бы простой вопрос, необходимо рассмотреть его со всех сторон. Начнем с исторической информации. Как смотрели на воду древние философы? Что они думали о ее значении?

Учитель. В этом вам поможет наш консультант-историк.

Консультант-историк. Немного истории. Всесильная стихия природы – вода – во все времена, во все периоды истории покоряла ум и воображение человека.

В древнеиндийских гимнах повествуется о сотворении мира: «Тогда еще не было ни бытия, ни небытия, ни воздушного океана, ни небесного свода – был мрак, было первичное вселенское море...»

Платон впервые создал достаточно целостную теорию круговорота воды. Аристотель проделал гигантский труд по систематизации накопленных научных знаний. Он указал на роль солнечного тепла в процессе испарения воды с поверхности морей и океанов. Осаждение поднявшихся высоко над землей водных паров – причина выпадения осадков. Аристотель рассмотрел источники питания рек. (Ученик показывает на рисунке-плакате «Круговорот воды в природе» направления круговорота воды.)

Древний арабский ученый Масуди уже в IX в. экспериментально подтвердил теорию Аристотеля об атмосферной циркуляции воды. Он получил пресную воду при химической перегонке морской воды.

Максим. Я не раз слышал: «Вода – это эликсир жизни», «Самое необыкновенное вещество в мире», «Вода – чудо природы».

Учитель. Поэтому о воде не случайно слагали стихи, песни, писали картины (показывает репродукции картин). Обратимся к нашему консультанту-литератору.

Консультант-литератор (говорит под звучание музыки, запись шума воды). В художественной литературе, как в прозе, так и в стихах, отражены все моменты жизни человека и природы. Вода – их неотъемлемая часть. Вот такие наблюдения за природой записал Н.Сладков: «Январь – месяц больших молчаливых снегов. Прилетают они всегда вдруг, лес утонул в дремучих сугробах. Под холодным сводом неба, покорно склонив тяжелые головы, застыли белые деревья. Вместе со снегом налетели и набежали в лес диковинные, невиданные существа. Белые медведи и белые совы. Зайцы, куропатки, белочки сидят, лежат и висят. Все это снег.

«В кружева будто одеты
Деревья, кусты, провода.
И кажется сказкою это,
А в сущности – только вода…
Безбрежная ширь океана
И тихая заводь пруда,
Струя водопада и брызги фонтана,
И все это – только вода».

(А.А.Фет.)

Настя. Как  красиво! Давайте еще послушаем.

Максим. Мне тоже понравилось. Интересно бы узнать о распространенности воды на Земле.

Учитель. Сейчас мы послушаем нашего консультанта-географа.

Консультант-географ (показывает фотографии). Вот как выглядит наша планета из космоса. Недаром Землю называют голубой планетой. Вода – самое распространенное на Земле вещество, 3/4 поверхности земного шара – это воды океанов, морей, озер, ледников, болот. Основное количество воды содержится в океанах (95,7%), в виде льда (2,14%), вода рек и озер составляет 2,14%, атмосферная – 0,0005%. В связанном состоянии H2O находится в литосфере, она входит в состав минералов и горных пород. Важным регулятором воды на суше являются ледники. Ледники – это главное хранилище пресной воды на планете. Они содержат около 30 млн км3 пресной воды. Крупным резервуаром пресной воды, почками Земли, являются болота. Общие запасы свободной воды на Земле составляют 1,4 млрд км3.

Настя. А можно немного узнать о водных ресурсах нашей Тюменской области?

Консультант-географ. По территории области протекают такие крупные реки, как Обь, Иртыш, Тобол, и около 25 000 мелких рек. Здесь большое количество озер (примерно 50 000). Наш город стоит на реке Ишим. Хотелось бы также отметить, что наша область сильно заболочена.

Максим. Проконсультируемся у биологов о роли воды в нашем организме.

Консультант-биолог. Вода содержится в организмах животных и человека, в растениях. В организмах млекопитающих средняя массовая доля воды составляет 70%, в организмах рыб – 80%, в водорослях – 90%. Человек же на 60–65% состоит из воды: кровь содержит 90%, мышцы – 75%, кости – 28% воды, а вот стекловидное тело глаза на 99% состоит из воды. Вода – обязательный компонент каждой живой клетки. Обезвоживание организма на 12–15% приводит к нарушению обмена веществ, а потеря 25% воды – к гибели организма.

А знаете ли вы, что в организмах идут процессы обновления воды? В кактусах, например, вода полностью обновляется в течение 28 лет, у черепахи – за 1 год, у верблюда – за 3 месяца, у человека – за 1 месяц.

Вода участвует в растворении веществ, образовании крахмала, сахара, жиров, в теплообмене. Поэтому если без пищи человек может прожить от 30 до 50 дней, то без воды – всего 3 дня.

Учитель. Физические свойства воды, ее удивительные особенности были давно замечены учеными. Так, еще древнегреческий философ Фалес Милетский говорил, что она «единственное на Земле вещество, встречающееся одновременно в трех состояниях – твердом, жидком и газообразном». Обратимся к физхимикам.

Консультант-физхимик. В 1783–1784 гг. с целью выяснения состава воды А.Лавуазье совместно с Ж.Менье поставил опыты по ее разложению раскаленным железом и древесным углем. В результате было установлено, что вода состоит из кислорода и «горючего воздуха» (который в дальнейшем французский физик и химик А.Гитон де Морво назвал водородом). Их соотношение по массе 85 к 15. Классическая формула воды известна многим.

Настя и Максим (одновременно). Аш-два-о!

Консультант-физхимик. Правильно, и предложена она была в 1805 г. А.Гумбольдтом и Ж.Гей-Люссаком. Примерно так выглядит молекула воды в пространстве (демонстрация моделей).

Модель молекулы воды H2O

Модель молекулы воды H2O

Это атом кислорода, а это атомы водорода. Угол между ними равен 104,5 ° (показывает на модели). Молярная масса воды M(H2O) = 18 г/моль, почти вдвое меньше, чем M(H2S) = 34 г/моль. Как вы думаете, у воды или сероводорода более высокая температура кипения?

Учащиеся. Конечно же, H2S.

Консультант-физхимик. Температуру кипения воды вы знаете.

Учащиеся. Сто градусов по Цельсию.

Консультант-физхимик. А температура кипения сероводорода –61 °С.

Учащиеся. Почему?

Консультант-физхимик. Оказывается, между молекулами воды связи более прочные, чем обычные межмолекулярные. Они называются водородными связями. Водородная связь возникает между атомом водорода одной молекулы и атомом кислорода соседней. Вот так (демонстрирует на моделях). Эти связи удерживают молекулы вместе довольно прочно, поэтому процесс испарения затруднен. Для него требуется достаточно сильное нагревание.

При всей своей кажущейся простоте вода до сих пор преподносит загадки, причем одна сложнее другой.

Максим. Какие же это загадки?

Консультант-физхимик. При охлаждении вода сжимается, но лишь до +4 °С, при дальнейшем же охлаждении она расширяется. Что будет, если вынести бутылку с водой на мороз?

Учащиеся. Бутылка лопнет.

Консультант-физхимик. По этой же причине из ведра снега не получится ведро воды. Плотность воды при температуре +4 °С достигает 1 г/см3, а плотность льда 0,92 г/см3. Поэтому лед всегда находится на поверхности, сохраняя все живое в водоемах.

Существует и аномалия сжимаемости воды. Обычно с возрастанием температуры сжимаемость жидкости растет, а вода обнаруживает такое поведение лишь при высоких температурах.

Учитель. Ребята могут рассказать еще много чего, но нас всех заждались в лаборатории химиков.

Консультант-химик. Вода – химически активное вещество, поэтому она взаимодействует со многими другими веществами. Самое общеизвестное и наглядное из таких взаимодействий – растворение веществ в воде. Вода является наиболее универсальным растворителем. Растворенный кислород воздуха обеспечивает жизнь водных организмов. А вот сероводород – газ, образующийся при разложении остатков организмов, делает водоем безжизненным, как это имеет место, например, в глубинах Черного моря. Растворяются в воде и жидкие вещества (проводит опыт 1 – растворение в воде брома и серной кислоты).

Широко применяются водные растворы твердых веществ (проводит опыт 2 – растворение в воде кристаллов KMnO4 (фиолетовый), СuSО4•5Н2О (голубой), K2Cr2O7 (оранжевый)). Поэтому любая природная вода – раствор.

ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА «АНАЛИЗ ВОДЫ»

Цели. Оценить качество (прозрачность, запах) воды из реки Ишим, дистиллированной воды, водопроводной воды и воды из озера близ города Ишима.

Учитель. По итогам анализа необходимо определить, в каком из представленных здесь сосудов с номерами (на рабочих столах учащихся – по четыре цилиндра с номерами) находится речная, дистиллированная, водопроводная и озерная вода.

Прежде чем приступить к работе в группах, наметим план ваших действий. В каком из представленных образцов вода должна быть самой чистой? Почему? Как ее получают? От чего зависит чистота воды?

Учащиеся выполняют практическую работу в группах, на это отводится 3 мин (во время работы звучит музыка). Прием определения прозрачности воды – по различимости печатного текста с увеличением слоя воды (в стакане, поставленном на текст).

Любая природная вода – раствор

Любая природная вода – раствор

Учитель. Готовы? Проверьте себя (расставляет возле колб с водой названия). У кого получилось так? Молодцы!

Задание 1-й группе. Охарактеризовать речную воду.

Задание 2-й группе. Охарактеризовать озерную воду.

Задание 3-й группе. Охарактеризовать водопроводную воду.

Настя. В настоящее время качество воды ухудшилось, в том числе и в нашей Тюменской области. Воде грозит настоящая опасность, и исходит она от человечества.

Максим. К сожалению, наш разговор о воде заканчивается на тревожной ноте. Некоторые страны уже испытывают нехватку пресной воды. Так, Германия покупает чистую воду в Швеции, а голландцы – в Норвегии. Эту воду разливают в бутылки и продают как питьевую, ведь свою пить опасно.

Настя. У нас в магазинах города тоже начали продавать чистую воду.

Учитель. Знаете ли вы, как в домашних условиях можно очистить воду?

Учащиеся. Воду можно отстаивать, кипятить, вымораживать, фильтровать.

Учитель. Сегодня мы хорошо поработали и даже выпустили свою газету, которой можно пользоваться на уроках.

Максим. На нашей планете нет ни одного естественного предмета, тела, пылинки, которые были бы лишены воды. Все живое и неживое содержит воду. Давайте же беречь и охранять это удивительное вещество, ведь вода – сама жизнь.

Учитель. «Есть такое твердое правило… Встал поутру, умылся, привел себя в порядок – и сразу же приведи в порядок свою планету» (А. де Сент-Экзюпери).

В завершении нашего урока в качестве рефлексии проведем синквейн (пятистрочный стих) по данной теме. Напоминаю, надо назвать: 1) одно существительное; 2) два прилагательных; 3) три глагола; 4) составить предложение; 5) назвать синоним своего существительного.

(Ответ: 1) вода; 2) чистая, прозрачная; 3) кипит, блестит, волнуется; 4) вода блестит на солнце; 5) источник жизни.)

Д о м а ш н е е  з а д а н и е. Подумайте над вопросами викторины «Удивительные свойства воды» для того, чтобы закрепить и углубить материал по данной теме.

ВОПРОСЫ ВИКТОРИНЫ «УДИВИТЕЛЬНЫЕ СВОЙСТВА ВОДЫ»

1. Если закупоренную бутылку с водой выставить на мороз, то вода, замерзая, разорвет бутылку. Опасно ли в этом смысле ставить закупоренную бутылку с водой в тающий лед при 0 °С?

2. Чем объяснить, что в начале осени в реках и озерах вода не замерзает, хотя температура воздуха на несколько градусов ниже нуля?

3. Большой сосуд с водой, помещенный в погреб, предохраняет овощи от замерзания. Почему?

4. Почему вспотевшему человеку вредно выходить на холодный сухой воздух?

5. Чем объяснить, что во время сильных морозов в лесу трещат деревья?

6. Почему водой можно погасить костер?

7. Как греются в мороз дикие утки?

8. Если даже в жаркий день сорвать лист дерева, находящийся под лучами солнца, и приложить его к щеке, то можно почувствовать, что он холодный. Почему?

9. Почему в прорезиненной одежде жара переносится труднее?

10. Почему роса на листьях многих растений собирается в капли, а не растекается по всему листу?

11. Почему раньше женщины мыли волосы дождевой и снеговой водой, а сейчас это не рекомендуется?

12. Почему такой популярностью пользуются бытовые фильтры для очистки воды?

13. На каких свойствах воды основано использование ее человеком?

14. Почему загрязнение водоисточников опасно для человека, для природы в целом?

15. Назовите процессы, лежащие в основе круговорота воды в природе. К каким явлениям они относятся? Какое влияние может оказывать хозяйственная деятельность человека на круговорот воды?

16. Климат и погода на Земле во многом зависят и определяются наличием водных пространств и содержанием водяного пара в атмосфере. Окажет ли влияние на изменение климата загрязнение водоемов? Ответ поясните.

17. Какие пути решения проблемы сохранения чистоты воды вам известны?

Н.Л.ТИМОФЕЕВА,
учитель химии
(г. Ишим, Тюменская обл.)