Методические подходы к обучению химии в классах гуманитарного профиля

4. Нитрификация - превращение аммонийного азота в нитритную и нитратную формы:

_{фермент}

2NH₃+3О₂ 2НNО₂+2Н₂О+Q;

2НNО₂+О₂ 2НNО₃+Q.

5. Денитрофикация - восстановление нитратов (нитритов) до молекулярного азота: _{фермент}

2NО₃^-2NО₂+О₂;

_{фермент}

4NО₂ 2N₂О+3О₂;

_{фермент}

2N₂О 2N₂+О₂.

N₂ и N₂О выделяются в атмосферу и тем самым исключаются из фондов активного азота.

При обсуждении причин и последствий нарушения круговорота азота следует отметить, что перенасыщение почвы азотом (удобрениями) и загрязнение её ионами Cu²⁺ приводят к угнетению деятельности микроорганизмов - азотфиксаторов, а сильное закисление почвы снижает эффективность нитрификаторов (в кислых почвах недиссоциированная азотистая кислота токсична для этой группы бактерий). К другим, не менее серьезным, причинам относятся промышленная фиксация азота, загрязнение почвы и водоемов пестицидами, отложение органического вещества на дне закрытых водоемов (при этом азот изымается из круговорота).

Круговорот фосфора так же важен для живых организмов, как и круговорот азота. Этот элемент - один из главных компонентов нуклеиновых кислот, клеточных мембран, систем переноса энергии, костной ткани и дентина. Считают, что недостаток фосфора ограничивает продуктивность водных растений, а поступление фосфора в реки и озёра со сточными водами и с поверхностным стоком с удобряемых полей стимулирует биологическую продуктивность водоемов до нежелательного уровня.

Круговорот фосфора несколько проще круговорота азота, поскольку фосфор встречается лишь в немногих химических формах: этот элемент циркулирует, постепенно переходя из органических соединений в фосфаты, которые снова могут усваиваться растениями. Но, в отличие от азота, резервным фондом фосфора служит не атмосфера, а горные породы и другие отложения, образовавшиеся в прошлые геологические эпохи. Эти породы постепенно подвергаются эрозии, высвобождая фосфаты в экосистемы. Большое количество фосфора попадает в море и там отлагается. Именно поэтому возвращение фосфора в круговорот не возмещает его потерь.

Внимание учащихся обращают на то, что деятельность человека ведет к усиленной потере фосфора, что делает его круговорот менее замкнутым, а следовательно, и менее совершенным. Одна из причин этого - производство удобрений (ежегодно добывается 1-2 млн. тонн фосфорсодержащих пород); большая часть этого фосфора смывается с полей и исключается из круговорота.

Добыча и переработка фосфатов на удобрения местами создает серьезные проблемы с загрязнением среды. В настоящее время больше всего опасений вызывает увеличение концентрации растворенных фосфатов в водных системах из-за усиленного выноса фосфора с промышленно-бытовыми и сельскохозяйственными сточными водами. Из-за огромных потерь фосфора возникла проблема поиска путей его возвращения в круговорот. Один из них - использование сточных вод для опрыскивания наземной растительности или пропускание стоков через естественные водно-болотистые угодья.

Другая причина, негативно влияющая на круговорот фосфора, закисление почвы и воды. В условиях экосистем высокая кислотность снижает доступность фосфора: в кислой среде нерастворимые соединения алюминия, железа и марганца становятся растворимыми и реакционно способными, связывают фосфор и таким образом изымают его из круговорота.

Существенно нарушают круговорот фосфора также вырубка лесов, увеличение посевных площадей, использование детергентов, сжигание топлива, осушение болот и развитие морского промысла. Все это сникает биологическую продуктивность, а следовательно, и масштабы гидробиологического круговорота фосфора. Еще одна причина нарушения круговорота фосфора - изъятие его из цикла при отложении органического вещества на дне водоемов.

Круговорот серы представляет большой интерес для изучения, так как он дает ключ к пониманию общего процесса образования и разложения биомассы. Круговорот серы регулирует круговорот фосфора: когда в среде образуются сульфид-ионы, фосфор из нерастворимой формы переходит в растворимую и становится доступным для организмов:

FeHPO₄ + S²"* FeS J, + НРО4"

В круговороте серы участвуют все три природных компонента: воздух, вода и почва, а также специализированные микроорганизмы, между которыми существует "разделение труда": каждый вид отвечает за определенную реакцию окисления или восстановления.

Процессы превращения серы в ее биогеохимическом цикле можно представить в виде схемы 2.

Схема 2

Из схемы 2 видно, что основная доступная форма серы, которая восстанавливается автотрофами и включается в белки, - это сульфат-ион, образующийся в почве в результате деятельности микроорганизмов.

В анаэробных условиях некоторые виды серобактерий используют нитрат-ионы в качестве окислителя и таким образом осуществляют денитрификацию. В этом проявляется взаимосвязь круговоротов серы и азота.

Круговорот серы связан и с круговоротом углерода, поскольку фотосинтезирующие серобактерии способны использовать в качестве источника углерода углекислый газ:

Ни 2H₂S + CO₂> [СН₂О] + 2S + Н₂О.

Серьезную опасность для круговорота серы представляет токсичный оксид серы (IV). Сжигание ископаемого топлива и переработка сульфидных руд привели к существенному увеличению его содержание в воздухе. В большой концентрации от становится опасным для биотических компонентов экосистем: снижается биологическая продуктивность из-за угнетения процессов фотосинтеза и закисления среды. При загрязнении атмосферного воздуха оксидамр азота и углеводородами и при наличие ультрафиолетового излучения оксид серы (IV) превращается в оксид серы (II), образующий с парами воды аэрозоль серной кислоты, которая также снижает продуктивность зеленых растений. Снижение продуктивности наземной и водной растительности приводит к нарушению в общей цепи круговорота серы.

Производственная деятельность человека вносит в круговороты веществ дополнительные потоки токсичных элементов. Миграция этих элементов в почву и реки повышает вероятность их контакта с живыми организмами. Так, во многих круговоротах участвуют микроорганизмы. В одних случаях они превращают нерастворимые химические соединения в растворимые, многие из которых ядовиты. В других их деятельность подавляется (иногда полностью) из-за загрязнения природной среды. И то и другое нарушает стабильность биогеохимических циклов.

Изложенный материал можно представить в виде схемы 3, отражающей основные взаимосвязи круговоротов биогенных элементов как в естественных условиях, так и в условиях антропогенного воздействия.

Химический эксперимент, иллюстрирующий круговорот веществ в природе, учитель может смоделировать по своему усмотрению в зависимости от оснащенности химического кабинета.



Размещено на http://www.allbest.ru/

Схема 3 - Взаимосвязь круговоротов биогенных элементов

Задания для самостоятельной работы учащихся

1. Составьте план проведения химического эксперимента, иллюстрирующего круговорот какого-либо биогенного элемента.

2. Составьте схему (или разработайте динамическую таблицу) взаимодействия 2-3 круговоротов веществ. Проследите по ней, как нарушение одного из них повлияет на стабильность других.

3. Составьте программу мероприятий, направленных на стабилизацию процессов в каком-либо круговороте веществ.

Контролирующие задания

Назовите возможные антропогенные источники биогенного элемента в водоеме. Оцените возможные экологические последствия. Предложите пути возвращения элемента в круговорот и сохранения водной экосистемы.

Какие процессы могут привести к снижению доступности для растений следующих ионов: РО|₄^3-, СОз^2-, SO|₄^2-, NO₃^-, NH₄⁺?

В каких "точках" может прерываться круговорот углерода и этот элемент будет выходить из цикла на длительное время? Назовите естественные и антропогенные причины.

В какой химической форме может находиться азот в атмосфере, гидросфере и почве? Укажите три вида ионов, участвую щих в азотном цикле.

В каких "точках" круговоротов веществ возможны следующие превращения:

СО_2? СаСО₃;

H₂S? H₂SO₄;

С _{(органический)} СО₂;

Me(NО₃)_x NO₂^- NH₃?

Напишите уравнения соответствующих реакций.

6.Как влияет поступление в атмосферу SO₂ и NO₂ на содержание в ней СO₂?

Углерод и его соединения

Урок-сказка

Цель. Закрепить знания по теме в игровой, занимательной форме. Подготовить учащихся к самостоятельной работе. Вызвать у них интерес к предмету.

Тип урока. Сценка по мотиву сказки «Теремок».

Наглядный и раздаточный материал. Вывеска «Теремок», эмблемы углерода и его соединений в виде знаков или формул, жетоны разного цвета; набор реактивов для проведения демонстрационных опытов.

Предварительно было дано задание на дом - сочинить стихи. На голове каждого действующего лица - корона с формулой вещества. Ведущий имеет жетоны разного цвета.

ХОД УРОКА

Организационный момент: психологический настрой, постановка цели и задачи, выбор жюри (учитель и два ученика). ВЕДУЩИЙ.

Стоит в поле теремок, Он не низок, не высок. Вот подходит Углерод, Слышим мы его вопрос.

УГЛЕРОД.

Кто-кто в теремочке живет?

Кто-кто в невысоком живет?

А нельзя ли здесь пожить

И друг другу послужить?

ВЕДУЩИЙ.

Но никто не отвечал.

Углерод к двери привстал,

В дверь тихонько постучал,

А потом и внутрь заходит.

Не прошло минут и пять -

Кто-то подошел опять.

Углерод успел воспрять,

Решил хозяином тут стать.

(Подходит Оксид СО.)

Слышит бодрый Углерод:

У двери какой-то стук

И знакомый нам вопрос:

«Кто тут в тереме живет?»

Как хозяин Углерод

Отвечает на вопрос.

УГЛЕРОД.

Зовут меня на букву «С»,

Все видно на моем лице,

Валентность у меня IV,

Бывает иногда и П.

По атомной 12 массе

Встречаюсь я везде, всегда.

В свободном виде - крайне редко

Алмазом крепким я лежу.

А вот графитом - очень часто,

Везде и всюду я пишу.

Но это только в чистом виде,

А если посмотреть вокруг -

В живых и мертвых организмах,

В угле, и торфе, и оксидах,

В солях, кислотах, даже в меле -

Везде и всюду я живу.

Углерод рассказывает о химических свойствах углерода, записывая уравнения химических реакций.

ВЕДУЩИЙ.

А вы, ребята, не сидите -

И что не так, мне подскажите.

А я наградой отдарю -

Жетончик свой вам подарю.

Ребята могут дополнить рассказ о строении атома углерода, строении алмаза и графита, об адсорбционных свойствах углерода. Ведущий дарит им красные жетоны. Выслушав дополнения учащихся, Углерод продолжает.

УГЛЕРОД.

Но что-то я тут разболтался.

Откуда сам-то ты здесь взялся?

И как зовут тебя, мой друг,

Ты рассказать нам должен.

ОКСИД СО.

Меня зовут СО, дружище.

Я по природе - сильный яд.

Бесцветен, запах не имею,

В воде почти нерастворим,

Чуть легче воздуха бываю,

При минус двести закипаю.

А получить меня легко -

Зажги в печи дрова иль уголь,

Повсюду вдруг пойдет тепло

Увидишь: голубеет уголь,

То значит, я тебе свечу.

А если нагреваешь ты кислоты,

То в них ты муравьиную добавь -

Вот так-то, брат,

родиться мне пришлось.

А все, что делаю,

совсем пустяк -

Восстановителем в реакциях бываю

То с кислородом, то с оксидом ~

просто факт.

Оксид СО рассказывает о химических свойствах оксида углерода(П), записывая уравнения химических-реакций, о том, как его получают в газогенераторах в промышленности.

ВЕДУЩИЙ.

А вы, ребятки, не сидите -

И что не так, мне подскажите.

А я наградой отдарю -

Жетончик свой вам подарю.

Ученики дополняют рассказ о строении СО, его применении, подробно объясняют способ получения этого оксида в газогенераторах, предупреждают, что он - сильный яд. Ведущий дарит им синие жетоны.

УГЛЕРОД.

Ну ладно, братец, принимаю,

Входи, и будем вместе жить,

И пусть ребята пожелают

Нам этой дружбой дорожить.

ВЕДУЩИЙ.

Не прошло секунд и пять -

Кто-то в дверь стучит опять.

Углерод с Оксидом вместе

У двери успели встать.

(Подходит Оксид СО₂.)

Слышат тихий шепоток

И знакомый нам вопрос:

«Чей тут в тереме басок

И нельзя ль к вам на часок?»

УГЛЕРОД.

Кто ты, милый, назовись

И подробно объяснись.

ОКСИД СО₂.

СО₂, друзья милые,

Называют все родные.

Получаюсь, окисленьем,

И гниеньем, и броженьем.

Цвета вовсе не имею,

Развестись в воде сумею.

Тяжелее воздуха.

Испаряясь, в сухой лед превращаюсь.

С водой, основаньем, оксидом,

С металлом я химически справляюсь -

В результате я везде применяюсь.

Оксид СО, рассказывает о химических свойствах оксида углерода(1\0, записывая уравнения химических реакций. ВЕДУЩИЙ.

Вы, ребята, не проспите -

Что не так, мне подскажите

А я наградой отдарю -

И жетончик подарю.

Учащиеся дополняют рассказ о строении молекулы СО₂, получении углекислого газа, его прим нении, а ведущий дарит им желтые жетоны. УГЛЕРОД.

Ну ладно, братец, принимаем,

Входи, и будем вместе жить.

И пусть все дружно пожелают

Добра, богатства нам нажить.

ВЕДУЩИЙ.

Не прошло секунд и пять ~

Кто-то вновь стучит опять.

И знакомый нам вопрос:

«Кто тут в тереме живет?»

Братья вместе улыбнулись,

Быстро к двери все вернулись

И спросили осторожно,

Вдруг заслышав голос нежный:

«Кто ты, милая, скажи

И подробно объясни».

УГОЛЬНАЯ КИСЛОТА.

Я Угольною кислотою называюсь,

Очень просто получаюсь.

Смешать с водою СО₂ -

И получилась я тогда.

В свободном виде не встречаюсь,

Поскольку быстро распадаюсь,

Имею свойства всех кислот

И специфических чуть-чуть.

Одно лишь место в примененье -

В напитках пьют без промедленья.

Угольная кислота рассказывает о химических свойствах Н₂СО₃, записывая уравнения химических реакций.

ВЕДУЩИЙ.

Ну что, ребята, вы молчите?

Что тут не так, вы говорите.

А я наградой отдарю -

И жетончик подарю.

Ученики дополняют рассказ о строении молекулы Н₂СО₃, получении угольной кислоты, а ведущий дарит им черные жетоны.

УГЛЕРОД.

Ну что ж, иди и ты сюда,

Отныне будешь нам сестра.

Мы будем жить все в терему,

Не будет скучно никому.

ВЕДУЩИЙ.

В тот же миг к ним постучались

Да про себя все рассказали.

СОЛИ.

Соли мы, друзья, свои.

Карбонатами называют.

Получить нас так нетрудно,

Как и соли все вокруг.

В твердом виде мы появляемся,

В воде практически не растворяемся,

С кислыми солями уживаемся,

Гидрокарбонатами которые называются.

Они еще в воде хорошо растворяются,

Близкими друзьями у нас считаются.

Имеем свойства всех солей,

А специфических - скорей

Лишь с кислотой вскипание происходит,

Еще гидролиз к щелочной среде приводит.

Соли рассказывают о химических свойствах карбонатов и гидрокарбонатов, записывая уравнения химических реакций.

ВЕДУЩИЙ.

А ну, ребятушки, не спите -

Что не так, мне подскажите.

А я наградой отдарю -

И жетончик подарю.

Учащиеся дополняют рассказ о карбонатах, гидрокарбонатах, их получении, применении, растворении в воде, а ведущий дарит им фиолетовые жетоны.

УГЛЕРОД.

Друзья, садимся все в кружок

И скажем, кто главнее:

Кого попроще получать

И кто из нас нужнее.

Вот я хоть с виду и урод,

Но послушайте значенье

И мое вы примененье.

Из меня готовят, братцы,

Сахар, краску, спирт, бензин,

Карбид кальция, резину, адсорбент...

Я в медицине и везде незаменим:

А искусственные алмазы

Разбираются все сразу.

До чего же хороши,

Их поносишь от души.

Демонстрация веществ, содержащих углерод.

ОКСИД СО.

Я похвастаюсь лишь тем:

Топливом служу я всем.

Основные области применения углерода

В синтез я порой вступаю -

Вещества из меня получают.

Демонстрация схемы производства СО.

ОКСИД СО₂.

Тушат мною все пожары.

Водицу с газом получают.

Сахар, соду и лекарства

Вмиг со мною получают.

А еще вдобавок, други,

«Сухой лед» во всей округе

Понаделали из меня,

Чтоб кататься на коньках.

Демонстрация приготовления газированной воды.

УГОЛЬНАЯ КИСЛОТА.

Про меня нет важных слов:

Я гожусь лишь для напитков.

СОЛИ.

В применении мы сходны с СО₂ - Получают с нами соду для стекла, Порошок, а также мыло,

Чтоб у всех все чисто было.

Демонстрация соды, стекла, мыла, стирального порошка.

ВЕДУЩИЙ.

Милые мои друзья!

Поздравляю всех я от себя.

Каждый из вас по-своему хорош:

Для людей, для дела всем пригож.

А теперь, ребята, не грустите

И задачки разрешите.

Ну же, смело налетай

И заданья получай.

Ведущий раздает карточки с заданиями. Ученики составляют чайнворды или кроссворды по указанной теме.

В заключение жюри подводит итоги, проверяет правильность написания уравнений химических реакций, подсчитывает число жетонов у школьников, дополнивших рассказы о химических свойствах углерода и его соединений, оценивает выступления и дополнения.

Учитель благодарит участников сценки, хвалит отличившихся, указывает на недостатки, недоработки, объявляет выставленные оценки.

Приложение 1

Тест И. Вайсбанда

Безмятежность,Энтузиазм, азарт,Вдохновляющие идеи, на- ДОН свобода оттеории обязательств,новыми начина-~г--- действия пониямиИнтересные, талантливыеГЕК ситуации, гибкаясмысл вещей, люди, общение воля, реальная жизнь, а не догмы, работа по вдохновению, поиск, случайная удача, приспособление к меняющемуся миру, схватить ситуацию, уловить тенденции, импульсивность поступков, плавные мягкие движения	Абстракция, теория, интересные задания, понять смысл вещей, перспектив, уступить в мелочах. Весь мир - в будущем	Энтузиазм, азарт, увлечение новыми начинаниям	Вдохновляющие идеи, начинания и теории	ДОН
			Интересные, талантливые люди, общение	ГЕК
		Интуиция, духовность, самопознание, дух истории, время	Скептическое предвидение, профессионализм	БАЛ
			Эмоциональное предчувствие, поэтичность	ЕСН
	Конкретность, практика, полезные дела, интересы, понять расстановку сил, влияний, добиться своего. Мой дом - сегодня	Воля, преодоление трудностей, сила и красота	Кто хочет, тот добьётся. Логика борьбы	КОР
			Энергия, власть, чувства, влияние на людей	ЛЕО
		Интересы близких, комфорт, ощущения, стойкость	Условия жизни, острота восприятия, независимость	ГБН
			Ощущения, природа, теплое общение и эмоции	ДЮМ
Планомерное продвижение. Заблаговременная подготовка, систематичная работа, не отложить на последнюю минуту, довести начатое до конца, сделать и полюбоваться результатом, решительность, устойчивость мнений,	Рассудок, холодный анализ дел, логика, объективный подход, трезвое мышление, непредвзятость, сдержанность	Правильные действия, логика поступков, мое право	Романтика преодолений, время не ждет!	ЛОН
			Добросовестная работа, качество	ТИР
		Спокойное мышление, логика отношений, мой долг	Равенство, справедливость, система знаний.	РОБ
			Логика системы. Волевое внедрение разумного	МАК
ответственность за поступки, эмоции и решения, четкие, резкие движения	Чувства, сопереживание людям, эмоции, симпатии и антипатии, любовь и ненависть, неравнодушие, сердечность с близкими	Эмоциональное богатство, открытость, порыв любви и гнева	Радостные эмоции, праздник, доброе настроение	ВИК
			Драматичность, трагедия, романтизм, сопереживание	ГАЛ
		Молчаливое переживание, добро и зло, скрытый мир чувств	Вера, надежда, любовь, привязанность к близким	ДОС
			Неприятие зла, воля к моральной чистоте	ТЕД

Приложение 2

Цифровой тест (составители В. Мегель и А. Овчаров)

Из каждой пары утверждений (1-2, 3-4, 5-6, 7-8) выберите одно и запишите его порядковый номер. У вас получится набор из четырех цифр - имя типа.

Ваша работоспособность, как правило, всегда одинакова и меняется только по определенным причинам. Вы последовательны в работе, осмотрительны, сдержанны, все доводите до конца. Решения принимаете взвешенно и не любите их менять. Вам легко придерживаться установленных правил, дисциплины, нравится порядок.

Ваша работоспособность зависит от настроения, которое может меняться без видимых причин. Периоды подъемов сменяют спады активности. Вы часто действуете без подготовки, рассчитывая на везение. Вам трудно подчиняться строгим графикам и инструкциям.

3. Вы не любите выяснять причины ссор и недоразумений. Ставите разум выше чувств, объективно судите о людях независимо от симпатии.

Предпочитаете не обсуждать темы личной жизни - своей и других.

4. Вы склонны идти на компромиссы в делах ради хороших отношений. Вас интересуют чувства и взаимоотношения между людьми. Стараетесь сделать другим приятное, часто говорите комплименты.

5. Вы реалист, нелюбящий пустых фантазий, практичны и деятельны, уверены в себе. Предпочитаете не распыляться на несколько дел сразу: тщательно занимаетесь одним. Многие вещи любите делать своими руками.

6. Вы хорошо предвидите будущее, часто вспоминаете прошлое, стремитесь к новизне и переменам. Склонны к колебаниям и сомнения, не всегда уверены в себе, рассеяны. Больше тяготеете к теории, чем практике.

7. Вы осмотрительны, сдержаны, мало инициативны в общении, недоверчивы к новым людям. Контролируете себя, не любите выставлять свои заслуги на показ. Стараетесь сдерживать себя в споре, чтобы не сказать лишнее.

8. Вы легко сходитесь с новыми людьми, стремитесь расширять круг своих знакомых. Вам легче понять другого, чем себя. Вы непринужденны, импульсивны и откровенны. Часто склонны к риску, опрометчивы, несдержанны.

Ваш тип:

1357 If Инспектор (Максим)

1457 rf Хранитель (Драйзер)

1358 ps Администратор (Штирлиц)

1458 es Энтузиаст (Гюго)

1367 li Аналитик (Робеспьер)

1467 ri Гуманист (Достоевский)

1368 pt Предприниматель (Джек)

1468 et Наставник (Гамлет)

2357 sp Мастер (Габен)

2457 se Посредник (Дюма)

2358 fl Маршал (Жуков)

2458 fir Политик (Наполеон)

2367 tp Критик (Бальзак)

2467 te Лирик (Есенин)

2368 il Искатель (Дон Кихот)

2468 il Советчик (Гексли)

Размещено на Allbest.ru