Главная » Статьи » Химия |
Экологическое образование и воспитание экологической культуры подрастающего поколения становится одной из главных задач, стоящих перед обществом. Чтобы избежать неблагоприятного влияния на экологию, чтобы не делать экологических ошибок, не создавать ситуаций, опасных для здоровья и жизни, современный человек должен обладать элементарными экологическими знаниями и новым экологическим типом мышления. И в этом важная роль отводится школе, которая, вооружая детей современными знаниями и жизненным опытом, по существу работает на будущее. Эффект экологического воспитания учащихся во многом определяется состоянием культуры их взаимоотношений с окружающей средой - природной и социальной. Привитие учащимся культуры отношения с нею осуществляется как в процессе усвоения знаний, умений и навыков на уроках, так и во время специально организованной внеурочной деятельности детей. Экологическое образование и воспитание позволяют прививать детям общечеловеческие ценности гуманистического характера. Интегрированный урок по химии и экологии в 9 классе Тема: Влияния кислотных оксидов на окружающую среду. Цели урока:
Тип урока: урок обобщения и систематизации знаний. Метод обучения: беседа, рассказ (словесный), решение задач (практический), эксперимент. Оборудование: компьютер, экран, слайды презентации со схемами, задачами, цифровыми данными; раздаточный материал с дополнительной информацией. Химическое оборудование, инструкция по ТБ. Эпиграф урока: Ход урока. Формулировка познавательной цели. Эмоциональное погружение в тему Здравствуйте, ребята! Я рада вас всех видеть, и надеюсь, что наша встреча пройдет интересно и познавательно. Мы завершаем знакомство с миром неметаллов и сегодня на уроке подведем итог всему, что узнали. В новое тысячелетие человечество вступило в условиях экологического кризиса, сталкиваясь с отрицательными последствиями своего воздействия на природу, оно постепенно пришло к убеждению в необходимости ее рационального использования и охраны. Одна из самых очевидных проблем загрязнения воздуха стоящая перед человечеством, в связи с интенсивным развитием производства. Это… (ответ учащихся -кислотные оксиды). Основная часть урока Тема урока: «Влияния кислотных оксидов на окружающую среду». Нам надо выяснить, кто же виноват в образовании кислотных оксидов и есть ли перспективы у человечества решить эту проблему. Что вам известно о кислотных дождях?
Термин «кислотные дожди» впервые ввёл английский химик А. Смит более 100 лет назад. Ещё 200 лет назад дождевая и снеговая вода была практически нейтральной с рН=7. Причиной возникновения кислотных дождей являются массовые, промышленные выбросы оксида серы (IV) и оксидов азота (II) и (IV) в атмосферу. Взаимодействуя с атмосферной влагой SO2 создаёт кислую среду. Растворимость его в воде велика – 40 объёмов на один объём воды. В районах промышленных производств 60% кислотности дождевой воды даёт серная кислота, 30% - азотная, 5% - соляная кислота и только 2% - углекислый газ. Мировой рекорд по выпадению кислотного дождя принадлежит шотландскому городу Питлохри, где 10 апреля 1974 года выпал дождь с рН=2,4! (Это что-то вроде столового уксуса). Кислотные дожди вызывают заболевания людей, негативно влияют на растения, животных, способствуют разрушению металлических конструкций и зданий. Вопрос для обсуждения классу:
1 группа – указать причины появления вредных оксидов в атмосфере, предложить способы предотвращения «кислотных дождей»; составить необходимые схемы; (Работа с дополнительной литературой)
Что вы предпримете? - закроете предприятие; - усовершенствуете очистные сооружения; -займетесь очисткой воды в озере. 2) Вы – инженер предприятия. Нужно решить проблему утилизации сернистого газа? Чтобы последним продуктом стала сера. (1.Аммиачный SО2 +2NН3 + Н2О = (NH4)2SО3 2СаСО3 + SО2+ О2 =2 СаSО4 + 2СО2 SО2+ 2Н2S =3S + 2Н2О)
Как не удивительно, но именно мы, я и вы, виновники возникновения кислотных дождей, т.к мы заводим автомобили, включаем центральное отопление. Около 2/3 энергии расходуются на нужды транспорта, отопление, освещение, и почти всю эту энергию мы получает в результате сжигания нефти, угля. И именно от нас с вами зависит то, какой будет наша планета завтра, через 100, через 1000 лет. Ведь даже И. Тургенев говорил «Человек связан с природой тысячью нитей».
Я узнал(а) много нового. Мне это пригодится в жизни. На уроке было над чем подумать. На все вопросы, возникающие в ходе урока, я получил(а) ответы.
Слово учителя (на фоне видеоролика) Все экологические проблемы слишком масштабны и сложны, чтобы с ними смогла справиться одна страна. Нужны усилия всего мирового сообщества. В наших руках красота и богатство родной земли. ПОМНИТЕ ОБ ЭТОМ! Всем спасибо за урок!!! До новых встреч!!!
Дополнительная информация для работы по группам. При сжигании каждого миллиона тонн угля выделяется около 25 тыс. т серы в виде главным образом ее диоксида (до триоксида окисляется менее 3% серы); в 4–5 раз меньше окисленной серы дает сжигание мазута. Повышение кислотности приводит к появлению в воде высокотоксичных ионов тяжелых металлов – кадмия, свинца и других, которые прежде входили в состав нерастворимых в воде соединений и не представляли угрозы живым организмам. Дефицит питательных веществ и интоксикация воды приводят к своеобразной «стерилизации» водоемов. Закисленная и токсичная вода разрушает скелеты рыб и раковины моллюсков, а главное – снижает репродуктивные процессы. В свою очередь, это приводит к сокращению популяций наземных животных и птиц, связанных с водной биотой трофическими цепями (цепи питания). «Мертвая вода» усиливает дефицит пресной воды, обусловленный возрастающими масштабами хозяйственного и бытового использования и ее загрязнением. Что касается состояния рек и озер России, то качество воды большинства водных объектов в течение всех последних лет наблюдений и контроля не отвечает нормативным требованиям из-за сильного загрязнения промышленными сточными водами. Все основные реки России и их крупные притоки оцениваются как «загрязненные» или «сильно загрязненные». При таком положении кислотные осадки мало изменяют качественные характеристики воды. Почвенные организмы более приспособлены к пониженным значениям рН почвенной влаги, но и они угнетаются возрастающей кислотностью, особенно азотфиксирующие бактерии и грибницы. Разрыхляющие почву дождевые черви могут жить в слабокислых почвах, в таких условиях они «нейтрализуют» почвенные кислоты с помощью выделяемой ими извести; в кислой почве дождевые черви погибают. Среди других нарушений, происходящих в почве вследствие ее подкисления, следует отметить нарушение процессов питания растений, разрушение их корневой системы. Почвенное подкисление считается одной из основных причин усыхания лесов умеренной зоны северного полушария, причем этот фактор долгодействующий, который может проявиться через много лет после прекращения вредных кислотообразующих выбросов в атмосферу. Больше всего страдают елово-пихтовые и дубовые леса. Непосредственное воздействие кислотных осадков приводит к нарушению листовой поверхности, процессов транспирации (испарение с поверхности листа) и фотосинтеза за счет разрушения хлорофилла (это воздействие можно определить зрительно по побурению листьев и игл). Многообразно косвенное влияние: загрязнения выступают в роли пусковых механизмов биологических и биохимических процессов, ослабляющих растение, нарушающих его рост, повышающих чувствительность к климатическим изменениям, делающих его менее устойчивым к вредителям – грибам, бактериям, жукам и др. Воздействию кислотообразующих газов и кислотных осадков подвергаются органические материалы – кожа, бумага, ткани, резина, красители. Бумага, большинство тканей, кожа образованы гидрофильными веществами, которые накапливают воду между волокнами. Кислоты постепенно гидролизуют макромолекулы (главным образом целлюлозы и белков), в результате чего эти материалы становятся хрупкими и разрушаются. Как восстановитель диоксид серы в ызывает обесцвечивание красителей, что приводит к выцветанию тканей. Чистота атмосферного воздуха планеты – одно из приоритетных направлений природоохранной деятельности национальных правительств, которая развивается в рамках программы, принятой на ХIX специальной сессии Генеральной Ассамблеи Организации Объединенных Наций в июне 1997 г. Международными соглашениями установлены критические нормы выбросов диоксида серы и оксидов азота, ниже которых их воздействие на наиболее чувствительные компоненты экосистем не обнаруживается, а также ряд рекомендаций по осуществлению снижения этих выбросов. Основными на сегодняшний день методами снижения загрязнения атмосферы, в том числе кислотообразующими выбросами, являются разработка и внедрение различных очистных сооружений и правовая защита атмосферы. Ведутся исследования по снижению загрязнений от выхлопных газов автомобилей. Наибольшие трудности здесь вызывает именно уменьшение выбросов оксидов азота, которые помимо образования кислотных осадков ответственны за появление фотохимических загрязнителей (фотохимический смог) и разрушение озонового слоя в стратосфере. Для решения этой проблемы ведутся работы по созданию различных каталитических конвертеров, преобразующих оксиды азота в молекулярный азот. Среди эффективных методов борьбы с выбросами окисленной серы в атмосферу через дымовые трубы следует отметить различные газоочистители, такие, как электрические фильтры, вакуумные, воздушные или жидкие фильтры-скрубберы. В последних газообразные продукты сгорания пропускаются через водный раствор извести, в результате образуется нерастворимый сульфат кальция СаSО4. Этот метод позволяет удалить до 95% SО2, но является дорогостоящим (снижение температуры дымовых газов и понижение тяги требует дополнительных затрат энергии на их подогрев; кроме того, возникает проблема утилизации СаSO4) и экономически эффективен лишь при строительстве новых крупных предприятий. Такой же дорогостоящий метод очистки дымовых газов от оксидов азота с помощью изоциановой кислоты НNСО (удаляется до 99% оксидов азота, превращающихся в безвредные азот и воду). Восстановление нормальной кислотности водоемов возможно за счет известкования, при этом не только уменьшается кислотность воды, но и повышается ее буферная способность, т. е. сопротивляемость по отношению к будущим кислотным осадкам. Известкование можно применять и для защиты лесов от кислотных дождей, используя распыление с самолетов свежемолотого доломита (СаСО3*MgCO3), который реагирует с кислотами с образованием безвредных веществ: СаМg(СО3)2 + 2Н2SО3 → СаSО3 + МgSО3 + 2СО2 + 2Н2О, СаМg(СО3)2 + 4НNО3 → Са(NО3)2 + Мg(NО3)2 + 2СО2 + 2Н2О. Для защиты памятников культуры и ценных архитектурных сооружений используют покрытия из высокомолекулярных соединений – силиконов или производных эфиров кремниевой кислоты; для защиты металлических изделий – покрытие их лаком, масляной краской или легирование сталей, образующих устойчивую к кислотам оксидную пленку. Все перечисленные меры представляют собой реализацию метода «контроля на выходе» – снижение концентрации загрязнителей на стадии их попадания в атмосферу. Более эффективен с экологической точки зрения метод «контроля на входе», предусматривающий очистку топлива от потенциальных загрязнителей, использование экологически более чистых источников энергии и создание так называемых безотходных технологий, т. е. технологических процессов, сопоставимых с природными циклами в биосфере. Содержание серы в выбросах можно уменьшить, используя низкосернистый уголь, а также путем физической или химической его промывки. Первая позволяет очистить уголь от неорганических примесей серы, таких, как сульфиды металлов. С помощью второй удаляется органическая сера. Отметим, что физические методы очистки малорентабельны, а применение химических методов очистки из-за ряда технических сложностей эффективно лишь на вновь строящихся электростанциях. Для средних и малых предприятий энергетики используется метод сжигания топлива в кипящем слое, при котором удаляется до 95% диоксида серы и от 50 до 75% оксидов азота. Хорошо разработана технология уменьшения содержания оксидов азота (на 50–60%) путем снижения температуры горения. Перспективна замена бензина в автомобилях другими видами топлива (например, смесью спиртов), применение газобаллонных автомобилей, использующих природный газ, и электромобилей; использование на электростанциях в качестве топлива природного газа. Реально заменить горючие ископаемые могут возобновимые экологически чистые энергетические ресурсы, такие, как солнечная энергия, ветер, морские приливы, термальные источники недр Земли. Пока возможности таких энергопроизводств относительно ограничены, но, тем не менее, например, в Дании ветровые электростанции дают около 12% энергии (столько же дают все АЭС в России).
Диоксид серы, попавший в атмосферу, претерпевает ряд химических превращений, ведущих к образованию кислот. Частично диоксид серы в результате фотохимического окисления превращается в триоксид серы (серный ангидрид) SО3: 2SO2 + O2 → 2SO3, который реагирует с водяным паром атмосферы, образуя аэрозоли серной кислоты: SO3 + Н2O → Н2SO4. Основная часть выбрасываемого диоксида серы во влажном воздухе образует кислотный полигидрат SО2•nH2O, который часто называют сернистой кислотой и изображают условной формулой Н2SО3: SO2 + H2O ↔ H2SO3. Сернистая кислота во влажном воздухе постепенно окисляется до серной: 2Н2SО3 + О2 → 2Н2SO4. Аэрозоли серной и сернистой кислот приводят к конденсации водяного пара атмосферы и становятся причиной кислотных осадков (дожди, туманы, снег). При сжигании топлива образуются твердые микрочастицы сульфатов металлов (в основном при сжигании угля), легко растворимые в воде, которые осаждаются на почву и растения, делая кислотными росы. Аэрозоли серной и сернистой кислот составляют около 2/3 кислотных осадков, остальное приходится на долю аэрозолей азотной и азотистой кислот, образующихся при взаимодействии диоксида азота с водяным паром атмосферы: 2NО2 + Н2О → НNО3 + НNО2. Существуют еще два вида кислотных дождей, которые пока не отслеживаются мониторингом атмосферы. Находящийся в атмосфере хлор (выбросы химических предприятий; сжигание отходов; фотохимическое разложение фреонов, приводящее к образованию радикалов хлора) при соединении с метаном (источники поступления метана в атмосферу: антропогенный – рисовые поля, а также результат таяния гидрата метана в вечной мерзлоте вследствие потепления климата) образует хлороводород, хорошо растворяющийся в воде с образованием аэрозолей соляной кислоты: Сl• + СН4 → CН•3 + НСl, СН•3 + Сl2 → CН3Cl + Сl•. Очень опасны выбросы фтороводорода (производство алюминия, стекольное), который хорошо растворяется в воде, что приводит к появлению в атмосфере аэрозолей плавиковой кислоты. Известняк, мел, мрамор, туф, содержащие карбонат кальция, разрушаются под действием кислотных дождей: СаСО3 + Н2SО4 → Са2+ + SO42–+ СО2 + Н2О, СаСО3 + 2HNO3 → Са2+ + 2NО3– + СО2 + Н2О. Многие скульптуры и здания в Риме, Венеции и других городах, памятники зодчества, такие, как Акрополь в Афинах, Кёльнский собор и другие, за несколько последних десятилетий получили значительно большие повреждения, чем за все предыдущее время. Под угрозой полного разрушения в результате действия кислотных осадков находятся более 50 тыс. скульптур скального «Города Будд» под Юньанем в Китае, построенного 15 веков назад. Из бетона и других минеральных строительных материалов, а также стекла под действием кислотных дождей выщелачиваются не только карбонаты, но и силикаты. Если рН осадков достигает значений, равных 4,5–3, то ионы алюминия начинают вымываться из кристаллической решетки. С уменьшением рН интенсивно протекает разрушение силикатной кристаллической структуры, как, например, в полевом шпате (сырье для производства керамики, стекла, цемента): 3KAlSi3O8 + 12Н2О + 2H+→ КAl3Si3O10(ОН)2 + 6H4SiO4 + 2К+, 2КAl3Si3O10(ОН)2 + 18Н2О + 2Н+ → 3Al2O3(Н2О)3 + 6H4SiO4 + 2К+. Подобным образом кислотные дожди разрушают древние оконные стекла церквей, соборов и дворцов. Старинное стекло из-за повышенного содержания оксидов щелочных и щелочноземельных металлов более подвержено действию кислот, чем современное. Металлы под действием кислотных дождей, туманов и рос разрушаются еще быстрее, чем строительные материалы и стекло. Корка образующегося на поверхности железных изделий гигроскопичного сульфата железа (II) окисляется кислородом воздуха, при этом образуется основная соль сульфата железа (III), являющаяся составной частью ржавчины: 2FeSO4 + Н2О + 0,5O2 → 2Fe(ОН)SO4. Такой же ущерб претерпевают изделия из бронзы, на которых образуется так называемая патина, состоящая из карбонатов и сульфатов. Слои пыли и копоти на поверхности создают пленку, которая удерживает влагу и в которой постоянно растворяются кислотообразующие газы. Кислота разъедает металл, переводя его в виде ионов в раствор, что становится заметным при отслаивании корки налета, достигающей миллиметровой толщины. Изделие при этом теряет свою первоначальную форму. Список использованной литературы:
2. Информационный бюллетень о состоянии окружающей среды Республики Казахстан: каталог /Министерство охраны окружающей среды РК, РГП «Казгидромет» Департамент экологического мониторинга. – Алматы, 2015. - № 1 (183), 2 (184), 3 (185), 4 (186), 5 (187), 6 (188), 7 (189), 8 (190), 9 (191) ,10 (192), 11 (193). 3. Котельников, С.Н. Приземный озон в России: чем он опасен. /С.Н.Котельников, Е.В.Степанов, И.А.Щербаков, В.Т.Ивашкин.Труды Института общей физики им. А.М.Прохорова РАН. М., 2015. Т.71. С.3-9. Сайт/news/innovatio/2099148.html. 4.Агаджанян Н.А. «Человек и биосфера». - М.: Знание, 1996г. 5.Аликберова Л.Ю., Рукк Н.С. Полезная химия: задачи и истории. - М.: Дрофа, 2006. 6.Дрейер О.К., Лось В.А. Развивающийся мир и экологические проблемы. - М.: Знание, 1991. 7.Кузьменок Н.М., Стрельцов Е.А., Кумачёв А.И. Экология на уроках химии. – Мн.: «Красико-принт», 1996.
| |
Просмотров: 1883 | |
Всего комментариев: 0 | |