МОУ лицей «Технический» г. Обнинска Калужской области.

Учитель химии Яснова Юлия Анатольевна.

Планы – конспекты уроков для 9 и 11 классов «Кислотные осадки и их влияние на окружающую среду».

Урок № 1.

Тема урока: "Кислотные осадки, причины возникновения и их образования в атмосфере".

Цель урока: Сформировать понятие о кислотных осадках, закислении почв и водоемов, о водородном показателе. Рассмотреть источники (антропогенные и природные) кислотообразующих выбросов. Дать представления об образовании кислотных осадков в атмосфере.

Ход урока:

1. Мотивация к изучению нового материала.

Существуют 3 основные экологические проблемы современности:

1. разрушение озонового слоя Земли, приводящее к проникновению в огромных количествах вредного УФ излучения;

2. прогрессирующее потепление климата, которое ведет к смене климатических поясов, таянию ледников и повышению уровня мирового океана;

3. кислотные осадки, приводящие к закислению биосферы и

гибели большого числа живых организмов.

2. Актуализация имеющихся знаний учащихся о проблеме кислотных осадков.

1. Понятие о кислотных осадках.

Вопрос. Какие оксиды относятся к кислотным? Приведите примеры.

Кислотные оксиды – сложные неорганические вещества, состоящие из атомов неметаллов и кислорода.

Например, СО2, NO, SO3 и др.

Вопрос: Какие вещества называются кислотами? Приведите примеры.

Кислоты – сложные неорганические вещества, состоящие из ионов водорода и кислотного осадка.

Например, HCl, HNO3, H2SO4 и др.

Вопрос: Как вы понимаете, что такое кислотные осадки?

Записи в тетрадях определения кислотных осадках:

Кислотные осадки – различные виды атмосферных осадков, таких, как дождь, снег, туманы или роса, с кислотностью выше нормы (рН=5.6)

3. Изучение нового материала.

1. Кислотность природной воды.

Записи в тетрадях: Кислотность растворов часто выражают через отрицательный логарифм концентрации ионов водорода, называя эту величину водородным показателем

Обозначают ее рН.

рН = - lg [H ]

В кислых растворах рН < 7;

В нейтральных – рН = 7;

В щелочных - рН > 7.

Эксперимент. Проверка среды растворов с помощью универсальной индикаторной бумажки. Заранее готовя 3 пробирки с растворами: кислоты( HNO3 или H2SO4), щелочи (NaOH или KOH), воды. В каждую пробирку опускают универсальную индикаторную бумажку и по шкале определяют среду.

Записи в тетрадях результатов эксперимента.

Вопрос: Какую реакцию среды будут иметь чистые природные воды?

Записи в тетрадях: Чистая природная вода в отсутствие загрязнителей имеет слабокислую реакцию (рН=5.6), так как в ней растворяется углекислый газ с образованием слабой угольной кислоты.

Запись одним учащимся на доске уравнения данной реакции.

СО2 + Н2О  [H2CO3].

2. История возникновения проблемы кислотных осадков.

А) Кислотные осадки – причина гибель динозавров.

Ученые считают, что во времена обитания динозавров на Земля упал огромные метеорит. Это привело к большому выбросу оксидов азота, которые образовали в атмосфере кислотные осадки.

Б) 1661г. – Лондонский смог.

В этом году на Лондон опустился густой туман, который разрушительно действовал не только на живые организмы, но и на сооружения, сделанные из камня и металла.

В) Рассмотрение проблемы кислотных осадков в наши дни.

В Германии, Швейцарии, Канаде, России и других странах из-за выпадения кислотных осадков погибло большое количество деревьев.

3. Антропогенные и природные источники кислотообразующих выбросов.

1. Основные кислотообразующие выбросы.

Вопрос: Какие химические вещества, вступив в реакцию с влагой воздуха, могут образовать кислоты, которые выпадут в виде кислотных осадков?

Записи в тетрадях: Основными кислотообразующими выбросами являются оксиды азота и серы – NO и NO2, SO2.

2. Источники серосодержащих соединений.

Вопрос: Что может служить природными источниками оксидов серы?

Записи в тетрадях: а) работа почвенных микроорганизмов и растений.

Вопрос: Каковы антропогенные источники оксидов серы?

Записи в тетрадях: а) сжигание серосодержащего топлива;

б) переработка серосодержащих руд;

в) нефтепереработка;

г) химические предприятия;

д) теплоэлектростанции.

3. Источники азотсодержащих выбросов.

Вопрос: Каковы природные источники поступления выбросов оксидов азота в атмосферу?

Записи в тетрадях: а) вулканическая деятельность;

б) грозовые разряды и молнии;

в) деятельность почвенных микроорганизмов.

Вопрос: Каковы антропогенные источники выбросов оксидов азота в атмосферу?

Записи в тетрадях : а) сжигание топлива;

б) электроэнергетика;

в) выхлопы автомобилей.

4. Образование кислотных осадков в атмосфере.

Повторение знаний учащихся о кислотных оксидах.

Упражнение: Привести уравнения реакций образования: оксида азота (II), оксида серы (IV), оксида углерода (II) и (IV), оксида серы (VI).

Записи в тетрадях: учащиеся выполняют задание в тетрадях, а затем при проверке один учащийся пишет эти уравнения на доске.

t

N2 + O2  2NO;

t

S + O2  SO2;

t

2 C + O2 2 CO;

(неполное сгорание)

t

C + O2  CO2;

2 SO2 + O2  2SO3.

Далее рассматривается химизм образования кислот в атмосфере з соответствующих оксидов.

Записи в тетрадях и на доске:

Один учащийся записывает уравнение на доске, а остальные в тетрадях.

а) окисление оксида серы (IV) в атмосфере:

2SO2 + O2 2SO3.

б) Взаимодействие оксидов серы с водой:

SO2+ Н2О  Н2SO3,

SO3+ Н2О  Н2SO4

в) Образование серной кислоты в атмосфере путем окисления сернистой кислоты:

2 Н2SO3 + О2  2 Н2SO4.

4. Обобщение знаний, полученных на уроке.

1. Кислотные осадки – важнейшая экологическая проблема. Она стала наиболее актуальной в наши дни, так как большими темпами развивается промышленность, электроэнергетика, добыча полезных ископаемых.

2. Для лучшего понимания проблемы кислотных осадков необходимо знать химизм процесса их образования.

Домашнее задание: Написать уравнения образования и превращений оксидов азота (II) и (IV) в атмосфере.

Урок № 2.

Тема урока: "Влияние кислотных осадков на окружающую среду".

Цель урока: Рассмотрение влияния кислотных осадков на окружающую среду: водный и наземный биоценозы.

Ход урока:

1. Проверка домашнего задания:

1. Один учащийся на доске записывает уравнение химических реакций тех процессов, которые происходят в атмосфере с оксидами азота.

t

N2 + О2 2 NO

2 NO + O2 2NO2

2NO2 + H2O  HNO2 + HNO3.

2. Изучение нового материала.

1. Влияние кислотных осадков на окружающую среду.

1. Влияние кислотных осадков на водную систему.

Объяснение нового материала сопровождается записями в тетрадях учащихся.

При рН = 6.5 происходит нормальное развитие водной системы и ее обитателей. Но при понижении значений рН происходит постепенная гибель обитателей водоемов.

Вопрос: Что будет происходить с обитателями водной экосистемы при понижении значений рН водоема до 6.0; 5.6; 5.3; 3.5.?

Записи в тетрадях: При понижении рН водоема до 6.0 гибнут улитки, ракообразные и некоторые виды рыб. При дальнейшем понижении рН среды гибнут фито- и зоопланктон, водоросли, более стойкие к понижению рН виды рыб.

Необходимо отметить и записать в тетрадь, что на гибель рыб влияют не только понижение рН среды водоема, но и ионы тяжелых металлов и, особенно, алюминия, поступающие в водоемы из нерастворимых соединений.

Учащиеся записывают в тетрадях уравнения реакций, происходящие с гидроксидом алюминия при действии на него кислот.

Al(OH)3 + 3 HNO3  Al(NO3)3 + 3 H2O.

Вопрос: К каким последствиям может привести попадание ионов тяжелых металлов в водоемах? Приведите соответсвующие уравнения реакций.

2. Влияние кислотных осадков на почву.

Особенно чувствительны к понижению кислотности почвы

почвенные микроорганизмы. Они погибают в первую очередь.

Все происходящие изменения записываются учащимися в тетрадь.

3. Влияние кислотных осадков на растения.

Максимально подвержены кислотным осадкам хвойные деревья: происходит осыпание хвои и усыхание деревьев. Влияние кислотных осадков на птиц.

При рассмотрении влияния кислотных осадков на птиц необходимо сказать о непосредственном и опосредованном влиянии.

Записи в тетрадях: а) Непосредственное влияние кислотных осадков осуществляется через яйца птиц. Скорлупа яиц на 91 - 95% состоит из карбоната кальция, при выпадении дождей с высокой кислотностью происходит ее разрушение.

Задание: Записать в тетрадях уравнение реакции взаимодействия карбоната кальция с кислотами.

СаСО3 + Н2SO4  CaSO4 + H2O +CO2;

СаСО3 +2 HNO3  Ca(NO3)2 + H2O +CO2.

Записи в тетрадях: вывод: непосредственное влияние кислотных осадков на численность популяций птиц осуществляется через яйца птиц, так как кислоты приводят к разрушению скорлупы, состоящей из карбоната кальция.

б) Опосредованное влияние кислотных осадков на численность популяций птиц осуществляется через цепи питания. Объяснение материала ведется на примере птицы скопы, которая питается только свежей рыбой.

3. Обобщение знаний полученных на уроке:

При рассмотрении свойств кислотных оксидов и кислот необходимо представлять к каким последствиям может привести их выброс в окружающую среду. Рассмотрение взаимосвязи всех явлений происходящих в природе.

Домашнее задание:

В результате выпадения осадков с кислотностью выше нормы произошло закисление водоема, находящегося вблизи крупной автострады. Как это может повлиять на численность чаек, обитающих около этого водоема? Привести необходимые уравнения реакций.

Урок №3.

Тема урока: "Защита окружающей среды от воздействия кислотных осадков".

Цель урока: Рассмотреть основные методы предотвращения и ликвидации последствий выпадения кислотных осадков.

Ход урока:

1. Проверка домашнего задания.

Домашнее задание проверяют всем классом. На доске записывают необходимые уравнения реакций.

Ответ: Так как водоем находится вблизи крупной автострады, то с выхлопами автомобилей, смазочными маслами в воду попадает значительное количество соединений кадмия и свинца. В водоеме эти соединения переходят в нерастворимые карбонаты, фосфаты. Но после выпадения осадков и закислении водоемов эти соединения растворяются, переходят в раствор. Потом они аккумулируются в фито- и зоопланктоне, водорослях, рыбе. Этой рыбой, в которой содержатся свинец или кадмий, питаются чайки. Это приводит к отравлению и смерти птиц.

PbCO3 + 2HNO3  Pb(NO3)2 + H2O + CO2.

2. Изучение нового материала.

1. Предотвращение попадания кислотных осадков в окружающую среду.

Вопрос: Предложите свои способы предотвращения попадания кислотообразующих выбросов в окружающую среду.

Записи в тетрадях:

а) очистка топлива перед сжиганием;

б) применение топлива с меньшим содержанием соединений серы;

в) установка на выхлопных трубах заводов очистительных фильтров – скрубберов;

Г) Применение в топочных устройствах карбоната или гидроксида кальция.

SO2 + Ca(OH)2  CaSO3 + H2O.

2. Ликвидация последствий закисления окружающей среды.

Записи в тетрадях: Если произошло закисление какого-либо природного объекта, необходимо внести в него карбонат кальция или гашеную известь.

Записи уравнений реакций в тетрадях и на доске:

Ca(OH)2 + 2 HNO3  Ca(NO3)2 + 2 H2O;

CaСO3 + H2SO4  CaSO4 + H2O + СO2

3. Закрепление пройденного материала.

Задача: Теплоэлектростанция работает на угле с большим содержанием серы, при этом в окружающую среду выделяется большое количество оксида серы (IV). Описать уравнениями химических реакций все превращения, происходящие в атмосфере с этим оксидом, последствия к которым они могут привести, их ликвидацию.

Ответ:

Попадая в атмосферу, оксид серы (IV) окисляется до оксида серы (VI), который, взаимодействуя с влагой воздуха, превращается в серную кислоту, которая выпадает в виде кислотных осадков. Попав в водоем, эти осадки подкисляют его, это приводит к растворению нерастворимых соединений алюминия. Для ликвидации последствий закисления в водоемы и почву вносят карбонат кальция, а для предотвращения попадания в атмосферу оксида серы (IV) к углю добавляют гидроксид кальция. Можно составить цепочку химических превращений:

1 2 3

SO2  SO3  H2SO4  Al2(SO4)3

6  5 4

CaSO3 CaSO4

1) 2 SO2 + O2  2 SO3;

2) SO3 + H2O  H2SO4;

3) 3 H2SO4 +2 Al(OH)3  Al2(SO4)3 +6 H2O;

4) H2SO4 + CaСO3  CaSO4 + H2O + СO2;

5) SO3 + Ca(OH)2  CaSO4 + H2O;

6) SO2 + Ca(OH)2  CaSO3 + H2O.

4. Обобщение полученных на уроке знаний:

Чтобы не допустить закисления окружающей среды необходимо переходить на более экологически чистые виды топлива, применять современные средства очистки отходящих газов, применять химические методы очистки, так как они остаются одними из самых эффективных.

Домашнее задание:

Учащимся предлагается три задания на выбор:

1. Творческое задание (выполнение наглядного пособия или рисунка по теме: "Кислотные осадки и их влияние на окружающую среду").

Литература.

1. Заиков Г.Е., Маслов С.А., Рубайло В.Л. Кислотные дожди и окружающая среда. М.: Химия, 1991, 144 с.

2. Боровский Е.Э. Кислотные осадки. Химия в школе, 2001, №8, с. 4-11.

3. Андруз Дж., Бримблекулеб П., Джикелз Т., Лисс П. Введение в химию окружающей среды. Пер. с англ. М.: Мир, 1999, 271 с.

4. Москвин А.Г. Экология водоемов России: 100 вопросов – 100 ответов. М.: Школа – Пресс, 1999, 160 с.

5. Вронский В.А. Прикладная экология: Учебное пособие. Ростов-на-Дону: Феникс, 1996, 512 с.

6. Красная книга Московской области. Под ред. В.А. Забакина, В.Н. Тихомирова. М.: Аргус, Русский университет, 1998, 558 с.

7. Трунов А.В., Ковнацкий Ю.К., Забиякина Н.Т. Учебное пособие по заготовкам, товароведению и технологии яиц и птицы. М., 1947, 480 с.

8. Ревелль П., Ревелль Ч. Среда нашего обитания. Кн. 2. Загрязнение воды и воздуха. Пер. с англ. М.: Мир, 1995, 296 с.