Элективный курс «химия атмосферы»



страница1/5
Дата25.04.2016
Размер0.91 Mb.
ТипЭлективный курс
  1   2   3   4   5
ЭЛЕКТИВНЫЙ КУРС

«ХИМИЯ АТМОСФЕРЫ»

(использование системно – деятельностного подхода для повышения качества обучения учащихся 11 классов)



(работа получила Грант Москвы в сфере образования 2011 года)

Автор: учитель химии ГБОУ СОШ № 827 СЗАО

Р.В. Рассохин

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА


Элективный курс предназначен для учащихся 11 классов, которые, с одной стороны, уже имеют определенный багаж теоретических знаний по различным разделам химии и биологии (экологии), имеют представления о химическом эксперименте и технике его выполнения, должны владеть способами простейших химических расчетов, а с другой стороны, проявляют определенный интерес к профессиям химика-лаборанта, эколога, медика, строителя.

Предлагаемый курс, рассчитанный на 14 часов, дополнит и углубит знания учащихся из курсов (которые являются теоретической базой) химии, географии, биологии и экологии отчасти новым и интересным материалом.

Практически во всех учебниках химии для 11 класса, изданных позднее 2004 года, присутствуют разделы, посвященные проблемам химии и экологии, в том числе и загрязнению атмосферы. Однако, число часов отводимых на изучение этих значимых в наше время тем невелико (например, по программе О.С. Габриеляна всего 2 часа в общеобразовательных классах). В связи с этим, различные кружки, элективные курсы, посвященные проблемам химии окружающий среды могут восполнить этот пробел.

Данный курс посвящен проблемам, связанных с химическим загрязнением атмосферы различными веществами и последствиями, которые при этом возникают.

Программа включает следующие разделы:


  1. Строение атмосферы и ее химический состав

  2. Источники загрязнения атмосферы. Основные загрязнители воздуха и их поведение в атмосфере

  3. Глобальные проблемы атмосферы

  4. Защита атмосферы от химического загрязнения

  5. Выполнение практических работ

Курс проводится в виде лекционно-практических уроков с оформлением содержания занятия в рабочих тетрадях. После каждой пройденной темы учащимся в качестве домашнего задания предлагаются контрольные вопросы и расчетные задачи (примеры вопросов и задач приведены в материалах занятий данного курса). В течение всего элективного курса учащиеся работают с дополнительной литературой, оформляют полученные сведения в виде курсовых работ, стенных газет, компьютерных презентаций. Заканчивается курс итоговой контрольной работой в виде тестирования

Цели курса:

1. углубить понятия и знания учащихся в области химии, географии и экологии, а также ознакомить школьников с методами экологической химии по определению качества атмосферного воздуха;

2. обучить учащихся самостоятельно проводить некоторые простейшие химические эксперименты на обнаружение определенных веществ в атмосферном воздухе. Учащиеся смогут оценивать результаты экспериментов, сравнивая их с величинами, принятыми за норму у нас в России и во всем мире;

3. создать условия для формирования и развития у обучающихся интеллектуальных и практических умений, творческих способностей, умения самостоятельно приобретать и применять знания. В связи с этим целесообразно, чтобы курс вел педагог, имеющий квалификацию учителя химии и биологии (экологии). Повысить эффективность курса (в зависимости от условий школы) можно также, если организовать его на базе средних и высших специальных образовательных заведений, привлекать сотрудников и преподавателей высшей школы, чья деятельность связана с охраной атмосферы от загрязнения.

Задачи курса:


  1. повышение интереса учащихся к химии и областям ее применения; развитие внутренней мотивации учения; более детальное ознакомление учащихся с техникой лабораторных работ с реактивами, лабораторным оборудованием как общего, так и специального назначения;

  2. важнейшая задача курса — показать учащимся, что при любом загрязнении атмосферного воздуха появляются отклонения в соответствующих химических показателях (ПДК, ПДВ, ПДС), которые могут быть выявлены химическими методами анализа.

На занятиях курса учащиеся углубляют свои знания о химических процессах, протекающих в атмосферном воздухе. В результате полнее раскрываются роль химических явлений в живой природе и значение химической науки в проведении лабораторных исследований и в экологии в целом. Расширяется мировоззрение учащихся, в их сознании преодолевается хемофобия и безразличное отношение к современным экологическим проблемам.

Наряду с образовательными, курс предполагает решение воспитательных задач и развитие личности учащихся, формирование у них гуманистических чувств и отношений в общении с окружающими людьми и во взглядах на природу в целом. Содержание курса позволяет научить старшеклассников анализировать, сравнивать, выделять существенное, самостоятельно пополнять, систематизировать и применять полученные знания и умения, что способствует осознанному выбору будущей профессии.



Основные идеи курса:

  • химическая наука служит интересам человечества и при правильном и рациональном использовании ее достижений способствует решению многих проблем, стоящих перед обществом;

  • нормальное функционирование человека возможно лишь на основе гармоничного взаимодействия в системе «Природа—Человек»;

  • загрязнение атмосферного воздуха может выявляться лабораторными исследованиями;

  • здоровый образ жизни — неотъемлемый элемент общечеловеческой культуры;

  • лабораторные исследования — важнейшее звено в успешном мониторинге окружающей среды;

  • без прочных знаний химии, биологии и экологии нельзя стать квалифицированным врачом, экологом;

  • профессии химика-лаборанта, врача и эколога являются одними из самых гуманных и сложных.

Требования к результатам обучения

После изучения элективного курса учащиеся должны:



  • знать состав, строение и химический состав атмосферы; основные источники загрязнения атмосферного воздуха; поведение загрязнителей в атмосфере; глобальные экологические проблемы атмосферы; последствия загрязнения атмосферы различными веществами;

  • уметь работать с реактивами, различной химической лабораторной посудой, и простейшим оборудованием; овладеть приемами приготовления растворов различной концентрации; усвоить общие приемы идентификации различных веществ; решать расчетные задачи с экологическим содержанием

ПРОГРАММА КУРСА
Тема 1 Строение атмосферы и ее химический состав (1 час)

Понятие об атмосфере как одной из геосфер Земли. Возникновение и строение атмосферы. Химический состав воздуха. Значение атмосферы.



Тема 2 Источники загрязнения атмосферы. Основные загрязнители воздуха и их поведение в атмосфере (3 часа)

Основные источники загрязнения атмосферы (сжигание топлива, транспорт, промышленность). Основные загрязнители атмосферного воздуха и их поведение в атмосфере. Смог. Действие загрязнителей на растения, человека и животных



Тема 3 Глобальные проблемы атмосферы (2 часа)

Глобальное потепление климата. Парниковые газы. Возникновение парникового эффекта и его последствия; образование кислотных дождей и их негативное влияние; озоновый слой и его разрушение.



Тема 4 Защита атмосферы от химического загрязнения (1 час)

Понятие ПДК, виды и эффективность очистки загрязненного атмосферного воздуха. Закон «Об охране атмосферного воздуха»



Тема 5 Выполнение практических работ (4 часа)

Практическая работа №1 «Экспресс-метод определения углекислого газа в воздухе»

Практическая работа №2 «Оценка чистоты атмосферного воздуха по величине автотранспортной нагрузки»

Практическая работа №3 «Определение запыленности воздуха»

Практическая работа №4 «Парниковый эффект»

Тема 6 Подведение итогов (1 час)

Отвечаем на вопросы учащихся.



Тема 7 Контрольная работа (1 час)

Тема 8 Резервный урок (1 час)

Анализ контрольной работы.



Тематический план


№ п\п

Тема

Кол-во часов

Содержание темы

Виды деятельности

1

Строение атмосферы и ее химический состав

1

Понятие об атмосфере как одной из геосфер Земли. Возникновение и строение атмосферы. Химический состав воздуха. Значение атмосферы. Изменение состава атмосферы.

Лекция с элементами беседы

2.

Источники загрязнения атмосферы. Основные загрязнители воздуха и их поведение в атмосфере

3

Основные источники загрязнения атмосферы (сжигание топлива, транспорт, промышленность) (1 час). Основные загрязнители атмосферного воздуха и их поведение в атмосфере. Смог. Действие загрязнителей на растения, человека и животных (2 часа)

Лекция с элементами беседы

3

Глобальные проблемы атмосферы

2

Возникновение парникового эффекта; образование кислотных дождей и их негативное влияние (1 час); озоновый слой и его разрушение (1 час)

Лекция с элементами беседы, сообщения учащихся

4

Защита атмосферы от химического загрязнения

1

Понятие ПДК, виды и эффективность очистки загрязненного атмосферного воздуха. Закон «Об охране атмосферного воздуха»

Лекция с элементами беседы

5

Выполнение практических работ

Практическая работа №1



1


Экспресс-метод определения углекислого газа в воздухе

Практическая работа

6

Практическая работа №2

1

Оценка чистоты атмосферного воздуха по величине автотранспортной нагрузки

Практическая работа

7

Практическая работа №3

1

Определение запыленности воздуха

Практическая работа

8

Практическая работа №4

1

Парниковый эффект

Практическая работа

9

Подведение итогов

1

Отвечаем на вопросы учащихся

Беседа

10

Контрольная работа

1




Контрольная работа (тестирование)

11

Резервный урок

1

Анализ контрольной работы

Беседа




Всего часов

14








Список литературы:

Литература для учителя


        1. Алексеенко В.А. Экологическая геохимия. М.: Логос, 2000. 627 с.

        2. Бингам Ф., Коста М., Эйхенберг Э. Некоторые вопросы токсичности ионов металлов. М.: Мир, 1993.-366 с.

        3. Васильев В.П. Аналитическая химия Ч2. М.: Дрофа, 2002.- 284 с.

        4. голдовская Л.Ф. Химия окружающей среды. М.: Мир, 2005.-295 с.

        5. Гольдберг В.М., Зверев В.П., Арбузов А.И. Техногенное загрязнение атмосферы

и экологические последствия. М: Наука, 2001.-125 с.

        1. Гусакова Н.В. Химия окружающей среды. М.: Феникс, 2004.-185 с.

        2. Добровольский В.В. Тяжелые металлы: загрязнение окружающей среды и

глобальная геохимия// Тяжелые металлы в окружающей среде. М.: изд-во МГУ,

1980. С. 3-12.



        1. Ершов Ю.А., Попков В.А., Берлянд А.С., Книжник А.З. Общая химия

(биофизическая химия, химия биогенных элементов). М.: Высшая школа, 2002.-

560 с.


        1. Иванов В.И. Экологическая геохимия элементов Т2.-М.: ИМГРЭ,1996.- 356 с.

        2. Исидоров В.А. Экологическая химия. СПб.: Химиздат, 2001.-303 с.



Литература для учащихся
1. Ревелль П., Ревелль Ч. Среда нашего обитания. М.: Мир, 2001.-295 с.

2. Скурлатов Ю.И., Дука Г.Г., Мизити А. Введение в экологическую химию. М.:

Высшая школа, 1994.-399 с.

3.Слесарев В.И. Химия (основы химии живого). СПб.: Химиздат, 2001.-784 с.

4.Шустов С.Б., Шустова Л.В. Химические основы экологии. М.: Просвещение,

1995.-240 с.



ПРИЛОЖЕНИЕ

МАТЕРИАЛЫ К ЗАНЯТИЯМ

Занятие 1. Строение атмосферы и ее химический состав.

Цель: систематизировать знания учащихся по истории возникновения атмосферы; химическому составу и строению атмосферы, полученные в курсах химии, биологии и географии

Оборудование: схема строения атмосферы, таблица, содержащая информацию о химическом составе атмосферы, диаграмма состава атмосферного воздуха.

ЛЕКЦИЯ.

Земная газовая оболочка, наш воздух, есть создание жизни.

Академик В. И. Вернадский

Проблемный вопрос: когда и как могла сформироваться атмосфера?

Появление атмосферы.

Возраст атмосферы принято приравнивать к возрасту самой планеты Земля – примерно 5000 миллионов лет. На первоначальном этапе своего формирования Земля разогрелась до внушительных температур. Если, как считает большинство ученых, только что образовавшаяся Земля была чрезвычайно горячей (имела температуру около 9000° C), то большинство газов, составляющих атмосферу, должны были бы покинуть её. По мере постепенного охлаждения и затвердевания Земли газы, растворенные в жидкой земной коре, выходили бы из неё. Из этих газов и сложилась первичная земная атмосфера, благодаря которой стало возможным зарождение жизни.



СОСТАВ АТМОСФЕРЫ

Первичный состав.

Как только Земля остыла, вокруг неё, из выделенных газов, сформировалась атмосфера. Точное процентное соотношение элементов химического состава первичной атмосферы, к сожалению, определить не представляется возможным, но можно с точностью предположить, что газы, входящие в её состав, были подобны тем, которые теперь выбрасываются вулканами – углекислый газ, водяной пар и азот. «Вулканические газы в виде перегретых паров воды, углекислого газа, азота, водорода, аммиака, кислых дымов, благородных газов и кислорода формировали праатмосферу. В это время накопление кислорода в атмосфере не происходило, поскольку он расходовался на окисление H2S.

Существуют две теории происхождения самого важного для жизни химического элемента – кислорода. По мере охлаждения Земли температура упала примерно до 100° C, большая часть водяного пара сконденсировалась и выпала на земную поверхность первым дождем, вследствие, чего образовались реки, моря и океаны – гидросфера. «Водяная оболочка на Земле обеспечила возможность накопления эндогенного кислорода, став его аккумулятором и (при насыщении) поставщиком в атмосферу, к этому времени уже очищенную от воды, углекислоты, сероводорода, и других газов в результате прошедших ливней».

Другая теория утверждает, что кислород образовался при фотосинтезе в результате жизнедеятельности примитивных клеточных организмов, когда растительные организмы расселились по всей Земле, количество кислорода в атмосфере стало быстро увеличиваться. Однако, многие учёные склонны рассматривать обе версии без взаимного исключения.



СТРОЕНИЕ АТМОСФЕРЫ

Словами «воздух» и «атмосфера» обычно называют газовую оболочку, окружающую Землю. Общая масса воздуха составляет 5,13*1015 т. Земная атмосфера подразделяется на слои в соответ­ствии С их температурой.

Самый ближний к поверхности Земли слой называется тро­посферой. Высота ее меняется в зависимости от местонахожде­ния на Земле: над экватором она составляет 16-18 км, а над по­люсами - 8-10 км. В слое тропосферы в основном и происходят все те явления, которые называют «погодой». Именно в этой час­ти атмосферы образуются все осадки в виде дождей, формируют­ся облака почти всех видов и возникает подавляющее число разновидностей гроз и штормов. По мере увеличения высоты тем­пepaтypa в тропосфере понижается. Выше тропосферы распола­гается стратосфера. В стратосфере температура сначала сохра­няется постоянной, но с определенного уровня начинает повы­шaтьcя с высотой. В стратосфере сконцентрирована осн6вная часть атмосферного озона, который и вызывает повышение температуры, так как поглощает ультрафиолетовые лучи Солнца. В наиболее высоких концентрациях озон находится на высоте 25-30 км. На высоте более 50 км от поверхности Земли начинает­ся мезосфера - зона, где температура опять понижается. На высо­те более 80 км расположена термосфера, не имеющая определен - ­ной верхней границы. В этой зоне температура с. высотой вновь возрастает. На высоте выше 400 км находится экзосфера.

По мере удаления от поверхности Земли воздух становится все разреженнее, атмосферное давление снижается, 90% массы атмосферы сосредоточено в пределах 16 км над земной поверх­нocтью. Затруднение дыхания высоко в горах связано с умень­шением содержания кислорода во вдыхаемом воздухе. В тропо­сфере существуют различные формы жизни. Нижнюю часть тропосферы относят к биосфере. В контакте с тропосферой ведут свою жизнь обитатели суши. .


ХИМИЧЕСКИЙ СОСТАВ АТМОСФЕРЫ
Воздух в основном состоит из азота N2 (78,08 об.%), кислорода 02 (20,95 об.%), значительно меньшего количества инертного газа аргона Ar (0,93 об.%) и еще меньше­го - углекислого газа СО2 (0,03 об.%). Помимо этих постоянных компонентов воздуха, важным компонентом является также во­дяной пар, содержание которого меняется от 0 об. % в сухом воз­духе до 4 об.% во влажном воздухе. Основная масса водяных паров содержится в нижних слоях (до 6 км) атмосферы, в стра­тосфере они практически отсyтствуют.

Состав воздуха приведен в таблице 1.


Таблица 1. Состав воздуха


Газ

Концентрация

Общая масса







в атмосфере, 109 т




Азот

78,08406.%

3 900 000




Кислород

20,94806.%

1 200 000




Аргон

0,934 %

67 000




Оксид углерода(IV)

0,03206.%

2600




Водяной пар

Не учитывается

14 000




Неон

18,18 млн. -l

65




Криптон

1,14 млн. -l

17

\

Метан

2,00 млн. -l

4




Гелий

5,24 млн. -l

4




Озон летом

< 0,07 млн. -l

3




Озон зимой

< 0,02 млн. -l










Ксенон

0,087 млн. -l

2




Оксид азота(I)

0,50 млн. -l

2




Оксиду углерода(II)

Следы

0,6




Водород

0,5млн. -l

0,2




Аммиак

Следы

0,02




Оксид азота(IV)

< 0,02 млн. -l

0,013




Оксид азота(П)

Следы

0,005




Оксид серы(IV)

< 1млн. -l

0,002




Сероводород

Следы

0,001

-

Все остальные имеющиеся в атмосфере газы содержатся лишь в следовых количествах, составляющие в сумме 0,02 об.%. Коли­чество инертных газов (неона, гелия, криптона, ксенона) в воз­духе колеблется от тысячных до миллионных долей процента.

В атмосферном воздухе содержится также незначительное коли­чество водорода.

Примесями атмосферного воздуха природного происхожде­ния, образующимися в результате химических и биологических процессов, являются такие газообразные вещества, как аммиак, оксиды азота, метан, сероводород и др. Гниение органических веществ способствует поступлению в воздух сероводорода, ам­миaкa. В результате брожения углеродистых веществ выделяется метан. Оксиды азота в небольших количествах образуются во время грозы при взаимодействии азота с кислородом.

Атмосферный воздух служит источником для получения та­киx промышленных газов, как аргон, диоксид углерода, азот и кислород. Гелий и водород в настоящее время получают из при­родного газа, жидких углеводородов и угля, т. е. ресурсов, которым угрожает возможное истощение. Потребность в резервах кислорода в атмосфере намного больше из-за естественных и искусственных процессов сгорания.

Время жизни следовых газов в атмосфере колеблется от нескольких суток до 100 лет. Так, в ряду Оз, СО, СН4, Н2, NО время жизни возрастает.

Пылевые частицы от промышленных и природных источни­ков также являются весьма существенным компонентом воздуха, хотя обычно они присутствуют в незначительном количестве. В воздухе содержатся также микроорганизмы (бактерии, ви­русы, плесневые грибки и др.). Патогенные микроорганизмы среди них встречаются редко и в ничтожных количествах, одна­ко в воздухе закрытых помещений могут обнаруживаться возбу­дители инфекций.

Доминирующие газы. Рассмотрим свойства газов, доминирующих в составе земной атмосферы.

Кислород. Кислород является одним из основных газов атмосферы (почти 21%), наиболее важен для жизни на планете. Атмосфера содержит порядка 1015 тонн свободного кислорода, тогда как в земной коре его наверняка больше 1019 тонн. Самый распространенный элемент на Земле (рис. 2).


кислород

другие



  1   2   3   4   5


База данных защищена авторским правом ©ekollog.ru 2017
обратиться к администрации

войти | регистрация
    Главная страница


загрузить материал