Урок по теме «Чистые вещества и смеси. Способы очистки веществ», или «Приключения морских корсаров», 8 класс

Кайгородцева Н.Н., учитель химии. СОШ ФГБОУ «МДЦ «Артек»

Цель урока: познакомиться с понятиями чистых (индивидуальных) веществ и смесей, видами смесей, способами очистки веществ, спрогнозировать простой способ опреснения морской воды в условиях школьной лаборатории, осуществить опреснение воды, составить отчет о проделанной работе.

Длительность занятия: 90 мин.

Оборудование и реактивы: дистиллятор, раствор поваренной соли, чайник, пробирки, штатив для пробирок спиртовка, спички, лабораторный штатив, пробиркодержатель, стеклянная трубка, стакан для сбора опресненной воды, металлическая пластина, стакан со льдом.

Планируемые результаты:

• Предметные: знания о видах смесей и способах очистки веществ, составе морской (океанической) воды, влиянии ее на организм человека, способах опреснения воды; умения осуществлять перегонку воды, используя полученные на уроках химии умения работать с лабораторным оборудованием и знания о способах разделения смесей.
• Метапредметные: умения выполнять познавательные и практические задания; понимать проблему, выдвигать гипотезу, проводить эксперимент.
• Личностные: развитие готовности к решению творческих задач, формирование познавательной и информационной культуры.

Ход лабораторного занятия

1.1. Вступительное слово учителя:

(Звучит музыка из к\ф «Пираты Карибского моря»)

Ребята, сегодня вы не просто ученики. Представим, что вы морские корсары, совершающие длительное путешествие на бриге «…». Путешествие затянулось и нет никакой возможности пристать к берегу и пополнить запасы пресной воды. Однако вокруг океан и запасы воды безграничны. Команда корабля разделилась,   и возник спор по поводу «можно ли пить морскую воду».

1.2. Интерактивное задание «Займи позицию».

Ребята делятся  на две группы,  высказывают аргументы «за» и «против» на  проблемный вопрос:   Можно ли пить морскую (океаническую) воду в случае кораблекрушения или полного отсутствия запаса пресной воды на корабле?

Что же мешает использовать океанскую или морскую воду в качестве питьевой? Повышенное содержание соли и прочих минеральных веществ. Предельно допустимая норма для человека – 1г растворимых солей на литр воды. А  средняя солёность вод мирового океана  составляет 35 г/л морской воды.  Морская (океанская) вода, попав в организм человека, вызывает  глубокие расстройства многих органов и систем,  катастрофические нарушения состава крови и полную остановку почечной деятельности. Результат – быстрая, но мучительная смерть. Поэтому памятками и инструкциями для моряков и летчиков питье морской воды в условиях автономного пребывания на спасательных лодках и плотах запрещено.

Вот как описывает картину гибели человека от интоксикации, вызванной океанской водой английский врач М. Кришли: «Жажда утоляется лишь очень ненадолго, и по истечении короткого промежутка времени человек испытывает ещё большую потребность в воде. Затем он затихает, его охватывает апатия, глаза стекленеют, губы, рот и язык высыхают, появляется специфический неприятный запах изо рта. Часа через два у человека начинается бред, сначала спокойный, потом лихорадочный. Сознание затемняется, в уголках губ появляется пена, цвет лица меняется. Агония, как правило, протекает бурно, и человек умирает, не приходя в сознание».

Анализ последствий 448 катастроф, постигших британские торговые суда во второй мировой войне, показал, что из 27 тысяч человек, находившихся на этих судах, почти 5 тысяч человек ещё много дней носило по волнам в спасательных шлюпках и на плотах. Из 977, утолявших жажду морской водой, погибло 387 (38,8%). Из 3994, не употреблявших морской воды, умерли лишь 133 (3,3%). Эти данные говорят против употребления морской воды.

Поэтому, морскую воду надо опреснять. Можно ли это сделать на корабле?

2. Этап самостоятельного приобретения новых знаний

Кроме морской воды (предварительно кто-либо из учащихся приносит в пластиковой бутылке морскую воду) на корабле имеются следующие предметы:

• стакан с раствором соли (корабельный повар нечаянно испортил остатки пресной воды,  насыпав в нее соли);
• стакан с водой и опилками (опилки попали в открытый бочонок с водой во время шторма и крушения мачты);
• стакан с водой и песком (причина прежняя);
• стакан  с водой и растительным маслом (бедолага-повар хотел перелить остатки пресной воды в чистый бочонок, однако в нем оставались остатки масла);
• стакан с водой (последний оставшийся для капитана);
• фарфоровая чашка с серой (представим, что это золото) и железными опилками);
• железный гвоздь, вытащенный из обшивки корабля;
• стакан с молоком (но настоящие корсары не пьют молоко, а только ром).

2.1. Интерактивное задание «Разберись-ка что к чему»

4 группы корсаров получают задание выявить, что из предложенного является чистым (индивидуальным веществом), а что смесью и на какие две группы можно разделить предложенные смеси и почему. Результаты вносятся в опорный конспект.

Индивидуальные вещества (дистиллированная вода, железо)

Смеси (однородные – смесь воды с солью, неоднородные – смесь воды с песком, опилками, маслом, смесь серы и опилок, молоко)

2.2. Интерактивное задание «Экспериментируй!»

Дана команда капитана: разделить эти смеси (кроме молока). Капитану нужна чистая вода, поваренная соль (на корабле также закончилась соль) и его «золото», то есть сера. 4 группы корсаров пробуют очистить воду от примесей и серу от железных опилок, используя предложенные предметы (магнит, воронка, вата, чистые стаканы, спиртовка, пробиркодержатель, фарфоровая чашка)

В результате проведения эксперимента и его обсуждения учащиеся

делают вывод о способах очистки веществ, методах разделения однородных и неоднородных смесей. Результаты вносятся в опорный конспект.

3. Ознакомление учащихся со способом дистилляции  и его применением (работа с учебником: учебник химии 8 кл., авторы Рудзитис Г.Е, Фельдман Ф.Г.стр.17)

4.1 Эксперимент. Опреснение морской воды

Корсары объединяются в 2 команды, делают вывод,  к каким смесям можно отнести морскую воду, какие способы очистки морской воды от примесей солей возможны. Используя лабораторное оборудование, необходимо провести опреснение морской воды.

У 1-й команды практическое решение данной задачи выглядит следующим образом. Некоторый объем морской воды испаряют методом нагревания в замкнутом сосуде, а полученный пар отводят по трубке в другой сосуд, с более низкой температурой. Конденсат, оседающий на стенках холодильника – и есть опресненная морская вода.

2-я команда осуществляет перегонку воды без газоотводной трубки. Для перегонки используется кипящий с морской водой чайник, над носиком которого находится металлический лист. Конденсация паров происходит на металлическом листе. Опресненная вода стекает в стакан.

4.2 Проверка результатов эксперимента, отчет о работе

Проблемное задание для команд:

Как проверить, что вода, собранная в стакане в результате дистилляции является пресной?

(Ответ.  Необходимо выпарить на предметном стекле несколько капель морской воды и опресненной. Результатом выпаривания первого образца станет пятно соли на предметном стекле. При выпаривании второго образца, на предметном стекле не должно остаться практически никаких следов).

Команды осуществляют проверку образцов опресненной воды, делают вывод об эффективности проведенных экспериментов. Заносят результаты в опорный конспект.

5. Закрепление полученных знаний и навыков, их практическое применение

Вопрос к учащимся: дайте объяснение следующему факту:

Народный рецепт опреснения  колодезной солоноватой воды, состоит в следующем:  наливают воду в 10-ти или 20-ти литровые бутыли, надевают на них чёрные мешки, которые не пропускают свет и ставят отстаиваться на несколько дней. В результате на дне появляется беловатый осадок,  и вода теряет солоноватый привкус, становиться пресной.

Кстати, на спасательных плотах используют дистилляторы воды, работающие по такому же принципу, только нагревательным элементом служит солнце. Благодаря черному покрытию резервуар с морской водой нагревается сильнее окружающей среды. Пар, оседая на стенках пленки, охлаждается за счет более низкой температуры воздуха и, превратившись в капельки дистиллированной воды, стекает в специально отведенную емкость.

Дистиллятор, выполненный в виде сферы из прозрачного материала, имеет в нижней части специальную чашу, обрамленную тепловым экраном из черной пленки. Когда дистиллятор опускают за борт, между верхней его частью, обдуваемой воздухом, и нижней, находящейся в воде, создается разность температур. Вода в чаше начинает испаряться и, конденсируясь на внутренней поверхности верхней полусферы, стекает в водосборник, из которого ее можно отсасывать через специальную трубку. Такой  дистиллятор действует в любую погоду, днем и ночью и дает до 1,5 л воды в сутки.

6. Рефлексия

Учащимся предлагается высказать суждения о полезности и практической значимости полученных знаний и умений.