Вода - удивительное вещество

МБОУ Техтюрская средняя общеобразовательная школа Хангаласского уолуса

Республики Саха (Якутия)

УДИВИТЕЛЬНОЕ ВЕЩЕСТВО - ВОДА

Составили: Никифорова Л.А. учитель физики высшей категории

Попова И.И. учитель химии и биологии

Ноябрь. 2014 год

Тема урока: «Удивительное вещество - вода»

«Вода - живая, животворная и вездесущая»

Структура урока и вид урока: интегрированный урок (10-11классы, 90 минут)

Тип урока: урок повторение, систематизации и обобщение изученного материала.

Оборудование: фрагменты видеоматериала «Вода и жизнь на Земле», реактивы для опыта по химии, наглядные пособия по биологии, приборы и материалы для демонстрационных опытов по физике.

Цели урока:

• Повторение темы с целью подготовке к ЕГЭ, помочь целостно воспринимать физические, химические свойства основного минерала на Земле - воды;

• Рассмотреть значение воды в экосистеме, области применения и ее экология, роль воды в жизнедеятельности в живых организмов;

• Научить обобщать и комплексно использовать полученные знания и умения в жизни;

• Развитие чувства взаимопомощи, доброжелательного отношения и правильное самооценки.

Структура урока:

1. Введение

1. «Вода - живая, животворная и вездесущая»;

2. Информация о гидросфере.

2. Вода глазами химика (Попова И.И.)

1. Строение молекул воды.

2. Химические свойства воды;

3. Демонстрационные опыты «Взаимодействие натрия и калия с водой»

4. Изготовление растворов хлора и перманганата калия, применяемых в медицине и в быту (3%, 5% и 10%)

3. Вода глазами физика (Никифорова Л.А.)

1. Аномальные свойства воды;

2. Влажность воздуха;

3. Роль испарения и конденсации в природе;

4. Демонстрационные опыты: капиллярные явления, смачивание, расширение воды при охлаждении, изменение плотности воды в зависимости от температуры, образование облаков, тумана и росы.

5. Практическая работа «Определения влажности воздуха класса».

4. Воды глазами биолога (Попова И.И.)

1. Роль воды в жизнедеятельности живых организмов;

2. Экология воды;

3. Факторы, определяющие качество воды;

4. Результаты анализа воды с р.Лена, талой воды, озеро Техтюр.

Организационный момент

Добро пожаловать на интегрированный урок биологии, химии и физики.

Учащимся предлагается разгадать загадку. Приложение

Я и туча, и туман

И ручей, и океан

И летаю, и бегу

И стеклянной быть могу.

О чем идет речь? (Вода)

Приложение 1

1. Введение (учитель биологии - Попова И.И.)

Если взглянуть на карту, то сразу видно, что большая площадь его состоит из воды. Кажется, что воды на Земле довольно много. Мировой океан занимает ¾ площади поверхности Земли - океаны, моря, реки, озера, ледники, болота все это гидросфера Земли, занимает объем воды 1,4 млрд км³. Но, 97% - это соленая вода, а лишь 3% - пресная.

Вода - основа всего живого.

96,5% воды - это вода океанов и морей

1,75% - ледники

1,7% подземные воды

0,03% реки, озера, болота

0,02% атмосфера и живые организмы.

Вода может находится в трех агрегатных состояниях: жидкая, газообразная, твердая.

Жидкая - 98%

Снег и лед - 2%

Основная масса воды - соленая - раствор разных химических соединений (1л - 1г менее). 2/3 - в человеческом организме, соленость - количесвто массы веществ, растворенных в 1л (1кг)

Важные свойства воды:

- медленно нагревается и медленно остывает

- при замерзании увеличивается объем

- растворяет многие вещества.

Марианская впадина - 11022м

Средняя соленость мирового океана - 35%

Единица измерения солености - промиля (1/1000) доля числа % . Пресная вода соленость 1%.

Самый глубокий океан Земли - Тихий, глубина его 10,8км.

Из озер с пресными водами самые большие - Ладожское, Онежское, Байкал.

Самая соленая вода - Мертвое море.

Мини-викторина:

1. Назовите самое древнее и самое глубокое озеро в мире, которое вмещает пятую часть всех запасов пресной воды на планете (Байкал)

2. Самое соленое море (Мертвое море). В каждом литре его воды 300 г солей

3. Самое большое море (Каспийское).

4. Самая длинная река и где находится (Нил, находится в Африке).

5. Самое большое озеро Якутии (Моготоево).

6. Сколько морей в России (13).

Приложение 2

2. Свойства воды глазами химика (Попова И.И.)

План

1. Строение молекулы воды; (ученица 10 класса Николаева Ксения)

2. Химические свойства;

3. Демонстрационные опыты «Взаимодействие натрия и калия с водой» (учитель химии Попова И.И.)

4. Практическая работа - приготовление растворов.

1. Н₂О О^-s :O:

^s+H ₁₀₅⁰ H^s+ H H

Молекулы воды имеет угловую форму: атомы водорода по отношению к кислороду образуют угол равный ≈ 105⁰. Поэтому молекула воды - диполь. Благодаря полярности молекул воды электролиты в ней диссоциируют на ионы.

В жидкой воде наряду с обычными молекулами Н₂О содержатся в более сложные агрегаты (Н₂О)х, благодаря образованию водородных связей:

О . . . Н Н

Н Н О . . . (Н₂О)х

Наличием водородных связей между молекулами воды объясняются атомами ее физических свойств.

2. Вода - весьма реакционноспособное вещество - ученица 10 класса Николаева Ксения

а) с неорганическими веществами

1. 2Na + 2H₂O → 2NaOH + H₂ + Q

2. CaO + H₂O → Ca(OH)₂ + Q

3. CO₂ + H₂O → H₂CO₃

гидролиз

4. NH₄NO₃ + H₂O → NH₄OH + HNO₃

б) с органическими веществами

t, p, H₃PO₄

1. C₂H₄ + H₂O ↔ C₂H₅OH

2. CH₃COOC₂H₅ + H₂O ↔ C₂H₃COOH + C₂H₅OH

H₂SO_4, t

3. (C₆H₁₀O₅)n + nH₂O → nC₆H₁₂O₆

3. Демонстрационные опыты «Взаимодействие натрия и калия с водой» - учитель химии Попова И.И.

Реактивы: металлы (натрий, калий), дистиллированная вода, спиртовой раствор фенолфталеина.

Посуда и прибор: пинцет, кристаллизатор, скальпель, фильтровальная бумага.

в кристаллизатор наливаем воду и добавляем по несколько капель раствора фенолфталеина. Отрезаем скальпелем на листе фильтровальной бумаги небольшие куски щелочных металлов. Кусочки металлов натрия и калия опускаем в воду.

Наблюдаем бегающие по поверхности воды шарики расплавленного металла, причем движение калиевого шарика более стремительно, чем натриевого.

Почему за каждым шариком остается малиновый шлейф?

Это образуется щелочной гидроксид (сильное основание) в результате реакции, который окрашивает индикатор в малиновый цвет.

4. Практическая работа «Изготовление растворов хлора и перманганата калия, применяемых в медицине и в быту (3%, 5% и 10%)»

Оборудование: Весы с разновесами, мерный стакан, стакан, стеклянная палочка.

Реактивы: KMnO₄, NaCl, вода

1. В медицинской практике для приготовления ран и полоскания горла применяется 0,5% раствор перманганата калия KMnO_4. Приготовьте 200г такого раствора.

Дано: Решение:

KMnO₄=200г m_вва = m_рра x w

w% = 0,5% - 0,005 m(KMnO₄) = 200x0,05 =1г

m(KMnO₄) - ? m(H₂O) = 200-1 = 199 г или 199мл

m(H₂O) - ? Для приготовления раствора необходимо взять 1г KMnO₄ и 199мл воды.

2. Приготовьте 300г 0,9% раствора хлорида натрия NaCl, называемый в медицине физиологическим раствором.

Дано: Решение:

m_рра = 300г m_вва = m_рра xw

w% = 0,9% = 0,009 m(NaCl) = 300x0,009 = 2,7г

m(NaCl) -? m(H₂O) = 300- 2,7 = 297,3 г или 297,3 мл

m(H₂O) - ? Для приготовления раствора необходимо взять 2,7 г NaCl и 297,3 мл H₂O

Приложение 3

2. Вода глазами физика (Никифорова Л.А.)

1. Аномальные свойства воды (ученик 11 класса - Лукин Айтал)

Удивительное вещество - вода

Вода обладает многими удивительными свойствами.

1. Все тела расширяются при нагревании, при охлаждении сжимаются.

Вода при температуре от 0⁰ до +4⁰С вода при охлаждении расширяется.

2. При +4⁰С наибольшая плотность - 1000кг/м³ при других плотность несколько меньше.

3. Вода имеет очень большую теплоемкость. Она является хорошим теплоносителем («отношение» - гольфстрим) 4200Дж/кг.

4. Лед имеет плотность 900кг/м³. Она плавает в воде.

5. Большая удельная теплота плавления =330кДж/кг Q_= m.

Лед воду (ледоход - прохладно)

330кДж тепла поглощением

Вода лед

330кДж тепла выделяется (снегопад - тепло).

6. При испарении вода поглощается большое количество теплоты (испарение с кожи человека дает возможность поддержать определенную температуру).

7. При более низкой и высокой температуре плотность меньше 1000кг/м³. Осенью и зимой в водоемах конвекция происходит своеобразно. Вода, охлаждаясь сверху, опускается вниз на дно до тех пор, пока ее температура не снизится до +4⁰.

-40⁰

ледник

0⁰

1⁰

2⁰

3⁰

4⁰

Причина аномалии воды - строение молекулы воды. Атомы водорода присоединяются к атому кислорода не симметрично с боков, а тяготеют к одной стороне.

По-другому, то вода отвердела при - 90⁰С и кипела при 70⁰С.

O

H H

2. Влажность воздуха (ученица 11 класса - Мохначевская Таня)

3. Роль испарения и конденсации воздуха.

Туман и роса, дождь и снег

Как рождаются облака?

У поверхности Земли воздух нагревалась и стала легче и она поднимается вверх, где температура ниже и давление меньше, воздух расширяется и еще охлаждается за счет уменьшения внутренней энергии и водяные пары находящиеся в воздухе превращаются в водяные капли т.е конденсируются, образуются слоистые облака (1-2 км).

Поток воздуха идет еще выше увлекая водяные капли, а там температура еще ниже, давление тоже и капли превращаются кристаллики льда - кучевые облака (3-4 км) и несет до 1млн т воды.

Почему капли облаков не падают вниз?

Имеется сопротивление воздуха. Капля не падает до тех пор пока F_тяж ≤ F_сопр. Капли при движении встречают кристаллы льда, при соударении испаряются, лед увеличивается, проходя нижние слои атмосферы, лед растает - снег или град.

Форма и размер снежинок зависят от температуры, при которой они образуются.

4. Демонстрационные опыты

1. Разбитая банка (вода расширяется при охлаждении).

2. Ложка, капли воды, снег, соль, стекло.

При замерзании воды отдает тепло, а при плавлении получает тепло от воды под ложкой и она замерзает.

3. Холодная и горячая вода (теплая вода идет вверх) - 10 класс Яковлев Эрэл.

4. Вода + (лед + соль) + лед (ученик 10 класса - Корнилов Артем)

Как объясним явление?

5. Масло и вода (экология)

6. Кипение низком давлении (колба, горячая вода, снег) - 10 класса Капустин Афоня.

7. Цветок на воде (капилляры в природе в организмах).

8. Испарение и конденсация (круговорот воды).

5. Практическая работа «Определения влажности воздуха класса».

2. Свойства воды глазами биолога (Попова И.И.)

Биологическая роль воды - ученик 11 класса Попов Ариан. Приложение 5

1. Роль воды в жизнедеятельности живых организмов (ученик 11 класса Захарова Уйгууна)

Жизнь зародилась в воде и без нее существовать не может. Все живые существа состоят из воды. Поступает в организм из внешней среды, у животных, кроме того может образовываться из расщепления жиров, белков, углеводов. Вода находится в цитоплазме, и ее органеллах, ядре.

Основные пути поступления воды в организм человека: поступает в виде жидкости, в виде пищи и образуется в организме (слайд 2)

Пути выведения из организма воды: в основном через почки, а также посредством потоотделения. Часть воды удаляется при дыхании (слайд 3)

Суточное потребление воды (слайд 4,5)

Содержание воды в организме человека (слайд 6,7)

Признаки, указывающие на недостаток воды в организме человека (слайд 8,9)

Значение воды для человека (слайд 10)

Приложение 6

2. Экология воды.

Экологические проблемы гидросферы:

- антропогенные

- тепловые

- кислотные дожди

- проблема дефицита пресной воды.

От чистоты и количества потребляемой воды во многом зависит здоровье, красота и вес человека.

От чего зависит чистота воды?

Водоросли играют роль биофильтров, очищая воду от различного загрязнения. При этом, чем больше их разнообразие в экосистеме, тем эффективнее очистка.

Загрязняющие вещества могут быть разделены на несколько различных классов:

1. Нефтепродукты;

2. Пестициды и гербициды;

3. Удобрения и другие вещества;

4. Инфекционные организмы и патогенные микроорганизмы;

5. Тепловое загрязнение.

Экология гидросферы

Диаграмма 8

Распределение водных масс в биосфере Земли %

Круговорот воды

3. Факторы, определяющие качество воды;

Факторы, определяющие качество воды

БПК - биологическое потребление кислорода

рН - кислотность

Приложение 7

4. Результаты анализа воды с р.Лена, талой воды, озеро Техтюр - Ямщитское.

Исследования питьевой воды

Наименование №1 - талая вода, №2 - вода из озера Техтюр - Ямщитское, №3 - водопроводная вода.

НТД и методы исследования: на соответствие СанПиН 2.1.4.1074-01

Наименование

Единица измерения

Норматив, не более

№1

№2

№3

Запах

Балл

0

0

3

0

Привкус

Балл

0

0

3

0

Цветность

Град

20,0

5,0

70,0

44,0

Мутность

Мг/дм³

1,5

0,12

1,5

0,2

рН

Ед.рН

6-9

4,8

6,7

6,3

Жесткость общая

Мг-экв/дм³

7,0

0,2

9,6

5,0

Щелочность

Мг-экв/дм³

6,5

0,2

7,4

4,2

Гидрокарбонаты

Мг/дм³

-

12,2

451,4

256,2

Железо

Мг/дм³

0,3

0,05

2,3

0,3

Кальций

Мг/дм³

-

2,0

92,2

50,1

Магний

Мг/дм³

-

1,2

60,8

30,4

Заключение: данные пробы воды №2, №3 по органолептическим и физико-химическим показателям не соответствуют требованиям СанПиН 2.1.4.1074-01.

Закрепление

Викторина по физике

1. Будет ли кипеть вода в кастрюле, плавающей в кастрюле большего размера, в которой кипит вода?

2. При какой температуре плотность воды наибольшая?

А) 0⁰С. Б) -4⁰С В) 4⁰С. Г) 100⁰С.

3. Почему лед плавает в воде?

А. ρ_в≤ρ_л Б. ρ_в=ρ_л В. ρ_л≤ρ_в Г. так надо.

4. Можно ли одним куском льда нагреть другой?

А. да. Б. нет. В. И да и нет. Г. нет данных.

5. Какое количество тепла отдает стакан кипятка массой 250г при остывании на 20⁰С?

Химия

1. При взаимодействии калия с водой образуется….

2. Среда раствора хлорида натрия (поваренной соли)…

3. При взаимодействии оксида углерода (IV) с водой образуется…

Биология

1. Выделите неорганические соединения клетки:

А. вода, углеводы, жиры.

Б. нуклеиновые кислоты, жиры.

В. Вода, соли натрия, калия.

Г. углеводы, жиры и белки.

2. Основное значение воды для клеток веществ:

А. основной стройматериал.

Б. придает ей упругость.

В. Растворитель неорганических веществ.

Г. главная среда биохимических реакций.

3. Сколько % воды содержится в организме взрослого человека?

а. 80%. Б. 70%. В. 50%.

Рефлексия.

1. Что вы узнали на уроке?

2. Получили ли вы целостное представление о удивительном веществе воде?

3. Ваши мнения о уроке?

Вывод по уроку:

1. Удивительные свойства воды объясняется строением ее молекулы.

2. Все что вы сделали, утверждает, что воды живая, животворная и вездесущая.

3. Каждый из нас должен заботиться о чистоте воды и бережно относиться к ней.

Использованная литература:

1. Физика: учеб.для 10 кл. общеобразов.учреждений / Г.Я.Мякишев, Б.Б. Буховцев, Н.Н. Сотский. - 11-е изд. - М.: Просвещение, 2003.

2. Физика. 8кл.: учебное общеобразов.учреждений / А.В. Перышкин. - 8-е., доп. - М.: Дрофа, 2006.

3. Физика. 10 кл.: учебное общеобразов.учреждений / В.А. Касьянов. - 6-е изд., стереотип. - М.: Дрофа. 2004.

4. Физика: Занимательные материалы к урокам. 7кл./ Авт-сост. А.И.Семке. -М.: Изд-во НЦ ЭНАС, 2004.

5. Физика - юным: Теплота. Электричество. Кн. Для внеклассного чтения. 7кл./ Сост. М.Н. Алексеева. - М.: Просвещение, 1980.

6. Физика от А до Я/ Т.И. Трофимова. - 3-е изд, стереотип. - М.: Дрофа, 2008.

7. Физическая смекалка. Занимательные задачи и опыты по физике для детей. - М.: Омега, 1994.

8. Химия. 9 класс : учеб.для общеобразов.учреждений /О.С. Габриелян. - 12-е изд.,стереотип - М.: Дрофа, 2007.

9. Химия. 11 класс : Базовый уровень : учеб.для общеобразов.учреждений /О.С. Габриелян. - 12-е изд.,стереотип - М.: Дрофа, 2007.

10. Занимательная физиология. Кн.для чтения./Б.Ф.Сергеев. - М.: Просвещение, 2001

11. Занимательная биология/ И.И.Акимушкин. - М.: Просвещение, 2008.

12. Материалы из интернета.