Глобальные последствия загрязнений окружающей среды
| скачать УРОК-СЕМИНАР (2 ч) 11 КЛАСС ГЛОБАЛЬНЫЕ ПОСЛЕДСТВИЯ ЗАГРЯЗНЕНИЙ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ Составитель: Погудкина Ю.А., учитель химии МОУ «СОШ №41 г. Белгород Цели урока: Обсудить проблемы охраны окружающей среды и возможные последствия ее загрязнения для природы и общества. Познакомить учеников с основными способами утилизации загрязнителей окружающей среды; развить способности учащихся анализировать ситуации, оценивать степень ответственности, которую они могут взять на себя. Конкретизировать применение основных химических понятий: «моль», «относительная атомная масса», «относительная молекулярная масса», «молярная масса», «молярный объем», «массовая доля» — и законов при решении задач. Учить анализировать и делать выводы во время химического эксперимента. Оборудование и материалы. Схемы: 1. Парниковый эффект. 2. Взаимодействие промышленного предприятия с окружающей средой (журнал «Химия в школе». 1993, № 3, с. 23). 3. Круговорот воды. Кристаллизатор, нефть, пробковая крошка (для опыта «Очистка воды от нефти»); штатив с пробирками, белок, растворы ZnS04, НNОз, РЬ(NОз)2, FеС1з, этанол (для опыта «Денатурация белка»); вода, загрязненная синтетическим моющим средством (CMC); хлорид натрия (для опыта «Очистка воды от CMC»). ^ Руководитель центра —учитель. Инженер-эколог —1-й ученик. Экономист по экологическим вопросам — 2-й ученик. Руководители секций: секция № 1, занимающаяся проблемой «Сточные воды» (4 чел.); секция № 2, занимающаяся проблемой «Кислотные дожди» (4 чел.); секция № 3, занимающаяся проблемой «Парниковый эффект» (4 чел.); секция №4, эксперты (4 чел.). ^ Учитель. Уважаемые коллеги, сегодня мы находимся в экологическом центре, где проходит семинар на тему «Глобальные последствия загрязнения атмосферы». Инженер-эколог. До недавнего времени человечество в своей промышленной деятельности исходило из соображений, что все необходимые природные ресурсы: вода, воздух, почва, полезные ископаемые - практически неисчерпаемы и бесплатны. Отходы же производства достаточно хорошо рассеять, чтобы сработал механизм самоочищения природной среды. На это рассчитаны выбросы стоков в водоемы, газопылевые выбросы в атмосферу через высокие трубы, захоронение токсичных отходов под землей или на морском дне. Однако, оказалось, что все эти соображения не соответствуют действительности. Природные ресурсы исчерпаемы, а систематическое загрязнение окружающей среды приводит к нарушению экологического равновесия, к уничтожению природы. Человек с ужасом понял, что результатом его собственной безответственной деятельности может быть исчезновение всего живого на Земле, в том числе и самого человека. ^ . Любое производство, как монета, имеет две стороны: аверс и реверс. Аверс производства — это сырье, товарная продукция и пути превращения первого во второе. Реверс — это производственные отходы, загрязняющие природную среду. Современное производство необходимо рассматривать как сложную социально-эколого-экономическую систему — технобиогеоценоз, который включен в круговорот веществ во всех оболочках Земли (рассказ по схеме «Взаимодействие промышленного предприятия с окружающей средой»). Различают три вида ущерба, который может быть нанесен производством. Экономический ущерб — это снижение урожайности сельскохозяйственных культур в связи с выбросом загрязнений, повышенный износ оборудования за счет коррозии. Социальный ущерб — повышение заболеваемости населения, а следовательно, дополнительные затраты на лечение, расходы на эвакуацию людей из пораженных зон. Моральный Ущерб наносят неблагоприятные санитарно-гигиенические условия производства, вызывающие текучесть кадров и потерю престижа отдельных профессий. ^ . В процессе работы мы более подробно познакомимся с видами ущерба, которые могут быть нанесены производством. С этой целью проведем ряд расчетных и экспериментальных задач, при решении которых отработаем химические понятия «моль», «относительная атомная масса», «относительная молекулярная масса», «молярная маcca», «молярный объем», «массовая доля» и использование законов. Познакомимся с основными способами утилизации загрязнителей окружающей среды и возможными последствиями загрязнения для природы и общества. ^ I. Задания для секции, работающей по проблеме «Сточные воды» 1. «Сточные воды». Сообщение (5—6 мин) делает руководитель секции. 2. Задача № 1 (ученик работает у доски). Угарный газ СО не задерживается обычными противогазами, поэтому для защиты от него используют дополнительный гопколитовый патрон, в котором СО окисляется диоксидом марганца MnO2. Определите срок годности гопколитового патрона, содержащего 261 г MnO2, если установлено, что при работе с ним на некотором химическом предприятии в атмосфере, содержащей примеси СО, масса патрона через каждые сутки увеличивалась в среднем на 4,2 г. Какую опасность для здоровья представляет оксид углерода (II)? Ответ: 20 суток. 3. Задача № 2. При очистке сточных вод, содержащих органические вещества, методом брожения выделился газ с плотностью по кислороду 0,5, содержащий 75% углерода, 25% водорода и используемый на водоочистительных станциях как горючее. Что это за газ? Укажите его формулу. Ответ: метан СН4. 4. Задача № 3. Хлор, применяемый для дезинфекции питьевой воды, получают электролизом расплава хлорида натрия. Помимо газообразного хлора при электролизе хлорида натрия образуется жидкий металлический натрий. а) Сколько граммов хлорида натрия необходимо для получения 355 г газообразного хлора? б) Какой объем будет занимать это количество газа при н. у.? ^ m(NaCl) = 585 г; V(Cl2) = 112 л. 5. Внесите в рисунок недостающие элементы (групповая работа). Анализируя рисунок, ответьте на следующие вопросы: а) Как отразится на биоценозе водоема воздействие кислотных дождей (образовавшихся с участием SO2), выпавших на почву? б) Каким образом могут быть устранены изменения, происшедшие в водоёме под воздействием попавшего туда SO2? в) С давних пор для стерилизации питьевой воды использовали кипячение. Древние греки добавляли в воду сухое вино, что создавало кислую среду, в которой погибали многие болезнетворные микробы. Могут ли быть эти методы эффективны при использовании питьевой воды из указанных на рисунке источников? Ответ поясните. г) Вы — директор предприятия, изображенного на рисунке. Экспертами-экологами обнаружены отклонения от нормы состава воды из близлежащего озера и установлена причина: большие выбросы SО2 вашим предприятием. Что вы предпримете? — Закроете предприятие. — Усовершенствуете очистные сооружения. — Займетесь очисткой воды в озере. Обоснуйте выбранный вами вариант. ^ 1. Задача № 1 (выполняется у доски). Тепловая электростанция потребляет 320 т каменного угля в сутки. Среднее содержание серы в угле — 0,5%. Определите максимально возможную массу сернистой кислоты, которая может выпасть с дождем в результате суточной работы этой ТЭС. Как произвести утилизацию сернистого газа? ^ 2. Задача № 2. 1,6 л воздуха с примесью сероводорода окисляется при действии 100 г 1,27% -го водного раствора йода до элементарной серы. Вычислите в объемных процентах содержание сероводорода в воздухе. Ответ: 7% 3. Задача № 3. Какой объем воздуха и какую массу воды надо взять для превращения оксида серы (IV) объемом 10 л в серную кислоту? Объемная доля кислорода в воздухе составляет 20,95%, массовая доля — 23,1%. Ответ: V воздуха = 23,9 л; m(H2О) = 8,04 г. 4. Желтый стелющийся дым — «лисий хвост», часто выходящий из дымовых труб, указывает на наличие азотнотукового завода. Какие вещества входят в его состав? Какой вред наносит он производству, атмосфере, зеленым насаждениям? Какие способы улавливания компонентов «лисьего хвоста» и их практического использования вы бы предложили? 5. Вас назначили директором будущего горно-обогатительного комбината (ГОК). Какие природоохранные меры будут предусмотрены вами для создания экологически чистой зоны в районе предприятия? Будете ли планировать строительство территориально-промышленного комплекса? Если да, то какие промышленные объекты в него войдут? Почему? ^ » 1. Сообщение «Парниковый эффект» (6 мин, по материалам еженедельного приложения «Химия» к газете «Первое сентября», 1995,№ 27,28). 2. Задача № 1 (работа у доски). Содержание угарного газа СО в отработанных газах автомобиля «Жигули» (режим холостого хода) не должно превышать 4,5% по объему. Соответствует ли режим работы двигателя указанной норме, если при пропускании 25 л выхлопных газов (содержащих по объему СО вдвое больше, чем СО) через 180,5 мл 18%-го раствора гидроксида натрия (р = 1,197 г/см2) произошло полное насыщение раствора? Ответ: <р(СО) = 13,2%; режим работы не соответствует норме. 3. Задача № 2. На гидролизном заводе за сутки из древесных опилок получено 50 т 96% -го этилового спирта. Вычислите объем выделившегося углекислого газа в атмосферу. К чему может привести повышенное содержание CO2 в атмосфере? Ответ: 23 373 м3. 4. Задача № 3. Растение в солнечный день поглощает около 5 г углекислого газа на каждый квадратный метр своей листовой поверхности. Рассчитайте, сколько приблизительно граммов углерода накопит за день подсолнечник, листовая поверхность которого 1,8 м2. Ответ: 2,45 г углерода. 5. Иван Петрович имеет машину. При работе двигателя содержание угарного газа СО и оксида углерода (IV) CO2 в выхлопных газах превысило установленную норму в три раза. Иван Петрович решил: а) не буду ездить на машине, пока не отрегулирую карбюратор; б) буду ездить на машине только иногда, если уж очень нужно; в) всего-то в три раза больше нормы! Буду ездить на машине до следующего техосмотра или до первого штрафа. Какое решение должен принять Иван Петрович? Почему? ^ Задача (работа у доски). Сравните в экологическом отношении кабинеты химии и биологии V = 500 м3. Определите в классах массу углерода в воздухе. Считайте, что содержание СО2 в воздухе кабинета химии 0,06%, а кабинета биологии — 0,03%. Чем это объяснить? Ответ: кабинет химии — 0,160 г С; кабинет биологии — 0,08 г С — воздух чище в два раза. ^ Опыт № 1. Очистка воды от нефти. В кристаллизатор с водой приливают 1—2 мл нефти, на образовавшуюся нефтяную пленку высыпают пробковую крошку. Через некоторое время пропитанную нефтью крошку собирают с поверхности воды. а) Какую роль выполняет пробковая крошка? б) Чем можно заменить пробковую крошку? в) Какой вред наносит нефть живым организмам в водоеме? ^ В пробирку наливают 2,3 мл раствора CMC, нагревают и добавляют поваренную соль до получения насыщенного раствора (постоянно помешивая стеклянной палочкой). По мере насыщения раствора поваренной солью растворимость CMC уменьшается. CMC всплывает над прозрачной жидкостью в виде творожистых хлопьев, которые можно собрать или отфильтровать. II вариант Денатурация белка. Опыт № 1. К 2 мл белка прилить 1—2 мл спирта. Опыт № 2. К 2 мл белка прилить 2 мл раствора FеС1з. Опыт № 3. К 2 мл белка прилить 2 мл раствора РbNОз)2. Опыт № 4. К 2 мл белка прилить концентрированный раствор НNОз. Опыт № 5. Налить в пробирку 2 мл белка и нагреть. а) Что такое денатурация белка? б) Какова роль белка в организме? Эколог (работа у доски). Задача № 1. Принимая во внимание, что в воздухе содержится приблизительно 20 объемных процентов кислорода и что при прохождении воздуха через газогенератор 90% кислорода расходуется на образование оксида углерода (IV), вычислить объемный состав выходящей из газогенератора газовой смеси. Какие газы загрязняют атмосферу? Какие меры предосторожности надо применить? Какое явление в природе могут вызвать эти газы? Ответ: СО — 30,5%; CO2 — 1,7%; N2 — 67,79%. Экономист по экологическим вопросам (работа у доски). Задача № 2. На промышленном предприятии был проведен анализ воздуха с целью определения в нем сероводорода. Для этого 110 мл загрязненного сероводородом воздуха при 17 °С и давлении 1 атм пропустили через раствор перманганата калия, подкисленного серной кислотой. В результате реакции было восстановлено 0,346 г КМп04. Каково процентное содержание (по объему) сероводорода в воздухе и насколько эта концентрация опасна для работающих, если согласно нормам содержание Н2S в воздухе для предприятий не должно превышать 0,01 мл/л? Какую опасность для здоровья человека представляет этот газ? 5Н2S + 2KMnO4 + 3H2SО4 = 5S↓ + К2S04 + 2MnS04 + 8H2O. Ответ: 0,11%; на 1 л воздуха приходится 1,1 мл H2S т. е. его концентрация более чем в 100 раз превышает допустимую норму. Работа секций 15—20 мин. Учитель. Время закончилось, начинаем общение между секциями. ^ 1-й ученик. В лаборатории ГОК размерами 10 х 5 х 3,5 м горит пять газовых горелок. Каждая из горелок расходует в час 0,4 м3 светильного газа. Светильный газ имеет следующий состав: 55% H2, 30% СН4, 7% СО, 4% С2H4, 2% CO2, 2% N2 (по объему). Первоначально воздух содержал 79% азота и 21% O2 (по объему). Вычислите, каким станет состав воздуха в лаборатории через 30 мин, если помещение не будет вентилироваться и температура внутри его не изменится. ^ 2-й ученик. Состав воздуха в лаборатории, если помещение не будет вентилироваться и температура внутри не изменится, характеризуется повышенным содержанием CO2 (ПДК —0,03%). Оксид углерода (IV) оказывает на человека наркотическое действие, раздражает кожу и слизистые оболочки, в относительно малых концентрациях возбуждает дыхательный центр, в очень больших — угнетает. Обычно высокое содержание углекислого газа в воздухе связано с понижением в нем содержания кислорода, что может стать причиной смерти. CO2 оказывает центральное сосудосуживающее и местное сосудорасширяющее действие, вызывает ацидоз, повышенное содержание адреналина и норадреналина и уменьшение содержания аминокислот в крови, ингибирует действие ферментов в тканях. Животные менее чувствительны к углекислому газу, чем человек. ^ Для сжигания 2 т одного из компонентов гайской руды — сульфида цинка, содержащего 3% негорючих примесей, израсходовали 6000 м3 воздуха. Определите состав образовавшегося газа и загрязняющего атмосферу города сернистого газа. Предложите эффективные способы обезвреживания оксида серы (IV). ^ . Утилизация оксида серы (IV). 1. Классический процесс Клауса: SO2 + 2Н2S = 3S + 2Н2О, так получают серу в Оренбурге, Астрахани, Норильске. 2. Поглощение известняком: 2CaCO3+2SO2+O2 → 3CaSO4+2CO2↑. 3. Аммиачный способ: SO2 + 2NНз + H2O = (NH4)2S03; (NН4)SО3 + SO2 + Н2О = 2NH4HSO3; 2NН4НS03 + (NH4)2SО3= 2(NН4)2S04 + S↓ + H2O ^ Сообщения учеников 5-й ученик. Сероводород выбрасывают в атмосферу предприятия нефтеперерабатывающей, нефтедобывающей, коксохимической, азотно-туковой отраслей промышленности. В больших концентрациях сероводород ведет себя как сильный яд нервно-паралитического действия. При его концентрации 1000 мг/м3 и выше у человека появляются судороги, может остановиться дыхание или наступить паралич сердца. H2S блокирует дыхательные ферменты, раздражающе действует на слизистую оболочку органов дыхания и глаз. При хроническом воздействии сероводорода на организм человека в малых концентрациях ухудшается состояние сердечно-сосудистой и нервной систем. ПДК (Н2S) — 0,008 мг/м3. Утилизация H2S по методу Клауса: SO2 + 2H2S = 3S + 2Н2О. ^ SO2 поступает в воздух в результате не только сжигания топлива, но и плавильных руд, содержащих серу. Основные источники загрязнения атмосферы SO2 — энергетические установки предприятий цветной металлургии и сер-но-кислотного производства. Выбросы SO2 распространяются на значительные расстояния от источника (на тысячу и более километров). Оксид серы (IV) считается одной из основных составных частей токсичных туманов и одним из активных компонентов формирования смога. Хроническое воздействие SO2 на органы дыхания способствует возникновению бронхитов, может нарушать углеводный и белковый обмен, способствует образованию метгемоглобина, снижению иммунитета. ПДК (SO2) — 0,05 мг/м3. ^ Оксид углерода (II) — продукт неполного сгорания топлива. Этот оксид соединяется с гемоглобином крови в 200—300 раз быстрее, чем кислород, образуя очень стойкое соединение — карбоксигемоглобин, диссоциация которого протекает в 3600 раз медленнее, чем оксигемоглобина. При этом резко снижается обеспеченность тканей организма кислородом, развивается гипоксемия. СО соединяется также и с миоглобином мышц. Он нарушает углеводный обмен, усиливая распад гликогена в печени, нарушая утилизацию глюкозы, повышая уровень сахара в крови, моче и в спинномозговой жидкости, нарушает водно-солевой обмен. ^ Утилизация оксидов углерода (II) и (IV). 2СО + О2 = 2С02; СО2 + 2Н2 =Pt CH2O+ H2O; СО2 + ЗН2 =Pt СНзОН + H2O; СО2 + Са(ОН)2 = СаСО3 + Н2О. ^ I вариант 1. После окончания лабораторной работы по химии ваш товарищ вылил использованные реактивы в раковину, а не в специально приготовленную для этих целей емкость. Как вы поступите: а) выльете свои реактивы туда же, куда и он; б) объясните ему, почему этого не следует делать; в) расскажете о его действиях учителю? 2. Как бы вы поступили, если, прогуливаясь по берегу водоема, увидели ржавое ведро возле старого кострища: а) очистили бы берег, выбросив ведро в воду; б) не обратили бы на него внимания; в) отнесли бы ведро на ближайшую свалку или закопали его в землю? 3. Вы — заместитель директора фабрики резиновых игрушек. Вам предложили новую краску, более дешевую и яркую, но содержащую кадмий. В результате ее использования фабрика получит большую прибыль. Как вы поступите, если знаете о токсичности красителей, содержащих кадмий: а) согласитесь с директором на покупку новой краски; б) будете против этого решения; в) пойдете на компромисс и предложите выпускать 50% игрушек с использованием новой краски и 50% — старой? 4. Какие газы способствуют возникновению «кислотных дождей»: а) P2O5, Сl2, NН3; б) NO, NO2, SO2; в) СН4, C2H2, CO2? ^ 1б, 2в, 3б, 4б. II вариант 1. Мальчик разбил термометр в отсутствие родителей. Как ему следует поступить: а) выбросить остатки термометра в ведро, чтобы их не увидели родители; б) вызвать представителей СЭС; в) оставить все до прихода родителей? 2. Вы работаете на химическом заводе и случайно узнаете о неисправности в системе очистных сооружений. Как вы поступите: а) сообщите директору завода, чтобы он сам принял решение; б) сделаете вид, что вам ничего не известно о неисправности, так как не хотите потерять в зарплате из-за остановки завода; в) скажете директору и, если он не примет меры, будете активно действовать сами: сообщите рабочим, сотрудникам заводской газеты, соберете людей на митинг? 3. Один из путей защиты биосферы от загрязнения — очистки отходящих газов и сточных вод на промышленных предприятиях. Современные очистные сооружения достаточно эффективные, но дорогостоящие. Как бы вы поступили, если были бы директором крупного завода и имели в своем распоряжении значительную сумму денег: а) положили бы деньги в банк для уплаты штрафов за загрязнение природной среды — это выгоднее, чем строить очистные сооружения; б) вложили бы деньги в строительство очистных сооружений; в) часть денег вложили бы в расширение производства, а часть использовали бы для увеличения заработной платы рабочим? 4. Какие газы способствуют возникновению парникового эффекта: а) С2Н4, NН3,О2; б) Cl2, C3H8, H2; в) СО2,Оз,СН4. Ответы: 1б, 2в, 3б, 4в. Проверка работы секции (30 мин). Оценка результатов тестовой проверки (5 мин). Ученики обмениваются работами и проверяют тест по ключу. Подведение итогов (5 мин). Учитель объявляет оценки классу и отдельным ученикам.
|
Ваша оценка этого документа будет первой.
Ваша оценка: Разместите кнопку на своём сайте или блоге: