Бинарный урок биологии и химии в 9 классе.

Бинарный урок биологии и химии в 9 классе.

Тема: «Круговорот веществ в природе».

Цель урока: Показать основную функцию биосферы, изучить основные биохимические циклы.

Задачи урока: 

1.Выявить главную функцию биосферы, рассмотреть основные биохимические циклы.

2.Углубить, обобщить и систематизировать знания учащихся о химических элементах, их соединениях и их воздействии на окружающую среду.

3.Развивать умение работать с дополнительными источниками знаний.

Тип урока: комбинированный

Ход урока.        

I.Организационный этап.

II.Постановка цели и задач урока. Мотивация учебной деятельности учащихся. 

Эпиграф: (Слайд)

“Ах, эта среда обитания!
Все связаны между собой
Обменом, цепями питания,
Составом, структурой, судьбой”.

                Е. Николаевская

 III.Актуализация знаний:

Фронтальная беседа «Биосфера, как среда обитания живых организмов» (слайды) учитель биологии.

-Что такое биосфера? (оболочка Земли, населенная живыми организмами)

-Докажите, что биосфера открытая система?

-Имя великого русского ученого, который является основоположником учения о биосфере? Что он назвал живым существом?

IV.Первичное усвоение новых знаний:

«Значение  круговорота  в  природе  и  жизнедеятельности  человека» - учитель  химии.

Известно, что из более 90 химических элементов, встречающихся в природе, 30 – 40 необходимы живым организмам. Некоторые элементы, такие как углерод, водород и азот, требуются в больших количествах, другие – в малых.

Химические элементы циркулируют в биосфере по определённым путям, обеспечивая свою неисчерпаемость. (слайд) В связи с этим реализуется закон сохранения вещества: атомы в химических реакциях никогда не исчезают, не образуются и не превращаются друг в друга; они только перегруппировываются с образованием различных молекул и соединений (одновременно происходит поглощение или выделение энергии). В силу этого атомы могут использоваться в самых различных соединениях и запас их никогда не истощается. Именно это происходит в биосфере в виде круговоротов элементов. При этом выделяют два круговорота: большой (геологический) и малый (биологический). (слайд)

Учитель  биологии: 

    Наиболее значимыми для функционирования биосферы являются круговороты основных элементов, входящих в состав живого вещества: углерода, азота, фосфора, серы и кислорода, поскольку они являются компонентам и для построения основных молекул живого вещества – углеводов, липидов, белков и нуклеиновых кислот. Эти круговороты создаются живым веществом и одновременно поддерживают жизнедеятельность самих живых организмов.

     За время существования биосферы свободный кислород атмосферы обновлялся не менее миллиона раз, а воды Мирового океана прошли через биогенный цикл не менее 300 раз.

Учитель химии: 

   Посмотрим на эти элементы с точки зрения химии.

Рассказ учащихся с использованием заранее выполненных презентаций.

Презентация «Углерод и его свойства» (слайд)

Содержание углерода в карбонатных горных породах (демонстрация коллекции горных пород – лежат на столах). (слайд)

В природе углерод встречается в свободном состоянии (алмаз, графит) и в форме соединений, главным образом карбонатов основным карбонатным минералом является кальцит CaCO_3, который образует карбонатные осадочные горные породы: мел, известняк, мрамор. Углерод входит в состав известковых туфов   и в виде углекислого газа.

V.Первичная проверка понимания

Практическая работа:  

   Доказать опытным путем, что в состав соединения №1 входит связанный углерод.

1. К выданному образцу прилить соляную кислоту, выделяется газ.

2. В пробирку опустить горящую лучинку, что происходит?  

(Она потухнет, так как углекислый газ не поддерживает горение).

3. Уравнение реакции записать в молекулярном и ионном виде:

Na₂CO₃ + 2HCl = 2NaCl + CO₂ + H₂O

2Na⁺ + CO₃^2- + 2H⁺ + 2Cl^- = 2Na⁺ + 2Cl^- + CO₂ + H₂O

2H⁺ + CO₃^2- = CO₂ + H₂O        

Происходит выделение пузырьков газа            

-поддержание концентрации СО₂ атмосферы;                                                              

-углекислый газ образуется в результате дыхания.

Опыт: подышать в чистую стеклянную трубочку через известковую воду, она  помутнеет. Почему? 

(Так как происходит выпадение осадка СаСО3)

Са(OH)₂ + CO₂ = CaCO₃

C помощью данного опыта мы с вами доказали, что углекислый газ выделяется в процессе дыхания.

Учитель биологии: 

Углекислый газ образуется при сгорании топлива. Поэтому в городской местности, вблизи заводов, фабрик и транспорта углекислого газа больше, чем в сельской местности. Он образуется при тлении и гниении органических веществ.

-углерод океана (слайд)

Гораздо больше, чем в воздухе, углекислого газа содержится в водах морей и океанов. В воде он легко растворяется, образуя слабую угольную кислоту H₂CO₃. Эта кислота вступает в реакции с кальцием и другими элементами, образуя минералы, называемые карбонатами и гидрокарбонатами. Карбонатные породы, например известняк, находится в равновесии с диоксидом углерода, который содержится в контактирующей с ними воде. Аналогичным образом количество СО₂, растворенного в океанах и пресных водах, определяется его концентрацией в атмосфере. Общее количество растворенных и осадочных углеродсодержащих веществ оценивается в 1,8 трл.т.

Учитель химии:

Химический круговорот углерода;

-миграция углерода осуществляется созданием карбонатной системы в различных водоемах, где углекислый газ переходит в угольную кислоту, в гидрокарбонат - ионы и карбонат – ионы. Затем с помощью растворенного в воде кальция (реже магния) происходит осаждение карбонатов (CаСО₃) биогенным и абиогенным путем, в результате чего возникают мощные толщи известняков.

Задание: (слайд)

Осуществить цепочку превращений:  

 СО₂ → Н₂СО₃ → СаСО₃ → Са(НСО₃)₂    

Учитель биологии: (слайд)

    Биологический круговорот углерода.

Все живое на Земле имеет в своем составе углерод. Атомы углерода постоянно перемещаются из одной части биосферы в другую. В атмосфере содержится большое количество углекислого газа, содержащего углерод. В процессе фотосинтеза молекулы углекислого газа поглощаются растениями, при этом атомы углерода входят в состав разнообразных органических соединений растения, включаясь таким образом в его структуру. Количество углерода, ежегодно связываемого растениями, оценивается в 46 млрд. т. Если травоядное животное съест растение или его часть, углерод войдёт в состав организма этого животного. В процессе дыхания, как растений, так и животных углерод вернётся в атмосферу в виде углекислого газа. Сотни миллиардов тонн углекислого газа вместе с  водой включается ежегодно  в  процесс  фотосинтеза,  в  результате  которого  образуется  свободный  молекулярный  кислород  и  важные  органические  вещества  -  углеводы. Когда живые организмы погибнут, их тела будут разрушены редуцентами (гнилостными бактериями) до простых не органических соединений, а остатки со временем могут превратиться в ископаемое топливо (нефть, уголь, газ), при сжигании которого углекислый газ снова поступит в атмосферу. В результате разрушения осадками горных пород растворённый углекислый газ вносится в океан. Затем он может вернуться в атмосферу или войти в состав тканей морских растений или животных в этом случае углерод будет накапливаться на дне в виде отложений и в итоге превратиться в известняк, в этом случае часть углерода выпадет на долгое время из круговорота. Также оксид углерода возвращается в атмосферу в процессе извержения вулкана. СодержаниеСО₂ в атмосфере составляет 0,03%, что обеспечивает относительное  постоянство  климата  на  Земле.

Следующий круговорот, который мы с вами рассмотрим - круговорот азота.

Презентация «Азот». (слайд)

Учитель химии: (Слайд)

Среди основных неорганических веществ, содержащих атомы азота можно назвать азотную кислоту и ее соли, а именно:

а) природные соединения азота – селитры;

Все нитраты:

-щелочных металлов,  

-щелочно-земельных металлов аммония называют селитрами (натриевая,  калийная и  т.  д.).  

Особое название имеют соли:

NaNO₃ -  чилийская селитра (натриевая)

KNO₃ - индийская селитра (калиевая)

Ca(NO₃)₂ -  норвежская селитра (кальциевая)

б) атмосферный азот.

Свободного молекулярного азота   80% в атмосфере более чем достаточно. Однако фиксация азота в живом веществе нашей планеты осуществляется ограниченным количеством живых существ. Только некоторые микроорганизмы почв и поверхности мирового океана способны расщеплять молекулярный азот и использовать его для построения белков и других органических соединений живого вещества. Атмосферный азот поглощается при жизнедеятельности азотофиксирующими бактериями и некоторыми водорослями, которые синтезируют нитраты, доступные для использования растениями биосферы.    

Растения и животные после своей гибели возвращают азот в почву, откуда оно поступает в состав новых организмов. При этом определенная часть азота в виде молекул возвращается в атмосферу. В почвах происходит процесс нитрификации, который состоит из цепи реакций, когда при участии микроорганизмов происходит окисление иона аммония до нитрита или нитрита до нитрата. Восстановление нитритов и нитратов до газообразных соединений молекулярного азота или его оксидов составляет сущность процессов денитрификации. В малых количествах атмосферный азот связывается с кислородом в процессе грозовых разрядов, а затем с дождями выпадает на поверхность почв.

Задание:

(слайд) запишите уравнения реакции, происходящие в атмосфере во время грозы

Осуществить цепочку превращений:

N₂→ NO → NO₂ → HNO₃

Учитель биологии:

Большая часть азота забирается из почвы с сельскохозяйственными культурами, поэтому в почву нужно вносить азотные удобрения.

Азот в основном применяют для синтеза аммиака, который в дальнейшем используется в производстве азотной кислоты и других азотсодержащих соединений, которые нашли широкое применение в качестве минеральных удобрений.

Почему нельзя вносить соли аммония в качестве азотных удобрений вместе с известью? (видеоролик).

Т.к. при взаимодействии солей аммония с известью образуется гидроксид аммония, который разлагается на воду и аммиак. Аммиак газ – он улетучивается.

NH₄Cl + Ca(OH)₂ = CaCl₂ + NH₃ + H₂O

Учитель биологии:

Круговорот азота (просмотр видеоролика). (слайд)

Следующий круговорот который мы сегодня рассмотрим - круговорот фосфора.

Презентация «Фосфор». (слайд)

VI.Первичное закрепление

Задание:

Осуществить цепочку превращений: (слайд)

Р→ Р₂O₅ → Н₃РO₄ → Аg₃РO₄

Практическая работа: 

Докажите опытным путем, что выданное вам вещество содержит фосфаты.

Запишите уравнение реакции в молекулярном и ионном виде. Назовите признаки реакции.        

2Na₃PO₄ + 3Ca(OH)₂ = 6NaOH + Ca₃(PO₄)₂

6Na⁺ + 2PO4^2- + 3Ca²⁺ + 6OH^- = 6Na⁺ + 6OH^- + Ca₃(PO₄)₂

3Ca²⁺ + 2PO4^2-  = Ca₃(PO₄)₂ происходит выпадения осадка.

Основные запасы фосфора содержат различные горные породы: фосфориты и апатиты, которые в результате разрушения и эрозии отдают свои фосфаты растениям, а они синтезируют органические вещества. Содержат Р в виде нерастворимого Са₃(РО₄)_2, плохо усваивается растениями.    

Учитель биологии:

Составьте круговорот ФОСФОРА в природе. (Слайд)

(Фосфор содержится в горных породах, откуда выщелачивается в почву и усваивается растениями, а затем по пищевым цепям переходит к животным. После разложения мертвых тел растений и животных не весь фосфор вовлекается в круговорот, часть его вымывается из почвы в водоемы (реки, озера, моря). Там фосфор оседает на дно и почти не возвращается на сушу, лишь небольшое количество его возвращается с выловленной человеком рыбой или с экскрементами птиц, питающихся рыбой.)                                

Творческое задание (в группах).

Нарисуйте с помощью схемы круговорот: 1 группа- Углерода, 2 группа-Азота, 3 группа- Фосфора. Слайд 20.

Выводы: (слайд)

-Главная функция биосферы - обеспечение круговорота веществ между атмосферой, гидросферой, литосферой и живыми организмами.

-Круговорот веществ — многократное участие веществ   в процессах, протекающих в атмосфере, гидросфере и литосфере, в тех слоях, которые входят в состав биосферы Земли.

-Круговорот веществ осуществляется при непрерывном поступлении (потоке) внешней энергии Солнца и внутренней энергии Земли.

-Круговорот веществ обеспечивает неисчерпаемость отдельных атомов химических элементов.                                                                                                 

VI.Информация о домашнем задании, инструктаж по его выполнению

Параграф 47.

Составить кроссворд «Круговорот веществ в природе» по теме урока.

VII.Рефлексия (подведение итогов занятия)

-Сегодня мы с вами узнали главную функцию биосферы-обеспечение круговорота химических элементов.                                                                                        

-Рассмотрели основные биохимические циклы, происходящие в биосфере.

-Расширили, обобщили и систематизировали знания   о химических элементах, их соединениях и их воздействии на окружающую среду.

Сегодня у нас с вами был интегрированный урок.

Понравился ли он вам?

Хотелось бы вам, чтобы такие уроки проводились чаще?

Краткое описание документа:

Тема урока: «Круговорот веществ в природе». На данном уроке раскрывается основная функция биосферы, изучаются основные биохимические циклы. Углубляются, обобщаются и систематизируются знания учащихся о химических элементах, их соединениях и их воздействии на окружающую среду.