Практико-ориентированные и экологические задания для студентов СПО по дисциплине "Химия"

ГБП ОУ «Тверской политехнический колледж»

Методическая разработка

Практико-ориентированные и экологические задания для студентов СПО технического профиля

по дисциплине «Химия»

Разработала:

Хохолева Ирина Леонидовна

преподаватель химии

Тверь 2017

Пояснительная записка

Есть три силы, заставляющих детей учиться: послушание, увлечение и цель. Послушание подталкивает, цель манит, а увлечение движет. Если ребята равнодушны к предмету, то увлечение становится тяжелой повинностью. Химия – один из самых трудных предметов. А между тем, химическое образование необходимо для создания у студентов отчетливых представлений о роли химии в решении сырьевых, энергетических, продовольственных, медицинских проблем человечества. К сожалению, в учебных программах не используется научно – практический потенциал химической науки.

Предлагаемые задания учебников - стандартные, а в жизни человек сталкивается с задачами нестандартными. Поэтому я апробировала систему учебных практико – ориентированных заданий по некоторым наиболее значимым темам курса химии. Содержание таких заданий опирается на программу, несет познавательную нагрузку, искомые и заданные величины реальны. Для успешного выполнения таких заданий необходимо не только и не столько знание фактического материала, сколько умение логически мыслить и химическая интуиция. А это шаг к воспитанию творчески активной личности.

Обучение с использованием практико – ориентированных заданий приводит к более прочному усвоению информации, так как возникают ассоциации с конкретными действиями и событиями. Особенность этих заданий (необычная формулировка, связь с жизнью, межпредметные связи) вызывают повышенный интерес учащихся, способствуют развитию любознательности, творческой активности. Студентов захватывает сам процесс поиска путей решения задач. Они получают возможность развивать логическое и ассоциативное мышление.

Такие задания способствуют интеграции знаний, побуждают учащихся использовать дополнительную литературу (и не только по химии), что повышает интерес к учебе в целом, положительно влияет на прочность знаний и качество обученности.  Формируются правильное экологическое мышление и экологическая культура, которая включает в себя: культуру познавательной деятельности, культуру труда, культуру духовного общения с природой.

Экологическое мышление складывается из комплекса качеств, которые необходимо воспитывать у ребенка: эстетическое восприятие окружающего, чувство прекрасного и прочные естественнонаучные знания. Именно поэтому естественные науки – биология, физика, химия – представляют особую важность.

Проблема состоит в том, как преподнести экологический материал чтобы учащимся он был интересен, чтобы не вызывал «отторжения» как нечто надоевшее и «приевшееся».

Экологизация курса химии даёт возможность преподавателю раскрыть особую роль этой науки в борьбе с экологическим невежеством, проявляющимся в укоренившемся представлении о «виновности» химии в сложившейся экологической ситуации.

В условиях экологизации химического образования возрастает роль расчетных и творческих задач с экологическим содержанием. Использование на уроках химии таких задач направлено на изучение богатств родного края, способствует пониманию сущности экологических проблем, способствует гуманитарному воспитанию.

Моими экологическими целями на занятиях по химии являются:

·        сформировать у студентов экологическую компетентность, направленную на положительное отношение к экологии окружающей среды;

·        создание системы непрерывного экологического образования;

·        формирование основ здорового образа жизни;

·        формирование и развитие межпредметных связей в изучении экологических проблем (химия – география, химия – биология)

В процессе изучения экологических аспектов у студентов формируются умения:

- применять знания по химии для объяснения причин возникновения экологических проблем и поиска путей их решения;

- использовать дополнительный материал для проведения исследований по изучению местных экологических проблем.

Практико – ориентированные задания способствуют интеграции знаний, побуждают учащихся использовать дополнительную литературу (и не только по химии), что повышает интерес к учебе в целом, положительно влияет на прочность знаний и качество обученности.

Тема: «Молекулярные массы веществ»

Задача. Почему китайцы используют крапиву в качестве “кровоочистительного” средства?

Информация-подсказка. Установлено, что крапива увеличивает содержание гемоглобина и количество эритроцитов в крови. Поэтому она является хорошим “кровоочистительным” средством и чрезвычайно полезна при самых различных заболеваниях крови; используется также для лечения фурункулов, угрей, лишаев и других кожных заболеваний. Гемоглобин содержится в эритроцитах крови. Это красный пигмент (гем), содержащий железо, в сочетании с протеином. Когда кровь проходит через легкие, к атому железа гема C₃₄H₃₂O₄N₄Fe присоединяется кислород.

Задание. Вычислите относительную молекулярную массу гема.

(Ответ. Мr = 616).

Тема: «Строение атома»

Задача

Почему вьетнамцы едят землю?

Информация-подсказка. Специально “копченые” куски земли в качестве “лакомства” продаются на многих базарах в провинции Виньфук и других районах Северного Вьетнама. В образцах земли химическим анализом обнаружено много железа и марганца.

Задание. Составьте электронную формулу атома железа.

(Ответ. 1s²2s²2p⁶3s²3p⁶4s²3d⁶).

Задача

Почему для индийцев река Ганг священна?

Информация-подсказка. Туристы, приехавшие в Индию, обязаны искупаться в водах “священного Ганга”. На берегах Ганга омываются ежедневно тысячи людей, при этом не обнаружено ни одного возбудителя инфекционного заболевания. Это связано с тем, что в устье реки Ганг располагаются залежи самородного серебра, в прибрежных зонах реки находятся самые крупные в Индии месторождения серебра. Поэтому в воде Ганга находятся ионы серебра, обладающие бактерицидным действием.

Задание. Составьте электронную формулу иона серебра Ag⁺, обладающего бактерицидным действием.

(Ответ. 1s²2s²2p⁶3s²3p⁶4s²3d¹⁰4p⁶ 5s⁰ 4d¹⁰.)

Тема «Химические уравнения»

Задача. В одной книге один писатель -  фантаст написал, что если чайник с водой очень долго кипятить на плите, то произойдет взрыв, так как вода разлагается на водород и кислород. 

Вопрос: Может ли такое быть?

(Ответ: Нет, так как вода разлагается при температуре 2000°C или при пропускании электрического тока, а кипит вода при температуре 100°C) 

Тема «Вычисление массовой доли элемента»

Задача

Почему у французов, традиционно потребляющих жирную пищу, богатую холестерином, значительно реже, чем у других европейцев, наблюдаются сердечно-сосудистые заболевания?

Информация-подсказка. От атеросклероза – основного виновника сердечно-сосудистых заболеваний – французов защищает красное вино. Предполагается, что содержащиеся в нем полифенолы значительно снижают вероятность образования холестериновых атеросклеротических бляшек.

Задание. Вычислите массовую долю углерода в холестерине C₂₇Н₄₅ОH.

(Ответ. 324 : 386•100(%) = 83,94 %).

Задача. Определите молекулярную формулу вещества, из которого целиком состоит скелет простейших морских животных аконтарий, если массовые доли элементов в нем составляют: 47,83% (Sr);17,39% (S); 34,78% (O).                                                                                                        (Ответ: SrSO₄)

Задача. В реанимацию попадают больные, потерявшие много крови. В этих случаях используют 0,85%-й раствор поваренной соли (p = 1 г/мл), который называется физиологическим раствором. Представьте, что вы медсестра реанимационного отделения и должны срочно приготовить 800 мл такого раствора. Как вы на месте медсестры приготовили бы такой раствор?

(Ответ: Растворить 6,8 г соли в 793 мл воды.)

Задача. Познакомившись на уроках химии со способами выражения концентрации растворов, Оля для себя решила, что станет фармацевтом. Для домашней аптечки 3%-й раствор перекиси водорода она взялась приготовить сама. Сполоснув флакончик из-под спирта дистиллированной водой и бросив в него четыре таблетки гидроперита (каждая по 0,75 г), она отмерила 97 мл все той же воды, влила во флакон и плотно закрутила крышечку.

Вопрос: Как вы полагаете, получилось ли у Оли медицинское средство?

(Ответ: Оля все сделала правильно: 3%-й раствор перекиси водорода получился).

Задача. У Виталия пониженная кислотность желудка. Врач порекомендовал ему запивать принимаемую пищу 3%-м раствором соляной кислоты. В день Виталий выпивает 10 г такого раствора. Чтобы не ходить часто в аптеку, Виталий предложил маме купить средство сразу на весь год. Мама посмотрела на сына и предложила ему сначала подумать, а затем самому воплотить в жизнь это решение.

Вопрос: Почему мама так себя повела? Найдите массу выпитой Виталием кислоты за год.

(Ответ: Мама – не грузовик. Она не может сразу принести 36,5 кг раствора кислоты. За год мальчик выпьет 1,095 кг 100%-й кислоты).

Задача. Подоив корову, хозяйка налила в горшок 2 л молока с жирностью 4,6%. Выспавшийся за целый день толстый пушистый кот прыгнул на стол и слизал 200 г отстоявшихся сливок с жирностью 15%.

Задание: Подсчитайте, много ли жира осталось в горшке. Сколько граммов жира съел кот? Плотность молока принять за 1 г/см³.

(Ответ: Кот съел 30 г жира из 92 г. Осталось 62 г, что составит жирность, равную 3,4%).

Задача. Четыре подряд съеденных мороженых обернулись для Насти температурой и ангиной. Врач назначил ей почаще полоскать горло 2%-м раствором фурацилина.

Вопрос: Сколько 250-граммовых стаканов этого средства попало в канализацию, если было израсходовано восемь стандартов фурацилина по 10 таблеток каждый? Каждая пилюля весит по 0,5 г.

(Ответ: В канализацию попадет 2000 г, т.е. 8 стаканов 2% раствора фурацилина)

Задача. Со шкафа техничка уронила сосуд, где содержалось 700 г раствора гидроксида натрия с массовой долей NaОН 10%.

Вопрос: Cколько граммов воды и щелочи взял лаборант для приготовления нового такого же раствора?

(Ответ: Лаборанту пришлось смешать 70 г NaOH и 630 г Н₂О).

Задача. Уходя на работу, мама поручила Ксюше постирать тюль и свести пятно от ржавчины лимонной кислотой. Покопавшись в книге «Домоводство», Ксюша поняла, что нужно приготовить 10%-й раствор кислоты и погрузить туда на 30 мин ткань с ржавым пятном размером с ее ладошку.

Задание: Будь вы Ксюшей, сколько взяли бы воды и кислоты для приготовления раствора? В какой емкости выводили бы пятно?

(Ответ: Отбеливать нужно в пластмассовой, керамической, стеклянной или эмалированной посуде. 300 г раствора достаточно. Нужно отмерить 270 г воды и 30 г кислоты. (Практически это полный до краев стакан воды, смешанный со столовой ложкой лимонной кислоты, набранной с горкой)).

Тема «Электролитическая диссоциация. Реакции ионного обмена»

Задача. Почему в Англии в последние десятилетия наблюдается снижение смертности от болезней сосудов головного мозга?

Информация-подсказка. Это связано с увеличением потребления свежих фруктов и овощей. В свежих овощах и фруктах всегда много калия и мало натрия. Натрий задерживает воду в организме, повышая артериальное давление, а калий, напротив, способствует его снижению. Вот почему увеличение потребления овощей, фруктов, в частности яблок, можно рассматривать как существенную меру предупреждения болезней сосудов головного мозга.

Задание. Составьте уравнения электролитической диссоциации хлорида калия, хлорида натрия.

(Ответ. KCl  K⁺ + Cl^– и NaClNa⁺+ Cl^–)

Задача

Почему у жителей южных районов спазмы кровеносных сосудов происходят реже, чем у северян?

Информация-подсказка. Врачи связывают это с содержанием в организме магния, т.к. известно, что внутривенные и внутримышечные вливания растворов солей магния снимают спазмы и судороги. В организм человека магний поступает с овощами и фруктами. Особенно богаты им абрикосы, персики и цветная капуста.

Задание. Составьте уравнения электролитической диссоциации хлорида магния.                                                                    

 (Ответ. MgCl₂ Mg²⁺ + 2Cl^–)

Задача

 Зачем древний индеец кормил своего петуха жемчугом, а через два часа забивал его и извлекал жемчуг?

 Информация-подсказка. Жемчуг на 86 % состоит из карбоната кальция. При попадании жемчужины в желудок петуха верхний потускневший или поцарапанный слой растворялся в соляной кислоте желудочного сока, при этом улучшался блеск жемчужины.

Задание. Составьте уравнение химической реакции карбоната кальция с соляной кислотой.

(Ответ. CaCO₃ + 2НCl →CaCl₂ + CO₂ + H₂O.)

Тема «Щелочные металлы»

Задача

Почему эскимосы употребляют в пищу очень мало соли?

Информация-подсказка. Согласно одной из научных теорий, все животные, обитающие на земле, включая человека, – потомки организмов, которые появились и жили в море. Жидкость тела этих созданий по составу была морской водой. Переселившись на сушу, они сохранили морскую воду в качестве жидкости своего тела. Но природа не в состоянии обеспечить живые организмы достаточным количеством соли в натуральном виде. Поскольку соль растворяется в воде, значительная ее часть вымывается из почвы дождевой водой в реки, моря и океаны. В результате произрастающие на земле растения содержат недостаточно соли. Вот почему животные, питающиеся растениями, нуждаются в соли. Организм каждый день теряет определенное количество жидкости, содержащей соль, и растительная пища не восполняет ее. Животным, питающимся другими животными, дополнительная соль не нужна. Они получают необходимую им соль из организмов своих жертв. Эскимосы питаются преимущественно мясом, поэтому потребность в соли у них очень мала.

Задание. Напишите формулы солей натрия.

(Ответ. NaNO₃, NaF, NaI, NaBr, NaCl, NaNO₂, Na₂SO₃.)

 Задача. В 100 г кураги содержится 2, 034 г калия. Сколько граммов кураги нужно съесть, чтобы получить суточную норму калия? (суточная норма - 3,5 г).  

(Ответ: m(кураги) сут.172 г.)

Тема «Углерод. Кислородные соединения углерода»

Задача

 Почему шахтеры в Западной Европе и на Руси в прежние времена, спускаясь в шахты, брали с собой канарейку?

Информация-подсказка. В прошлом были частыми случаи отравления людей в угольных шахтах угарным газом СО. Поскольку оксид углерода не имеет запаха, то опасность подступала незаметно. Шахтеры брали с собой канарейку в клетке в качестве индикатора: присутствия в воздухе следов угарного газа и метана.

Задание. Установите молекулярную формулу данного оксида углерода, если массовые доли элементов в его молекуле составляют: С – 42,86 %; О – 57,14 %.     (Ответ: CO)

Задача

 У. Коллинз «Лунный камень».

«Посмотрите, Габриэль, -  сказала мне Рэчел и поднесла сверкающий алмаз к солнечному лучу, падавшему из окна.

- Господи помилуй! Вот уж поистине алмаз! Величиной с яйцо ржанки!

Блеск, струившийся из него, походил на сияние полной луны. Один мистер Годфри сохранил самообладание. Он обнял за талию своих сестер и, снисходительно посматривая то на алмаз, то на меня сказал:

- Уголь Беттередж! Простой уголь, мой добрый друг!»

Вопрос: Что хотел сказать этими словами мистер Годфри?

(Ответ: Алмаз – разновидность углерода)

Задача

В   Италии, близ Неаполя, имеется «собачья пещера», в которую из расщелин в горных породах поступает углекислый газ.

Вопрос: Почему при входе в пещеру людей с собаками, животные гибнут, а люди остаются невредимыми?

(Ответ: Причина в том, что углекислый газ тяжелее воздуха и скапливается на дне пещеры. Собаки невысокого роста, в сравнении с человеком, поэтому от недостатка кислорода для дыхания они погибают).

Задача

В продажу поступает много разновидностей зубной пасты Blend-a-med с самыми различными добавками. Одна из них называется "Бленд-а-мед-сода-бикарбонат", и реклама убеждает нас, что эта паста особенно эффективна для профилактики кариеса.

Вопрос: Обоснованно ли это утверждение?

(Ответ: Да, вполне обоснованно. NaHCO₃ в составе пасты нейтрализует молочную кислоту и повышает эффективность профилактического действия пасты. Кстати, эта идея не нова: еще несколько десятилетий назад в нашей стране начали выпускать зубной порошок «Особый», содержащий NaHCO₃).

Задача

Две хозяйки готовились к стирке. Первая подогрела воду до 60о и замочила в ней белье, вторая нагрела воду до кипения, прокипятила 5 минут, охладила до 60о и только после этого начала стирку.

Вопрос: У кого белье лучше отстирается? Каким простым опытом это можно доказать и как объяснить?

(Ответ: Мыло и другие моющие средства намного эффективнее действуют в мягкой воде. Жесткость воды обусловлена присутствием в ней гидрокарбонатов кальция и магния, которые при кипячении выпадают в осадок в виде карбонатов: Ca(HCO₃)₂ = CaCO₃ + H₂O + CO₂

                       Mg(HCO₃)₂ = MgCO₃ + H₂O + CO₂.  

При нагревании воды только до 60 градусов эти реакции не происходят, и вода остается жесткой. Так что белье лучше отстирается у той хозяйки, которая прокипятила воду, это легко доказать простым опытом: опустите по кусочку мыла в подогретую воду и воду той же температуры, но прокипяченную. В прокипяченной воде мыло растворяется почти без осадка, а в сырой воде образуется осадок в виде хлопьев).

Задача

Откуда в озере Натрон миниатюрные айсберги?

Информация-подсказка.  Воды щелочного озера Натрон на севере Танзании (близ кенийской границы) окрашиваются в красный цвет из-за сезонного цветения здешних солелюбивых водорослей. Углекислый натрий из озера кристаллизуется в плиты соды, похожие на миниатюрные айсберги

Задание. Установите молекулярную формулу углекислого натрия, если массовые доли элементов в нем составляют: 43,4% (Na), 11,3% (С), 45,3% (O).

(Ответ: Na₂CO₃)

Тема «Карбоновые кислоты»

Задача

Почему на Руси в деревнях раньше свежее мясо хранили в молочной сыворотке?

    Информация-подсказка. Кислая сыворотка за счет ферментов, повышающих кислотность желудочного сока, и молочнокислых бактерий обладает дезинфицирующими свойствами. Именно поэтому раньше на Руси в деревнях свежее мясо клали прямо в сыворотку – так удавалось довольно долго сохранять его, не прибегая к какой-либо специальной обработке.

Задание. Установите молекулярную формулу бензойной кислоты, обладающей дезинфицирующими свойствами, если массовые доли элементов в ней составляют: С – 68,85 %, Н – 4,92 %, О – 26,23 %.

(Ответ. С₇H₆O₂.)

Задача. При укусах муравьев на коже возникает чувство жжения в   результате действия этой кислоты. Установите ее молекулярную   формулу, если массовые доли элементов в ней составляют: 26,08% (С); 4,35% (Н); 69,56% (О).

(Ответ: НСООН)

 Задача. Какие меры предприняли бы вы на месте медработника детского сада, если бы во время прогулки вашего подопечного укусили муравьи? (Ребенок жаловался бы на сильное жжение.)

(Ответ. При укусах муравьев возникает чувство жжения в результате действия муравьиной кислоты. Для нейтрализации кислоты надо протереть место укуса раствором гидрокарбоната натрия (пищевой соды). Этот раствор имеет слабощелочную среду).

Задача

Почему у эскимосов Гренландии не бывает инфаркта миокарда?

Информация-подсказка. Коренные жители Гренландии употребляют в пищу рыбу (лосось, хамса, сардины, скумбрия), которая содержит эйконол. Химический состав эйконола представлен сбалансированным сочетанием витаминов А, D, Е с полиненасыщенными эйкозапентаеновой и докозагексаеновой жирными кислотами “омега-3”, оказывающими положительное воздействие на липидный обмен, препятствуя развитию атеросклероза. В результате уменьшается риск инфаркта миокарда.

Задание. Установите молекулярную формулу эйкозапентаеновой кислоты, если массовые доли элементов в ней составляют: С – 79,47 %, Н – 9,93 %, О – 10,60 %, M_r = 302.                                                                      (Ответ. C₂₀H₃₀O₂.)

Творческое задание. Подготовить сообщение “Химический характер житейских ситуаций” (уравнения химических реакций, встречающихся в быту).

Творческое задание. Сформулировать план-программу нового журнала по химии “Химический состав лекарственных растений”.

Список литературы:

1.     Пичугина Г.В. Повторяем химию на примерах из повседневной жизни. – М.: АРКТИ, 1999.

2.     Селевко Г.К. Современные образовательные технологии: Учебное пособие. – М.: Народное образование, 1998.

3.     Можаев   Г.М., старший преподаватель   ТюмГУ, химический факультет; специалист ТОГИРРО, kontren.narod.ru›ege/c3-gia.htm

4.     him.1september.ru›articles/2010/08/08

5.     him.1september.ru›2006/20/34.htm

6.     edu.rin.ru›html/642.html