Цель урока: изучение свойств воды.
Задачи урока: дать представление о воде как растворителе, о растворимых и нерастворимых веществах; познакомить с понятием «фильтр», с простейшими способами определения растворимых и нерастворимых веществ; подготовить доклад на тему «Вода – растворитель».
Оборудование и наглядные пособия: учебники, хрестоматии, тетради для самостоятельной работы; наборы: стаканы пустые и с кипяченой водой; коробочки с поваренной солью, сахаром, речным песком, глиной; чайные ложки, воронки, фильтры из бумажных салфеток; гуашь (акварельные краски), кисти и листы для рефлексии; презентация, выполненная в Power Point, мультимедийный проектор, экран.
ХОД УРОКА
I. Организационный момент
У. Всем доброе утро! (Слайд 1)
Приглашаю вас на третье заседание школьного
научного клуба «Мы и окружающий мир».
II. Сообщение темы и цели урока
Учитель. Сегодня у нас гости, учителя из других школ, которые пришли на заседание клуба. Предлагаю председателю клуба, Порошиной Анастасии, открыть заседание.
Председатель. Мы сегодня собрались на заседание клуба по теме «Вода – растворитель». Задание всем присутствующим: подготовить доклад на тему «Вода – растворитель». На этом уроке вам вновь предстоит стать исследователями свойств воды. Изучать эти свойства вы будете в своих лабораториях, с помощью «консультантов» – Макаренкова Михаила, Старковой Олеси и Стениной Юлии. Каждая лаборатория должна будет выполнить следующее задание: провести опыты и наблюдения, а в конце заседания обсудить план сообщения «Вода – растворитель».
III. Изучение нового материала
У. С разрешения председателя я хочу
сделать первое сообщение.
(Слайд 2) Такое же
заседание по теме «Вода – растворитель» недавно
провели ученики села Мирного. Открыл заседание
Костя Погодин, который напомнил всем
присутствующим еще об одном удивительном
свойстве воды: многие вещества в воде могут
распадаться на невидимые мельчайшие частицы, то
есть растворяться. Следовательно, для многих
веществ вода – хороший растворитель. После этого
Маша предложила провести опыты и выявить
способы, с помощью которых можно будет получить
ответ на вопрос, растворяется вещество в воде или
нет.
У. Предлагаю вам на заседании клуба
определить растворимость в воде таких веществ,
как поваренная соль, сахар, речной песок и глина.
Предположим … Допустим … Возможно … Что, если … |
У.
Подумаем вместе, какие гипотезы
будем подтверждать. (Слайд 3)
Предположим … (соль растворится в воде)
Допустим … (сахар растворится в воде)
Возможно … (песок не растворится в воде)
Что, если … (глина не растворится в воде)
У. Давайте, и мы проведем опыты, которые
помогут нам в этом разобраться.
Перед работой председатель напомнит вам правила
при проведении опытов и раздаст карточки, на
которых эти правила напечатаны. (Слайд 4)
«Правила при проведении опытов»
IV. Практическая работа
У. Предлагаю председателю выбрать «консультанта», который прочитает вслух из учебника (с.85) порядок действий при проведении первого опыта. (Слайд 5)
1) П. Проведите опыт с
поваренной солью. Проверьте, растворяется
ли в воде поваренная соль.
«Консультант» из каждой лаборатории берет
один из подготовленных наборов, и проводит опыт с
поваренной солью. В прозрачный стакан наливает
кипяченую воду. Всыпает в воду небольшое
количество поваренной соли.
Группа наблюдает,
что происходит с кристалликами соли, и исследует
воду на вкус.
Председатель (как в игре КВН) зачитывает один и
тот же вопрос каждой группе, а представители от
лабораторий отвечают на них.
П. Прошу всех приступить к выполнению
второго опыта, для которого необходимо
использовать фильтры.
У. Что такое фильтр? (Прибор,
устройство или сооружение для очищения
жидкостей, газов от твёрдых частиц, примесей.)
(Слайд 7)
У. Прочитайте вслух порядок действий
при выполнении опыта с фильтром.
(Слайд 8)
Учащиеся пропускают воду с солью через фильтр,
наблюдают и исследуют воду на вкус.
2) П. (Слайд 11) Проделаем такой
же опыт еще раз, только вместо соли
положим чайную ложку сахарного песка.
«Консультант» из каждой лаборатории берет
второй набор и проводит опыт с сахаром.
В
прозрачный стакан наливает кипяченую воду.
Всыпает в воду небольшое количество сахара.
Группа наблюдает, что происходит и исследует
воду на вкус.
П. (Слайд 12) Изменилась ли прозрачность
воды? (Прозрачность воды не изменилась)
Изменился ли цвет воды? (Цвет воды не изменился)
Изменился ли вкус воды? (Вода стала сладкой)
Можно ли сказать, что сахар исчез? (Сахар стал
невидимым в воде, вода его растворила)
У. Сделайте вывод. (Сахар растворился) (Слайд
12)
У. Пропустите воду с сахаром через
бумажный фильтр. (Слайд 13)
Учащиеся пропускают воду с сахаром через
фильтр, наблюдают и исследуют воду на вкус.
П. (Слайд 14) Остался ли сахар на фильтре? (На
фильтре сахара не видно)
Изменился ли вкус воды?
Удалось ли очистить воду от сахара? (Воду от
сахара очистить не удалось, вместе с водой он
прошел через фильтр)
У.
Сделайте вывод. (Сахар растворился
в воде) (Слайд 14)
У. Подтвердилась ли гипотеза?
У. Верно. Молодцы!
У. Результаты опыта оформите письменно
в Тетради для самостоятельной работы. (Слайд 15)
3) П. (Слайд 16) Проверим
утверждения и проведем опыт с речным песком.
У. Прочитайте в учебнике порядок
действий при проведении опыта.
Проводят опыт с речным песком. Размешивают в
стакане с водой чайную ложку речного песка. Дают
смеси отстояться. Наблюдают, что происходит с
песчинками и водой.
Сделайте вывод. (Песок не
растворился) (Слайд 17)У. (Слайд 18) Пропустите содержимое
стакана через бумажный фильтр.
Учащиеся пропускают воду с сахаром через
фильтр, наблюдают.
П. (Слайд 19) Что проходит через фильтр, а
что остается на нем? (Вода проходит через
фильтр, а речной песок остался на фильтре и
песчинки хорошо видны)
Очистилась ли вода от песка? (Фильтр помогает
очистить воду от частиц, которые в ней не
растворяются)
4) П. (Слайд 21) Проделайте такой же опыт
с кусочком глины.
Проводят опыт с глиной. Размешивают в стакане с
водой кусочек глины. Дают смеси отстояться.
Наблюдают, что происходит с глиной и водой.
П. (Слайд 22) Изменилась ли прозрачность
воды? (Вода стала мутной)
Изменился ли цвет воды? (Да)
Исчезли ли частицы глины? (Более тяжелые
частицы опускаются на дно, а мелкие плавают в
воде, делая ее мутной)
У. Сделайте вывод. (Глина не
растворилась в воде) (Слайд 22)
У. (Слайд 23) Пропустите содержимое
стакана через бумажный фильтр.
П. (Слайд 24) Что проходит через
фильтр, а что остается на нем? (Вода проходит
через фильтр, а не растворившиеся частицы
остаются на фильтре.)
Очистилась ли вода от глины? (Фильтр помог
очистить воду от частиц, которые не растворились
в воде)
У. Сделайте вывод.
(Глина не
растворяется в воде) (Слайд 24)
У. Гипотеза подтвердилась?
У. Молодцы! Все правильно!
У. Прошу одного из членов группы
зачитать выводы, записанные в тетради, всем
присутствующим.
У. Есть ли у кого-нибудь дополнения,
уточнения?
У. Сделаем выводы из опытов. (Слайд 25)
Все ли вещества растворяются в воде? (Соль,
сахарный песок растворились в воде, а песок и
глина не растворились.)
Всегда ли с помощью фильтра можно выявить,
растворяется вещество в воде или нет? (Растворившиеся
в воде вещества проходят через фильтр вместе с
водой, а не растворившиеся частицы остаются на
фильтре)
У. Прочитайте о растворимости веществ в воде в учебнике (с.87).
У. Сделайте вывод о свойстве воды как растворителя. (Вода – растворитель, но не все вещества в ней растворяются) (Слайд 25)
У.
Советую членам клуба прочитать
рассказ в хрестоматии «Вода – растворитель»
(с.46). (Слайд 26)
Почему же ученым пока не удалось получить
абсолютно чистую воду? (Потому что в воде
растворены сотни, а может и тысячи разных
веществ)
У. Как люди используют свойство воды
растворять некоторые вещества?
(Слайд 27) Безвкусная вода становится сладкой или
соленой благодаря сахару или соли, так как вода
растворяет и приобретает их вкус. Это свойство
человек использует, когда готовит пищу:
заваривает чай, варит компот, супы, солит и
консервирует овощи, заготавливает варенье.
(Слайд 28) Когда мы моем руки, умываемся или
купаемся, когда стираем одежду, то используем
жидкую воду и ее свойство – растворителя.
(Слайд 29) В воде также растворяются газы, в
частности кислород. Благодаря этому в реках,
озерах, морях живут рыбы и другие. Соприкасаясь с
воздухом, вода растворяет кислород, углекислый
газ и другие газы, которые находятся в нем.
Для
живых организмов, обитающих в воде, например, рыб,
очень важен кислород, растворенный в воде. Он им
нужен для дыхания. Если бы кислород не
растворялся в воде, то водоемы были бы
безжизненными. Зная это, люди не забывают
насыщать кислородом воду в аквариуме, где живут
рыбки, или прорубают зимой проруби в водоемах для
улучшения жизни подо льдом.
(Слайд 30) Когда рисуем акварельными красками
или гуашью.
У. Обратите внимание на задание,
записанное на доске. (Слайд 31) Предлагаю
составить коллективный план выступления на тему
«Вода – растворитель». Обсудите его в своих
лабораториях.
Заслушивание планов по теме «Вода –
растворитель», составленных учащимися.
У. Давайте все вместе сформулируем план
выступления. (Слайд 31)
Примерный план выступления по теме «Вода – растворитель»
Экскурсия в «Выставочный зал». (Слайд 32)
У. При подготовке сообщения вы можете использовать дополнительную литературу, подобранную ребятами, помощниками докладчиков по теме нашего заседания. (Обратить внимание учащихся на выставку книг, интернет – страничек)
V. Итог урока
Какое свойство воды исследовали на заседании
клуба? (Свойство воды как растворителя)
К какому выводу мы пришли, исследовав это
свойство воды? (Вода – хороший растворитель
для некоторых веществ.)
Как вы думаете, трудно быть исследователями?
Что показалось наиболее сложным, интересным?
Пригодятся ли вам знания, приобретенные в ходе
исследования этого свойства воды в дальнейшей
жизни? (Слайд 33) (Очень важно помнить о том, что
вода – растворитель.
Вода растворяет соли, среди
которых есть как полезные для человека, так и
вредные. Поэтому пить воду из источника, если вы
не знаете, чист ли он, нельзя. Не зря в народе есть
пословица: «Не всякая водица для питья годится».)
VI. Рефлексия
Как мы используем свойство воды растворять
некоторые вещества на уроках изобразительного
искусства? (Когда рисуем акварельными красками
или гуашью)
Предлагаю вам, используя это свойство воды,
раскрасить воду в стакане в такой цвет, который
наиболее полно соответствует вашему настроению.
(Слайд 34)
«Желтый цвет» – радостное, светлое, хорошее
настроение.
«Зеленый цвет» – спокойное, уравновешенное.
«Синий цвет» – грустное, печальное, тоскливое
настроение.
Покажите свои листы с раскрашенной водой в
стакане.
VII. Оценивание
Благодарю председателя, «консультантов» и всех
участников заседания за активную работу.
VIII. Домашнее задание
(Слайд 35) Составить по плану доклад для
выступления по теме «Вода – растворитель».
Лучшие исследовательские работы по этой теме
будут отправлены в научный клуб.
(Слайд 36) Спасибо всем за урок. Думаю, что
заседание школьного клуба прошло хорошо, и вы
можете поделиться своими впечатлениями, написав
об этом в клуб любителей природы «Мы и окружающий
мир».
почему у людей появляются попыломы (родинка)помогите пожалуйста по биологии
С какого года Мендель проводил опыты по скрещиванию растений гороха? *2 баллаа)1854б)1830в)1890
Избыточное количество углеводов в организме приводит к: а) их превращению в белки б) отравлению организма в) их превращению в жиры
что такое Аллельное исключение? * 2 балла а)отсутствие или инактивация одного из пары генов б)чистоту генов в)малое количество хромосом
ПОМОГИТЕ ПОЖАЛУЙСТА КТО ДЕЛАЛ
Какие из элементов содержания, проверяемых на ЕГЭ (из кодификатора ФИПИ по биологии за 2020 г.
), помимо КЭС 2.7, учителю
… целесообразно отработать с обучающимися на лабораторных работах по митозу и мейозу? Выберите три правильных ответа.
КЭС 4.4 «Распознавание (на рисунках) органов растений»
КЭС 3.8. «Методы выведения новых сортов растений, пород животных, штаммов микроорганизмов. Значение генетики для селекции»
КЭС 7.3 «Биологическое разнообразие, саморегуляция и круговорот веществ – основа устойчивого развития экосистем»
КЭС 4.5 «Многообразие растений. Основные отделы растений»
КЭС 3.3 «Эмбриональное и постэмбриональное развитие организмов»
КЭС 4.2 «Бактерии – возбудители заболеваний растений, животных, человека»
Цифровой микроскоп, поставляемый в образовательные организации, позволяет изучать объекты: 1 в проходящем свете 2 в отраженном свете 3 в инфракрасном … свете 4 в ультрафиолетовом свете помогите пожалуйста
Оптический микроскоп, поставляемый в образовательные организации, позволяет изучать объекты на микропрепаратах: 1 в проходящем свете 2 в отраженном св … ете 3 в инфракрасном свете 4 в ультрафиолетовом свете
В лабораторной работе, посвященной тургору у растений, ученикам следует выбрать одно из следующих описаний этого биологического явления.
Какое именно?
… 1 разновидность осмотического давления
2 результат действия сосущих сил
3 напряженное состояние клеточной оболочки
4 измеряемый уровень осмотического давления
АНАТОМИЯ НА ПАЛЬЦАХ КРАТКОЕ СОДЕРЖАНИЕ!!! СРОЧНО!!!
Нарисуй 7 желтых квадратов. (раскрась их) Ниже нарисуй на 3 синих кружка меньше. Покажи двумя способами, как мы можем сделать Одинаковое количество пр … едметов.срочно только правильный ответ дам 50 балов срочно
Вода – универсальный растворитель. Из-за этого она никогда не бывает чистой. В ней всегда присутствуют какие-то вещества. Это свойство воды используется человеком для приготовления различных растворов. Они применяются во всех отраслях промышленности, в медицине и даже в быту. Но не все вещества одинаково растворяются в воде. Многие люди узнают об этом опытным путем, кто-то – из специальной литературы или от знакомых. Особенно часто задается такой вопрос: «Глина в воде растворяется или нет?» Это вещество также очень распространено в природе.
Глина часто используется человеком. Интересуют многих также особенности растворения крахмала, сахара, соли и соды. Это самые часто применяемые людьми вещества.
Процесс растворения различных веществ представляет собой механическое перемешивание их частиц с молекулами воды. Это не только физическое явление, но и химическое. При смешивании некоторых веществ могут происходить химические реакции. Чаще всего способность их растворяться улучшается с повышением температуры.
Свойство воды образовывать различные смеси с другими жидкостями, газами и твердыми веществами человек использует в своих целях. Чаще всего растворы применяются в кулинарии: растворяется соль и сахар для улучшения вкуса продуктов, крахмал и желатин – для придания им определенной консистенции, углекислый газ – для создания напитков. Растворимость веществ в воде широко используется в медицине. Например, для приготовления различных эмульсий и суспензий, растворов лекарственных веществ и взвесей нерастворимых субстанций для их лучшего воздействия на организм.
Именно для этих целей люди часто ищут ответ на вопрос, растворяется ли глина в воде, ведь она используется для лечебных целей.Прежде чем ответить на вопрос: «Глина в воде растворяется или нет?» – нужно понять, что в итоге должно получиться. Раствор – это однородная субстанция, в которой частицы растворенного вещества перемешаны с молекулами воды. Иногда они становятся полностью незаметными, но часто можно определить, что находится в жидкости. В зависимости от этого все растворы можно разделить на несколько групп.
1. Собственно раствор, который остается прозрачным, как вода, но имеет привкус или запах растворенного вещества. Так перемешиваются с жидкостью соль, сахар, некоторые газы и минеральные вещества. Такое свойство часто используют в приготовлении пищи.
2. Растворы, которые приобретают не только вкус и запах вещества, но и его цвет. Например, вода, подкрашенная марганцовкой или йодом.
3. Иногда получаются мутные растворы, называемые взвесями.
О них узнают те, кто ищет ответ на вопрос, глина в воде растворяется или нет. Такие растворы можно разделить на две группы:
– суспензия, в которой частицы вещества равномерно распределены между молекулами воды, например, смесь глины с водой;
– эмульсия – это раствор какой-либо жидкости или масла в воде, например, бензина.
Есть вещества растворимые и нерастворимые. Если проводить опыт, можно увидеть, что при смешивании песка, глины и некоторых других частиц с жидкостью образуется мутная взвесь. Через некоторое время можно наблюдать, как вода постепенно становится прозрачной. Это происходит из-за того, что частицы песка или глины оседают на дно. Но такие растворы также находят применение. Например, смесь глины с водой намного лучше усваивается организмом при приеме внутрь или при использовании для масок и компрессов.
Частички глины, перемешанные с жидкостью, становятся более пластичными и лучше проникают через кожу, оказывая свое положительное воздействие.
О возможностях глины лечить многие заболевания известно давно. Но использовать ее можно только в виде раствора различной концентрации. Именно для этих целей люди чаще всего и ищут ответ на вопрос «глина в воде растворяется или нет?».1. Соду в воде растворяют также в основном для лечебных целей. Такими смесями показано полоскать рот или горло, делать примочки или компрессы. Полезно принимать ванны в растворе соды. Частицы этого вещества полностью перемешиваются с молекулами воды, оказывая лечебное действие на организм.
2. Раствор соли человек использует давно. Она способна полностью растворяться в воде. Именно это свойство широко применяется в кулинарии. Более насыщенные соляные растворы используются для полосканий и компрессов в медицине.
3. Сахар – это вещество, которое также легко растворяется в воде полностью. Эту сладкую смесь используют в кулинарии и для приготовления различных лекарств.
Глина, сода в воде используются немного реже, в основном для лечебных целей.
А вот крахмал – довольно распространенный пищевой продукт. Но, в отличие от сахара и соли, он не растворяется в воде. Он образует суспензию, почти как глина. Но у этих веществ есть и определенные различия. Растворяется в воде глина и крахмал одинаково при комнатной температуре. Образуется взвесь, в которой при отстаивании частички твердого вещества оседают на дно. Но при повышении температуры воды крахмал ведет себя по-особому. Он набухает и образует коллоидный раствор – клейстер. Это его свойство используется при приготовлении киселей и различных других блюд.
Еще в начальной школе детям рассказывают об этом. Часто им это показывают на наглядных примерах. Проводятся опыты, в которых видно, что соль полностью растворяется, а песок постепенно оседает на дно. Способность некоторых веществ перемешиваться с жидкостями проверяется каждый день. Например, ни у кого не возникает вопроса, растворяется ли сахар или соль. Но те вещества, которые используются реже, могут вызывать недоумение.
Поэтому и интересуются люди, растворяется ли в воде глина и крахмал, как правильно развести марганцовку или как приготовить суспензию для компресса.
Название опыта: «Песок и глина».
Оборудование: песок, глина, стакан (мерный), вода, фильтр.
Класс: 3.
Программа: Школа 2100. Учебник: А.А. Вахрушев «Окружающий мир».
Цели опыта:
Формирование у школьников представления о характерных свойствах песка и глины и их значении в жизни человека.
Развитие наблюдательности, основ исследовательской работы, творческих и коммуникативных способностей ребёнка.
Формирование умений учебного сотрудничества: умений договариваться, распределять работу, оценивать свой вклад в общий результат деятельности.
Планируемые результаты:
метапредметные: в ходе уроке будут формироваться умения контролировать и оценивать учебные действия в соответствии с поставленной задачей, вести диалог, слушать собеседника, излагать свое мнение и аргументировать свою точку зрения; развивать навыки сотрудничества при работе в группе.
предметные: в процессе практической работы учащимися идёт выявление свойств песка и глины; формировать положительную мотивацию к обучению; развивать познавательную активность, мышление и речь детей; формировать чувство уважения к товарищу.
Техника безопасности: работать аккуратно, не мешать остальным учащимся, во время опыта по классу не бегать, если песок рассыпали или разлили воду, обратитесь к учителю.
Предварительная беседа: Определение предмета исследования.
– Что мы будем изучать на занятии, узнаем, отгадав загадки.
Если встретишь на дороге-
То увязнут сильно ноги.
А сделать миску или вазу-
Она понадобиться сразу. (Глина)
Он очень нужен детворе,
Он на дорожках во дворе,
Он и на стройке, и на пляже,
И он в стекле расплавлен даже. (Песок)
Постановка проблемы исследования.
– Итак, что мы будем изучать? (песок и глину) Что такое песок и глина? (горные породы). Нужны ли человеку эти горные породы? Почему человек их использует? (обладают определёнными свойствами)
Какую цель поставим на урок?
Инструкционная карта:
Наблюдение 1.
Рассмотрите образцы песка и глины.
Определите их цвет, прозрачность, однородность по составу.
Занесите результаты в таблицу.
Насыпьте в стакан песка с водой речной песок. Что с ним произошло? Занесите результаты в тетрадь.
Внимательно наблюдайте за действием учителя. Что произошло с песком при прохождении сквозь фильтр? Занесите результаты в тетрадь.
Опустите в стакан с водой глину. Что произошло с частицами глины? Что произошло с водой? Занесите результат в тетрадь.
Что произошло с глиной при прохождении сквозь фильтр? Результаты занесите в тетрадь.
Ход опыта 1.
Насыпьте в стакан с водой речного песка. Наблюдайте, что происходит с песчинками?
Песчинки падают на дно стакана и лежат там, не изменяясь. Пропустите воду сквозь фильтр. Вода прошла через него, а песок остался на фильтре. Из этого опыта можно сделать вывод, что песок не растворяется в воде.
Ход опыта 2.
Опустите в стакан с водой глину. Попробуйте растворить глину. Частицы ее будут плавать в воде, которая становится от них мутной. Если дать воде постоять, то частицы глины осядут на дно. При взбалтывании воды они поднимутся, а потом снова опустятся. Пропустите мутную воду через бумажный фильтр. Вода станет чистой и прозрачной, а частицы глины останутся на фильтре. Глина, как и песок, не растворяется в воде.
Результаты опыта.
Если частицы вещества в воде становятся невидимыми, и вместе с водой проходят через фильтр, то это вещество растворимо в воде. Если частицы плавают в воде или оседают на дно, а также задерживаются фильтром, то это вещество нерастворимо в воде.
Таблица наблюдения.
Песок
Итог опыта. Обобщение по вопросам.
-Рассмотрите наш класс. Как вы думаете, какие полезные ископаемые, изученные нами, здесь применены? (песок в цементе, глина в кирпичах, посуде, стекло из частиц песка, полы в коридоре – гранит, потолок побелен известкой).
– Чем песок отличается от глины?
– Как образуются песок и глина?
– Вам понравились наши опыты?
Вода — самое распространённое вещество на нашей планете. Вспомним её свойства.
При комнатной температуре вода жидкая. Она принимает форму сосуда, в котором находится.
Рис. \(1\). Вода принимает форму сосуда
Вода текучая, как и все жидкости. Поэтому на земле есть реки, ручьи и водопады, а в наш дом она может поступать по водопроводу.
Рис. \(2\). Вода текучая
Вода бесцветная и прозрачная, и мы хорошо видим обитателей водоёма или аквариума.
Рис.. \(3\). Вода бесцветная и прозрачная
Вода не имеет запаха и вкуса.
Вода растворяет многие вещества. Если в воду насыпать соль и перемешать, то соль как бы пропадает. Вода остаётся прозрачной, но становится солёной. Это происходит потому, что частицы соли перемешиваются с частицами воды.
Рис. \(4\). Вода — растворитель
Растворяются в воде и другие вещества: сахар, уксус, спирт.
Но известно много веществ, которые в воде не растворяются. Если смешать с водой песок, то вода станет мутной, а песок через некоторое время осядет на дне сосуда.
Рис. \(5\). Вода и песок
Не растворяется в воде мел и некоторые жидкости, например, растительное масло и бензин.
Для очистки воды от примесей твёрдых веществ используется фильтрование. Мутную воду пропускают через фильтр (специальную бумагу или ткань). На фильтре оседают твёрдые частицы, а вода становится чистой.
Рис. \(6\). Фильтрование
При нагревании вода расширяется, а при охлаждении сжимается.
Рис. \(7\). Сжатие воды при охлаждении
Источники:
Рис. 1. Вода принимает форму сосуда https://image.shutterstock.com/image-photo/water-splash-pitcher-into-glass-600w-158373875.jpg
Рис. 2. Вода текучая https://image.shutterstock.com/image-photo/water-tap-faucet-flow-bathroom-600w-1833087562.jpg
Рис. 3. Вода бесцветная и прозрачная
Рис. 4. Вода — растворитель
Рис. 5. Вода и песок
Рис. 6. Фильтрование © ЯКласс
Рис. 7. Сжатие воды при охлаждении © ЯКласс
Урок окружающего мира в 3 классе по программе «Перспективная начальная школа»
Учитель: Четвергова Тамара Александровна
«Вода, у тебя нет ни вкуса, ни цвета, ни запаха.
Тебя невозможно описать, тобой наслаждаются,
не ведая, что ты такое! Нельзя сказать, что ты
необходима для жизни: ты – сама жизнь.
Ты самое большое богатство на свете.»
Антуан де Сент-Экзюпери
Тема урока: «Вода – растворитель»
Цель: Организовать поисковую деятельность учащихся, направленную на совершенствование навыков работы в группах, обеспечивающих проведение экспериментов.
Задачи:
* Создать на уроке ситуацию, помогающую открыть, что вода – растворитель; дать возможность научиться пользоваться школьным лабораторным оборудованием.
* Обеспечить формирование учащимися исследовательских умений в практической деятельности; развитие умений наблюдать, сравнивать, обобщать, делать выводы.
* Способствовать формированию в учащихся бережного отношения к воде как ценному дару природы и источнику жизни.
Планируемые результаты
Предметные
Учащиеся научатся:
Проводить несложные опыты по растворению веществ в воде и фильтрованию воды. Формулировать на основе наблюдений выводы. Фиксировать результаты опытов. Различать и сравнивать растворимые и нерастворимые в воде вещества. Приводить примеры использования процесса фильтрования в хозяйственной деятельности человека. Характеризовать воду как природный растворитель, почву как природный фильтр, очищающий воду от загрязнения.
Личностные
У учащихся будут сформированы: учебно-познавательный интерес к новым способам действия; ориентация на понимание предложений и оценок учителя и товарищей.
Учащиеся получат возможность для формирования: самооценки и оценки одноклассников на основе заданных критериев успешности учебной деятельности.
Метапредметные
Регулятивные:
Учащиеся научатся: принимать и сохранять учебную задачу, соответствующую этапу обучения, принимать роль в учебном сотрудничестве.
Учащиеся смогут научиться: на основе результатов решения практических задач делать теоретические выводы о свойствах изучаемых природных объектов в сотрудничестве с учителем и одноклассниками.
Познавательные:
Учащиеся научатся: подводить анализируемые объекты под понятия разного уровня обобщения, устанавливать аналогии между изучаемым материалом и собственным опытом.
Учащиеся смогут научиться: строить небольшие сообщения в устной и письменной форме, осуществлять запись (фиксацию) указанной учителем информации об окружающем мире.
Коммуникативные:
Учащиеся научатся: слушать и понимать других; уметь договариваться и приходить к общему мнению.
Оборудование: Компьютер, проектор, интерактивная доска SMART, презентация в программе SMART Notebook 11, графины с кипячёной водой, стеклянные стаканы, чайные ложечки, воронки, фильтровальная бумага, вещества: соль, сахар, речной песок, глина, учебник «Окружающий мир» 3 класс часть1, тетрадь для самостоятельной работы №1 «Окружающий мир», тетрадь для самостоятельной работы №3 «Математика в практических заданиях».
Ход урока:
1. Организационный момент. Эмоциональный настрой.
Я рада поприветствовать вас на новой ступеньке, ведущей в мир познания. улыбнитесь друг другу. Поприветствуйте улыбкой наших гостей. Пусть сегодняшний урок принесет нам радость общения друг с другом.
2. Введение в тему.
Отгадайте загадку:
С горы сбегая без труда, она гремит как гром.
В морозный день она тверда – руби хоть топором.
Нагрей её – и к небесам она взлетит тогда.
Теперь ты мне ответишь сам: зовут её ..(вода).
Стихотворение Н. Рыжовой “Волшебная вода”.
Вы, слыхали о воде?
Говорят она везде!
Вы в пруду её найдёте,
И в сыром лесном болоте.
В луже, в море, в океане
И в водопроводном кране,
Как сосулька замерзает,
В лес туманом заползает,
На плите у вас кипит,
Паром чайника шипит.
Без неё нам не умыться,
Не наесться, не напиться!
Смею вам я доложить:
Без неё нам не прожить!
Предположите, о чем мы будем сегодня говорить на уроке?
Сегодня у нас состоится очередное заседание клуба «Мы и окружающий мир». А эпиграфом к нашему заседанию я предлагаю взять слова Антуана де Сент-Экзюпери:
«Вода, у тебя нет ни вкуса, ни цвета, ни запаха. Тебя невозможно описать, тобой наслаждаются, не ведая, что ты такое! Нельзя сказать, что ты необходима для жизни: ты – сама жизнь. Ты самое большое богатство на свете.»
3. Стадия вызова.
– Ребята, как вы думаете, все ли вы знаете о воде?
Предлагаю проверить вам свои знания. Из клуба «Мы и окружающий мир» нам прислали исследовательские дневники. Заполните таблички, которые находятся в вашем исследовательском дневнике.
Прием «Пометки на полях»
Y – информацию знаю, вспомнил;
+ – новая информация;
? – информация не понятна, появились вопросы.
Утверждение | Мои знания в начале занятия | Мои знания в конце занятия |
Вода – прозрачная бесцветная жидкость. | ||
Вода не имеет вкуса и запаха. | ||
Пресной воды на Земле не так много. | ||
Вода обладает свойством текучести. | ||
Вода не имеет формы, она принимает форму сосуда, в котором находится. | ||
Вода состоит из отдельных мельчайших частиц (молекул). | ||
Источниками пресной воды являются реки, озёра, болота, ледники. | ||
В природе вода может находиться одновременно в трёх состояниях: жидком, твёрдом, газообразном. | ||
_____________________ _____________________ |
– Какая информация вызвала у вас вопросы?
– Какого свойства воды нет в данной таблице? Заполните недостающую графу.
– Предположите:
ВСЕ ЛИ ВЕЩЕСТВА РАСТВОРЯЮТСЯ В ВОДЕ?
– Как это можно доказать? (Провести опыты.)
4. Стадия осмысления. Проведение опытов.
Итак, сегодня мы снова будем исследователями. А объектом нашего исследования станет вода.
а) Посмотрите в исследовательский дневник: сколько опытов нам нужно провести?
Хватит ли нам времени на уроке?
– Какое решение проблемы вы можете предложить? (Каждая группа проводит 1 опыт.)
Руководителей групп прошу пройти к доске и выбрать себе № опыта.
(Выбор номера опыта на интерактивной доске)
– Найдите в дневнике описание вашего опыта, прочитайте, что вам нужно сделать, распределите роли в группе и приступайте к работе.
Не забывайте записывать выводы в ваш исследовательский дневник.
(Интерактивное средство )
б) При проведении опытов используй памятки, которые находятся в приложении:
Памятка №1
Правила работы в группе.
Памятка №2
Правила поведения при проведении опытов.
Памятка №3
Изготовление фильтра.
в) Инструкции к проведению опытов.
Опыт №1.1
Наполнить прозрачный стакан кипячёной водой.
Всыпать в него чайную ложку поваренной соли.
Помешивая воду, понаблюдать: что происходит с кристалликами соли.
Вывод:
______________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Попробуйте воду на вкус. Дополните вывод.
№1.2
Возьмите пустой чистый стакан.
Вставьте фильтр в воронку.
Профильтруйте получившийся раствор.
Вывод:
______________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Опыт №2.1
1. Наполнить прозрачный стакан кипячёной водой.
2. Всыпать в него чайную ложку сахара.
3. Помешивая воду, понаблюдать: что происходит с сахаром.
Вывод:
______________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Попробуйте воду на вкус. Дополните вывод.
№2.2
1. Возьмите пустой чистый стакан.
2. Вставьте фильтр в воронку.
3. Профильтруйте получившийся раствор.
Вывод:
______________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Опыт №3.1
Взять стакан с водой.
Всыпать в него речной песок.
Перемешать.
Вывод:
______________________________________________________________________________________________________________________________________________________
№3.2
Возьмите пустой чистый стакан.
Вставьте фильтр в воронку.
Профильтруйте получившийся раствор.
Вывод:
______________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Опыт №4.1
1. Взять стакан с водой.
2. Всыпать в него глину.
3. Перемешать.
Вывод:
______________________________________________________________________________________________________________________________________________________
№4.2
1. Возьмите пустой чистый стакан.
2. Вставьте фильтр в воронку.
3. Профильтруйте получившийся раствор.
Вывод:
______________________________________________________________________________________________________________________________________________________
г) Закрепление с использованием интерактивной доски.
Дети распределяют вещества на 2 группы: растворимые в воде и нерастворимые. Это: соль, сахар, речной песок, глина, мел, мёд, сок, растительное масло.
д) ОБЩИЙ ВЫВОД:
Что можно сказать о воде как о растворителе?
__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Что можно сказать о веществах, которые мы растворяли в воде?
__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Очищает ли фильтр воду от растворённых в ней веществ? _____________________________________________________________________________
От каких частиц фильтр помогает очистить воду?
_____________________________________________________________________________
Интерактивная доска – информационная кнопка.
е) Где хранится пресная вода?
Предлагаю вернуться к таблице, с которой мы работали в начале урока. Что у нас осталось невыясненным?
– Объясните значение слова ПРЕСНЫЙ. Где мы можем посмотреть более точное описание?
Толковый словарь Ожегова:
Пресный
-ая, -ое; -сен, -сна, -сно, -сны и -сны. 1. Без соли или с недостаточным количеством соли (а также кислоты, остроты). Пресная вода. Пресная еда. Пресное тесто (не дрожжевое). 2. перен. Лишённый живости, остроумия, неинтересный, скучный (разг.). Пресные шутки. II сущ. пресность, -и, ж. и преснота, -ы, ж. (разг.).
Большая часть поверхности Земли покрыта водой. Однако вода, заполняющая моря и океаны, – солёная. Без специальной обработки её нельзя использовать ни в промышленности, ни в сельском хозяйстве, ни в быту.
При этом почти половина пресной воды «законсервирована» в виде ледяных «шапок» Антарктиды, Гренландии и высоких гор в различных районах Земли. Небольшая часть пресной воды скрыта от людских глаз в толще земной коры. Это подземные воды.
Доступная пресная вода на земной поверхности заполняет реки, озёра и болота.
ПРЕЗЕНТАЦИЯ
Источники пресной воды
Источники | Масса воды, тысячи тонн |
Ледники | 22328 |
Подземные воды | 9970 |
Поверхностные воды: – пресноводные озёра – болота – реки | |
2 |
Как ни странно, но наименьшее количество пресной воды содержится в реках – всего 2000т. В болтах в 5 раз больше, чем в реках. А количество озёрной воды в 44 раза превышает количество пресной воды всех рек. Это все запасы пресной воды, на которые может рассчитывать человечество сегодня и в будущем.
ж) Работа в парах.
Задание 1.
Определите мировые запасы пресной воды, содержащейся в болотах.
Задание 2.
Определите мировые запасы пресной воды, содержащейся в озёрах.
Задание 3.
Дополните таблицу полученными данными о мировых запасах пресной воды, содержащейся в болотах и озёрах.
Задание 4.
Определите общее количество поверхностной пресной воды на Земле. Результат запишите в таблицу.
Стадия размышления.
Прием «Написание синквейна»
1 существительное | Вода |
2 прилагательных | |
3 глагола | |
Фраза по данной теме | |
1 существительное, связанное с первым словом |
Рефлексия
Сегодня на уроке
• я научился
• было интересно
• было трудно
• могу похвалить себя за то, что
• могу похвалить одноклассников за то, что
• больше всего мне понравилось
• мне показалось важным
• для меня было открытием то, что
Домашнее задание
По выбору, на интерактивной доске (шестигранный кубик).
Открытый урок по окружающему миру в 3 классе
Учитель: Кузьмина И.Я. МОУ Большекошинская сош
Тема: ВОДА -_ РАСТВОРИТЕЛЬ.
Оборудование и наглядные пособия: учебники, хрестоматии, тетради для самостоятельной работы; наборы: стаканы пустые и с кипяченой водой; коробочки с поваренной солью, сахаром, содой, речным песком, глиной, жидкое удобрением для цветов, чайные ложки, воронки, фильтры из бумажных салфеток; гуашь (акварельные краски), кисти и листы для рефлексии; презентация, выполненная в Power Point, мультимедийный проектор, экран.
Конспект урока.
Цель урока: познакомить со свойством воды растворять в себе вещества.
Дидактические задачи урока: дать представление о воде как растворителе, о растворимых и нерастворимых веществах; познакомить с понятием «фильтр», с простейшими способами определения растворимых и нерастворимых веществ; подготовить доклад на тему «Вода – растворитель»
Педагогические задачи урока:
Тип урока:
По дидактической цели: урок изучения нового материала.
По содержанию элементов исследовательской деятельности – урок -исследование (начальный уровень).
Формы работы учащихся: работа в группе (мини-лабораториях).
Предметные результаты:
Обучающие научатся: проводить опыты, опытным путем установить свойство воды – растворять вещества, ознакомятся с растворимыми и нерастворимыми в воде веществами.
Вступление.
Учитель.
Вот звонок нам дал сигнал
Поработать час настал
Так что время не теряем
И работать начинаем.
– Прочитайте, о чем вы должны помнить, работая на уроке.
Прочитайте девиз урока:
( на доске)
-Мы уже многое знаем.
-Мы должны показать все наши знания.
-У нас у каждого свое мнение и его нужно озвучить.
-Мы имеем право на ошибку.
«Учись, смекай, активным будь! И к знаниям откроешь путь!
1 этап. Орг. момент (этап самоопределения).
Приглашаю вас на третье заседание школьного научного клуба «Мы и окружающий мир».
-Сегодня у нас гости, наши учителя, которые тоже пришли на заседание клуба. Объявляю заседание открытым.
Вадим. Мы сегодня собрались на заседание клуба по теме «Вода – растворитель».
Задание всем присутствующим: подготовить доклад на тему «Вода – растворитель».
Учитель. На этом уроке вам вновь предстоит стать исследователями свойств воды. Изучать эти свойства вы будете в нашей лаборатории.
Лаборатория должна будет выполнить следующее задание: провести опыты и наблюдения, а в конце заседания обсудить план сообщения «Вода – растворитель».
2 этап. Актуализация знаний, мотивация учащихся
Подумайте, о чем идет речь в загадке:
Я и тучка, и туман,
И ручей, и океан,
И летаю, и бегу,
И стеклянной быть могу. ( Это вода )
О каких состояниях воды говорится в загадке?
( Газообразном, жидком и твердом )
Давайте вспомним свойства которыми обладает вода.
Дети работают с карточками, выбирая свойства воды:
– Готовясь, к уроку я натолкнулась на такую сказку. Послушайте:
Два ослика шли по дороге с кладью. Один был навьючен солью, а другой – ватой. Первый ослик едва передвигал ноги: так тяжела была его ноша. Второй – шел весело и легко.
Вскоре животным пришлось переходить речку. Осел, навьюченный солью, остановился в воде и стал купаться: он то ложился в воду, то снова становился на ноги. Когда осел вышел из воды, то ноша его стала гораздо легче. Другой осел, глядя на первого, тоже стал купаться. Но чем дольше он купался, тем тяжелее становилась навьюченная на него вата.
Почему же ноша первого осла после купания стала легче, а второго – тяжелее?
Что произошло бы, если б второй осел нес не вату, а сахар?
– Так как вы думаете, какое свойство воды нам будет важно узнать сегодня на уроке?
ДОБАВИТЬ КАРТОЧКУ: растворитель и поставить напротив вопрос ?
3 этап. Постановка проблемы
С разрешения председателя я хочу сделать первое сообщение.
Такое же заседание по теме «Вода – растворитель» недавно провели ученики села Мирного. Открыл заседание Костя Погодин, который напомнил всем присутствующим еще об одном удивительном свойстве воды: многие вещества в воде могут распадаться на невидимые мельчайшие частицы, то есть растворяться. Следовательно, для многих веществ вода – хороший растворитель. После этого Маша предложила провести опыты и выявить способы, с помощью которых можно будет получить ответ на вопрос, растворяется вещество в воде или нет.
– Предлагаю вам на заседании клуба определить растворимость в воде таких веществ, как поваренная соль, сахар, сода, жидкое удобрение для цветов, речной песок и глина.
– Для этого мы с вами откроем научную лабораторию
4 этап. Определение темы и цели исследования.
Нам предстоит исследовать, что происходит в воде с различными веществами. А что такое исследование?
Исследование – это один из видов профессиональной деятельности человека. Человек любой профессии при грамотном подходе к делу использует элементы исследовательской работы.
– Любое исследование начинается со сбора информации.
– Что находится у вас на столах? ( Стаканчики с водой, вещества).
– Что будет сегодня объектом исследования? ( вода)
Объект – ВОДА. Предметом исследования будет свойство – РАСТВОРИТЕЛЬ.
– Нам нужно исследовать, что же происходит в воде с различными веществами. Какую цель мы поставим перед собой?
(Выяснить, что происходит в воде с различными веществами. Опытным путем доказать, обладает ли вода свойством «растворитель»).
5 этап.Выдвижение рабочей гипотезы, ее подтверждение.
– Нашей «лаборатории» задана задача.
Прочитайте и сформулируйте вашу гипотезу, что произойдет?
Гипотеза – это научное предположение, суждение о каком-либо явлении, объекте. ( читает председатель -Вадим)
– Подумаем вместе, какие гипотезы будем подтверждать. (Слайд )
Предположим … (соль растворится в воде)
Допустим … (сахар растворится в воде)
Возможно…( сок растворится в воде)
Допустим… (сода растворится в воде)
Возможно … (песок не растворится в воде)
Что, если … (глина не растворится в воде)
Проведем опыты, которые помогут нам в этом разобраться.
Перед работой председатель напомнит вам правила при проведении опытов и раздаст карточки, на которых эти правила напечатаны. (Слайд )
«Правила при проведении опытов» ( Выдаются листы ,учащиеся знакомятся и расписываются)
1. Необходимо бережно относиться ко всем приборам. Их можно не только разбить, ими можно и пораниться.
2. Во время работы можно не только сидеть, но и стоять.
3. Опыт проводит один из учеников (докладчик), остальные молча наблюдают или по просьбе докладчика помогают ему.
4. Обмен мнениями по результатам проведенного опыта начинается только после того, как докладчик разрешает его начать.
5. Переговариваться друг с другом нужно тихо, не мешая остальным.
6. Подходить к столу и проводить новый опыт можно только по разрешению учителя.
С правилами ознакомлен. Лаборант ВасильеваА. ____________ подпись
-Наблюдения и выводы будем записывать в таблицу
Ход работы. | Наблюдения | Вывод |
1. Насыпьте соль в стакан с водой. Размешайте. | Соль стала незаметной. Вода стала солёной. | Растворилась соль в воде |
2. Насыпьте сахар в стакан с водой. Размешайте. | Сахар стал невидим в воде. Вода стала сладкой. | Сахар растворился в воде. |
3. Насыпьте песок в стакан с водой. Размешайте. Пропустите воду с песком через фильтр. Сделайте вывод | Песок опустился на дно. Вода стала прозрачной. | Песок не растворился в воде |
4. Насыпьте мел в стакан с водой. Размешайте. Пропустите воду с мелом через фильтр. Сделайте вывод | Мел опустился на дно. Вода стала прозрачной. | Мел не растворяется в воде. |
5. Насыпьте соду в стакан с водой. Размешайте. | Сода стала незаметной | Сода растворилась в воде |
3.Налейте вишнёвый сок стаканчик, размешайте | Вода стала красного цвета. Кислый вкус. | Сок растворился в воде и окрасил её. |
– Проведем 1,2,3,4,5,6 опыты.
Ученики по очереди проводят опыты. Берет один из подготовленных наборов, и проводит опыты. Группа наблюдает, что происходит .
Председатель зачитывает один и тот же вопрос каждой группе, а представители от лабораторий отвечают на них.
1- опыт. Изменилась ли прозрачность воды? (Прозрачность не изменилась)
Изменился ли цвет воды? (Цвет не изменился)
Изменился ли вкус воды? (Вода стала соленой)
Можно ли сказать, что соль исчезла? (Да, она растворилась, исчезла, ее не видно)
– Сделайте вывод. (Соль растворилась)
2- опыт. Изменилась ли прозрачность воды? (Прозрачность воды не изменилась)
Изменился ли цвет воды? (Цвет воды не изменился)
Изменился ли вкус воды? (Вода стала сладкой)
Можно ли сказать, что сахар исчез? (Сахар стал невидимым в воде, вода его растворила)
– Сделайте вывод. (Сахар растворился)
3-опыт. -Изменилась ли прозрачность воды? (Прозрачность воды изменилась)
-Изменился ли цвет воды? (Цвет воды изменился)
-Можно ли сказать, что сок исчез? (Нет)
– Сделайте вывод. (Сок растворился в воде и изменил её цвет)
4 -опыт. -Изменилась ли прозрачность воды? (Прозрачность воды не изменилась)
-Изменился ли цвет воды? (Цвет воды не изменился)
-Изменился ли вкус воды? (да)
-Можно ли сказать, что сода исчезла? (Сода стала невидимой в воде, вода её растворила)
– Сделайте вывод. (Сода растворилась)
У. -Проверим утверждения и проведем опыт с речным песком и мелом
Прочитайте в учебнике порядок действий при проведении опыта.
5,6 – опыт. – Изменилась ли прозрачность воды? (Вода стала мутной, грязной)
-Изменился ли цвет воды? (Цвет воды изменился)
-Исчезли ли песчинки и глина? (Более тяжелые песчинки опускаются на дно, а мелкие плавают в воде, делая ее мутной)
– Сделайте вывод. (Песок и мел не растворились)
– Пропустите содержимое стакана через бумажный фильтр.
Учащиеся пропускают воду с песком и мелом через фильтр, наблюдают.
-Что проходит через фильтр, а что остается на нем? (Вода проходит через фильтр, а речной песок остался на фильтре и песчинки хорошо видны)
-Очистилась ли вода от песка? (Фильтр помогает очистить воду от частиц, которые в ней не растворяются)
– Сделайте вывод. (Речной песок в воде не растворился)
– Верным ли было ваше предположение о растворимости песка и мела в воде?
– Отлично! Молодцы!
– Результаты опыта оформите письменно на своих листах наблюдений.
– Прошу одного из членов группы зачитать выводы, записанные в тетради, всем присутствующим.
– Есть ли у кого-нибудь дополнения, уточнения?
6 этап. Формулирование вывода по результатам исследования
Сделайте, пожалуйста, выводы по результатам опытов
– Все ли вещества растворяются в воде? ( Слайд )
– Какое устройство помогает очистить воду от вредных примесей? (Слайд)
– Как люди используют свойство воды растворять некоторые вещества?
(Безвкусная вода становится сладкой или соленой благодаря сахару или соли, так как вода растворяет и приобретает их вкус. Это свойство человек использует, когда готовит пищу: заваривает чай, варит компот, супы, солит и консервирует овощи, заготавливает варенье. )
( Когда мы моем руки, умываемся или купаемся, когда стираем одежду, то используем жидкую воду и ее свойство – растворителя.)
(Когда рисуем акварельными красками или гуашью.)
– В воде также растворяются газы, в частности кислород. Благодаря этому в реках, озерах, морях живут рыбы . Соприкасаясь с воздухом, вода растворяет кислород, углекислый газ и другие газы, которые находятся в нем. Для живых организмов, обитающих в воде, в том числе и рыб, очень важен кислород, растворенный в воде. Он им нужен для дыхания. Если бы кислород не растворялся в воде, то водоемы были бы безжизненными. Зная это, люди не забывают насыщать кислородом воду в аквариуме, где живут рыбки, или прорубают зимой проруби в водоемах для улучшения жизни подо льдом.(показать бутылку с газированной водой)
– Обратите внимание на задание, записанное на доске. Предлагаю составить коллективный план выступления на тему «Вода – растворитель». .
Заслушивание предложений по пунктам плана .
-Давайте все вместе сформулируем план выступления.
Примерный план выступления по теме «Вода – растворитель»
1. Введение.
2. Растворение веществ в воде.
3. Выводы.
4. Использование людьми свойства воды растворять некоторые вещества.
7 этап. Подведение итогов урока
Какое свойство воды исследовали на заседании клуба? (Свойство воды как растворителя)
К какому выводу мы пришли, исследовав это свойство воды? (Вода – хороший растворитель для некоторых веществ.)
Как вы думаете, трудно быть исследователями?
Что показалось наиболее сложным, интересным?
Пригодятся ли вам знания, приобретенные в ходе исследования этого свойства воды в дальнейшей жизни?
-Очень важно помнить о том, что вода – растворитель. Вода растворяет соли, среди которых есть как полезные для человека, так и вредные. Поэтому пить воду из источника, если вы не знаете, чист ли он, нельзя. Не зря в народе есть пословица: «Не всякая водица для питья годится»
8 этап. Домашнее задание.
Составить по плану доклад для выступления по теме «Вода – растворитель»..
– 9 этап. Рефлексия.
-Когда мы используем свойство воды растворять некоторые вещества на уроках изобразительного искусства? (Когда рисуем акварельными красками или гуашью)
-Предлагаю вам, используя это свойство воды, раскрасить воду в стакане в такой цвет, который наиболее полно соответствует вашему настроению. (Слайд )
«Желтый цвет» – радостное, светлое, хорошее настроение.
«Зеленый цвет» – спокойное, уравновешенное.
«Синий цвет» – грустное, печальное, тоскливое настроение.
Покажите свои пробирки с раскрашенной водой .
Как большие лодки из тяжелого металла могут плавать по воде? Помогите маленьким ученым самостоятельно найти ответ с помощью этого простого детского научного эксперимента и поделки в одном лице.
С помощью всего нескольких принадлежностей дети могут построить свою собственную плавучую лодку! Хотите еще больше детской науки !? Приобретите наши 30 научных экспериментов в нашем магазине и продолжайте веселье!
Во время недавнего летнего путешествия на пароме мой 5-летний А спросил, как может плавать большая тяжелая металлическая лодка, загруженная таким количеством машин.Поэтому, естественно, мне нужно было найти научный эксперимент, который она могла бы провести, который показал бы ей, как можно заставить плавать такой тяжелый материал, как сталь (или глина). Хотя этот эксперимент занимает всего полчаса, мои дети были настолько очарованы, что часами создавали и тестировали различные лодки.
Сначала я схватил большую миску с водой и глиной. Мы использовали нетоксичную глину для лепки на масляной основе, но вы также можете использовать полимерную глину, такую как Sculpey. Пластилин и керамическая глина не подходят для этого занятия, поскольку они размягчаются и со временем растворяются в воде.
Чтобы немного повеселиться, я также взял кусок вощеной бумаги, несколько зубочисток и скотч, чтобы сделать паруса.
Я вручил каждому ребенку по шарику из глины и спросил их, думают ли они, что они будут плавать. Оба они покачали головой. Я попросил их проверить свою догадку, поместив глиняный шар в ванну с водой.
Ага, затонул!
Я спросил свою 5-летнюю дочь, что, по ее мнению, помогает чему-то плавать. Немного подумав, А решил, что плавают легкие.Я напомнил ей, что мы часто видим тяжелые бревна, плавающие на пляже, и А передумала и сказала, что для плавания должно быть что-то менее плотное, чем вода.
Затем я попросил ее подумать о том, как она плавает в бассейне. Она показала мне, как она распространяется, как морская звезда. Поэтому она добавила: «Форма объекта тоже может помочь чему-то плавать».
Помня об этом, я спросил ее, может ли она изменить свой глиняный шар, чтобы он плавал.
Она начала с того, что просто расплющила мяч, но вода быстро перевалила за край глины и затонула.
Затем она попыталась сделать края, чтобы вода не попадала внутрь. Это было немного сложно, но после нескольких попыток она смогла заставить глину плавать!
(С теплой глиной легче манипулировать, поэтому она помогла немного смягчить глину, раскатав ее в руках, чтобы согреть.)
Она хотела сделать байдарку, поэтому скатала глину в форму бревна, а я помог прижать его большим пальцем. Когда глина достаточно расплющилась, А сжал края глины, чтобы сделать стены для лодки.Я помог А сжать концы вместе, чтобы стены оставались более вертикальными.
В течение следующего часа или около того она построила еще много лодок различной формы, включая лодку из листьев, лодку в форме сердца и прямоугольную баржу. Ее трехлетний младший брат Q был в равной степени очарован, но ему было трудно сделать водонепроницаемое судно, поэтому мне пришлось немного ему помочь.
Им нравилось размещать нескольких пассажиров и осторожно поднимать паруса, заставляя их плыть по ванне. Уверен, они бы наполнили ванну разными лодками, если бы у нас не кончилась глина.Это был научный эксперимент детей, который развлекал их часами!
Так почему же простое изменение формы объекта позволяет ему плавать?
Ответ: смещение . Когда глиняный шар помещается в воду, он вытесняет (или отталкивает) воду. Будет ли глина плавучей или плавучей, определяется принципом Архимеда , который гласит, что любой объект в жидкости поднимается вверх силой, равной весу жидкости, вытесняемой объектом.Когда глина помещается в воду, на нее действуют две силы в противоположных направлениях. Гравитационная сила тянет глину вниз, а выталкивающая сила толкает ее вверх. Гравитация тянет глину вниз с силой, равной весу глины, в то время как выталкивающая сила толкает глину вверх с силой, равной весу воды, которую вытесняет глина. Если глина может вытеснить объем воды, равный (или превышающий) вес глины, то она будет плавучей и плавучей.
Когда глина имела форму шара, она вытесняла только небольшой объем воды. Вес этого объема воды был меньше веса глины, и, таким образом, выталкивающая сила была меньше силы тяжести. Глиняный шар затонул.
Изменение формы глины не изменило ее вес, но изменило количество воды, которое глина может вытеснить . Отталкивая больше воды, глиняная лодка смогла вытеснить объем воды, который весил столько же (или больше), чем вес глины.Таким образом, подъемная сила была равна (или больше) силы тяжести, и поэтому глиняная лодка плыла.
В дополнение к форме глиняной лодки, помогающей вытеснять много воды, лодка также была наполнена воздухом . Это уменьшило плотность глиняных лодок, помогая лодке плавать. Большие корабли, такие как паромы или круизные лайнеры, имеют широкие U-образные корпуса, которые вытесняют огромные объемы воды, но они также имеют тенденцию быть полыми. Это снижает плотность судна и помогает удерживать его на плаву, несмотря на то, что он загружен автомобилями, грузом и пассажирами.
Чтобы еще больше развлечься, ознакомьтесь с нашим мега-пакетом безумно крутых научных экспериментов в нашем блоге и купите его в нашем магазине! Превратите яйцо в резину, взбейте торнадо в банке, разделите цвета M&M и многое, многое другое.
Сегодняшний эксперимент очень прост, но, надеюсь, увлекателен даже для самых маленьких детей. Мы собираемся исследовать , твердые вещества растворяются в воде .
Когда вещество растворяется в воде , его больше нельзя увидеть, оно все еще там, но смешалось с водой, образуя прозрачную жидкость, называемую раствором .
Мы называем вещества, растворяющиеся в воде растворимыми . Сахар и соль являются примерами растворимых веществ.
Вещества, не растворяющиеся в воде, называются нерастворимыми . Песок и мука – примеры нерастворимых веществ.
Добавьте чайную ложку твердого вещества, которое вы исследуете, в стакан с холодной водой и стакан с теплой водой, перемешайте и посмотрите на разницу.
Понаблюдайте, растворяется ли твердое вещество в теплой и холодной воде и лучше ли одно из них, чем другое.
Можете ли вы составить карту для записи ваших наблюдений?
Такие вещества, как соль, сахар и кофе растворяются в воде.Они растворимы. Обычно они быстрее и лучше растворяются в теплой или горячей воде.
Перец и песок не растворяются, не растворяются даже в горячей воде.
Для детей старшего возраста
Все состоит из частиц, которые постоянно движутся. Когда растворимое твердое вещество (растворенное вещество) смешивается с подходящей жидкостью (растворителем), оно образует раствор. Этот процесс называется растворением.
На скорость растворения твердого вещества влияют две вещи: температура и размер зерен твердого вещества.Сахарная пудра, состоящая из мелких частиц, растворяется быстро, но для более крупных частиц требуется больше времени.
Твердые вещества растворяются быстрее в горячей воде, так как в горячей воде молекулы воды движутся быстрее, поэтому они чаще сталкиваются с твердым веществом, что увеличивает скорость реакции.
Сделайте голое яйцо и наблюдайте, как уксус растворяет карбонат кальция яичной скорлупы.
Лавовые лампы работают, потому что шипучая таблетка растворяется в воде с выделением углекислого газа.
Не забывайте, что у нас есть еще простых научных экспериментов для детей дома , которые вы можете попробовать.
Возможно, вам понравятся наши научные книги ! Эта IS Rocket Science содержит 70 забавных космических экспериментов для детей, в том числе ракеты из бутылок, ракеты из канистр с пленкой, космические мраморные трассы и теневые куклы.
Snackable Science содержит 60 вкусных и съедобных научных закусок !!
Содержит партнерские ссылки
Обильные запасы пресной воды необходимы для развития промышленности.Огромные количества требуются для охлаждения продуктов и оборудования, для технологических нужд, для питания котлов, а также для хозяйственно-питьевого водоснабжения.
ПЛАНЕТАРНЫЙ ВОДНЫЙ ЦИКЛ
Промышленность – небольшой участник глобального круговорота воды. Конечное количество воды на планете участвует в очень сложной схеме рециркуляции, которая предусматривает ее повторное использование. Эта рециркуляция воды называется «гидрологическим циклом» (см. Рис. 1-1).
Испарение под действием солнечного света переводит воду из жидкой фазы в газообразную.Вода может конденсироваться в облака при понижении температуры в верхних слоях атмосферы. Ветер переносит воду на большие расстояния, прежде чем выпустить ее в виде осадков. Когда вода конденсируется и падает на землю, она поглощает газы из окружающей среды. Это основная причина кислотных дождей и кислотного снега.
ВОДА В КАЧЕСТВЕ РАСТВОРИТЕЛЯ
Чистая вода (h30) не имеет цвета, вкуса и запаха. Он состоит из водорода и кислорода. Поскольку вода загрязняется веществами, с которыми она контактирует, ее нельзя использовать в чистом виде.В некоторой степени вода может растворять все вещества, встречающиеся в природе на Земле. Из-за этого свойства воду называют «универсальным растворителем». Несмотря на то, что вода приносит пользу человечеству, платежеспособность воды может представлять серьезную угрозу для промышленного оборудования. Реакции коррозии вызывают медленное растворение металлов водой. Реакции осаждения, которые приводят к образованию накипи на теплопередающих поверхностях, представляют собой изменение растворяющей способности воды при изменении ее температуры. Борьба с коррозией и накипью является основным направлением технологии очистки воды.
ПРИМЕСЕЙ ВОДЫ
Примеси воды включают растворенные и взвешенные твердые частицы. Бикарбонат кальция – растворимая соль. Раствор бикарбоната кальция прозрачен, потому что кальций и бикарбонат присутствуют в виде ионов с атомными размерами, которые недостаточно велики, чтобы отражать свет. Некоторые растворимые минералы придают раствору цвет. Растворимые соли железа дают бледно-желтые или зеленые растворы; некоторые соли меди образуют растворы ярко-синего цвета. Хотя эти решения окрашены, они прозрачны.Взвешенные твердые вещества – это вещества, которые не полностью растворяются в воде и присутствуют в виде частиц. Эти частицы обычно придают воде видимую мутность. Растворенные и взвешенные твердые частицы присутствуют в большинстве поверхностных вод. Морская вода очень богата растворимым хлоридом натрия; взвешенный песок и ил делают его слегка мутным. Обширный список растворимых и взвешенных примесей, содержащихся в воде, приведен в Таблице 1-1.
Таблица 1-1. Общие примеси, содержащиеся в пресной воде.
Составляющая | Химическая формула | Возникшие трудности | Средства лечения |
| Мутность | не выражено при анализе в единицах | придает воде неприглядный вид; отложения в водопроводах, технологическом оборудовании и т. д.; мешает большинству процессов использования | коагуляция, отстаивание и фильтрация |
| Твердость | соли кальция и магния, выраженные как CaCO 3 | главный источник накипи в теплообменном оборудовании, котлах, трубопроводах и т.д .; с мылом образует творог, препятствует окрашиванию и т. д. | умягчение; деминерализация; внутренняя очистка котловой воды; поверхностно-активные вещества |
| Щелочность | бикарбонат (HCO 3 –), карбонат (CO 3 2-) и гидроксид (OH –), выраженные как CaCO 3 | пена и унос твердых частиц паром; охрупчивание котельной стали; бикарбонат и карбонат производят CO 2 в паре, что является источником коррозии в конденсатопроводах | известковые и известково-содовые умягчители; кислотная обработка; умягчение водородного цеолита; деминерализация дещелачивание анионным обменом |
| Свободная минеральная кислота | H 2 SO 4 , HCI.и т. д., выражается как CaCO 3 | коррозия | нейтрализация щелочами |
| Двуокись углерода | CO 2 | Коррозия в водяных линиях, особенно в линиях пара и конденсата | аэрация, деаэрация, нейтрализация щелочами |
| PH | Концентрация ионов водорода, определяемая как: | pH варьируется в зависимости от кислых или щелочных твердых веществ в воде; pH большинства природных вод составляет 6.0-8,0 | pH может быть увеличен щелочами и уменьшен кислотами |
| Сульфат | СО 4 2- | увеличивает содержание твердых веществ в воде, но само по себе обычно не является значительным, соединяется с кальцием с образованием накипи сульфата кальция | деминерализация, обратный осмос, электродиализ, испарение |
| Хлорид | Класс – | увеличивает содержание твердых частиц и увеличивает коррозионный характер воды | деминерализация, обратный осмос, электродиализ, испарение |
| Нитрат | НЕТ 3 – | увеличивает содержание твердых веществ, но обычно не имеет большого промышленного значения: высокие концентрации вызывают метгемоглобинемию у младенцев; применяется для контроля охрупчивания металла котла | деминерализация, обратный осмос, электродиализ, испарение |
| Фторид | ф – | причина пятнистой эмали зубов; также используется для борьбы с кариесом: в промышленном отношении обычно незначительно | адсорбция гидроксидом магния, фосфатом кальция или костной сажей; коагуляция квасцов |
| Натрий | На + | увеличивает содержание твердых частиц в воде: в сочетании с OH – вызывает коррозию в котлах при определенных условиях | деминерализация, обратный осмос, электродиализ, испарение |
| Кремнезем | SiO 2 | Окалинав котлах и системах водяного охлаждения; нерастворимые отложения на лопатках турбины из-за испарения кремнезема | горячее и теплое технологическое удаление солями магния; адсорбция высокоосновными анионообменными смолами в сочетании с деминерализацией, обратным осмосом, испарением |
| Утюг | Fe 2+ (железо) Fe 3+ (железо) | обесцвечивает воду при выпадении осадков; источник отложений в водопроводах, котлах.так далее.; мешает окрашиванию, дублению, производству бумаги и т. д. | аэрация; коагуляция и фильтрация; умягчение извести; катионный обмен; контактная фильтрация; поверхностно-активные вещества для удержания железа |
| Марганец | Mn 2+ | то же, что и железо | то же, что и железо |
| Алюминий | AI 3+ | обычно присутствует в результате уноса хлопьев из осветлителя; может вызывать образование отложений в системах охлаждения и способствовать образованию сложных отложений на котле | Улучшенная работа осветлителя и фильтра |
| Кислород | О 2 | Коррозия водоводов, теплообменного оборудования, котлов, обраток и т. Д. | деаэрация; сульфит натрия; ингибиторы коррозии |
| Сероводород | H 2 S | причина запаха «тухлого яйца»; коррозия | аэрация; хлорирование; высокоосновной анионообменник |
| Аммиак | NH 3 | Коррозия сплавов меди и цинка за счет образования комплексного растворимого иона | катионный обмен с водородным цеолитом; хлорирование; деаэрация |
| Растворенные твердые вещества | нет | относится к общему количеству растворенного вещества, определенному путем испарения; высокие концентрации нежелательны из-за вмешательства в процесс и как причина пенообразования в котлах | умягчение извести и катионный обмен водородным цеолитом; деминерализация, обратный осмос, электродиализ, испарение |
| Взвешенные вещества | нет | относится к количеству нерастворенных веществ, определенному гравиметрически; отложения в теплообменном оборудовании, котлах, водопроводах и т. д. | просадок; фильтрация, обычно предшествующая коагуляции и отстаиванию |
| Всего твердых веществ | нет | относится к сумме растворенных и взвешенных твердых частиц, определенной гравиметрически | см. «Растворенные твердые вещества» и «Взвешенные твердые вещества» |
Поверхностные воды
Окончательное течение дождя или тающего снега зависит от характера местности, по которой он течет. На участках, состоящих из плотно утрамбованной глины, очень мало воды проникает в землю.В этих случаях вода образует «сток». Сток собирается в ручьи и реки. Реки впадают в заливы и устья, и вода в конечном итоге возвращается в море, завершая одну из основных фаз гидрологического цикла, показанного на рис. 1-1.
Когда вода стекает по поверхности, она поднимает и поднимает частицы песка и почвы, образуя ил в поверхностных водах. Кроме того, поток разрушает скалистые поверхности, образуя больше песка. Когда поверхностная вода каскадирует по камням, она аэрируется.Сочетание кислорода, неорганических питательных веществ, вымываемых из почвы, и солнечного света поддерживает самые разные формы жизни в воде, включая водоросли, грибы, бактерии, мелких ракообразных и рыбу.
Часто русла рек покрыты деревьями, а водосборные бассейны, питающие реки, засажены деревьями. Листья и хвоя сосны составляют значительную часть биологической составляющей воды. После растворения в воде этот материал становится основной причиной загрязнения ионообменной смолы, используемой при очистке воды.
Физические и химические характеристики загрязнения поверхностных вод значительно меняются с течением времени. Внезапный шторм может вызвать резкое краткосрочное изменение состава водоснабжения. В течение более длительного периода времени химический состав поверхностных вод меняется в зависимости от сезона. В периоды обильных дождей наблюдается обильный сток. Это может иметь благоприятное или неблагоприятное влияние на характеристики воды в зависимости от геохимии и биологии местности.
Химический состав поверхностных вод также меняется в зависимости от многолетних или многолетних циклов засухи и осадков.Продолжительные периоды засухи серьезно влияют на доступность воды для промышленного использования. Там, где реки впадают в океан, вторжение соленой воды вверх по реке в периоды засухи создает дополнительные проблемы. Промышленные пользователи должны учитывать изменчивость поверхностных вод при проектировании водоочистных сооружений и программ.
Подземные воды
Вода, попадающая на пористые поверхности, такие как песок или супеси, стекает или просачивается в землю.В этих случаях вода встречает большое количество минералов, расположенных сложными слоями или пластами. Минералы могут включать гранит, гнейс, базальт и сланец. В некоторых случаях под непроницаемой глиной может находиться слой очень проницаемого песка. Вода часто движется по сложной трехмерной траектории в земле. Наука о гидрологии подземных вод включает в себя отслеживание этих движений воды.
Таблица 1-2. Сравнение характеристик поверхностных и подземных вод.
Характеристика | Поверхностные воды | Грунтовые воды |
| Мутность | высокая | низкий |
| Растворенные минералы | низкий-средний | высокая |
| Биологическое содержание | высокая | низкий |
| Временная изменчивость | очень высокий | низкий |
В отличие от поверхностных источников, подземные воды относительно свободны от взвешенных загрязняющих веществ, поскольку они фильтруются по мере движения через пласт.Фильтрация также удаляет большую часть биологического загрязнения. Некоторые грунтовые воды с высоким содержанием железа содержат сульфатредуцирующие бактерии. Они являются источником загрязнения и коррозии в промышленных системах водоснабжения.
Химический состав подземных вод имеет тенденцию быть очень стабильным с течением времени. Подземные воды могут содержать нежелательный уровень твердых частиц, образующих накипь, но благодаря довольно стабильному химическому составу их можно эффективно очистить.
Минеральные реакции: Когда грунтовые воды сталкиваются с различными минералами, они растворяют их в соответствии с их характеристиками растворимости.В некоторых случаях происходят химические реакции, повышающие растворимость минералов.
Хороший пример – реакция грунтовых вод с известняком. Вода, просачивающаяся с поверхности, содержит атмосферные газы. Одним из этих газов является углекислый газ, который при растворении в воде образует угольную кислоту. Разложение органического вещества под поверхностью – еще один источник углекислого газа. Известняк представляет собой смесь карбоната кальция и магния. Минерал, который является основным, слабо растворяется в нейтральной воде.Слабокислые грунтовые воды реагируют с основным известняком в реакции нейтрализации, которая образует соль и воду нейтрализации. Соль, образующаяся в результате реакции, представляет собой смесь бикарбоната кальция и магния. Оба бикарбоната хорошо растворимы. Эта реакция является источником наиболее частых проблем с отложениями и коррозией, с которыми сталкиваются промышленные пользователи. Кальций и магний (жесткость) образуют накипь на поверхностях теплопередачи, если грунтовые воды не обрабатываются перед использованием в промышленных системах охлаждения и котельных.При использовании питательной воды котла термическое разложение бикарбоната в котле приводит к высокому уровню углекислого газа в системах возврата конденсата. Это может вызвать сильную коррозию системы.
Структурно известняк пористый. То есть в нем есть небольшие отверстия и каналы, называемые «пустотами». Крупные известняковые образования могут удерживать в своей структуре огромное количество грунтовых вод. Образования известняка, которые содержат такое большое количество воды, называются водоносными горизонтами – термин, образованный от латинского корня, означающего водоносность.
Если пробурить скважину в известняковом водоносном горизонте, воду можно будет непрерывно забирать в течение десятилетий и использовать в бытовых и промышленных целях. К сожалению, вода очень жесткая из-за описанных выше реакций нейтрализации / растворения. Это требует обширной обработки воды для большинства применений.
ХИМИЧЕСКИЕ РЕАКЦИИ
Необходимо провести многочисленные химические испытания, чтобы гарантировать эффективный контроль программы очистки воды. Большинство этих тестов подробно рассматриваются в главах 39-71.Из-за их важности для многих систем здесь также обсуждаются три теста: pH, щелочность и диоксид кремния.
Контроль pH
Хороший контроль pH необходим для эффективного контроля отложений и коррозии во многих водных системах. Поэтому важно хорошо понимать значение pH и факторы, которые на него влияют.
Чистый h3O существует как равновесие между разновидностью кислоты, H + (более правильно выраженной как протонированная молекула воды, ион гидроксония, h40 +) и гидроксильным радикалом, OH -.В нейтральной воде концентрация кислоты равна концентрации гидроксила, и при комнатной температуре они оба присутствуют в количестве 10-7 грамм-эквивалентов (или молей) на литр.
Функция «p» используется в химии для работы с очень маленькими числами. Это отрицательный логарифм выражаемого числа. Считается, что вода, имеющая 10-7 грамм-эквивалентов на литр ионов водорода, имеет pH 7. Таким образом, нейтральный раствор показывает pH 7. В таблице 1-3 приведена концентрация H + на 14 порядков.При изменении концентрация ОН – также должна изменяться, но в противоположном направлении, так что произведение двух остается постоянным.
Таблица 1-3. Соотношение pH.
| pH a | H + Концентрация в экспоненциальном представлении, грамм-моль / л | H + Концентрация, нормальность | OH – Концентрация, нормальность | OH – Концентрация, экспоненциальная запись, грамм-моль / л | pOH – |
| 0 | 10 0 | 1 | 0.00000000000001 | 10 -14 | 14 |
| 1 | 10 -1 | 0,1 | 0,0000000000001 | 10- -13 | 13 |
| 2 | 10 -2 | 0,01 | 0,000000000001 | 10--12 | 12 |
| 3 | 10 -3 | 0.001 | 0,00000000001 | 10 -11 | 11 |
| 4 | 10 -4 | 0,0001 | 0,0000000001 | 10 -10 | 10 |
| 5 | 10 -5 | 0,00001 | 0,000000001 | 10 -9 | 9 |
| 6 | 10 -6 | 0.000001 | 0,00000001 | 10 -8 | 8 |
| 7 | 10 -7 | 0,0000001 | 0,0000001 | 10 -7 | 7 |
| 8 | 10 -8 | 0,00000001 | 0,000001 | 10 -6 | 6 |
| 9 | 10 -9 | 0.000000001 | 0,00001 | 10 -5 | 5 |
| 10 | 10 -10 | 0,0000000001 | 0,0001 | 10 -4 | 4 |
| 11 | 10 -11 | 0,00000000001 | 0,001 | 10 -3 | 3 |
| 12 | 10 -12 | 0.000000000001 | 0,01 | 10 -2 | 2 |
| 13 | 10 -13 | 0,0000000000001 | 0,1 | 10 -1 | 1 |
| 14 | 10 -14 | 0,00000000000001 | 1 | 10 0 | 0 |
a pH + pOH = 14.
Путаница относительно pH возникает из двух источников:
Важно помнить, что по мере увеличения концентрации кислоты значение pH уменьшается (см. Таблицу 1-4).
Таблица 1-4. Сравнительные уровни pH обычных растворов.
| 12 | OH – щелочность 500 ppm как CaCO 3 |
| 11 | OH – щелочность 50 ppm по CaCO 3 Columbus.OH, питьевая вода, a |
| 10 | OH – щелочность 5 ppm как CaCO 3 |
| 9 | стоки из анионита с сильным основанием |
| 8 | конечная точка фенолфталеина |
| 7 | нейтральная точка при 25 ° C |
| 6 | Weymouth, NIA, питьевая вода, a |
| 5 | конечная точка метилового оранжевого |
| 4 | FMA 4 ppm как CaCO 3 |
| 3 | FMA 40 частей на миллион в виде CaCO 3 , выходящий поток из сильнокислого катионита |
| 2 | FMA 400 ppm как CaCO 3 |
a Экстремальные значения pH питьевой воды
Измеритель pH может быть источником путаницы, потому что шкала pH на измерителе линейна и простирается от 0 до 14 с равными приращениями.Поскольку pH является логарифмической функцией, изменение единицы pH соответствует 10-кратному изменению концентрации кислоты. Уменьшение на 2 единицы pH означает 100-кратное изменение концентрации кислоты.
Щелочность
Испытания на щелочность используются для контроля процессов известково-содового умягчения и продувки котлов, а также для прогнозирования возможности образования накипи кальция в системах охлаждающей воды. Для большинства водных систем важно распознавать источники щелочности и поддерживать надлежащий контроль щелочности.
Двуокись углерода растворяется в воде в виде газа. Растворенный диоксид углерода реагирует с молекулами растворителя воды и образует угольную кислоту в соответствии со следующей реакцией:
CO2 + h3O = h3CO3
Образуется лишь следовое количество угольной кислоты, но она достаточно кислая, чтобы понизить pH с нейтральной точки 7. Угольная кислота является слабой кислотой, поэтому она не снижает pH ниже 4,3. Однако этот уровень достаточно низкий, чтобы вызвать значительную коррозию металлов системы.
Если начальная загрузка CO2 поддерживается постоянной, а pH повышается, происходит постепенное превращение в бикарбонат-ион HCO3-. Это показано на Рисунке 1-2.
Превращение завершено при pH 8,3. Дальнейшее повышение pH вызывает второе превращение в карбонат, CO32-. Угольная кислота, бикарбонат и карбонат трех видов могут быть преобразованы из одного в другой посредством изменения pH воды.
Колебания pH могут быть уменьшены за счет “буферизации” добавления кислоты (или каустика).Когда кислота (или щелочь) добавляется в воду, содержащую карбонат / бикарбонат, pH системы не изменяется так быстро, как в чистой воде. Большая часть добавленной кислоты (или каустика) расходуется при изменении соотношения карбонат / бикарбонат (или бикарбонат / угольная кислота).
Щелочность – это способность природной воды нейтрализовать кислоту (т. Е. Снижать снижение pH, ожидаемое от сильной кислоты посредством упомянутого выше буферного механизма). Путаница возникает из-за того, что щелочные условия pH существуют при pH выше 7, тогда как щелочность в природной воде существует при pH выше 4.4.
Щелочность измеряется двойным титрованием; кислота добавляется к образцу до конечной точки фенолфталеина (pH 8,3) и конечной точки метилового оранжевого (pH 4,4). Титрование до конечной точки фенолфталеина (Р-щелочности) измеряет ОН- и 1/2 СО32-; титрование до конечной точки метилового оранжевого (М-щелочности) измеряет OH – , CO 3 2- и HCO 3 .
Кремнезем
При неправильном контроле кремнезем образует хорошо изолирующие, трудно удаляемые отложения в системах охлаждения, котлах и турбинах.Понимание некоторых возможных вариаций в испытании диоксида кремния очень важно.
Большинство солей, хотя и присутствуют в виде сложных кристаллических структур в твердой фазе, принимают в растворе довольно простые ионные формы. Кремнезем имеет сложную структуру даже в растворе.
Кремнезем существует в широком диапазоне структур, от простого силиката до сложного полимерного материала. Полимерная структура может сохраняться, когда материал растворяется в поверхностных водах.
Размер кремнеземного полимера может быть значительным, вплоть до коллоидного состояния.Коллоидный кремнезем редко присутствует в грунтовых водах. Чаще всего он присутствует в поверхностных водах в периоды большого стока.
Полимерная форма диоксида кремния не дает окраски в стандартном колориметрическом тесте на основе молибдата для диоксида кремния. Эта форма кремнезема называется «инертной». Полимерная форма кремнезема не является термически стабильной и при нагревании в котле превращается в основной силикатный мономер, который вступает в реакцию с молибдатом.
В результате молибдатное тестирование питательной воды котла может показать небольшое количество кремнезема или его отсутствие, в то время как измерения продувки котла показывают уровень кремнезема выше контрольных пределов.Высокий уровень содержания кремнезема в котловой воде и низкий уровень питательной воды часто являются первым признаком того, что в подпитке присутствует коллоидный кремнезем.
Одним из методов выявления проблем с коллоидным диоксидом кремния является использование атомной эмиссии или абсорбции для измерения диоксида кремния в питательной воде. Этот метод, в отличие от химии молибдата, позволяет измерять общее содержание кремнезема независимо от степени полимеризации.
Узнайте больше о различных отраслях промышленности, обслуживаемых различными системами очистки воды SUEZ.
Химическое выветривание возникает в результате химических изменений минералов, которые становятся нестабильными при воздействии поверхностных условий. Виды происходящих изменений сильно зависят от минерала и условий окружающей среды. Некоторые минералы, такие как кварц, практически не подвержены химическому выветриванию, в то время как другие, например полевой шпат, легко изменяются.В целом степень химического выветривания наиболее высока в теплом и влажном климате и меньше всего – в холодном и сухом климате. Важными характеристиками состояния поверхности, которые приводят к химическому выветриванию, являются наличие воды (в воздухе и на поверхности земли), обилие кислорода и присутствие углекислого газа, который при соединении с водой образует слабую углекислоту. Этот процесс, который является фундаментальным для большинства процессов химического выветривания, можно представить следующим образом:
H 2 O + CO 2 —-> H 2 CO 3 затем H 2 CO 3 —-> H + + HCO 3 – ,
вода + диоксид углерода —-> угольная кислота, затем угольная кислота —-> ион водорода + карбонат-ион
Вот и вода (напр.g., как дождь) плюс углекислый газ в атмосфере, объединяясь, чтобы создать углекислоту. Затем угольная кислота диссоциирует (распадается) с образованием ионов водорода и карбоната. Количество CO 2 в воздухе достаточно для образования только очень слабой углекислоты, но обычно в почве гораздо больше CO 2 , поэтому вода, просачивающаяся через почву, может стать значительно более кислой.
Существует два основных типа химического выветривания. С одной стороны, одни минералы превращаются в другие минералы.Например, полевой шпат изменяется – путем гидролиза – до глинистых минералов . С другой стороны, некоторые минералы полностью растворяются, а их компоненты переходят в раствор. Например, кальцит (CaCO 3 ) растворим в кислых растворах.
Гидролиз полевого шпата можно записать так:
CaAl 2 Si 2 O 8 + H 2 CO 3 + ½O 2 —-> Al 2 Si 2 O 5 (OH) 4 + + Ca 2+ + CO 3 2-
плагиоклаз + угольная кислота -> каолинит + растворенный кальций + карбонат-ионы
Эта реакция показывает полевой шпат плагиоклаза кальция, но аналогичные реакции могут быть записаны и для полевого шпата натрия или калия.В этом случае мы получаем минерал каолинит вместе с ионами кальция и карбоната в растворе. Эти ионы могут в конечном итоге объединиться (вероятно, в океане) с образованием минерального кальцита. Гидролиз полевого шпата до глины проиллюстрирован на рисунке 5.9, на котором показаны два изображения одной и той же гранитной породы: недавно взломанная свежая поверхность слева и измененная глиной выветренная поверхность справа. Другие силикатные минералы также могут подвергаться гидролизу, хотя конечные результаты будут немного другими.Например, пироксен можно превратить в глинистые минералы хлорит или смектит, а оливин можно превратить в глинистый минерал серпентин.
Рис. 5.9 Необработанная (слева) и выветренная (справа) поверхности одного и того же куска гранитной породы. На не выветренных поверхностях полевые шпаты все еще свежие и блестящие. На выветренной поверхности полевой шпат превратился в меловый глинистый минерал каолинит. [SE]Окисление – еще один очень важный процесс химического выветривания.Окисление железа в ферромагнезиальном силикате начинается с растворения железа. Для оливина процесс выглядит следующим образом: оливин в присутствии угольной кислоты превращается в растворенное железо, карбонат и кремниевую кислоту:
Fe 2 SiO 4 + 4H 2 CO 3 -> 2Fe 2 + + 4HCO 3 – + H 4 SiO 4
оливин + (угольная кислота) -> растворенное железо + растворенный карбонат + растворенная кремниевая кислота
В присутствии кислорода растворенное железо затем быстро превращается в гематит:
2Fe 2 + + 4HCO 3 – + ½ O 2 + 2H 2 O —-> Fe 2 O 3 + 4H 2 CO 3
растворенное железо + бикарбонат + кислород + вода —-> гематит + углекислота
Уравнение, показанное здесь, предназначено для оливина, но оно может применяться практически к любому другому ферромагнезиальному силикату, включая пироксен, амфибол или биотит.Железо, содержащееся в сульфидных минералах (например, пирите), также может окисляться таким образом. И минерал гематит – не единственный возможный конечный результат, так как существует широкий спектр минералов оксида железа, которые могут образовываться таким образом. Результаты этого процесса проиллюстрированы на рисунке 5.10, который показывает гранитную породу, в которой некоторые биотит и амфибол были изменены с образованием минерального оксида железа лимонита.
Рис. 5.10 Гранитная порода, содержащая биотит и амфибол, которая была изменена вблизи поверхности породы до лимонита, который представляет собой смесь минералов оксида железа.[SE]Особый тип окисления имеет место в областях, где в породах повышен уровень сульфидных минералов, особенно пирита (FeS 2 ). Пирит реагирует с водой и кислородом с образованием серной кислоты следующим образом:
2FeS 2 + 7O 2 + 2H 2 O —–> 2Fe 2+ H 2 SO 4 + 2H +
пирит + кислород + вода —–> ионы железа + серная кислота + ионы водорода
Сток с участков, где происходит этот процесс, известен как дренаж кислых пород (ARD), и даже порода с 1% или 2% пирита может давать значительные ARD.Некоторые из наихудших примеров ARD – это места добычи металлов, особенно там, где пиритсодержащая порода и отходы были добыты глубоко под землей, а затем накапливались и оставались открытыми для воды и кислорода. Одним из примеров этого является Mt. Рудник Вашингтон возле Кортни на острове Ванкувер (рис. 5.11), но есть много подобных участков в Канаде и во всем мире.
Рис. 5.11 Открытые окисляющие и кислотообразующие породы и отходы шахт на заброшенной горе. Вашингтон Майн, Британская Колумбия (слева) и пример кислотного дренажа ниже по течению от участка рудника (справа).[SE]На многих участках ARD pH сточных вод ниже 4 (очень кислая). В этих условиях металлы, такие как медь, цинк и свинец, достаточно растворимы, что может привести к токсичности для водных и других организмов. В течение многих лет река ниже по течению от горы. В Вашингтонском руднике было столько растворенной меди, что она была токсичной для лосося. С тех пор на руднике были проведены ремонтные работы, и ситуация улучшилась.
Гидролиз полевого шпата и других силикатных минералов и окисление железа в ферромагнезиальных силикатах – все они служат для создания более мягких и слабых пород, чем они были изначально, и, следовательно, более подверженных механическому выветриванию.
Реакции выветривания, которые мы обсуждали до сих пор, включали преобразование одного минерала в другой (например, полевой шпат в глину) и выделение некоторых ионов в раствор (например, Ca 2+ ). Некоторые процессы выветривания включают полное растворение минерала. Например, кальцит растворяется в слабой кислоте с образованием ионов кальция и бикарбоната. Уравнение выглядит следующим образом:
CaCO 3 + H + + HCO 3 – —–> Ca 2+ + 2HCO 3 –
кальцит + ионы водорода + бикарбонат —–> ионы кальция + бикарбонат
Кальцит является основным компонентом известняка (обычно более 95%), и в условиях поверхности известняк будет растворяться в различной степени (в зависимости от того, какие минералы он содержит, кроме кальцита), как показано на Рисунке 5.12. Известняк также растворяется на относительно небольших глубинах под землей, образуя известняковые пещеры. Это обсуждается более подробно в главе 14, где мы рассмотрим подземных вод .
Рис. 5.12 Обнажение известняка на острове Куадра, Британская Колумбия. Известняк, который в основном состоит из минерального кальцита, растворен в разной степени в разных областях из-за различий в составе. Полосы желто-коричневого цвета – это не растворимые вулканические породы. [SE]Упражнение 5.2 Химическое выветривание
Основными процессами химического выветривания являются гидролиз , окисление и растворение . Заполните следующую таблицу, указав, какой процесс в первую очередь отвечает за каждое из описанных изменений химического выветривания:
| Химическая замена | Процесс? |
|---|---|
| Пирит на гематит | |
| Кальцит на ионы кальция и бикарбоната | |
| От полевого шпата до глины | |
| От оливина до серпентина | |
| Пироксен до оксида железа |
Механическое выветривание
Вода в жидкой или твердой форме часто является ключевым фактором механического выветривания. Например, жидкая вода может просачиваться в трещины и щели в скале. Если температура упадет достаточно низко, вода замерзнет. Когда вода замерзает, она расширяется. Тогда лед работает как клин. Он медленно расширяет трещины и раскалывает скалу.Когда лед тает, жидкая вода выполняет акт эрозии, унося крошечные фрагменты породы, потерянные в трещине. Этот специфический процесс (цикл замораживания-оттаивания) называется морозным выветриванием или криотрещиной. Температурные изменения также могут способствовать механическому выветриванию в процессе, называемом термическим напряжением. Изменения температуры заставляют горную породу расширяться (при нагревании) и сжиматься (при холоде). Поскольку это происходит снова и снова, структура породы ослабевает. Со временем рассыпается.Скалистые пустынные ландшафты особенно подвержены термическому стрессу. Внешний слой пустынных скал подвергается повторяющимся нагрузкам, когда температура меняется от дня к ночи. В конце концов, внешние слои отслаиваются в виде тонких листов – процесс, называемый отшелушиванием. Отслоение способствует образованию бороздок, одной из самых драматических особенностей ландшафта, образованных выветриванием и эрозией. Борнхардты – высокие куполообразные изолированные скалы, часто встречающиеся в тропических регионах. Гора Сахарная голова, знаковая достопримечательность Рио-де-Жанейро, Бразилия, является борнхардтом. Изменения давления также могут способствовать отшелушиванию из-за атмосферных воздействий. В процессе, называемом разгрузкой, удаляются вышележащие материалы. Нижележащие породы, освобожденные от давления над ними, могут затем расшириться. По мере того как поверхность породы расширяется, она становится уязвимой для разрушения в процессе, называемом раскатыванием. Другой тип механического выветривания происходит, когда глина или другие материалы рядом с горными породами поглощают воду. Глина, более пористая, чем камень, может набухать под водой, выветривая окружающие более твердые породы. Соль также способствует выветриванию горных пород в процессе, называемом галокластикой. Морская вода иногда попадает в трещины и поры породы. Если соленая вода испаряется, остаются кристаллы соли. По мере роста кристаллы давят на камень, медленно разрушая его.Выветривание сот связано с галокластикой. Как следует из названия, сотовое выветривание описывает скальные образования с сотнями или даже тысячами ям, образованных ростом кристаллов соли.Выветривание соты – обычное явление в прибрежных районах, где морские брызги постоянно заставляют камни взаимодействовать с солями.
Галокластика не ограничивается прибрежными пейзажами. Солевой апвеллинг, геологический процесс, при котором расширяются подземные соляные купола, может способствовать выветриванию вышележащих пород. Сооружения в древнем городе Петра, Иордания, были нестабильными и часто разрушались из-за солевого подъема из-под земли. Агентами механического выветривания могут быть растения и животные.Семя дерева может прорасти в почве, скопившейся в потрескавшейся скале. По мере роста корни расширяют трещины, в конечном итоге разбивая камень на куски. Со временем деревья могут раскалывать даже большие камни. Даже небольшие растения, такие как мох, могут увеличивать крошечные трещинки по мере роста.Животные, прокладывающие туннели под землей, такие как кроты и луговые собачки, также разрушают камни и почву. Другие животные копают и топчут камни над землей, заставляя их медленно крошиться.
Химическое выветривание
Например, углекислый газ из воздуха или почвы иногда соединяется с водой в процессе, называемом карбонизацией.При этом образуется слабая кислота, называемая угольной кислотой, которая может растворять породу. Угольная кислота особенно эффективна при растворении известняка. Когда углекислота просачивается через известняк под землей, она может открыть огромные трещины или выдолбить обширную сеть пещер.Национальный парк Карлсбадские пещеры в американском штате Нью-Мексико включает более 119 известняковых пещер, образовавшихся в результате выветривания и эрозии. Самый большой называется Большая комната. Большой зал площадью около 33 210 квадратных метров (357 469 квадратных футов) имеет размер шести футбольных полей.
Иногда химическое выветривание растворяет большие части известняка или других пород на поверхности Земли, образуя ландшафт, называемый карстом. В этих областях поверхностная порода испещрена ямами, воронками и пещерами. Один из самых ярких примеров карста в мире – Шилин, или Каменный лес, недалеко от Куньмина, Китай. Сотни стройных, острых башен из выветренного известняка возвышаются над ландшафтом. Другой тип химического выветривания воздействует на горные породы, содержащие железо.Эти породы превращаются в ржавчину в процессе окисления. Ржавчина – это соединение, образующееся при взаимодействии кислорода и железа в присутствии воды. По мере того, как ржавчина расширяется, она ослабляет породу и помогает разрушить ее. Гидратация – это форма химического выветривания, при которой химические связи минерала изменяются при его взаимодействии с водой. Один случай гидратации происходит, когда минеральный ангидрит вступает в реакцию с грунтовыми водами. Вода превращает ангидрит в гипс, один из самых распространенных минералов на Земле. Еще одна известная форма химического выветривания – гидролиз. В процессе гидролиза образуется новый раствор (смесь двух или более веществ), поскольку химические вещества в породе взаимодействуют с водой. Например, во многих породах минералы натрия взаимодействуют с водой, образуя раствор соленой воды. Гидратация и гидролиз способствуют расширению склонов – еще одному яркому примеру ландшафта, сформированному выветриванием и эрозией. Расширяющиеся склоны представляют собой вогнутые скальные образования, которые иногда называют «волновыми скалами».Их c-образная форма в значительной степени является результатом подземного выветривания, при котором гидратация и гидролиз изнашивают породы под поверхностью ландшафта. Живые или некогда живые организмы также могут быть агентами химического выветривания. Разлагающиеся остатки растений и некоторых грибов образуют углекислоту, которая ослабляет и растворяет породу. Некоторые бактерии могут выветривать камни, чтобы получить доступ к таким питательным веществам, как магний или калий. Глинистые минералы, в том числе кварц, являются одними из наиболее распространенных побочных продуктов химического выветривания.Глины составляют около 40% химических веществ во всех осадочных породах на Земле.Выветривание и люди
Выветривание – это естественный процесс, но деятельность человека может его ускорить.
Например, некоторые виды загрязнения воздуха увеличивают скорость выветривания. При сжигании угля, природного газа и нефти в атмосферу выделяются такие химические вещества, как оксид азота и диоксид серы. Когда эти химические вещества сочетаются с солнечным светом и влагой, они превращаются в кислоты.Затем они падают на Землю в виде кислотного дождя. Кислотный дождь быстро выветривает известняк, мрамор и другие виды камня. Последствия кислотного дождя часто можно увидеть на надгробиях, из-за чего имена и другие надписи невозможно прочитать. Кислотный дождь также повредил многие исторические здания и памятники. Например, высотой 71 метр (233 фута) Гигантский Будда Лэшань на горе Эмэй, Китай, является самой большой статуей Будды в мире. Он был вырезан 1300 лет назад и веками оставался целым и невредимым.Инновационная дренажная система смягчает естественный процесс эрозии. Но в последние годы из-за кислотного дождя нос статуи почернел, а некоторые волосы рассыпались и выпадали.Вещества в растворе смешиваются на уровне отдельных частиц. В растворе сахара и воды частицы сахара и частицы воды смешаны так хорошо, что мы не можем различить их невооруженным глазом. Вы можете подумать, что такие «хорошо перемешанные» смеси невозможно разделить! Но, как мы вскоре увидим, это неправда.
Продемонстрируйте это на уроке, растворив немного соли в воде перед классом в начале урока. Убедитесь, что они приняли к сведению прозрачное решение. Затем вылейте немного в неглубокую алюминиевую сковороду, похожую на те, что используются для выпечки. Поместите это в солнечное место на время урока и дайте воде испариться. Скорость испарения будет зависеть от того, насколько жарко и влажно в тот день, когда вы это делаете.В конце урока соберите кастрюлю и покажите оставшуюся засохшую соль, как в кастрюле для соли. Возможно, вам придется оставить его до конца дня, в зависимости от того, насколько он горячий.
Знаете ли вы, откуда берется большая часть соли, которую мы используем в Южной Африке? Южная Африка получает соль из внутренних, прибрежных соляных бассейнов и морской воды. Соляной поддон – это неглубокая плотина в земле, где соленая вода испаряется , оставляя слой сухой соли.
Вид с воздуха на солончаки. http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Salt_pans.jpg Соль в Индии. Мужчина занимается сбором сушеной соли для упаковки и продажи.Когда морская вода находится в неглубоких поддонах, вода нагревается солнечным светом и медленно превращается в водяной пар в результате испарения. Как только вода полностью испарится, остается твердая соль.
Как вы думаете, это хороший метод отделения соли от воды? Как вы думаете, подойдет ли раствор сахара и воды?
Если у вас есть время сделать это в классе, вы можете продемонстрировать это практически.Предложите учащимся попробовать соленую воду перед кипячением, а затем предложите им попробовать конденсат. Так они поймут, что испарилась только вода, а в чайнике осталась соль. Вы можете положить лед в небольшой пластиковый пакет, чтобы лед не соскользнул с пластины, но пластина все еще достаточно холодная для конденсации водяного пара. Хранение льда в пластиковом пакете также гарантирует, что тающий лед не будет капать в стакан, в котором собирается конденсированная вода.Вы также можете использовать химический стакан или стакан с солевым раствором над горелкой Бунзена и использовать холодный кусок стекла или зеркало, чтобы конденсировать воду и собирать ее в другой стакан.
ВОПРОСЫ:
Считаете ли вы, что разделение путем испарения будет хорошим методом разделения водно-солевого раствора, если вы хотите сохранить и соль, и воду? Почему ты так говоришь?
Испарение само по себе не является хорошим методом разделения, если вы хотите сохранить и соль, и воду.Как только вода испаряется, она теряется.
Можете ли вы придумать способ изменить метод, чтобы испаряющаяся вода не терялась? Возможно, следующая диаграмма поможет вам составить план. Напишите объяснение ниже.На рисунке раствор соленой воды нагревается в чайнике, а металлическая пластина (с небольшим количеством льда внутри, чтобы держать ее внешнюю поверхность холодной) удерживается в водяном паре, выходящем из носика чайника.Водяной пар охлаждается при соприкосновении с холодной металлической пластиной и конденсируется. Затем он стекает с чашки в стакан для сбора. Когда вся вода испарится, соль остается в чайнике. Но в стакане еще есть вода.
Что происходит в чайнике?
Вы можете сказать, какое изменение состояния происходит внутри чайника? Как называется процесс?
Жидкая вода превращается в водяной пар.Процесс испарения.
Какое изменение состояния происходит на холодной поверхности металлической пластины? Как называется процесс? (Подсказка: изменение состояния с газа на жидкость было рассмотрено в предыдущей главе, в разделе Физические свойства материалов .)
Водяной пар превращается в жидкую воду.Процесс называется конденсацией.
Соль испаряется вместе с водой? Как бы вы узнали?
Нет. Вы можете почувствовать, что вода соленая до испарения, а не соленая после конденсации. Если кипятить воду до тех пор, пока она не испарится, вы увидите, как образуются кристаллы соли.
Что вы можете сказать о чистоте воды после испарения и конденсации?
Он не имеет соленого вкуса после испарения / конденсации, поэтому мы предполагаем, что он чистый, но в нем могут быть другие вещи, которые мы не можем попробовать.
Некоторые вещи, которые мы не можем обнаружить или попробовать, например, если бы мы использовали морскую воду.
Вода, теряемая при испарении, может быть конденсирована на холодной поверхности. Холодная металлическая пластина справится с этой задачей, но будет трудно восстановить всю конденсированную воду, потому что она будет стекать с поверхности пластины во многих разных местах. У ученых есть решение этой проблемы: они используют особую технику для разделения подобных смесей без потери каких-либо компонентов.Методика перегонки называется .
Если у вас есть оборудование для настройки процесса дистилляции, вы можете продемонстрировать его в классе. В противном случае вы можете использовать альтернативные материалы и оборудование. Например, если у вас нет конденсатора Либиха, вы можете использовать кусок медной трубы. Вот две ссылки, которые объясняют, как собрать собственное оборудование для дистилляции: http: // www.Instructables.com/id/Build-a-Lab-Quality-Distillation-Apparatus/ и http://nukegingrich.files.wordpress.com/2009/06/diy-still.pdf. Еще одно предложение – попросить учащихся также провести исследование, чтобы увидеть, как сделать свой собственный дистилляционный аппарат, в особенности обращая внимание на материалы, которые легче и дешевле найти. Вам не обязательно иметь лабораторное оборудование, чтобы продемонстрировать множество научных экспериментов – многие из них можно просто это делается путем обдумывания материалов, которые вы используете в повседневной жизни, и составления плана! Это также делает науку более доступной для всех.
Дистилляция – это отделение одного вещества от другого путем испарения с последующей конденсацией. Аппарат, используемый в этой технике, называется еще .
Экспериментальная установка для перегонкиПредположим, мы хотим разделить воду и соль в морской воде. Мы бы поместили морскую воду в круглую колбу слева на картинке (в колбу для перегонки).Затем мы кипятили морскую воду для получения водяного пара или пара. Соль не испаряется с водой, потому что испаряется только вода. Водяной пар поднимается через верхнюю часть колбы и попадает в конденсатор Либиха.
Два конденсатора Либиха, которые используются в процессе дистилляции http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Liebig_condensers-two_2.jpgКонденсатор Либиха состоит из стеклянной трубки внутри большой стеклянной трубки. Конденсатор устроен таким образом, что холодная вода может течь через пространство между трубками.Это охлаждает поверхность внутренней трубки. Водяной пар конденсируется на этой холодной поверхности и течет в приемную колбу. Поскольку соль не испарилась, она остается в перегонной колбе.
Видео, описывающее, как солнечная энергия еще может опреснять (убирать соль) воду.
Видео о солнечном кадре короткое, но предлагает интересную тему для обсуждения: применение методов разделения; изобретения; преимущества и недостатки; вы даже можете обсуждать проекты с открытым исходным кодом и делиться информацией.Итальянский изобретатель солнечной батареи Eliodomestico по-прежнему разрабатывал ее для развивающихся стран. Он относительно дешев, прост в сборке и не требует электричества. Он описывается как экодистиллятор, работающий от солнечной энергии. Все, что вам нужно сделать, это налить 5 литров соленой или нечистой воды, закрутить крышку и оставить на солнце. К концу дня из него может быть получена очищенная от бактерий и соленая вода, пригодная для питья. Это также проект с открытым исходным кодом, что означает, что любой может использовать дизайн и воспроизводить, изменять или обновлять его, но не продавать его с целью получения прибыли.
Дистилляция – также лучший способ разделить две жидкости с разными точками кипения, например воду и этанол. Давайте посмотрим.
Это дополнительное задание, или оно может быть выполнено как домашнее задание. Это продолжение того, что учащиеся узнали бы об использовании дистилляции.
ВОПРОСЫ:
Вы можете вспомнить температуру, при которой закипает вода? Запишите это ниже.
Как называется эта температура?
Температура кипения воды.
Этанол кипит при температуре ниже точки кипения воды, а именно 78 ° C.Предположим, вы смешали немного воды и этанола. Смесь для начала находится при комнатной температуре. Теперь предположим, что вы начали нагревать смесь. Какая температура будет достигнута первой: 78 ° C или 100 ° C?
Как вы думаете, что произойдет, когда смесь достигнет температуры 78 ° C? Как вы думаете, этанол закипит?
Учащимся можно напомнить, что этанол по-прежнему остается этанолом, его не меняли в процессе смешивания, поэтому он наверняка закипит при 78 ° C.
Будет ли при этом закипать вода?
Нет. Вода закипает только при 100 ° C. Пока температура ниже 100 ° C, вода не закипает.
Эти вопросы идентичны вопросам, заданным в исходном задании.Они были включены в первоначальную деятельность, чтобы служить введением в концепцию дистилляции.
Мы можем использовать тот же метод дистилляции, который мы использовали для разделения морской воды, чтобы разделить две жидкости. Принцип точно такой же, за исключением того, что мы будем перегонять смесь более одного раза. Вот как это работает:
Смесь двух жидкостей помещают в перегонную колбу и нагревают до самой низкой точки кипения.В случае смеси этанол / вода эта температура будет точкой кипения этанола, а именно 78 ° C. Вся жидкость с этой точкой кипения испарится, конденсируется в конденсаторе Либиха и перейдет в приемную колбу. Жидкость с более высокой точкой кипения останется в перегонной колбе. Предположим, он содержит третье вещество, которое мы хотим отделить. Как бы ты это сделал?
Заменяем приемную колбу на чистую и снова нагреваем перегонную колбу, но на этот раз до точки кипения второй жидкости.Вторая жидкость испарится, конденсируется в холодильнике и перетекает в чистую приемную колбу, оставляя последний компонент смеси в перегонной колбе.
Сырая нефть разделяется на различные компоненты с помощью дистилляции. Компоненты испаряются, начиная с более легкого топлива (которое имеет самую низкую точку кипения), затем реактивного топлива, затем нефти, затем автомобильного масла, пока не останется только смола. Мы называем разделенные компоненты фракциями, а процесс фракционной перегонкой.
Узнайте больше о перегонке сырой нефти в этом видео
Видео о перегонке сырой нефти может быть слишком продвинутым, но в нем достаточно хорошо резюмируется процесс фракционной перегонки и упоминаются актуальные, реальные примеры производимых продуктов. Обратите внимание, что в видео неоднократно упоминаются «углеводороды».Вы можете успокоить учащихся и сказать им, что им пока не важно знать, что это означает. Таблица Менделеева рассматривается только в главе 4, но вы можете помочь учащимся «расшифровать», что сырая нефть содержит много частиц водорода gen и частиц углерода , взятых вместе в различных комбинациях (соотношениях). Каждая из фракций, которые в конечном итоге собираются, содержит один вид комбинации углеводородов.
Нам предстоит изучить еще одну технику разделения.Вы замечали, как чернила на бумаге иногда «растекаются» при намокании?
Вы видите, как чернила на этом знаке потекли после намокания, вероятно, из-за дождя? http://www.flickr.com/photos/daquellamanera/4304246279/Большинство красок представляют собой смесь различных пигментов, смешанных для придания им нужного цвета. Пигмент – это химическое вещество, придающее цвет материалам. Когда смесь содержит цветные соединения, часто можно разделить различные компоненты с помощью метода разделения, называемого хроматографией.Давайте посмотрим на это дальше.
«Хроматография» происходит от греческих слов chroma (что означает «цвет») и graph (что означает «писать»).
Хроматография – это метод разделения окрашенных веществ на отдельные пигменты. Мы собираемся изучить это в следующем расследовании.
Ручка для науки о цвете.
AIM: Для разделения пигментных компонентов в чернилах с использованием различных жидкостей.
Это веселое занятие, которое можно выполнить быстро. Если класс разделен на небольшие группы, и каждая группа получает свой черный маркер для экспериментов, хроматограммы можно потом повесить на стену, чтобы все могли увидеть и сравнить.Путем поиска совпадающих хроматограмм учащиеся могут сказать, в какой группе использовался маркер одной марки или какие маркеры были заполнены одними и теми же чернилами. Если чернила от определенного маркера не разделяются в одной жидкости, попробуйте использовать другую жидкость в химическом стакане.
Вы можете даже построить историю вокруг расследования: инсценировать тайну убийства, в которой убийца может быть идентифицирован его (или ее) черной ручкой. Используйте три или четыре черных или синих ручки разных марок и создавайте уникальные хроматограммы, связанные с каждой маркой.Чернила могут выглядеть одинаково при использовании для письма, но они будут вести себя по-другому, когда они будут проанализированы с помощью хроматографии.
ГИПОТЕЗА:
Какой вы предлагаете ответ на наш следственный вопрос? Это ваша гипотеза.
Ответ, зависящий от учащегося. Гипотеза может быть такой: «Черные чернила состоят из пигментов разного цвета.’
МАТЕРИАЛЫ И АППАРАТ:
Лабораторная фильтровальная бумага Whatman No. 1 идеально подходит для хроматографии. Как вариант, вы можете использовать кофейные фильтры, акварельную бумагу или полоски бумажного полотенца. Даже обычная копировальная бумага работает, но медленнее и часто из-за этого цвета лучше разделяются.Для более мягкой бумаги вам могут понадобиться более длинные полоски бумаги и более высокие емкости, поскольку жидкость поднимается по бумаге намного быстрее.
Растворитель – это вещество, которое растворяет растворенное вещество с образованием раствора.Растворитель обычно представляет собой жидкость, но также может быть твердым или газообразным.
Возможные опасности:
Безопасная лабораторная практика чрезвычайно важна. Найдите минутку, чтобы обсудить с учащимися риски, меры предосторожности и безопасность. Обсудите тот факт, что ученым часто приходится иметь дело с опасными веществами и / или оборудованием, чтобы иметь возможность проводить наблюдения.
При работе с аммиаком старайтесь работать в вытяжном шкафу или в хорошо вентилируемом помещении.Оставьте дверь и окна открытыми, чтобы дым не задерживался. Точно так же спиртосодержащие вещества следует использовать в хорошо проветриваемом помещении, но они также легковоспламеняемы, поэтому не используйте их в присутствии открытого огня.
Всегда рекомендуется носить латексные / нитриловые перчатки (можно купить в аптеке), чтобы предотвратить всасывание опасных веществ через кожу. Надевайте защитные очки, чтобы защитить глаза от вредных химикатов.Всегда держите под рукой чистую воду, чтобы промыть глаза или мыть руки, если химические вещества разбрызгиваются или проливаются.
Тщательная лабораторная практика не только обеспечит вашу безопасность, но и станет хорошим примером для учащихся.
МЕТОД:
Сделать стрип-хроматограмму
Дайте жидкости впитаться в бумагу, поднимаясь по линии с чернилами.
Вы также можете использовать прищепку, чтобы удерживать полоску на месте во время сушки.
Сделать круговую хроматограмму
Добавляйте по капле воды примерно каждую минуту, чтобы хроматограмма растекалась по краям бумажного диска.
НАБЛЮДЕНИЯ:
Две хроматограммы выглядят одинаково или по-разному? Если они выглядят по-разному, и вы использовали одну и ту же ручку, как вы думаете, почему?
Какие цветные пигменты вы наблюдали?
Нарисуйте изображения ваших хроматограмм в поле ниже.
ВЫВОД:
Что вы можете сделать о пигментах, входящих в состав черных чернил?
Учащимся следует учесть, что черные чернила на самом деле состоят из ряда пигментов разного цвета.
Рассмотрим подробнее, как это работает:
В бумажной хроматографии жидкость проходит через бумажные волокна. Но почему пигменты в чернилах разделяются на полосы разного цвета?
Пигменты в чернилах уносятся жидкостью, но, поскольку это разные соединения, они уносятся вверх с разной скоростью.Это приводит к тому, что они появляются на хроматограмме в виде полос разного цвета.
Посмотрите на изображение хроматограммы ниже.
Пример стрип-хроматограммы http://commons.wikimedia.org/wiki/File:TLC_black_ink.jpgКакой цветной пигмент движется вверх по бумаге с максимальной скоростью? Почему ты так говоришь?
Желтый пигмент движется быстрее всего, потому что он прошел самое большое расстояние.
Какой цветной пигмент движется вверх по бумаге с наименьшей скоростью?
Зеленый пигмент движется медленнее всего, потому что он прошел кратчайшее расстояние.
Почему разные пигменты переносятся с разной скоростью?
Пигменты перемещаются с разной скоростью из-за различий в их свойствах: крупные частицы пигмента имеют тенденцию двигаться медленнее.Кроме того, частицы, которые хорошо растворяются в жидкости, будут стремиться оставаться в жидкости и быстро уноситься наверх, в то время как частицы, которые хорошо связываются с бумагой, будут двигаться медленнее.
Черный действительно черный? (видео)
Теперь, когда мы узнали о некоторых различных способах разделения смесей, мы собираемся применить то, что мы знаем, для разделения смеси, состоящей из многих компонентов.
Некоторые школы также используют комбо-тарелки для различных практических заданий по Материи и Материалам. Это приветствуется, и задания в этих рабочих тетрадях можно немного скорректировать для работы с любым оборудованием и приборами, которые есть у вас в школе.
Кроме того, если учащиеся сочтут блок-схему слишком сложной на этом этапе, вы также можете попросить их записать шаги, которые они будут выполнять, чтобы разделить все материалы в смеси, и почему они выбрали каждый метод разделения.
Представьте, что вы член группы ученых, работающих вместе в лаборатории. Ваша команда получила важную работу. Вам дали стакан со смесью веществ для разделения.
Смесь содержит следующие компоненты:
Ваша задача – разработать процедуру разделения смеси на отдельные компоненты.Как бы Вы это сделали? Ваша процедура должна быть представлена в виде блок-схемы.
Перед тем, как начать, представьте, как будет выглядеть смесь. Нарисуйте изображение прозрачного контейнера и различного содержимого смеси в пространстве.
Это может быть трудной задачей для учащихся, но для учащихся очень важно иметь возможность визуализировать смесь, прежде чем они начнут планировать эксперимент.В противном случае идеи останутся абстрактными, и у учащихся могут возникнуть трудности с правильной последовательностью различных этапов разделения. Вы можете направить их, задав следующие вопросы. В качестве альтернативы вы можете приготовить смесь, чтобы они посмотрели на нее, прежде чем рисовать:
Чтобы помочь вам разработать процедуру, вот несколько наводящих вопросов и шаблон для вашей блок-схемы:
Каково физическое состояние (твердое, жидкое или газообразное) каждого из компонентов смеси? Заполните их в таблице.
Компонент (вещество) | Состояние (твердое, жидкое или газообразное) | Растворенные или нерастворенные? |
Компонент (вещество) | Состояние (твердое, жидкое или газообразное) | Растворенные или нерастворенные? |
Утюг | твердый | нерастворенный |
Песок | твердый | нерастворенный |
Соль | твердый | растворено |
Этанол | жидкость | растворяется (в растворе с водой и солью) |
Вода | жидкость | растворенный (в растворе этанола и соли) |
Назовите твердые вещества, которые не растворяются в смеси.Это нерастворенные твердые вещества.
Песок и железная стружка не растворяются.
Назовите растворенные твердые вещества в смеси.
Соль – единственное растворенное твердое вещество.
Какой метод является наилучшим для отделения нерастворенных твердых частиц от жидкостей в смеси? Напишите название этого метода в блоке под номером 1 на блок-схеме ниже.
Учащиеся должны записать ФИЛЬТРАЦИЮ в блоке 1.
Напишите названия нерастворенных твердых веществ в блоке 2 блок-схемы.
Учащиеся должны записать ПЕСКУ и ЖЕЛЕЗА в блоке 2.
Что остается после удаления нерастворенных твердых частиц из смеси? Напишите названия этих соединений в блоке 3.
Учащиеся должны написать СОЛЬ, ЭТАНОЛ и ВОДА в блоке 3.
Как мы могли отделить нерастворенные твердые частицы? (Подсказка: посмотрите на блок-схему для некоторых идей.) Напишите название этого процесса в блоке 4.
Учащиеся должны написать МАГНИТНОЕ РАЗДЕЛЕНИЕ в блоке 4.
Напишите названия двух нерастворенных твердых веществ в блоках 6 и 7.
Учащиеся должны записать ЖЕЛЕЗНЫЕ ПЕЧАТИ в блоке 6 и ПЕСОК в блоке 7.
Как мы могли отделить жидкости от растворенного твердого вещества? Мы могли бы испарить их, но тогда они были бы потеряны.Какой еще вариант доступен, если мы хотим разделить компоненты в решении? Напишите название этого процесса в блоке 5.
Учащиеся должны написать ДИСТИЛЛЯЦИЯ в блоке 5.
Какую жидкость следует перегонять в первую очередь? (Подсказка: какая жидкость имеет самую низкую точку кипения?) Напишите название этой жидкости в блоке 8.
Учащиеся должны написать ЭТАНОЛ в блоке 8.
Что остается в растворе после удаления первой жидкости? Напишите названия этих компонентов в блоке 9.
Учащиеся должны написать ВОДА и СОЛЬ в блоке 9.
Как отделить жидкость от растворенного твердого вещества? (Подсказка: этот процесс такой же, как и в блоке 7.) Напишите название процесса в блоке 10.
Учащиеся должны написать ДИСТИЛЛЯЦИЯ в блоке 10.
Запишите названия двух последних компонентов в блоках 11 и 12.
Учащиеся должны написать ВОДА в блоке 11 и СОЛЬ в блоке 12.
Заполненная блок-схема должна выглядеть следующим образом:
До сих пор мы обсуждали материалы, их свойства, способы их смешивания и способы их разделения, если они смешаны. Последний раздел этой главы посвящен отходам и тому, что мы можем сделать, чтобы уменьшить их воздействие на окружающую среду.
Когда диоксид углерода CO 2 попадает в известковую воду, известковая вода становится мутной.Когда вы выдохнете в бутылку, известковая вода станет мутной.
Химики называют пищевую соду бикарбонатом натрия , соединением с химической формулой NaHCO 3 . Уксус представляет собой смесь уксусной кислоты (CH 3 COOH) и воды (H 2 0). Когда они объединяются, происходит следующая реакция:
NaHCO 3 + HC 2 H 3 O 2 → NaC 2 H 3 O 2 + H 2 O + CO 2
Но, как известно, это происходит в два этапа:
NaHCO 3 + HC 2 H 3 O 2 → NaC 2 H 3 O 2 + H 2 CO 3,
…где образуется угольная кислота, и, наконец,
H 2 CO 3 → H 2 O + CO 2,
… где угольная кислота распадается на воду и CO 2 . Затем CO 2 пузырится через соломинку и попадает в известковую воду.
Известковая вода создается из гидроксида кальция или Ca (OH) 2 . Известь, названная в честь минерала, а не фрукта, реагирует с CO 2 в воде с образованием карбоната кальция , который имеет белый цвет и не растворяется в воде, в результате чего вода становится мутной.
Точно так же, когда мы выдыхаем, мы удаляем CO 2 из нашего тела, поэтому вдыхание CO 2 в известковую воду вызовет ту же реакцию, хотя, вероятно, не так быстро из-за меньшего количества CO 2 в вашем теле. дыхание.
Заявление об ограничении ответственности и меры предосторожностиEducation.com предлагает идеи проекта Science Fair для информационных целей. только для целей. Education.com не дает никаких гарантий или заверений относительно идей проектов Science Fair и не несет ответственности за любые убытки или ущерб, прямо или косвенно вызванные использованием вами таких Информация.Получая доступ к идеям проектов Science Fair, вы отказываетесь от отказаться от любых претензий к Education.com, которые возникают в связи с этим. Кроме того, ваш доступ к веб-сайту Education.com и идеям проектов Science Fair покрывается Политика конфиденциальности Education.com и Условия использования сайта, которые включают ограничения об ответственности Education.com.
Настоящим дается предупреждение, что не все идеи проекта подходят для всех индивидуально или при любых обстоятельствах. Реализация идеи любого научного проекта должны проводиться только в соответствующих условиях и с соответствующими родительскими или другой надзор.Прочтите и соблюдайте правила техники безопасности всех Ответственность за использование материалов в проекте лежит на каждом отдельном человеке.