Круговорот углерода в природе
план-конспект урока по биологии (11 класс) на тему

Технологическая карта урока

                                       Углерод и его соединения

                                                Урок – ролевая игра

Интегрированный урок : химия, биология, география, экология

 Урок-обобщение знаний об углероде и о его соединениях: углекислого и угарного газов и о влиянии деятельности человека на круговорот углерода.

Цели и задачи: повторить, систематизировать и расширить знания по данной теме;    

                             рассмотреть биогенное значение углерода, его круговорот в природе,

                             антропогенное влияние на химический цикл углерода и меры по его

                             сохранению; выделять главное, составлять конспект.

Реактивы и оборудование: яичная скорлупа, кусочки мрамора, р-р серной кислоты, р-р

        перманганата калия в двух пробирках ( одна- для демонстрации, вторая –

                              для сравнения) , активированный уголь измельченный, р-р известковой

                              воды, бутылка с лимонадом, питьевая сода, 2 чашки Петри, воронка,

                              фильтр, стеклянная трубка, огнетушитель углекислотный, схема

                              « Круговорот углерода в природе».

Методы: постановка учебного спектакля, демонстрация опытов, конспектирование материала учениками, подготовка учениками творческих работ и выступление с ними.

Действующие лица: секретарь суда, судья, прокурор, народные заседатели, обвиняемые: Углекислый газ, Угарный газ, Углерод, истец, пострадавший, свидетели, эксперты(эколог, химик, судмедэксперт, технолог, представитель лаборатории по мониторингу окружающей среды) , защитники.

                                              План урока ( написан на доске)

1. Положение углерода в периодической системе.
2. Строение атома углерода , валентность.
3. Нахождение в природе, биогенность углерода.
4. Аллотропные модификации углерода, их физические свойства и  

значение.

5. Химические свойства углерода.
6. Оксид углерода (!!),  состав строение, свойства, значение.
7. Оксид углерода (!!!!), состав, строение, свойства, значение.
8. Круговорот углерода в природе.
9. Экологические проблемы, связанные с соединениями углерода  и пути их решения.

                                           Ход урока – ролевой игры

1.Вступительное слово учителя.

     Сегодня на уроке мы вспомним, что знаем об углероде и его соединениях, что такое « биогенность углерода», его круговорот в природе, а также антропогенное влияние на круговорот углерода и возможности его сохранения.

 Форма нашего урока необычная- судебное разбирательство. По ходу заседания вы составите протокол ( конспект) , который сдаете после окончания урока.

2. Создание игровой ситуации

В уроке-игре участвуют : : секретарь суда, судья ,прокурор, народные заседатели, обвиняемые: Углекислый газ, Угарный газ, Углерод,  истецы,  пострадавший, свидетели, эксперты     (эколог, химик, судмедэксперт) ,  защитники.

3. Игра:Углерод и его соединения

(За столом сидит секретарь, у него папка с листами.)

Секретарь суда.   Встать! Суд идет! Прошу всех сесть

                      (входят обвиняемые ,судья и присяжные) 

Судья.      Прошу доложить явку ответчиков, истцов, пострадавшего , свидетелей,    экспертов.

Секретарь суда.                 Присутствуют все.

Судья  .        На нашем заседании суда рассматривается жалоба в отношении гражданина Углерода и двух его сыновей – Углекислого газа и Угарного газа. Прокурор , объясните суть обвинения.

Прокурор .        Получена жалоба от учащихся  Сунтарской школы №3 в отношении одного из жителей многоквартирного дома имени Д.И.Менделеева – жильца квартиры №6. Два его сына - _Угарный  газ и Углекислый газ угрожают на жизнь всего человечества. Правда, это длится уже довольно долго, но для таких дел нет срока давности.

Судья.           Прокурор, вы поддерживаете обвинение в суде?

Прокурор.      ДА, поддерживаю

Судья.            Итак мы обязаны с вами  хорошо разобраться и выяснить характер обвиняемых и действительно ли они совершили преступление

 Прокурор.         Предлагаю допросить обвиняемых.

Судья.            Обвиняемый Углерод , прошу сообщить суду ваше имя, место жительства, паспортные данные.

Углерод.          Мой символ С.  Латинское название Карбонеум. Год рождения –известен с древних времен.  Проживаю в четвертом подъезде, на втором этаже, в квартире №6.  Паспортные данные 1  2   2   2    2р2   .

Судья.               Признаете ли вы свою вину?

Углерод.     НЕ признаю.

Секретарь суда .         Приглашается обвиняемый Угарный газ.

Судья.                 Сообщите данные о себе.

Угарный газ.     По паспорту я Оксид Углерода (двухвалентный).  Личность я воздушная. Масса моя -28. Мой отец – уважаемый Углерод.

Судья.       Признаете ли вы свою вину?

 Угарный газ.    Признаю частично. У меня действительно скверный характер, ядовитый, но я не трогаю тех, кто соблюдает правила техники безопасности.

 Секретарь суда.     Приглашается Углекислый газ.

Судья.               Сообщите данные о себе.

Углекислый газ.            По паспорту я Оксид Углерода(1111).   Моя масса – 44. Я тяжелее своего брата Угарного газа, хотя родители у нас общие.

Судья.   Вы признаете свою вину?

Углекислый газ.      Нет, не признаю. Подумайте , что было бы  с человечеством , если бы я не участвовал в фотосинтезе? И что же мне делать, если само человечество делает все для того , чтобы я рос?

Судья .    У защиты есть вопросы к обвиняемым?

Защитник.             Нет

Судья.       Переходим к заслушиванию показаний свидетелей и экспертов.

Секретарь суда.   Приглашается свидетель Кремний.

Кремний.            

  В квартире №6 проживает большая и дружная семья. Я их близкий сосед. Интересно, что даже паспортные данные у нас чем-то похожи, строение внешнего энергетического уровня -  2  р2. Не понимаю , как можно его обвинять, ведь Углерод по своему значению для живых организмов биоген номер один. Он входит в состав ДНК.

Судья.     Мы уже многое узнали о характере жильца квартиры №6, но хотелось бы узнать его « гражданское лицо».

Прокурор .   Прошу опросить представителя паспортной службы ОВД села Сунтар

Представитель паспортной службы.  

  Вообще-то в квартире №6 под одной фамилией проживает несколько человек. И это объяснимо. Всему причина – аллотропия. Ну  как можно не знать самого твердого по характеру Алмаза? Немного обработанный , подшлифованный , он начинает сиять гранями своего таланта. Настоящий Бриллиант! Ни одна женщина не откажется от него. А мягкий Графит является проводником электрического тока. Но не думаю , что вы не слышали об уважаемых Коксе, Древесном угле, Саже. Правда сажа – дама вредная, длительный контакт с ней вызывает рак кожи ( «болезнь трубочистов»). Но как очарователен Древесный уголь! Впрочем об этом вам могут рассказать химики.

Судья.          Спасибо. Прошу пригласить эксперта –химика

   Химик.      

  Действительно, Древесный уголь после нагревания без  доступа воздуха сохраняет тонкопористое строение и имеет большую поверхность. Благодаря этому уголь адсорбирует т.е. поглощает при обычных условиях  различные газы и растворенные вещества.

После первого применения ядовитых газов в первой мировой войне многие ученые стали искать способы защиты армии и мирного населения от нового вида оружия . Эту задачу удалось решить академику Николаю Дмитриевичу Зелинскому, который изобрел противогаз, где используется активированный березовый уголь.

Впрочем, посмотрите сами, что происходит с раствором перманганата калия, если его взболтать с порошком активированного угля.

                               Демонстрация опыта

Активированный уголь- прекрасный адсорбент при отравлениях ,используется в медицине для поглощения вредных веществ из желудочно-кишечного тракта .

 Также Углерод  используется в промышленности для получения сахара, черной краски, метилового спирта, резины, карбида кальция, искусственных алмазов..

Судья.                Спасибо. Прошу пригласить пострадавшего.

Пострадавший.     Я далек от химии, но прошу обратить внимание на то, что один из сыновей Углерода – отвратительный Угарный газ- чуть не погубил меня, потому что я  рано закрыл  заслонку в печи. Хорошо , что соседи вынесли меня на свежий воздух , сделали искусственное дыхание, дали мне возможность общаться с чистым Кислородом. Да что там говорить .. Вы лучше пригласите врача.

Судья.   Спасибо. Слово предоставляется судмедэксперту.

Судмедэксперт.        Действительно ,Угарный газ очень токсичен. При вдыхании он попадает в кровь и образует прочное соединение с гемоглобином -карбоксигемоглобин. При этом гемоглобин теряет способность связывать Кислород,  что является причиной смерти при тяжелых отравлениях Угарным газом.

Угарный газ содержится в выхлопных газах двигателей внутреннего сгорания,  сигаретном дыме. Образуется при сгорании большинства горючих материалов в условиях ограниченного доступа воздуха.

 Судья.      Спасибо. Слово предоставляется свидетелю –Степановой Людмиле ,ученице биолого- химического  класса

Свидетель Степанова Л.   

 Я и сама не понимаю , как у таких почтенных родителей – Углерода и Кислорода – родилась эта бесцветная , безвкусная, ко всему безразличная личность. Даже запаха не оставляет. Он чуть-чуть легче воздуха. Мч(СО)= 28    Мч(возд.)= 29      Горит синим пламенем ( 2СО+ О2=2СО2 + 572 кДж).   Его никто не интересует при обычных условиях: ни Кислоты, ни Щелочи. Его даже защитным фильтром противогаза не задержишь

Но иногда ( при высоких температурах) может помочь металлам восстановиться, если они попали в беду : СО + СиО= Си +СО2

 Судья.      Теперь все понятно. Прошу пригласить судмедэксперта. Что вы можете сказать о его брате- Углекислом газе?

Судмедэксперт.     Для человека вреден как его избыток, так и его недостаток. В небольших количествах ( до 2% ) СО2 стимулирует работу дыхательного центра. С увеличением концентрации происходит потеря сознания , останавливается дыхание , наступает смерть. К счастью ,  человек довольно редко сталкивается с такими большими концентрациями СО2 в воздухе( это возможно в подвалах без вентиляции, где хранят сухой лед).

Судья.   Спасибо. Прошу пригласить вновь  свидетеля –Степанову Людмилу.        Каков характер у Углекислого газа?

Свидетель Степанова Л.   Я бы сказала так: и сам не горит, и другим не дает. Когда Углекислый газ встречается с красавицей Водой , то даже Лакмус краснеет.   Как кислотный оксид вступает в реакцию с водой, основным оксидом, основаниями

(СО2+Н2О=Н2СО3  ,    СО2+СаО=СаСО3  ,  СО2+ Са(ОН)2= СаСО3+Н2О  )

А известковая вода от него без ума.  При  появлении Углекислого газа у  нее мутнеет рассудок:       Са(ОН)2+ СО2= СаСО3!+ Н2О

Судья.    Спасибо. Приглашается для дачи показаний эксперт-эколог.

Эколог.      Углекислый газ вместе с оксидами серы и азота участвует в образовании кислотных дождей.

Впервые Кислотные дожди были отмечены в Скандинавии. Потом появились на северо-востоке США. Сейчас эта проблема существует во всем индустриальном мире. Кислотные дожди наносят огромный вред лесным биоценозам. Установлено, что от кислотных дождей страдают в большей степени хвойные леса. Особенно интенсивно уничтожаются влажные тропические леса в Азии, Африке, Америке .

 Рыба исчезла из многих озер. Поверхность каменных и бетонных домов, мраморных статуй разъедена. Сельскохозяйственные культуры замедляются в росте, леса умирают.

Судья .     По вопросу Кислотных дождей прошу вновь пригласить эксперта-химика.

Химик.        Я могу продемонстрировать , как кислотные дожди влияют на скорлупу

                       яиц.  

                         Демонстрация опыта:  

Вы видите, что скорлупа растворяется. Также кислотные дожди разъедают и мраморные статуи

  Секретарь суда:     Для дачи показаний приглашается эксперт-эколог.

Судья .   Что может произойти , если повысится концентрация Углекислого газа ?

 Эколог .             За последние годы концентрация СО2 в атмосфере медленно повышается, а с ней из-за парникового эффекта повышается и температура .По прогнозам , к 2025году содержание Углекислого газа в воздухе может удвоится. Казалось бы, мелочь, для дыхания человека это не существенно, а   для растений это благоприятно. Но среднегодовая температура вырастет на несколько градусов. Потепление климата может привести к таянию ледников  и повышению уровня Мирового океана и под водой окажутся огромные территории.

Некоторые ученые предсказывают наступление нового ледникового периода. В этом случае повышение концентрации углекислого газа может оказаться даже полезным для его предотвращения. Опасные изменения , которые могут произойти на Земле , просто трудно предсказать.

 Судья.   Спасибо. Расскажите, пожалуйста , о круговороте Углерода в природе.

Эколог.         В природе совершается круговорот Углерода , связанный с жизнью растительных и животных организмов и хозяйственной деятельностью человека.  Углекислый газ выделяется в атмосферу при дыхании  живых организмов. Также углекислый газ образуется при разложении органических остатков, выбрасывается в атмосферу при извержении вулкана.  Углекислый газ  поглощается растениями- продуцентами и в процессе фотосинтеза атомы Углерода переходят в состав органических веществ(углеводов, белков, жиров..).Кроме того , идет постоянный обмен углекислого газа между атмосферой и мировым океаном. Так происходит непрерывный круговорот Углерода в природе.

Судья.         Итак, суд заслушал показания свидетелей и экспертов. Переходим к судебным прениям. Слово защитникам.

1-й защитник.   Уважаемый суд! Я думаю, что из показаний свидетелей и экспертов ясно, что Углерод –это основа жизни, биоген номер один.

Что касается Угарного газа… Он токсичен, за ним глаз да глаз нужен. Но не забывайте , что он участвует в рождении спиртов, альдегидов, углеводородов. Единственное, что он требует от всех – это соблюдение правил по технике безопасности.

2-й защитник.    Уважаемый суд! Уважаемые присутствующие ! Разве не мы с вами увеличиваем содержание Углекислого газа разными путями?  При вырубке леса уничтожаем деревья , которые усваивают Углекислый газ в процессе фотосинтеза.

Углекислый газ образуется при сгорании топлива на воздухе ( угля, природного газа, бензина) . Кроме того , уважаемый суд, не забывайте , что именно Углекислый газ используется для производства газированной воды, соды, в огнетушителях, в виде сухого льда для охлаждения , для производства и хранения мороженого.

Судья.    Слово предоставляется экологу. Что можно сделать для снижения уровня выбросов Углекислого газа?

Эколог.    Прежде всего сжигать меньше органического топлива. Использовать энергию ветра,  атомную энергию, прекратить вырубку лесов ,стимулировать рост и размножение океанического планктона, который вместе с лесами поглощает огромную массу Углекислого газа.

В настоящее время разрабатываются новые методы сжигания угля , которые уменьшат выбросы вредных веществ при сжигании топлива, превращая уголь в жидкое органическое топливо.

Судья.               Итак, мы заслушали свидетелей, экспертов, защитников.

Прокурор, предоставляю вам слово.

Прокурор .       Учитывая все показания свидетелей, экспертов и защитников , я отказываюсь от поддержания обвинения в суде.

Судья.   Суд удаляется для вынесения вердикта.      

Секретарь суда.     Сегодня на заседании присутствуют    представители прессы. Предоставляю им слово.

(Школьники зачитывают свои творческие работы)

Секретарь суда.              Встать!    Суд идет!

Судья.               Прошу всех сесть. Заслушав и обсудив показания свидетелей, обвиняемых, экспертов, защитников, суд сделал следующие выводы:

-Благодаря Углероду существует многообразие растений и животных.

- Углекислый газ – основной реагент при фотосинтезе.

-Биосфера загрязняется Углекислым газом. Ежегодные выбросы Углекислого газа составляет сейчас в мире около 200 млрд т. Увеличение  концентрации Углекислого газа в атмосфере приводит к потеплению климата на Земле.

- Суд считает необходимым оправдать Углерод и его родственников

- Пока человек находится в гармонии с природой , он почти не влияет на ее жизнь, но как только он нарушает ее законы, нарушается эта гармония, происходит отчуждение от природы, тем самым человек приносит вред себе и окружающей среде. Он забывает , что является лишь частицей природы, а не ее господином…

Судебное заседание объявляю закрытым…

4. Подведение итогов урока, ученики сдают протоколы ( конспекты) учителю.

 Итак , сегодня на уроке мы   вспомнили , что знаем об углероде и его соединениях, его круговорот в природе, а  также антропогенное влияние на круговорот углерода. Спасибо вам за урок!

                                    Все сдают протоколы (конспекты)