Методическая разработка факультативного занятия курса "Химия окружающей среды". Занятие 3: «Роль окислительно-восстановительных реакций в загрязнении окружающей среды."
методическая разработка по химии (9 класс)

Слайд 1   Приветствие

Слайд 2   Вашему вниманию предлагается синквейн – набор существительных, прилагательных, глаголов, характеризующий данное вещество. которое определяет его экологическую роль в окружающей среде.  

Назовите  это  вещество.

Слайд 3

1. Ядовитый желто –зеленый газ

2. Элемент из семейства галогенов

3.  Обеззараживает воду

4.  Накапливаясь, отравляет

     организм человека

5. Дезинфицирующее  средство

Назовите  это  вещество.

Слайд 4

1. Твердое кристаллическое вещество

2. Соль азотной кислоты

3. Накапливается в овощах

4. Накапливаясь, отравляет

   организм человека

5. Добавка к продовольственному сырью

Назовите  это  вещество.

Слайд  5    

Перечисленные вещества активно включаются в биохимические круговороты  и могут наносить непоправимый вред здоровью человека и экологическому состоянию природы. Так как активно вступают в окислительно-восстановительные реакции.

 Тема:  

«Роль окислительно-восстановительных реакций в загрязнении окружающей среды.» 

Слайд 6

Содержание:

1. Основные понятия по разделу:

    «Окислительно-восстановительные реакции. »          

2.  Значение ОВР на уровне организма

3.  Роль бактерий в преобразовании веществ

4.  Образование и разрушение токсических        

      веществ в атмосфере, почве, воде.

Слайд  7  - понятие об ОВР   Химические процессы, протекающие при загрязнении окружающей среды, в большинстве случаев относятся к процессам окисления и восстановления.

Слайд 8   Многообразие ОВР в окружающей среде

Загрязняющие вещества, образующиеся в результате хозяйственной деятельности человека, и их влияние на природу очень разнообразны. К ним относятся:

– соединения углерода, серы, азота;

– тяжелые металлы;

– различные органические вещества;

– искусственно созданные материалы;

– радиоактивные элементы и многое другое.

Слайд 9  

Кислотные осадки представляют собой различные виды атмосферных осадков (дождь, снег, туман, роса) с кислотностью выше нормы. Поверхность каменных и бетонных домов, мраморных статуй разъедена. С/х культуры замедляются в росте, леса умирают. Под действием кислотных дождей выпадает шерсть животных и перья птиц, гибнут яйца птиц.

А вот образование кислотных дождей может быть окислительно-восстановительным процессом. Углекислый газ, оксиды серы и азота, которые попадают в атмосферу  и образуют кислотные дожди.

          Оксиды азота  обладают токсичным и раздражающим действием. Если они попадают на влажную поверхность легких, то в них происходит образование азотистой и азотной кислот, которые поражают альвеолярную ткань, что приводит к отеку легких.

    +4                            +3            +5

2NO2 + H2O = HNO2 + HNO3 (уравнение записывает и рассматривает учащийся)

Окислитель N+4  +1e = N+3 пр. восстановление.

Восстановитель N+4  - 1e = N+5 пр. окисление

Слайд 10

     Оксид серы(IV), или сернистый газ, вызывает заболевания дыхательных путей.  Существует благодаря  металлургическим заводам и угольным электростанциям. В больших количествах находится в городах Норильск, Мончегорск, Никель.

   Серная кислота, содержащаяся в атмосферных осадках, представляет для живой природы и человека большую опасность. Кислотные дожди постепенно загрязняют водоемы ионами тяжелых металлов, таких, как ртуть, свинец, кадмий. Кислоты вытесняют металлы из горных пород, через почву металлы попадают в водоемы. Последствия этого – тяжелейшие отравления людей.

SO2 +H2O = H2SO3

2SO2 + O2 = 2SO3

SO3 + H2O = H2SO4

Слайд 11

 Роль СО в дыхании:

Даже нормальная дождевая вода имеет слабокислую реакцию из-за наличия в воздухе диоксида углерода. А работа двигателей автомобилей приводит к насыщению атмосферы угарным газом.   Который при попадании в организм человека вызывает сильные отравления, так как вступает в череду окислительно –восстановительных реакций.

Смог – это туман, возникающий в крупных городах в результате фотохимических реакций в атмосфере, которые происходят при действии ультрафиолетовой солнечной радиации на газовые выбросы промышленных предприятий и автотранспорта. При смоге резко ухудшается видимость, появляется неприятный запах, воздух становится ядовитым. Этот воздух поражает, прежде всего, слизистые оболочки глаз и дыхательных путей.

Слайд 12 – Механизм патогенного действия СО:

Угарный газ – бесцветный газ без запаха, легче воздуха, оксид углерода(II). Химическая формула – СО.  Самый таинственный, загадочный и коварный среди газов.  Попадая в воздух при сжигании топлива в промышленных печах и двигателях автомобилей, прочно соединяется с гемоглобином крови, и кровь теряет способность переносить кислород из легких к тканям. Даже низкая его концентрация способна вызывать у человека удушье, остановку дыхания, поэтому его еще называют угарным газом.

2С0+О02=2С+2О-2 (уравнение записывает и рассматривает учащийся)

Восстановитель С0- 2е = С+2 пр. окисление

Окислитель О0 +2е = О-2 пр. восстановление

Слайд 13 - Роль бактерий в преобразовании веществ

Хемотро́фы — организмы, получающие энергию в результате окислительно-восстановительных реакций,  в которых они окисляют химические соединения, богатые энергией  (как неорганические — например, молекулярный водород, серу, так и органические — углеводы, жиры, белки, парафины и более простые органические соединения)

Слайд 14

Нитрифицирующие бактерии обитают в почве и водоемах.

Энергию получают за счет окисления аммиака и азотистой кислоты, поэтому играют важную роль в круговороте азота.

Аммиак образуется при гниении белков. Окисление бактериями аммиака приводит к образованию азотистой кислоты:

     2NH3 + 3O2 → HNO2 + 2H2O + E

Другая группа бактерий окисляет азотистую кислоту до азотной:

       2HNO2 + O2 → 2HNO3 + E

Нитрифицирующие бактерии - это не абстрактное понятие, а весьма распространенная форма жизни. Более того, они часто используются человеком.

Например, в состав биологических фильтров для аквариумов входят именно эти бактерии. Данный вид очистки менее затратный и не такой трудоемкий, как механическая очистка, но в тоже время требует соблюдения определенных условий, чтобы обеспечить рост и жизнедеятельность нитрифицирующим бактериям

Слайд 15   Нитраты в составе пищи.

С каждым годом растет производство и применение удобрений и ядохимикатов в сельском хозяйстве. Нужно принять во внимание, что из всего количества вносимых удобрений  с/х  растения используют всего лишь 40 – 50%. Остальное вымывается из почвы в виде нитратов в водоемы или улетучивается в атмосферу. Химикатов накопилось столько в земле, что потребуется несколько десятилетий, чтобы они разложились. И еще столько же, чтобы почва стала снова плодородной. Так в южных областях России, где наиболее развито сельское хозяйство, чаще, чем в других местах, рождаются дети, страдающие тяжелыми заболеваниями, в том числе умственно отсталые, развиваются раковые заболевания, нарушается деятельность щитовидной железы, кислородное голодание органов и др.

Но нитриты используют в качестве добавок в пище

Нитриты так же применяет человек для консервирования и окраски мясных продуктов. Это позволяет достичь тройного эффекта: предотвращение роста бактерий, вызывающих пищевые отравления – страшен ботулический токсин, смертельно ядовитый в ничтожных количествах; окрашивание мяса в розовый свежий цвет и придание ему характерного солоноватого вкуса. Однако нитриты связывают гемоглобин крови, образуя метгемоглобин, накопление которого в организме человека вызывает одышку. Иногда острое отравление. Кроме того, нитриты, взаимодействуя с аминами, образуют канцерогенные вещества – нитрозамины.

Слайд 16.  Хлорирование воды

Вода всегда рядом с нами, мы используем воду с рождения, привыкаем к ней и потому за чудо не считаем. Между тем вода – одно из ярких чудес природы. Она является главной составной частью всех живых организмов.

Хлор – самый дешевый реагент для обеззараживания воды.

Много лет назад ученые обнаружили, что хлорирование воды приводит к образованию в ней новых, до конца не изученных химических загрязнителей. Что же происходит при хлорировании воды?    

Cl20 + H2O = HCl-1O + HCl-1

Восстановитель Cl0 – 1e = Cl+1  пр.окисление.

Окислитель Cl0 + 1e = Cl-1  пр. восстановление.

Слайд 17

Нитраты и нитриты в составе пищи

Нитраты превращаются в нитриты и отравляют наш организм.

           +5-2                    +3            0             

2NaNO3 = 2NaNO2 + O2 

Окислитель N+5  +1e  =  N+4 

 пр. восстановление.

Восстановитель О-2   -2е  =  О0  пр. окисление.

Слайд 18

Хлорирование воды

Хлор – самый дешевый реагент для обеззараживания воды.

Cl20 + H2O = HCl+1O + HCl-1

Восстановитель Cl0 – 1e = Cl+1  пр.окисление.

Окислитель         Cl0 + 1e = Cl-1  пр. восстановление.

Слайд 19

Повторение:

Соотнесите понятия:

Слайд  20

Задание 1:

1. Да, плоды растений, выращенных вблизи железных дорог и автомобильных магистралей, не рекомендуется употреблять в пищу, так как они могут содержать соли тяжелых металлов.

2. Нет, овощные растения, выращенные с использованием избытка минеральных удобрений, могут представлять опасность для организма человека.

3. Нет, выбросы сернистого газа, образующегося в процессе получения серной кислоты, представляют большую проблему и отрицательно влияют на здоровье человека, растительный и животный мир.

4. Да, озон в стратосфере действительно поглощает часть ультрафиолетового излучения, защищая от этого излучения живые организмы.

       Ответ: 1,4.

Слайд 21

Задание № 1: решение

1. Да, основными токсичными компонентами выхлопных газов двигателей являются оксиды углерода, азота и углерода . Кроме того, с выхлопными газами в атмосферу поступают предельные и непредельные углеводороды, альдегиды, канцерогенные вещества, сажа и другие компоненты.

2. Да, длительное внесение удобрений изменяет свойства почв. Внесение больших количеств азотных удобрений приводит к загрязнению почв, продукции и пресных вод нитратами, а атмосферу — оксидами азота.

3. Нет, в выхлопном газе много различных вредных компонентов, и углекислый газ — не самый вредный из них.

4. Нет, оксиды азота не образуются при взаимодействии автомобильного топлива с азотом воздуха, ведь азот — крайне мало реакционноспособное вещество.

    Ответ: 12.

Слайд 22

Задание № 2:

Из перечисленных суждений о влиянии антропогенных факторов на окружающую среду выберите одно или несколько верных.

1) Выхлопы автомобилей, работающих на бензине, негативно сказываются на состоянии атмосферы.

2) Внесение в почву избыточного количества минеральных удобрений вредит окружающей среде.

3) Углкислый газ  - самый вредный компонент выхлопных газов , так как это парниковый газ.

4) Оксиды азота образуются при взаимодействии автомобильного топлива с азотом воздуха.

Запишите в поле ответа номер(а) верных суждений.

Слайд 23

Задание № 2: решение

1. Да, основными токсичными компонентами выхлопных газов двигателей являются оксиды углерода, азота и углерода . Кроме того, с выхлопными газами в атмосферу поступают предельные и непредельные углеводороды, альдегиды, канцерогенные вещества, сажа и другие компоненты.

2. Да, длительное внесение удобрений изменяет свойства почв. Внесение больших количеств азотных удобрений приводит к загрязнению почв, продукции и пресных вод нитратами, а атмосферу — оксидами азота.

3. Нет, в выхлопном газе много различных вредных компонентов, и углекислый газ — не самый вредный из них.

4. Нет, оксиды азота не образуются при взаимодействии автомобильного топлива с азотом воздуха, ведь азот — крайне мало реакционноспособное вещество.

    Ответ: 12.

Слайд 24

Задание № 3:

Из перечисленных суждений о химическом загрязнении окружающей среды и его последствиях выберите одно или несколько верных.

1. Полиэтиленовые пакеты легко разрушаются под действием атмосферных явлений и не представляют угрозы для окружающей среды.

2. Грибы и ягоды, растущие вдоль автомагистралей, можно использовать в пищу.

3. Продукты полного сгорания природного газа — углекислый газ и пары воды — не наносят непосредственного ущерба окружающей среде.

4)  Углеводороды ядовиты, поэтому разлившаяся на поверхности водоёмов нефть негативно влияет на живые организмы водоёмов.

Слайд 25

Задание № 3: решение

1. Нет, в окружающей среде полиэтиленовые пакеты сохраняются длительное время и не подвергаются биологическому разложению.

2. Нет, вблизи дорог формируется область загрязнения. Такие химические элементы, как свинец, цинк, медь, хром, фтор и титан оседают на листьях и плодах, всасываются из почвы, проникают в ткани растений инакапливаются в них. Употребление в пищу плодов, созревших возле дороги, может негативно сказаться на здоровье.

3. Да, непосредственного ущерба окружающей среде углекислый газ и пары воды не наносят.

4. Да, в составе нефти всегда есть лёгкие фракции и тяжёлые.

Ответ: 3 4.

Слайд 26

Задание № 4:

Из перечисленных суждений о химическом загрязнении окружающей среды и его последствиях выберите одно или несколько верных.

1) Повышенное содержание в помещении оксида углерода(II) опасно для здоровья человека.

2) Выбросы в атмосферу газообразных отходов производства серной и азотной кислот отрицательно влияют на здоровье человека.

3) Ионы тяжёлых металлов, содержащиеся в овощах, выращенных у дороги, никак не влияют на здоровье человека.

4) Использование бензина, содержащего соединения свинца, никак не сказывается на состоянии окружающей среды и здоровье людей.

Слайд 27

Задание № 4: решение

1. Да, повышенное содержание угарного газа в помещении может привести отравлению и смерти человека.

2. Да, газообразные отходы производства серной и азотной кислот — оксиды азота и серы — негативно влияют на здоровье человека (например, в случае образования кислотных дождей или прямого попадания в организм через дыхательную систему).

3. Нет, превышение ПДК тяжёлых металлов в организме вызывает патологические явления, такие как ослабление иммунной системы, аллергические реакции, болезни ЛОР-органов, лёгких, онкозаболевания.

4. Нет, использование бензина, содержащего соединения свинца, отрицательно сказывается на состоянии окружающей среды и здоровье людей.

Слайд 28

Заключение

Планета когда-то

Прекрасной была.

И реки струились

Прозрачней стекла.

Был снег белоснежным

И дождь, как слеза,

Сияла на солнце небес бирюза.

Планету природы искусный резец

Миллионами лет

Превращал в образец.

Но … сейчас

Истыкали трубы просторы небес.

Отравлены воды, испакощен лес,

Плывут облака,

Точно черная ночь:

Дышать и животным,

И людям невмочь…