Конспект урока «Соли» по химии

СОЛИ

интегрированный урок (география - химия)

Цель: формирование представления о солях, как о минералах, играющих важную роль в жизни человека

Задачи:

• углубить знания обучающихся о солях как об одном из основных классов неорганических соединений;

• рассмотреть условия и процессы, способствующие образованию солей в геоистории и в современном мире;

• рассмотреть значение ряда солей в жизни человека;

• способствовать развитию познавательного интереса обучающихся.

Оборудование: презентация к уроку, презентации учащихся, космический снимок залива Кара-богаз-гол, программа APT viewer, таблица Д.И.Менделеева, карта «Геохронологическая таблица», калькуляторы, насыщенный раствор медного купороса, снег.

Литература:

1. Атлас «География России». 8 класс. – М.: Изд-во «Дрофа», 2010.

2. Рост кристаллов: Пособие для учителя/ А.В.Кострикин, В.Н.Самусенко, С.А.Уколова, О.Г. – Тамбов: ТОИПКРО, 2005.

3. Раковская Э.М. Геогрфия. Природа России.- Мин-во Просвещения , 2006

4. Ферсман А.Е. Занимательная минералогия. – Ленинград: Изд-во «Детская литература», 1975.

План урока

Вступительная часть:

Учитель начинает урок со стихотворения:

Держу я камень на ладони

И не спешу его бросать,

Чтоб книгу мудрую природы

Неторопливо прочитать.

Оглашает тему занятия, определяются с учащимися с целью и задачами урока.

Формирование знаний, умений, навыков

1. Учитель предлагает вспомнить о практическом значение некоторых солей, хорошо известных учащимся (слайды 3-8)

Хлорид натрия – единственное минеральное сырьё, которое человек использует в пищу в чистом виде. Когда живые организмы вышли из моря на сушу, они сменили богатую хлоридом натрия среду, в которой жили, на бедную этой солью среду – на сушу. Поэтому живому организму необходимо искать хлорид натрия в крови другого животного, как это делают хищники. Или добывать в чистом виде, как делают травоядные и всеядные, а также человек.

      С точки зрения биологии, хлорид натрия активно участвует в минеральном обмене организма животного и человека. Он содержится  в крови, пищеварительном соке. В организме человека соли составляют 5,5% массы тела, в том числе хлорида натрия около 300 г. Среднесуточная норма потребления хлорида натрия взрослого человека – 15 г., за год человек съедает 5-7 кг. Стимулирует обмен веществ, рост волос, придаёт бодрость и силу. Недостаток его в организме вызывает головокружение, обмороков, нарушение работы сердца.

На уроках географии вы рассматриваете хлорид натрия как минерал. Минерал – это природное соединение химических элементов, образовавшееся естественным путём без вмешательства человека. Хлорид натрия минерал галит (от греческого «галс» - соль). Полупрозрачен, со стеклянным блеском, бесцветен, но примеси часто окрашивают его в серый, красный, коричневый цвета. Соль известна людям давно. Некоторые народы Центральной Азии в своё время платили за соль цену примерно равную цене золота. В Эфиопии вплоть до 19 века находились в обращении соляные деньги – бруски хлорида натрия. Современные месторождения – соляные озёра и бассейны, в которых осаждение солей началось сравнительно недавно и ещё продолжается. У нас соляной пояс – от  низовья Дуная до Забайкалья.

Карбонат кальция. Это школьный мел, мрамор, яичная скорлупа, жемчуг.

       Карбонат кальция входит в состав наружного скелета морских звёзд, кораллов, раковин, скелетов микроорганизмов, которые, отмирая, опускаются на дно и скапливаются там, постепенно превращаясь в залежи известняка и мрамора. Земледельцы давно заметили, что на почве, посыпанной известняком, растения, чувствуют себя лучше. Кальцевые соли придают деревьям прочность.

  В природе карбонат кальция  образует сталактиты и сталагмиты. На дне и потолке многих пещер можно найти твёрдые окаменевшие формы. Вода просачивается через трещины пород, которые она растворяет. Так образуется  сосулька, свешивающаяся с потолка – сталактит. А навстречу ей снизу растёт другая, более широкая и плоская – сталагмит. Иногда образуют целый ансамбль колон.

Фосфат кальция. Это главный конструкционный материал для построения внутреннего скелета позвоночных: костей, зубов. Фосфат кальция содержится в мышцах, нервах, особенно необходим для построения скелета ребёнка. Нехватка этой соли в организме человека и животных приводит к заболеванию рахитом. Источником фосфата кальция  являются такие продукты, как сыр, говядина, печень, рыба, яйцо, молоко, йогурт.

 Сульфат магния. В небольшом количестве содержится в морской воде, придавая ей горький вкус. Магний называют антистрессовым металлом. Соли магния предупреждают атеросклероз, сердечно – сосудистые болезни. В наш организм соли магния поступают с продуктами: фасоль, горох, орехи, мёд, зелень, морепродукты.

2. Рассмотреть условия и процессы, способствующие образованию солей в геоистории - одна из задач урока. Реализовывать ее учитель географии начинает с того, что вспоминает с учащимися строение земной коры и ее химический состав (слайды 9-10). Затем вместе с учащимися вспоминают классификацию горных пород, обращая особое внимание на осадочные породы, к которым относятся многие соли (11-12).

В настоящее время земная кора наиболее изучена на глубину до 15—20 км. По результатам анализа многочисленных образцов горных пород и минералов, выходящих на поверхность земли при горообразовательных процессах, а также взятых из горных выработок, глубоких буровых скважин и обнажений, был вычислен средний состав химических элементов земной коры.

Все наиболее распространные элементы, входящие в состав земной коры, располагаются в верхней части менделеевской таблицы. Они входят в состав органических веществ, участвуют во всех жизненно необходимых процессах и играют важную роль в плодородии почв. Большое количество элементов, участвующих в химических реакциях в недрах Земли, приводит к образованию самых разнообразных соединений.

Классификация горных пород:

а) магматические (глубинные, вулканические);

б) метаморфические;

в) осадочные (обломочные, глинистые, химические породы, органические породы, смешанные породы);

Процессы разрушения и изменения минералов, протекающие на поверхности Земли, называются выветриванием. Разница температур - это тот главный фактор, который вызывает к жизни стихию, разрушающую горные породы. Выветривание бывает физическим, или механическим, и химическим.

При физическом выветривании меняются внешние особенности минералов. Но их химический состав остается без изменения. Чаще всего эти процессы характерны для пустынь, жарких и сухих областей, а также для высокогорных районов. Щебень, дресва и разнообразные обломки горных пород есть результаты процессов выветривания.

Химические процессы выветривания превращают минералы в совершенно новые соединения - новые минералы. В процессах химического выветривания принимают участие кислород, вода и углекислота. Они осуществляют растворение и разрушение минералов.

Силикаты, входящие в состав минералов (их формулы выражают в виде оксидов), в природных условиях разрушаются под действием воды и оксида углерода (IV):

К₂О∙А1₂O₃∙6SiO₂ + СO₂ + 2Н₂O → А1₂O₃·2SiO₂·2Н₂O + 4SiO₂ + К₂СO₃

ортоклаз каолинит              кремнезем

При разрушении таких силикатов образовались залежи глины и песка, а на основе их и в результате биохимического разложения растительных и животных остатков образовалась почва.

3. Учащимся предлагается выполнить лабораторную работу и классифицировать предложенные горные породы

4. Формирование солей в геоистории учитель объясняет на основе карты «Геохронологическая таблица»

Миллиарды лет назад нашу планету окружала густая непроницаемая завеса водяных паров. Они постепенно охлаждались, сгущались в облака и выпадали на землю ливнями. Вода заполняла впадины земли, образуя моря и лагуны. В них вливались дождевые воды, потоки с горных цепей и изверженные горячие воды.

«Нужно думать, — писал академик В. А. Обручев,— что вода первобытного моря была уже соленая, так как среди газов, выделяющихся из магмы, были составные части различных солей».

Вода, вступившая в свой постоянный кругооборот на поверхности земного шара, на протяжении всей последующей геологической истории земли приносила в моря и океаны все новые и новые запасы солей.

По подсчетам геологов, реки и теперь ежегодно приносят в моря с суши 2735 миллионов тонн разных солей. Из них 157 миллионов тонн приходится на хлористый натрий. По одному этому можно судить о том, насколько велики запасы растворенной в океане соли.

Из геологического прошлого нашей Родины известно, что больше двухсот миллионов лет назад, в так называемый пермский период истории Земли, на громадной поверхности Европейской части России, достигавшей миллиона квадратных километров, разливались воды древнего Пермского моря. На протяжении сотен тысяч лет это море меняло свои очертания. Оно то отступало, то снова заливало огромное пространство суши. Это громадное море постепенно мелело, образуя по берегам отдельные озера. Влажный климат сменялся ветрами и солнцем пустыни. А на тех участках, где были лиманы и заливы, имевшие ограниченную связь с морем, где был сухой климат и где происходило опускание земной коры, мы теперь находим залежи каменной соли.

Как известно, формирование земной коры не всегда происходило спокойно. Исполинская сила подземных давлений не один раз сминала в складки земную кору. Выпячивались горные цепи, происходили провалы и опускания. Во время этих смещений горных пластов на поверхность земли иногда выходили толщи осадочных пород, отложившихся на дне бывших морей. Также выходили на поверхность и пласты каменной соли, тогда как в других местах соль оставалась погребенной на большой глубине.

Богатейшими соляными месторождениями славятся Поволжье, Приуралье и Средняя Азия. Отложения каменной соли тянутся между Уралом и Эмбой, от Соликамска вплоть до Каспийских степей на протяжении шести тысяч квадратных километров мощностью в 450—500 метров.

При разности вертикальных давлений в земных пластах, благодаря пластичности соли образовались так называемые «соляные купола» — мощные месторождения соли. Соль настолько пластична, что под давлением течет, как смола, и образует штоки и куполы в несколько километров высотой. В Прикаспии, на Украине и в низовьях реки Хатанги имеется свыше тысячи соляных куполов, образовавшихся в период формирования Уральских гор.

5. Рассматриваются условия (слайд 15) и процессы формирования солей (слайд 16-18)

Геоморфологические условия:

• остатки древнего моря Тетис,

• особый состав земной коры, сложившейся в районах солееобразования,

• бесточные озера.

Климатические условия:

• умеренно-континентальный и континентальный типы климатов (жаркое лето, холодная зима),

• сильные ветровые явления.

Процессы формирования солей:

• Кристаллизация

А) из насыщенного раствора соли

Б) из подземных вод в пещерах. Каменные своды служат основой для их роста. Капля за каплей просачивается раствор и падает со сводов пещеры вниз. Каждая капелька при этом слегка испаряется и оставляет на потолке пещеры растворенное вещество. Так постепенно образуется на потолке пещеры кристаллический сросток в виде маленького бугорка. Со временем он вырастает в сосульку (сталактит). Сосульки все вытягиваются, а навстречу им начинают расти вверх такие же длинные столбы сосулек (сталагмиты).

• Химические процессы в почве. Например, природный малахит всегда связан с залежами медных руд. Когда медная руда выветривается, разрушается под действием кислорода, воды и углекислого газа, медь переходит в раствор. Этот раствор медленно просачивается сквозь породу, и, испаряясь в пустотах, образует малахитовые желваки. Известен случай, когда причиной описанного процесса явилась хозяйственная деятельность. Так, в Молдавии, в результате более чем сорокалетней обработки почв соединениями меди, под пахотным слоем образовались самые настоящие малахитовые зерна. Применявшаяся против грибковых болезней винограда бордосская жидкость (смесь медного купороса с известковым молоком), просачиваясь в почву, встречалась с известковыми отложениями под ней и со временем переходила в малахит. Названный процесс описывается следующим химическим уравнением:

2CuSO₄ + Ca(OH)₂ + CaCO₃ = (CuOH)₂CO₃ + 2CaSO₄

• Химические процессы в живых организмах. В морской воде растворено много различных солей. Мириады организмов, населяющих моря, строят свои раковины и скелеты из углекислого кальция и кремнезема. Многие кристаллы являются продуктами жизнедеятельности организмов. Некоторые виды моллюсков обладают способностью наращивать на инородных телах, попавших в раковину, перламутр. За 5 — 10 лет образуется драгоценный камень жемчуг, имеющий поликристаллическое строение.

6. Учащимся предлагается рассмотреть, что не только подземные, но и наземные источники солей. Ссобщение о заливе Кара-богаз-гол и озере Баскунчак учащиеся готовят заранее.

Но подземные залежи каменной соли не единственные источники поваренной соли. Огромное количество соляных озер и лагун — остатков высохших или ушедших когда-то морей, от которого они постепенно отделялись косами и пересыпями, — также служит богатыми хранилищами соли.

Среди степей и пустынь соляные озера резко выделяются своей белизной. Кристаллы соли от лучей солнца переливаются разноцветной радугой.

Сильное испарение воды привело к тому, что уровень воды в озерах по сравнению с уровнем моря сильно понизился и рассол в них сгустился. Здесь, в испаряющихся лиманах и озерах, кристаллики соли, выпадая из раствора, оседают на дно и с течением времени образуют пласты соли. А море продолжает обогащать эти озера солью, так как морская вода просачивается через песчаные косы и пересыпи и попадает в озера.

Одной из самых величественных природных «лабораторий» является залив Каспийского моря — Кара-Богаз-Гол.

Этот залив отделен от моря длинной косой, и только, узенький пролив еще соединяет его с морем. Ни одна река не впадает в Кара-Богаз. Кругом лежит безводная степь. Сухой степной ветер и палящее солнце быстро испаряют воды, и если бы в залив не притекала вода из моря, то Кара-Богаз давно бы высох. Вода его не похожа на обычную морскую воду. Это густой соляной раствор, в котором концентрация солей в двадцать четыре раза больше, чем в Каспийском море. В воде содержится 30% глауберовой соли. Т.к. соль то появляется, то исчезает в зависимости от времени года, она была названа мирабилитом – «удивительная соль». Установлено, что в залив вместе с морской водой ежегодно вносятся сотни миллионов тонн разных солей, вода же из залива быстро испаряется, и, таким образом, в нем получается густой рассол, из которого на дно залива выпадают в виде кристаллов главным образом мирабилит (глауберова соль) и галит (поваренная соль). Огромные запасы мирабилита создали Кара-Богаз-Голу славу как месторождению мирового значения. Кроме мирабилита и поваренной соли, здесь получаются также сульфат магния, хлористый магний и другие соли.

Однако не все соляные озера отделились от моря. Многие озера возникли иначе. Они никогда не были связаны с морем и называются поэтому континентальными. Так, в Прикаспийских степях встречается много глубоких впадин, в которые устремляются весенние потоки и скапливаются дождевые воды. А так как почва в этих местностях пропитана солью, то стекающая вода размывает эту соль, растворяет ее, и озеро становится соленым. Так образовались среднеазиатские, забайкальские и сибирские соляные озера.

Пласт солевых отложений в некоторых озерах достигает нескольких десятков метров в толщину. Это относится в первую очередь к озерам, которые связаны своим питанием с глубинными солевыми отложениями, например, Эльтон, Баскунчак, Индер.

Самое большое озеро, из которого теперь добывается поваренная соль в России, — это Баскунчак. Оно, по-видимому, связано с находящимися в глубине соляными куполами. Некоторые озера постоянно питаются солью, которая поступает в них из почвы, окружающей пустыни. Оттого так велики и неистощимы их соляные богатства. Это предположение подтверждается на примере некоторых небольших озер, соляные запасы которых истощаются иногда после нескольких лет разработки. Проходит, однако, некоторое время, и воды озера снова насыщаются солью. Очевидно, соль растворяется в почве дождевой водой, и, стало быть, эти озера и впрямь питаются солью из окружающей солончаковой пустыни.

Третий источник соли — это минеральные воды, выходящие на поверхность земли из ее глубин.

Протекая под землей среди различных горных пород, вода растворяет в них легкорастворимые соли и снова втягивает их в круговороты подземных и надземных странствований. Сложны и запутанны эти странствования солей.

Формирование способов умственных и практических действий с новыми знаниями

Учащиеся делятся на группы по 5 человек

Задание 1 группы

Л.р. «Выявление климатических особенностей, способствующих образованию в данной местности солей» (работа с программой APT viewer): сила и направление ветра, температура, влажность.

Задание 2 группы

Необходимо выписать названия минералов, формулы солей и географические названия, о которых говориться ниже в тексте.

Географическое название

      Многие минералы, входящие в состав литосферы, являются солями. Только геологи дали этим минералам свои названия.

     Минерал чилийская селитра представляет собой нитрат натрия. Своё название он получил по названию страны, имеющей большие запасы чилийской селитры.

     Кольский полуостров богат фосфорными рудами, в частности, апатитом. Это ни что иное, как фосфат кальция. Вблизи огромного месторождения построен город, который так и называется: Апатиты.

      Территория нашей Саратовской области была 7 раз дном мирового океана в разный период. Известковые панцири морских моллюсков, раковин, рачков представляют собой карбонат кальция. Отмирая, морские обитатели опускались на дно, их  скелетные ткани образовывали огромные пласты минерала – известняка. Он широко используется в промышленности и строительстве.

Задание 3 группы

Обозначьте основные месторождения карбонатных минералов: известняка, мрамора, малахита на Урале, в Западной Сибири, юго-востоке европейской территории.

Задание 4 группы

Замечательный камень мрамор (карбоната кальция CaCO₃) издавна применялся для строительства дворцов, облицовки зданий и внутренних помещений. Несмотря на то, что мрамор – твердый и достаточно прочный минерал, он с течением времени подвергается разрушению. Кислотные дожди очень опасны для мрамора. Рассчитайте объем углекислого газа, выделившегося из мраморной плиты после такого дождя. Известно, что в 1 л такой воды содержится 0,002 моль растворенных кислот.

CaCO₃ + HNO₃ = Ca(NO₃)₂ + CO₂ + H₂O

Задание 5 группы

Малахит – достаточно хрупкий минерал, химическое название которого основной карбонат меди (CuOH)₂CO₃. Слава малахита на Руси как ценной медной руды и красивого отделочного камня началась с 1635 года в связи с открытием уральских малахитовых рудников. Зернышки малахита юный химик может получить дома. Для этого надо влить при помешивании синий водный раствор сульфата меди (II) в раствор карбоната натрия.

2CuSO₄ + 2Na₂CO₃ + H₂O = (CuOH)₂CO₃ +CO₂ + 2Na₂SO₄

Рассчитайте массу сульфата меди (II) и карбоната натрия, необходимых для получения 22,2 г малахита.

Учащиеся отчитываются о проделанной работе. Учитель подводит итоги и предлагает учащимся отгадать загадки.