Запитання
Як розчини, що утворюються внаслідок побутової та промислової діяльності людини, впливають на стан природних вод?
Виробнича діяльність, помножена на екологічну несвідомість чи професійну недбалість деяких людей, призводить до появи небезпечних для природи, а отже, й самої людини розчинів. Унаслідок такої діяльності змінююється хімічний склад води, що негативно впливає на водні екосистеми, спричиняють загибель мешканців водного середовища, масового росту водоростей та до обміління річок, погіршуюється якість питної води.
Робота в групах
Гра «Правда чи міф: що ви знаєте про воду?»
1) «Вода — єдина речовина, яка перебуває в трьох агрегатних станах у природних умовах». — Правда.
У природних умовах вода перебуває в трьох агрегатних станах (роса, лід, пара).
2) «Морська вода — це розчин кухонної солі без домішок». — Міф.
Морська вода містить розчинені солі різного складу з домішками.
3) «Усі ріки течуть із півночі на південь». — Міф.
Напрямок течії залежить не від сторін світу, а від рельєфу та нахилу земної поверхні.
4) «Лід важчий за воду, тому тоне». — Міф.
Лід має меншу густину, тому плаває на поверхні води.
5) «У воді розчиняються тільки неорганічні речовини». — Міф.
У воді розчиняються й органічні речовини (цукор, оцтова кислота, спирт тощо).
6) «Побутові мийні засоби не завдають шкоди природі, бо добре змиваються». — Міф.
Побутові мийні засоби можуть містити поверхнево–активні речовини, фосфати, що є отруйними речовинами для водойм.
7) «Тільки 3% усіх вод на планеті — прісна вода, придатна для пиття». — Міф.
Більшість запасів прісної води є в складі льодовиків та снігового покриву, тому не вся придатна для пиття.
Пригадайте інформацію, поміркуйте над запитанням
Пригадайте, за якої температури закипить вода на вершині Евересту? Поясніть причину.
На вершині Евересту вода закипить за температури близько 70°C. Це пояснюється тим, що температура кипіння прямо пропорційно залежить від тиску, а на висоті тиск зменшується.
Робота в парі
Розшифруйте слова за шифром Цезаря зі зміщенням –3.
РОСА, ЛІД, ПАРА
Використовуючи додаткові джерела, відшукайте інформацію про різні стани води.
За звичайних умов вода перебуває у трьох агрегатних станах: рідкому (роса), твердому (лід) і газоподібному (пара).
Роса — це дрібні краплі води, що утворюються у результаті конденсації пари.
Лід — це твердий стан води за температури 0°C і нижче.
Пара — газуватий стан води, що утворюється під час випаровування й кипіння.
Пригадайте інформацію, поміркуйте над запитанням
Які речовини та в якому агрегатному стані містяться в дощовій і талій воді? Чому взимку на водоймах, скованих льодом, роблять лунки?
У дощовій і талій воді практично нема розчинених солей, але можуть міститися гази з повітря, а поблизу підприємств — ще й оксиди Нітрогену та Сульфуру, що призводять до кислотних опадів.
Лунки роблять для розчинення більшої порції кисню, потрібної для дихання мешканців водойм.
Робота в парі
Використовуючи додаткові джерела інформації, дізнайтеся, які тварини можуть обходитися без води довше, ніж верблюди.
Жирафи, тихоходки, жаби–водоноски, кенгурові щурі.
Робота в групах
1. Уважно розгляньте схему (мал. 8.1). Поясніть, як відбувається колообіг води в природі.
Вода випаровується з поверхні водойм, ґрунту й рослин, водяна пара конденсується, утворює хмари, випадає у вигляді опадів, просочується в ґрунт або стікає у водойми й знову випаровується.
2. Які процеси визначають безперервний рух води на поверхні землі, над і під нею?
Безперервний рух води визначають процеси: випаровування, конденсація, адсорбція.
3. Аква (лат. aqua) — «вода» латинською та італійською мовами. Наведіть приклади спільнокореневих слів з «аква». Поясніть значення кожного слова.
Акваторія — ділянка водної поверхні певної водойми або її частини;
акваріум — прозора посудина призначена для утримання і розведення водних організмів;
аквапарк — комплекс водних розваг;
акваланг — апарат для дихання людини під водою;
акварель — різновид фарб, що розводять водою;
аквамарин — мінерал, напівдорогоцінний камінь;
аквакультура — штучне розведення та вирощування водних організмів.
4. Складіть комікс або казку «Подорож краплини» (або «Подорож краплини») про колообіг і роль води в природі.
Пригадайте інформацію, поміркуйте над запитанням
Пригадайте, скільки рідини міститься в нашому організмі. У яких органах і тканинах міститься найбільше води, у яких — найменше?
В організмі дорослої людини вода становить у середньому 55–65% загальної маси тіла. Найбільше води у скловидному тілі ока — 99%, а найменше в емалі зубів — 2–3,8%.
Пригадаймо
Наведіть приклади побутових і промислових забруднювачів води.
Промислові забруднювачі води: нафта і нафтопродукти, кислоти, солі важких металів, розчинні відходи виробництва.
Побутові: мийні засоби, що місять поверхнево активні речовини, фосфати, олії, ліки, фарби, косметичні засоби, харчові відходи.
Пригадайте інформацію, поміркуйте над запитанням
Як можна одержати чисту воду? Від чого залежать способи очищення води? Який надійний спосіб знезараження води в домашніх умовах?
Чисту воду (без домішків) одержують перегонкою, або дистиляцією.
Спосіб очищення води залежить від виду та кількості домішок. Нерозчинні домішки видаляють відстоюванням і фільтруванням, а розчинні — перегонкою (дистиляцією).
У домашніх умовах надійним способом знезараження води є її кип’ятіння.
Робота в групах
Розгляньте мал. 8.2. Який спосіб очищення води зображено? Назвіть складові установки, основні етапи та чисту воду, яку отримують.
Зображено спосіб очищення води, який називається перегонкою, або дистиляцєю.
Найпростіший прилад для перегонки складається з колби, термометра, холодильника і приймача. Воду нагрівають у колбі, пара надходить у холодильник, охолоджується й конденсується, після чого дистилят збирають у приймач. Стрілки біля холодильника показують рух охолоджувальної води.
Чисту воду, одержану шляхом перегонки, називають дистильованою.
Робота в парі
Використовуючи додаткові джерела інформації, відшукайте інформацію про способи одержання прісної води з морської, види та кількість палива, яке необхідно використати для одержання 1 км3 прісної води. Що вас вразило, а що здивувало?
Основними способами одержання прісної води є дистиляція, зворотний осмос, електродіаліз, виморожування та йонний обмін.
Зворотний осмос потребує орієнтовно 3–4 кВт•год електроенергії на 1 м3 води, тому для 1 км3 (1 млрд м3) — близько 3–4 млрд кВт•год, що становить близько 1 млн т нафти чи природного газу на електростанціях. Мене здивувало, що опріснення є доволі енергозатратним процесом.
Досліджуємо опріснення води
3. Які процеси тут можуть відбуватися?
Вода у посудині під час нагрівання буде випаровуватися, на холодній плівці конденсуватися та стікати краплями до монети, з якої капати у склянку.
4. Сформулюйте гіпотезу.
Якщо вода є рідиною, вона випаровується й конденсується, а тверда речовина — сіль, залишиться на дні посудини, тому можна в склянці зібрати прісну воду, яка не буде містити розчинених в ній солей.
5. Спостереження.
На плівці з'явилися краплі води, що стікали до монети й капали, наповнюючи склянку водою.
6. Пояснюємо результати експерименту.
З солоного розчину вдалося вилучити розчинену в ній сіль.
Яким є склад отриманої води?
Отримана вода є дистильованою, а з хімічної точки зору її склад є чистим (відсутні домішки інших речовин).
7. Робимо висновок про підтвердження гіпотези.
Опріснити воду можна дистиляцією.
8. Назвіть інші способи опріснення води.
Виморожування, електродіаліз, прямий і зворотний осмос, сепарація, йонний обмін.
9. У яких регіонах світу опріснення води має критичне значення? Чи застосовуються методи опріснення в Україні?
Опріснення має критичне значення в посушливих регіонах Близького Сходу й Північної Африки, а також на островах і в прибережних районах із дефіцитом прісної води. В Україні опріснення застосовують обмежено, наприклад, на кораблях.
10. Зробіть загальний висновок.
У досліді найскладнішим був етап збирання конденсату, який мав стікати не повз склянку.
Пояснюємо, творимо, використовуємо у житті
Вправа 1
Вода — універсальний і доволі поширений розчинник у живій та неживій природі.
Способи очищення води залежать від того, наскільки забруднена вода та якими домішками.
Очистка природних вод — основна проблема водопостачання населених пунктів.
Вправа 2
Які фізичні властивості води вам відомі?
Вода — безбарвна прозора рідина (в товщі води синього кольору), без смаку й запаху, кипить за температури 100°C, замерзає при 0°C, з густиною 1 г/см3 за температури 4°C, має велику теплоємність, погано проводить електричний струм.
Яке значення мають водні розчини в природі, житті та практичній діяльності людини?
Усі біохімічні реакції, обмін речовин і засвоєння поживних сполук відбуваються виключно у водному розчині. З природних водних розчинів утворилися величезні товщі багатьох мінералів, наприклад, кам’яної солі. Значну кількість води використовують заводи і фабрики, хімічні та металургійні комбінати, в сільському господарстві та в побуті.
Як одержують дистильовану воду? Де її використовують?
Дистильовану воду отримують перегонкою, або дистиляцією. ЇЇ використовують для виготовлення ліків в аптеках, для приготування розчинів у хімічних лабораторіях, в автомобільних акумуляторах і прасках.
Чому воду називають універсальним розчинником?
Вода є універсальним розчинником, бо розчиняє більшість речовин у порівнянні з іншою рідиною, завдяки полярності молекул і наявності водневих зв'язків між ними.
Як забруднювачі впливають на властивості природних розчинів у річках та озерах?
Забруднювачі змінюють склад і середовище природних розчинів, зменшують вміст кисню, отруюють водні організми, вода стає непридатною для пиття.
Яка різниця між біологічним і хімічним очищенням води?
Біологічне очищення води здійснюється мікроорганізмами, які живляться органічними речовинами природного походження в ній, а хімічне — здійснюється реагентами в процесі хімічних реакцій, наприклад, озонування чи хлорування.
Які розчини можуть бути корисними в природі, а які — шкідливими?
Корисними розчинами в природі є морська вода, джерельна вода, розчини солей у живих організмах, ґрунтові води, а шкідливими — стічні води, забруднені поверхнево активними речовинами й фосфатами, сполуками важких металів, нафтопродуктами, пестицидами, а також кислотні дощі.
Яке значення має правильне сортування сміття для збереження чистоти водойм?
З відпрацьованих акумуляторів і батарейок, що збирають у спеціальних контейнерах, на спеціалізованих підприємствах вилучають цинк, деякі сполуки, запобігаючи таким чином потраплянню в грунтові води і водойми небезпечних сполук важких металів.
Чому не можна зливати ліки, фарбу або олію в каналізацію?
Ці нерозчинні у воді речовини засмічують водогінні труби, фільтри очисних споруд.
Які речовини найчастіше розчиняються у воді в природних умовах?
У природних умовах найчастіше розчиняються добре розчинні у воді речовини — солі, кислоти, гази.
Чим небезпечні побутові мийні засоби для водойм?
Мийні засоби містять у своєму складі поверхнево активні речовини, що отруюють мешканців водойм, а фосфати — сприяють "цвітінню води" й нестачі кисню.
Вправа 3
Наведіть приклади використання води в побуті.
Пиття, приготування їжі, особиста гігієна, миття посуду, прибирання, полив рослин, опалення приміщень (теплоносій у батареях).
Вправа 4
Наведіть приклади розчинних і нерозчинних у воді речовин.
Розчинними є цукор, кухонна сіль, питна сода, лимонна кислота, оцтова кислота, спирт, акварельна фарба, розчинні добрива.
Нерозчинними є олія, пісок, крейда, крохмаль, вапняк, нафта, бензин, сірка, парафін, ошурки, тирса.
Вправа 5
Охарактеризуйте основні етапи очищення води.
1. Вода з річок та водосховищ, крізь сітки для затримки сміття великого розміру, перекачується у змішувачі.
2. У змішувачах до води додають деякі солі (сполуки Алюмінію та Феруму), які осаджують домішки шкідливих речовин і дрібні часточки мулу.
3. Зі змішувача вода потрапляє у відстійник, де найдрібніші завислі часточки, які не осіли на дно відстійника, видаляють фільтруванням через шар піску і гравію.
4. Очищену воду знезаражують — обробляють хлором або озоном, що вбиває хвороботворні бактерії.
5. Очищена і знезаражена вода потрапляє у водонапірну башту.
Вправа 6
Запропонуйте прості способи зменшення забруднення води в побуті.
Використовуйте екологічну побутову хімію, а не хімічні засоби, що містять у своєму складі поверхнево–активні речовини й фосфати.
Не зливайте в каналізацію олію, фарби та ліки.
Сортуйте відходи.
Вправа 7
Назвіть основні джерела промислового забруднення води.
Основними джерелами промислового забруднення води є підприємства теплоенергетики, металургійного комплексу, хімічної та гірничодобувної промисловості.
Вправа 8
Використовуючи додаткові джерела інформації, запишіть назви великих водосховищ України.
Київське, Канівське, Кременчуцьке, Кам’янське, Дніпровське, Дністровське, Оскільське, Печенізьке, Карачунівське.
Вправа 9
Для внутрішньовенного введення пацієнтам використовують фізіологічний розчин (розчин натрій хлориду з масовою часткою солі 0,89%). Обчисліть масу солі (г), яка міститься у фізіологічному розчині об’ємом 400 мл (ρ = 1,003 г/см3).
Дано: V(розчину) = 400 мл = 400 см3, ρ(розчину) = 1,003 г/см3, ω(NaCl) = 0,89%,
Знайти: m(NaCl) — ?
Розв’язання
1. Обчислюємо масу розчину.
m(розчину) = ρ(розчину) • V(розчину) = 1,003 г/см3 • 400 см3 = 401,2 г
2. Обчислюємо масу натрій хлориду в фізіологічному розчині.
m(NaCl) = ω(NaCl) • m(розчину):100% = 0,89% • 401,2 г : 100% = 3,57 г
Відповідь: m(NaCl) = 3,57 г.
Вправа 10
Обчисліть масову частку (%) кухонної солі в розсолі, який приготували для соління огірків. На одну трилітрову банку потрібно використати 950 мл води та 3 столові ложки солі (в 1 столовій ложці міститься сіль масою 30 г).
Відомо: V(H2O) = 950 мл, m(NaCl) = 30 г • 3 = 90 г, ρ(H2O) = 1 г/мл
Знайти: ω(NaCl) — ?
Розв’язання
1. Обчислюємо масу води.
m(H2O) = V(H2O) • ρ(H2O) = 950 мл • 1 г/мл = 950 г. Для води маса співпадає з об'ємом. тому ця дія не є обов'язковою.
2. Обчислюємо масу розчину.
m(розчину) = m(NaCl) + m(H2O) = 950 + 90 = 1040 г
3. Обчислюємо масову частку кухонної солі в розчині.
ω(NaCl) = m(NaCl) : m(розчину) = 90 г : 1040 г = 0,0865, або 8,65%.
Відповідь: ω(NaCl) = 8,65%.
Вправа 11*
Обчисліть масу (г) глюкози С6Н12О6, що міститься в крові людини об’ємом 5 л (ρ = 1,05 г/см3), якщо масова частка глюкози становить 0,1%.
Відомо: V(крові) = 5 л = 5000 см3, ω(С6Н12О6) = 0,1%, ρ(крові) = 1,05 г/см3
Знайти: m(С6Н12О6) — ?
Розв’язання
1. Обчислюємо масу крові.
m(крові) = V(крові) • ρ(крові) = 5000 см3 • 1,05 г/см3 = 5250 г
2. Обчислюємо масу глюкози в розчині.
m(С6Н12О6) = ω(С6Н12О6) • m(розчину) : 100% = 0,1% • 5250 г : 100% = 5,25 г
Відповідь: m(С6Н12О6) = 5,25 г.
Вправа 12
У крові людини масова частка натрій хлориду становить приблизно 0,89%. Обчисліть масу (г) солі, що міститься в крові масою 5,2 кг.
Відомо: m(розчину) = 5,2 кг, ω(NaCl) = 0,89%
Знайти: m(NaCl) — ?
Розв’язання
m(NaCl) = ω(NaCl) • m(розчину) : 100% = 0,89% • 5,2 кг : 100% = 0,0463 кг = 46,3 г.
Відповідь: m(NaCl) = 46,3 г.
Вправа 13
Обчисліть масу (г) сульфітної кислоти, яка утворилася під час взаємодії сульфур (IV) оксиду об’ємом 44,8 л із водою.
Відомо: V(SO2) = 44,8 л
Знайти: m(H2SO3) — ?
Розв’язання
1. Обчислюємо кількість речовини сульфур (IV) оксиду.
n(SO2) = V(SO2) : VM = 44,8 : 22,4 = 2 моль
2. Складаємо рівняння реакції: SO2 + H2O = H2SO3
За рівнянням реакції n(SO2):n(H2SO3)=1:1, тому n(H2SO3)=n(SO2)=2 моль
3. Обчислюємо масу сульфур (IV) оксиду.
Мr(H2SO3)=2Ar(H)+Ar(S)+3Ar(O)=2+32+48=82 г/моль, М(H2SO3)=82 г/моль
m(H2SO3) = n(H2SO3)•m(H2SO3) = 2 моль • 82 г/моль = 164 г
Відповідь: m(H2SO3) = 164 г.
Вправа 14
Створіть інтелект–карту за темою «Розчини навколо нас».
У природі: морська вода, річкова вода, джерельна вода, підземна вода, грунтова вода.
В організмі: кров, плазма, лімфа, слина, шлунковий сік, жовч, сеча, піт, сльози.
На кухні: оцет, маринад, сироп, чай, кава, сік, відвари, газовані напої.
У побуті: шампунь, рідке мило, засіб для миття вікон, ополіскувач рота.
У народному господарстві: рідкі добрива, вапняна вода, розчин мідного купоросу, бордоська рідина.
Домашня аптечка: фізіологічний розчин, спиртовий розчин йоду, зеленка, перекис водню, нашатирний спирт, мікстури
Для автотранспорту: антифриз, склоомивачі, електроліт акумулятора.
Підготуйте один із запропонованих проєктів (на ваш вибір).
1) Лепбук «Використання розчинів у повсякденному житті».
| Використання розчинів у повсякденному житті | ||||
|
Кухня
|
Домашня
аптечка
|
Побутова
хімія
|
Сад і
город
|
Автотранспорт
|
|
Оцет,
маринад,
сироп,
чай,
кава,
сік,
відвари,
газовані
напої
|
Фізіологічний
розчин,
спиртовий
розчин йоду,
зеленка,
перекис
водню,
нашатирний
спирт,
мікстури
|
Шампунь,
рідке мило,
засіб для
миття вікон,
ополіскувач
рота.
|
Рідкі
добрива,
розчин
мідного
купоросу,
бордоська
рідина
|
Антифриз,
склоомивачі,
електроліт
акумулятора
|
2) Використовуючи додаткові джерела інформації, розробіть пам’ятку «Охорона водойм у своїй місцевості від забруднень. Державні заходи з охорони водойм України від забруднень».
Хмаринка основних заходів з охорони водойм України.
Водний кодекс України.
Закон України «Про питну воду, питне водопостачання та водовідведення».
Закон України «Про охорону навколишнього природного середовища».
Контроль за шкідливими викидами у водойми.
Екологічно чисті технології на виробництвах.
Нормативи якості води.
Очищення стічних вод.
Оборотне водопостачання.
Очисні споруди.
Ліквідація забруднень.
Санітарні зони.
Прибережні захисні смуги.
3) Використовуючи додаткові джерела інформації, підготуйте мініпроєкт на тему: «Розчини в природі, побуті та організмі людини» або «Роль води в організмі людини» та презентуйте його в класі.
Перевірте себе
2. Знайдіть і виправте помилки, якщо вони є у твердженнях:
1) У воді можуть розчинятися не тільки тверді речовини, а й рідкі та газуваті.
2) Перед використанням воду, яку беруть із річок та водосховищ, потрібно очищати.
3) Підвищення температури зменшує підвищує незначно розчинність кухонної солі у воді.