Интегрированный урок химии и географии в 10 классе «Необходимый, но очень опасный»
Интегрированный урок по теме:
«Необходимый, но очень опасный»
10 класс (химия- география)
Цель урока: формирования экологического мышления учащихся, через изучение проблемы загрязнения природной среды фенолом и его производными.
Задачи урока:
- повторить с учащихся строением молекулы фенола, физические и химические свойства фенола, применение и способы получения; нахождение промышленных зон на территории России и Нижегородской области использующих фенол и его производные .
- закрепить и развить знания учащихся о классах органических соединений, умение прогнозировать свойства вещества на основе химического строения; совершенствовать навыки работы с текстом и картой: развивать умение наблюдать, анализировать, делать выводы;
- продолжить формирование научного мировоззрения, бережного отношения к окружающей среде и своему организму, научить учащихся анализировать разнообразные экологические ситуации, прогнозировать функционирование природных систем в условиях антропогенного воздействия, находить решения, направленные на защиту и сохранение среды обитания.
Ход урока
Постановка проблемы. Просмотр видеоролика «г.Дзержинск, химическое предприятие»
Учитель химии: в 2008 года в Орехово-Зуево на заводе «Карболит» произошел выброс 1150 тонн фенола из проржавевшего резервуара. В 2015 году в Нижегородской области, в городе Дзержинск, вблизи химического предприятия «Астат» было обнаружено захоронение отходов, содержащих фенол.
«Эти аварии – мина замедленного действия, - считают специалисты - сколько бы не собрали вытекшего фенола, часть его уже ушла в почву, а значит, рано или поздно окажется в кранах».
Что же такое фенол и действительно ли он может представлять опасность, попадая в организм человека и окружающую среду?
Учитель географии: Какие предприятия по производству фенола есть в России и на территории Нижегородской области? Как себя и окружающую среду обезопасить?
Сегодня на уроке мы должны найти ответы на эти вопросы.
Учитель химии:
В 1834 г. немецкий химик-органик Фридлиб Рунге обнаружил в продуктах перегонки каменноугольной смолы белое кристаллическое вещество с характерным запахом, но он не смог определить состав вещества.
В 1842 г. это сделал французский химик Огюст Лоран. Новое вещество обладало кислотными свойствами и было производным недавно открытого бензола. Так как Лоран называл бензол феном, новая кислота получила название фениловой.
Соотечественник Лорана Шарль Жерар считал полученное вещество спиртом и предложил дать ему название фенол.
Итак, на основании вышесказанного, что же такое фенол?
Посмотрите на формулу: из каких двух фрагментов состоит молекула фенола? (Из фрагмента молекулы бензола , фенильный радикал и гидроксильной группы).
Таким образом, фенол – это производное ароматических углеводородов, в котором атом водорода бензольного кольца замещен на гидроксильную группу.
Свойствами каких классов соединений обладает фенол? (Свойствами бензола и одноатомных спиртов).
Это не совсем так.
Фенильный радикал усиливает подвижность атома водорода в гидроксогруппе. Поэтому фенол обладает свойствами? (кислотными) У фенола кислотные свойства выражены сильнее, чем у спиртов. Раствор фенола в воде называют карболовой кислотой или «карболкой».
Доклад учащегося «Карболовая кислота»
Карболовая кислота обладает ярко выраженными бактерицидными свойствами, поэтому её довольно часто применяли раньше для дезинфекции помещений и даже для стерилизации хирургических инструментов.
Применение в медицине это средство нашло с конца 1860-х гг., когда знаменитый английский хирург Листер воспользовался фенолом для лечения ран и для созданного им учения об антисептике.
Учитель географии: значит фенол и продукты его взаимодействия приносят пользу обществу, еще с конца 19 века, так чем же так обеспокоено население российских городов?
Доклад учащегося: Для организма человека фенол это, в сущности, яд нервного действия. При попадании на кожу он вызывает ожоги, при воздействии на дыхательные пути вызывает симптомы отравления - слабость, тошноту, головные боли. При постоянной работе с веществами, содержащими фенол, нарушается работа печени. При длительном вдыхании или при попадании внутрь вызывает паралич мускулатуры, что приводит к остановке сердца или дыхания. Фенольное загрязнение ухудшает качество воды, делает ее непригодной для использования, но главная опасность в том, что при попадании фенола в хлорированную водопроводную воду там могут образоваться диоксины – смертельно опасный яд (это результат химического взаимодействия хлора и фенола).
Попадая в воду, происходит распад фенольных соединений, которые способны поглощать из воды кислород, что может привести к гибели рыбы. Ученые выяснили, что фенол для рыбы что сахар, они сами его ищут. Поэтому употреблять в пищу эту рыбу просто опасно для здоровья.
Учитель географии: Теперь становиться понятно, почему люди города Дзержинск и района до сих пор обеспокоены проблемой качества воды, которая течёт в их кранах. Как узнать, содержится ли там фенол?
Учитель химии: Как называются реакции, при помощи которых мы можем обнаружить химические вещества? (Качественные реакции.) Существует 2 качественные реакции на фенол. Первая – с раствором хлорида железа (III). Вторая – с бромной водой, но это можно обнаружить только в специальной лаборатории. Как еще можно узнать о присутствии фенола?
Как вы уже увидели в видеоролике - это кристаллическое вещество с запахом гуаши, розовеющее на воздухе вследствие окисления. Фенол особо опасен ввиду его относительно хорошей растворимости в воде.
Что делать, если фенол обнаружен в воде? Как обезвредить такую воду? Что предлагают химики?
Перечислим некоторые из наиболее эффективных методов обезвреживания фенолсодержащих сточных вод.
Метод адсорбции. Что такое адсорбция? Какие сорбенты вам известны? (Активированный уголь). Кроме него в качестве сорбентов используют синтетические сорбенты и некоторые отходы производства: золу, шлаки, опилки и др.
Биохимическая очистка сточных вод. Процесс очистки основан на способности микроорганизмов использовать эти вещества для питания в процессе жизнедеятельности — органические вещества для микроорганизмов являются источником углерода. Такими микроорганизмами могут быть хлорелла и цианобактерии.
Озонирование. Так как озон обладает большой окислительной способностью, он оказывает сильное бактерицидное действие, устраняет неприятный запах и привкус и возвращает воде естественный цвет.
Существует множество других эффективных методов, но ввиду сложности мы их не рассматриваем.
Учитель химии: Какими химическими свойства обладает фенол?.
С какими веществами будет реагировать фенол, как кислота? (С металлами и со щелочами с образованием соли и воды). Его соли называют фенолятами.
А какие реакции характерны для бензольного кольца? (Реакции замещения и присоединения: бромирование и нитрования) Назовите продукты реакции.
(Фенол вступает в реакцию присоединения с водородом с образованием циклогексанола, 2,4,6 –трибромбензол)
Разновидностью реакции присоединения, имеющей огромное практическое значение, является реакция поликонденсации его с формальдегидом.
Чем реакция поликонденсации отличается от реакции полимеризации? (Образуется побочный низкомолекулярный продукт – вода).
Какой продукт получается в результате реакции поликонденсации?
(фенолформальдегидная смола)
Доклад учащегося: Фенолформальдегидные смолы — синтетические реактопласты или термореактопласты, жидкие или твердые полимерные продукты поликонденсации фенола с формальдегидом в щелочной или кислой среде, что соответственно влияет на их свойства.
Используютсядля получения в качестве связующего компонента с различными наполнителями (целлюлоза, стекловолокно, древесная мука) древесно-волокнистых и древесно-стружечных плит, клеев, пропиточного материала для производства фанеры.
Учитель географии: (работа с картой) Какие предприятия и где по производству фенола есть в России и на территории Нижегородской области? Что производят на данных предприятиях?
Учитель химии: Мировой объем производства фенола составляет около 8 млн.т. в год. Вместе с тем фенол - высокотоксичное вещество. Зачем же его производят? Где он применяется?
Учитель географии:
Самый большой объём фенола идёт на производство пластмасс. Но его также используют для производства красителей, лекарственных препаратов и пестицидов. Фенол и крезолы используют как вещества с сильно дезинфицирующим действием. Разбавленные водные растворы фенола (карболка (5%)) применяют для дезинфекции помещений. Водные эмульсии крезолов с раствором мыла свое применение находят в ветеринарии.
В химической промышленности фенол применяется для производства синтетических волокон (капрон и нейлон).
В гуашь фенол добавляется в качестве консерванта.
Фенол используется для производства лекарственных препаратов, таких как резорцин, салол, адреналин, папаверин, аспирин, салициловая кислота, фенолфталеин (пурген).
Широко применяется фенол для производства фенолформальдегидных смол, красителей, пестицидов, взрывчатки (пикриновая кислота).
Двухатомные фенолы – пирокатехин, резорцин, гидрохинон применяют как антисептики (антибактериальные обеззараживающие вещества), их вводят в состав дубителей для кожи и меха, применяют для стабилизации смазочных масел, замедления старения каучуков.
Гидрохинон и пирокатехин применяют для обработки кино- и фотоматериалов.
Учитель химии: Производство фенола и его производных негативно сказывается на состоянии окружающей среды: загрязнение воды, почвы, воздуха, влияние на здоровье человека. Есть определённые плюсы и минусы в которых нам поможет разобраться работа над мини-проектами. Сейчас вы поработайте в микрогруппах. У вас на партах лежат тексты, с вопросами, вам в течение 5 минут предстоит ознакомиться с текстом ответить, посовещавшись на ряд предложенных вопросов и выступить с защитой своего мини проекта.
Текст №1 «Фенольные дома».
Вопросы:
1. Что такое «фенольные дома»?
2. Какую опасность для здоровья человека они представляют?
3. Предложите пути решения этой проблемы. (Снос фенольных домов).
Текст №2 «Китайские игрушки».
Вопросы:
Почему гигиенисты не советуют покупать детям игрушки, произведенные в Китае?
Ваши советы родителям маленьких детей?
Что делать если вам подарили «подозрительную» игрушку?
Текст №3 «ДСП»
Вопросы:
ДСП –это…
Какую опасность может представлять мебель из ДСП?
Ваши рекомендации. (Чтобы снизить риск, исходящий от отделочных материалов, приобретать товары для ремонта нужно в крупных специализированных магазинах, а если возникнут сомнения можно попросить у продавца сертификат качества на товар.)
Защита мини-проектов.
Учитель географии: Итак, вы сегодня узнали об экологической катастрофе в нашей области. По данным СМИ, последствия аварии ликвидировали : произвели зачистку местности и нейтрализацию фенола, но мы не знаем где и какая катастрофа ещё может произойти, пока руководители химических производств не научаться производить вредные вещества с полной очисткой выбросов. По заключению специалистов ущерб от одной катастрофы такого масштаба составляет около 1 млн. руб. Это в материальном плане, но физический и моральный ущерб, который нанесла эта трагедия, не поддаётся измерению.
Выполнение теста на закрепление изученного материала.
Выставление оценок.
Домашнее задание:
Текст №1
ДРЕВЕСНО-СТРУЖИСТЫЕ ПЛИТЫ (ДСП)
Сильный запах от новой мебели обычно не одну неделю, а то и месяц приятно напоминает о сделанной покупке. Но не всегда мы задумываемся, чем же на самом деле мы дышим, сидя за недавно купленным столом или возле нового гарнитура.
Результат исследований на эту тему не слишком радостный. Во многих случаях запах новой мебели - это самая настоящая отрава. По своему составу воздух в недавно обставленной комнате бывает столь загрязнен, что дышать им - это все равно, что дышать автомобильной гарью на оживленной трассе в час пик!
Большинство ДСП, ДВП, полимеров, красок и лаков, которые применяются при изготовлении массовой мебели, щедро одаряют нас всевозможной гадостью: тут и фенол, и формальдегид, и аммиак, и бензол, и еще с десяток ядовитых веществ. А у нас ведь, кроме мебели, в помещениях и без того хватает токсичных материалов типа линолеума, пластиковых панелей или потолков и т.п.
В результате за свои же деньги вместе с новым интерьером мы приобретаем и новые проблемы: со сном, иммунитетом, головные боли, в худших случаях - ОРЗ, бронхит, астму, конъюнктивит, аллергии, дерматиты.
Кстати, дети от этого страдают больше, чем взрослые.
Как купить мебель не во вред себе
Самая экологичная - это, конечно, мебель из натурального дерева. Особенно, когда речь идет о кровати или о мебели для спальни.
Есть такой вариант: приобрести мебель из плит МДФ.
Плиты МДФ делаются, как и ДСП, из древесной стружки, однако при производстве МДФ не используются вредные смолы. Современная мебель из МДФ имеет защитное покрытие, благодаря которому вредные испарения от мебели минимальны.
Если вы все-таки решили купить мебель из ДСП или ДВП, то потребуйте у продавца сертификат качества (или сертификат соответствия) и гигиеническое заключение. Убедитесь, что показатели выделения формальдегидов соответствуют ГОСТу или европейскому стандарту E1.
Производители, которые думают о здоровье своих покупателей, обязательно облицовывают все поверхности и кромки ДСП защитной пленкой или шпоном, а все просверленные отверстия заклеивают. Это хотя бы частично защищает от вредных испарений. Выбирая мебель из ДСП или ДВП, обратите на это внимание.
ДСП – древесно-стружечная плита
ДВП- древесно - волокнистая плита
МДФ - мелкодисперсионная фракция. Плиты из древесных волокон, плотность которых соответствует средним показателям, спрессовывая их в условиях повышенного давления, при изготовлении не используются смолы с формальдегидом.
Вопросы:
ДСП –это…
Какую опасность может представлять мебель из ДСП?
Ваши рекомендации
Текст №2
КИТАЙСКИЕ ИГРУШКИ
Сразу в нескольких российских регионах были обнаружены детские игрушки китайского производства, не соответствующие санитарным нормам и правилам. Результаты лабораторных исследований показали: многие проверенные «забавы для ребенка» отличаются неприятным запахом и повышенным содержанием фенола (некоторые - чересчур уж повышенным), который оказывает негативное влияние на наследственность, поражает печень, почки, действует на кровь, а при большой концентрации приводит к ожогам.
Столичные магазины завалены ядовитыми игрушками из ПВХ-пластизола китайского производства. Они выделяют ядовитое вещество - фенол.
«Первые сигналы» о вредности некоторых видов китайских игрушек из пластизоля появились несколько лет назад. Тогда в одном из образцов изделия эксперты обнаружили превышение допустимого содержания фенола в 24 раза. «К работе по установлению причин появления на прилавках российских магазинов опасных для здоровья игрушек привлечены правоохранительные органы», - подчеркнули в Роспотребнадзоре, отметив, что во многих городах в настоящее время продолжаются проверки складов, рынков и магазинов, реализующих детские игрушки.
Возможны аллергизирующие действия на центральную нервную систему, раздражающие действия на слизистые оболочки глаз и носа, першение в горле, головная боль.
Невидимая гадость заполняет вашу квартиру, медленно пробираясь в легкие ребенка. У ребенка режет глаза и болит голова. А родитель и не подозревает, что во всем виновата невинная с виду игрушка, продукт узкоглазых умельцев. Проверить наличие отравы самостоятельно невозможно, но учуять характерный запах - вполне реально. При выборе игрушки первым показателем её некачественности является органолептик - идет фенольный запах, его ни с чем не спутаешь. Потянуло сладким смрадом? Это смертельное дыхание яда. Такую игрушку даже в руки брать не стоит. Если игрушка хотя бы неделю простояла открытой, учуять запах нереально. При покупке обратите внимание на этикетку с маркировкой. Если адрес производителя и поставщика не указан, а купить ну очень хочется, требуйте сертификат качества.
Помните: срок действия сертификата соответствия не должен превышать срока действия санитарного заключения. Если же документы вызывают у вас подозрение, или они отсутствуют, сдайте такого горе-продавца в СЭС.
Вопросы:
Почему гигиенисты не советуют покупать детям игрушки, произведенные в Китае?
Ваши советы родителям маленьких детей?
Что делать если вам подарили «подозрительную» игрушку?
Текст №3
«ФЕНОЛЬНЫЕ ДОМА»
Сфера применения фенолов достаточно широка, но большинство жителей нашей страны узнало о них из-за скандала, разразившегося в конце 1990-х гг. вокруг печально известных «фенольных домов» – панельных многоэтажек серии П-49/П, построенных в конце 1970 – начале 1980-х гг.
Эти дома в свое время считались экспериментальными. В бетон, использованный при их строительстве, добавляли фенолформальдегид. Это должно было ускорить его затвердевание и тем самым приблизить сроки сдачи домов. А для удешевления процесса в качестве утеплителя панелей было решено использовать стекловату, пропитанную фенолформальдегидными смолами. Ею заполнялись межплиточные стыки. Практически сразу после того как «фенольные дома» были построены, по их стенам поползли трещины, герметичность швов нарушилась, и ядовитые фенольные испарения поползли внутрь квартир. Причиной этому стали и ошибки проектировщиков, и несовершенство технологии производства и монтажа сборных конструкций. Но вряд ли эти объяснения смогут как-то успокоить людей, получивших квартиры в таких домах.
Всего в 70-80-е годы в Москве было построено 5,7 млн. кв. метров типового жилья серии II-49/П, сейчас около 260 «фенольных домов». В Нижнем Новгороде, порядка 300 тыс кв.м. Новоселы, поначалу обрадовавшиеся просторным квартирам, вскоре поняли, что вместе с новым жильем они получили целый букет проблем со здоровьем – это и аллергия, и болезни глаз, почек, дыхательных путей, и даже злокачественные новообразования.
Хроническое отравление фенолом угрожает не только жителям «фенольных домов». Недобросовестные изготовители мебели, строительных и отделочных материалов, лакокрасочных изделий, декоративной косметики и даже детских игрушек могут пренебречь требованиями безопасности и выпускать продукцию с недопустимо высоким содержанием таких токсичных веществ, как фенолы и производные.
Помните, если вас настораживает неприятный запах недавно приобретенной вещи, если вам кажется, что ваше здоровье после покупки мебели или недавнего ремонта пошатнулось, будет лучше вызвать специалиста-эколога, который проведет все нужные исследования и даст необходимые рекомендации, чем пребывать в тревоге и сомнениях, опасаясь за свое здоровье и здоровье своих близких.
Вопросы:
1. Что такое «фенольные дома»?
2. Какую опасность для здоровья человека они представляют?
3. Предложите пути решения этой проблемы.
Доклад «Карболовая кислота»
Карболовая кислота обладает ярко выраженными бактерицидными свойствами, поэтому её довольно часто применяли раньше для дезинфекции помещений и даже для стерилизации хирургических инструментов.
Применение в медицине это средство нашло с конца 1860-х гг., когда знаменитый английский хирург Листер воспользовался фенолом для лечения ран и для созданного им учения об антисептике.
Доклад учащегося: Для организма человека фенол это, в сущности, яд нервного действия. При попадании на кожу он вызывает ожоги, при воздействии на дыхательные пути вызывает симптомы отравления - слабость, тошноту, головные боли. При постоянной работе с веществами, содержащими фенол, нарушается работа печени. При длительном вдыхании или при попадании внутрь вызывает паралич мускулатуры, что приводит к остановке сердца или дыхания. Фенольное загрязнение ухудшает качество воды, делает ее непригодной для использования, но главная опасность в том, что при попадании фенола в хлорированную водопроводную воду там могут образоваться диоксины – смертельно опасный яд (это результат химического взаимодействия хлора и фенола).
Попадая в воду, происходит распад фенольных соединений, которые способны поглощать из воды кислород, что может привести к гибели рыбы. Ученые выяснили, что фенол для рыбы что сахар, они сами его ищут. Поэтому употреблять в пищу эту рыбу просто опасно для здоровья.
Доклад учащегося: Фенолформальдегидные смолы — синтетические реактопласты или термореактопласты, жидкие или твердые полимерные продукты поликонденсации фенола с формальдегидом в щелочной или кислой среде, что соответственно влияет на их свойства.
Используютсядля получения в качестве связующего компонента с различными наполнителями (целлюлоза, стекловолокно, древесная мука) древесно-волокнистых и древесно-стружечных плит, клеев, пропиточного материала для производства фанеры.
Закрепление изученного материала
Вопрос №1
Фенол — это
1) прозрачная вязкая жидкость
2) оранжевая ядовитая жидкость
3) твердое бесцветное кристаллическое вещество
4) кристаллическое вещество желтого цвета
Вопрос №2
Формула фенола
Вопрос №3
Каково влияние фенола на окружающую среду:
1 )экологически безвреден, его можно неограниченно
выделять в окружающую среду
2 )сильно токсичен, небольшое количество фенола способно отравлять живые организмы
3 ) безвреден для человека, но оказывает отравляющее действие на животных
4 ) нет правильного ответа
