Использование средств наглядности при изучении воды и растворов

В начальных классах при изучении предметов естественнонаучного цикла - природоведения и естествознания - учащиеся впервые знакомятся с некоторыми понятиями и химическими процессами, но, к сожалению, это не всегда позволяет им усвоить материал с первого предъявления и на должном уровне.

Анализ учебно-методической литературы показывает, что по многим изучаемым темам данных предметов можно проще и доступнее вести процесс обучения, и надежным подспорьем в этом деле оказываются опорные схемы (ОС) [13, 14].

опорные схемы можно использовать при подготовке и проведении уроков, преследуя цель - усвоение учащимися знаний и представлений по следующим вопросам: «Три физических состояния вещества»; «Как происходит процесс перехода вещества из одного состояния в другое»; «Очистка воды».

ОС 1. Данная схема представляет собой своего рода таблицу. Столбцы – разные агрегатные состояния воды, а строки – критерии, по которым они различаются.

В первой строке показано различие в расположении частиц (молекул): в жидкой форме они находятся близко друг к другу и медленно перемещаются в определенном объеме; в газообразной — они далеко друг от друга и движутся довольно быстро; в твердой — частицы упакованы довольно плотно и их движение сводится к колебаниям.

Во второй строке сравнивается объем: в жидком состоянии вода имеет постоянный объем (в какой бы сосуд не налили 1 л воды, она всегда будет занимать этот объем). Если сосуд рассчитан на объем 1 л, то он будет полный, если сосуд двухлитровый, то он будет заполнен наполовину. Вещество в газообразной форме не имеет постоянного объема: газ, занимавший объем 1 л, при сжатии поршнем может занять объем равный 0,5 л. При этом его количество не уменьшается, на что указывает одинаковое число молекул в обоих цилиндрах. Между молекулами вещества просто уменьшается расстояние.

В твердом состоянии вода, как и в первом случае, имеет постоянный объем. Если взять кубик льда объемом 1 дм³, или 1 л, и растопить его, то жидкость, перелитая в сосуд, будет занимать объем также равный 1 л.

В третьей строке сравнивается форма, которую принимает вещество в том или ином агрегатном состоянии. В жидком виде вода всегда принимает форму сосуда, в который ее наливают. Газ в свободном состоянии не имеет постоянной формы, например, пар над кастрюлей с кипящей водой приобретает форму облака, а в воздушном шаре — форму шара. У твердого вещества форма постоянная, например, ледяная фигура будет сохранять свою форму до тех пор, пока не изменится температура воздуха (пока не наступит потепление), и лед не начнет таять.

ОС-1

ОС – 2. Данная схема построена на бытовых примерах, она состоит из двух частей: первая — это превращение воды в пар и наоборот, вторая — это превращение воды в лед и обратно в воду (ОС-2). Водопроводную воду набирают в чайник и доводят до кипения. На чайник устанавливают вверх дном банку (лучше трехлитровую). В банке горячий пар охлаждается и конденсируется на стенках в виде капель воды, которые стекают обратно в чайник. Такой «круговорот воды» может продолжаться до тех пор, пока температура воды будет соответствовать температуре кипения.

Замерзание — процесс, обратный закипанию. В кастрюлю набирают воду и выносят ее зимой на улицу или помещают в морозильную камеру холодильника при температуре ниже О °С. Прежде чем перейти в твердое состояние, вода пройдет следующие стадии: охлаждение, затвердевание и, наконец, замерзание. Затем кастрюлю помещают в теплое помещение, где температура выше О °С или нагревают. Постепенно лед начнет плавиться и переходить в жидкую форму — воду. Эти примеры демонстрируют обратимость превращений одного агрегатного состояния в другое.

ОС - 2.Условные обозначения: 1 -нагревание;2 - кипение; 3 - охлаждение; 4 - конденсация; 5 - затвердевание: 6 - замерзание; 7 - плавление

ОС – 3. Схему очистки воды условно делят на семь стадий, на каждой из которой происходит очистка воды от определенного вида загрязнения, кроме седьмой стадии (ОС-3).

Стадия I . Схематично отображает соотношение соленой 1 и пресной 2,3,4 воды на Земле. Кружком отмечено количество пресной воды

ОС-3. Условные обозначения: 1 - соленые воды океанов, морей, озер, соленые подземные воды; 2 - воды ледников Антарктиды, арктических островов и горных районов; 3 - подземные пресные воды; 4 -пресные поверхностные воды; 5 - решетка; б - отстойник; 7 - суспензия; 8 - химические элементы, содержащиеся в воде (от Н до Bi); 9 -болезнетворные бактерии; 10 - осадок; 11 -коагулянт А1₂(SО₄)₃; 12 — песок SiO₂; 13 -хлор Сl или озон О₃; 14 -водохранилище; 15 -кран

Ее нужно беречь, так как ее сравнительно мало! Проходя через решетку 5, вода подвергается первичной очистке (освобождается от крупных механических загрязнителей), затем она попадает в отстойник 6.

Стадия II . Под действием силы тяжести часть взвешенных частиц оседает на дно, образуя осадок 10, но вода полностью еще не очищена и содержит биологические загрязнители — это болезнетворные бактерии 9, и мельчайшие механические загрязнители — суспензию 7, а также химические примеси 8. «Грязная вода», изображенная на схеме темным цветом, переходит в следующую стадию, но все же частично очищенная она меняет интенсивность своей окраски и светлеет.

Стадия III . Вода становится менее мутной и подвергается коагуляции:

Al₂(SO₄)₃ + 3Ca(HCO₃)₂ = 2Al(OH)₃¯ + +3CaSO₄ + 6CO₂­.

Для этого в воду добавляют коагулянт — Al₂(SO₄)₃ из емкости 11. В результате химической реакции образуется Al(OH)₃ (сначала в виде мелких коллоидных частиц, затем они объединяются в более крупные хлопья). На его поверхности адсорбируются взвешенные примеси и оседают на дно емкости в виде нового осадка, но уже в меньшем количестве. Вода становится еще чище, что можно заметить по уменьшению «интенсивности» окрашивания отстойника 6 и уменьшению содержания химических примесей 8.

Стадия IV . На этой стадии вода проходит через фильтр 12 — песок, катализатор, адсорбент. Из химических элементов в воде остаются лишь необходимые организму, но в ней еще присутствуют биологические загрязнители 9.

Стадия V . Вода проходит биологическую очистку — хлорирование или озонирование 13, в результате чего погибает основная часть биологических загрязнителей.

Стадия VI . Чистая, готовая к употреблению вода поступает в водозабор 14, откуда по водопроводу попадет в жилые дома и на предприятия 15- Использованную воду называют сточными водами.

Стадия VII . Сточные воды через очистные сооружения попадают в грунтовые воды и процесс начинается заново.

Продолжить получение сведений о воде можно, рассмотрев одно из важнейших ее свойств – способность растворять различные вещества.

На практике и здесь оказалось удобным использование опорных схем, которые помогают структурировать информацию и систематизировать знания. На практическом занятии демонстрация многочисленных опытов порой не укладывается в детском сознании должным образом, поэтому наглядное закрепление полученных сведений с помощью опорных схем помогает устранить эту проблему.

Начинаем урок с демонстрации растворения в воде веществ, находящихся в разных агрегатных состояниях. При этом вводим такие понятия, как «растворение», «растворитель», «растворимые вещества», и даем необходимые объяснения.