Методическая разработка урока
«Оценка качества воды в домашних условиях» 8 класс
Аннотация
При изучении темы «Вода. Растворы» в курсе химии 8 класс предусмотреть возможность проведения данного урока, т.к. способствует расширению жизненного опыта обучающихся и повышает интерес к предмету химии.
На 1 уроке изучаем теоретический материал о роли воды в жизни человека, химическом строении молекулы воды, физических свойствах,роли ее как растворителя.
Предварительно обучающимся в качестве домашнего задания предложить:
- найти в информационных источниках (в том числе ресурсы Интернет) способы очистки воды, в том числе в домашних условиях, в походе, в лесу.
- Принести образцы воды (из дома- водопроводную воду, фильтрованную воду (лучше после разных фильтров), из природного источника (колодец, река)
- Учитель может подготовить образцы воды из школьной столовой, из кулеров (фонтанчики для питья), дистиллированную воду, бутилированную воду (можно 2-3 производителей)
Таким образом, для работы будет подготовлено несколько образцов воды.
На 2 уроке – определяем проблемную ситуацию – «Как провести оценку качества питьевой воды в домашних условиях», проводим исследование проб воды из разных источников.
Цель урока – расширить представление о роли химии в повседневной жизни человека, на примере проведения исследования качества воды с использованием доступных в домашних условиях инструментов и реактивов.
Задачи урока:
-закрепить умения работать с информационными источниками (навыки читательской и естественно-научной грамотности);
-продолжить формирование умений работать с лабораторным оборудованием, проводить химическое исследование разных образцов воды;
– формировать у обучающихся умение выделять главное, существенное в изучаемом материале, сравнивать, обобщать изучаемые факты, логически излагать свои мысли;
– развивать интеллектуальные качества обучающихся, познавательный интерес и способности, используя данные о применении изучаемых явлений в окружающей жизни, о новостях науки, учебные дискуссии и химический эксперимент;
– развивать умения работать в группе, выстаивать совместную деятельность и коммуникации.
Форма организации деятельности обучающихся: работа в группах, проведение учебного исследования.
Накануне урока:
– подготовить раздаточные лотки с образцами проб воды (лучше в мерных стаканчиках, с нумерованными этикетками). Для удобства в работе учитель составляет перечень проб воды, с указанием № стаканчика- вид взятой пробы (например, № 1- дистиллированная вола)
– реактивы и оборудование: универсальная индикаторная бумажка, спиртовка, держатель, спички, штативы с чистыми пробирками, предметные стекла, фильтровальные воронки, бумага для фильтрации.
Ход урока
Этап 1. Постановка проблемы- нужна ли экспертиза воды
Форма – проблемная беседа на основе предложенного материала
Любой специалист скажет, что исследование воды нужно проводить регулярно, даже если вы не замечаете никаких изменений в ее вкусе. Но есть ситуации, когда такая проверка не просто желательна, но необходима: изменение цвета, вкуса и запаха.
Если вода внезапно поменяла свои характеристики, экспертизу нужно провести как можно скорее — возможно, вода стала не просто невкусной, но и опасной. Экспертиза воды покажет, что именно повлияло на вкус и цвет воды, а также определит, в чем проблема — в трубах или в источнике водоснабжения.
Для каждой группы предлагаем для чтения информацию о воде (Приложение № 1, слайд № 3)
Вопросы для обсуждения( по заданному информационному ресурсу)
1.В каких домашних делах используем воду и меняется ли ее состав?
2.Знаете ли Вы нормы потребления воды для жизнеобепечения? Много это или мало?
3.Предложите еще виды потребления воды человеком в его деятельности
4.Есть ли проблема чистой воды?
5.Как можно решить проблему сохранения чистой воды, как жизненно важного ресурса.
6.Есть ли в России нормативные документы с нормами качества чистой воды.
Деятельность человека напрямую влияет на качество воды. Фабрика, завод, оживленное шоссе или даже хранилище удобрений могут испортить экологическую обстановку в районе в целом и качество воды из вашей скважины в частности. Техногенная авария неподалеку от участка. В этом случае исследование воды проводят, чтобы удостовериться, что токсичные отходы производства не просочились в почву и не отравили подземные воды. Покупка участка со скважиной. Если вы планируете использовать ее, нужно сперва провести анализ качества и безопасности воды из нее. Установка системы водоочистки.
Перед тем как приступить к выбору фильтрационной системы, нужно точно знать состав воды и подбирать фильтры, отталкиваясь от этих данных. Экспертизу воды следует также провести через несколько месяцев после установки системы, чтобы при необходимости скорректировать ее работу. Иногда исследование качества воды — это не настоятельная рекомендация, а прямое требование закона. В обязательном порядке оценку безопасности воды проходят медицинские, детские и оздоровительные учреждения, а также производители бутилированной воды. Промышленные же предприятия должны проводить обязательную экспертизу сточных вод. Типы вод С точки зрения нормативов вода бывает нескольких типов, и к каждому предъявляются свои особые требования.
Этап 2. Организация проектно-исследовательской деятельности обучающихся.
Речь учителя:
« В России существует немало нормативных документов, которые регламентируют качество воды различных типов и назначений — СанПиН (органолептические и санитарно-токсикологические показатели), гигиенические нормативы (гигиенические и эпидемиологические критерии), фармакопейные статьи (критерии оценки воды, используемой в медицинских целях), государственные стандарты (требования для питьевой воды и воды, используемой в производстве), технические условия (стандарты качества воды, используемой для конкретных целей), справочники ПДК и другие. Такой серьезный и детальный подход объясним. Последствия использования воды, не соответствующей нормам, самые плачевные — от развития хронических желудочно-кишечных заболеваний и аллергий до тяжелых пищевых отравлений и инфекций».
Определяем проблему нашего урока (отбираем предложенные версии обучающихся), формулируем задачу нашего урока-исследования:
– найти доступные способы анализа воды на ее чистоту (т.е. безопасность применения)
Тема исследования: оценка качества питьевой воды в домашних условиях.
Определяем гипотезу: Можно в домашних условиях провести экспертизу качества воды, используя самые доступные средства и методы?
Ставим цель учебной исследовательской работы: найти, отобрать и апробировать доступные способы оценки качества питьевой воды в домашних условиях.
Задачи:
1) найти различные способы экспертизы качества воды
2) отобрать наиболее доступные способы оценки качества питьевой воды и провести исследование различных проб питьевой воды на ее качество
3) дать рекомендации по улучшению качества питьевой воды в домашних условиях
Объект исследования: пробы воды из различных источников
Предмет исследования: определение качества питьевой воды
Методы исследования: анализ информационных источников, отбор доступных методов анализа проб воды, практическая работа(исследование), выбор способов улучшение качества питьевой воды в домашних условиях.
Для решения выдвинутой гипотезы используем информационные сведения об экспертизе питьевой воды.
Этап 3. Работа в группах
1.Раздаточный информационный ресурс – Нормативы к оценке качества воды(печатный ресурс)
Деятельность обучающихся: читают, формулируют вывод- Есть ли нормативные требования к оценке качества воды
Водопроводная вода
Для оценки качества воды из-под крана существуют нормативы, установленные СанПиН 2.1.4.1074-01 «Питьевая вода. Гигиенические требования к качеству воды централизованных систем питьевого водоснабжения. Контроль качества. Санитарные правила и нормы». Показателей очень много, приведем некоторые из них:
1)pH (6–9);
2)общая минерализация (1000 мг/л)
3)жесткость (не более 7,0 мг-экв/л);
4) содержание нитратов (не более 45 мг/дм3),
5)железа (не более 0,30 мг/дм3),
6) марганца (не более 0,10 мг/дм3),
7)ПАВ (не более 0,50 мг/дм3), нефтепродуктов (0,1 мг/л);
8)фенольный индекс (0,25 мг/л) и др.
Общее количество нормативов по всем группам показателей (микробиологические; паразитологические; органолептические; неорганические и органические вещества; показатели, связанные с технологией водоподготовки; радиологические и обобщенные), согласно указанному СанПиН, приближается к тысяче.
Бутилированная вода
Нормативным документом для оценки качества бутилированной воды является СанПиН 2.1.4.1116-02 «Питьевая вода. Гигиенические требования к качеству воды, расфасованной в емкости. Контроль качества». Согласно этому документу бутилированная вода делится на 2 категории — первую и высшую.
Вода первой категории безопасна для здоровья, соответствует определенным органолептическим характеристикам, эпидемиологически и радиационно безопасна и долго сохраняет свои свойства.
Вода высшей категории также должна соответствовать вышеприведенным требованиям и, помимо этого, добываться из природных источников, надежно защищенных от любого вида загрязнений. Требования к бутилированной воде намного строже, чем к водопроводной, — при экспертизе проверяются солевой и газовый состав, наличие токсичных металлов и неметаллических элементов, органические примеси, параметры радиационной и бактериологической безопасности.
Естественные источники питьевой воды.
К естественным открытым источникам относятся колодцы, скважины, реки, родники, озера и водохранилища. Нормативы определяют точные показатели для органолептических характеристик такой воды, наличия нитратов, бактерий и химических веществ. Открытые водоемы отличаются непостоянством химического и бактериального состава, меняющегося в зависимости от времени года и атмосферных явлений.
Виды и методы исследования воды
- Органолептическое исследование воды. Этот метод, оценивающий качества, доступные органам чувств человека. Органолептическое исследование включает в себя оценку цветности, запаха, прозрачности воды и ее вкуса.
- Физико-химическое исследование воды. Анализ воды на физико-химические показатели производится по нескольким показателям: жесткость, минерализация, щелочность, окисляемость.
- Микробиологическое и паразитологическое исследование воды. Этот метод позволяет определить наличие в воде различных бактерий и паразитов, среди которых могут быть и болезнетворные. Обычно подсчитывается количество микроорганизмов на 1 мл воды.
- Химические исследования воды. При анализе химического состава определяют наличие и количество органических и неорганических примесей — таких как металлы (алюминий, свинец, железо, медь и другие), сложные органические вещества (акриламид, стирол, фенол, винилхлорид, тетрахлорид углерода, диоксин), ПАВы, нефтепродукты и т.д.
- Определение радионуклидов Анализ на альфа-, бета-частицы и радий проводится для определения радиационной безопасности воды. Определение содержания радионуклидов в питьевой воде является основой для снижения дозовой нагрузки на организм человека.
Вместе с результатами комплексного анализа воды, проведенного в лаборатории, вы получите и рекомендации по улучшению ее качества. Эти данные можно использовать, например, при выборе системы очистки воды.
Возможные выводы , сделанные обучающимися на основе изученного печатного ресурса:
1.На основании представленных методов мы задались вопросом, а как можно оценить качество воды в домашних условиях, без специальных приборов, реактивов и методик.
2.Какой тест воды в домашних условиях можно провести? Определить пригодность образца для питья можно, сделав тест воды в домашних условиях.
3.Поисковые мероприятия позволили найти и систематизировать следующие доступные способы и методики оценки качества воды.
Далее проводим обсуждение –фронтальное- проблемная дискуссия (по домашнему заданию- «Способы очистки воды в домашних условиях» (есть заготовка- Приложение № 2).
Совместно- Выбираем наиболее простой и доступный способ для домашних условий. Доступный и самый простой способ определения качества питьевой воды – это оценка внешнего вида и вкусовых качеств.
Поверхностный анализ воды должен показать отсутствие осадков, пленки на поверхности, мутности и специфического, химического запаха.
Этап 4. Химический эксперимент- организация практической работы в группах (исследование).
Для каждой группы выдать раздаточные лотки с содержимым:
- пронумерованные мерные стаканчики с пробами воды
- штатив с чистыми пробирками (по количеству проб воды) – число проб должно быть не менее числа участков в группе
- воронка, фильтровальная бумага
- спиртовка, спичи
- предметное стекло (по количеству проб)
- универсальная индикаторная бумажка (в тубе)
На рабочий стол каждой группе выдаем Инструкцию «Проведения поверхностного анализа воды» (Приложение № 3, слайд 5) и Карту результатов (Приложение № 4, слайд 6)
Ход проектно-исследовательской деятельности (15 мин)
1.Обучающиеся каждой группы проводят исследование проб воды (каждый с выбранным номером пробы выполняет все шаги по Инструкции, заносит полученные результаты в Карту результатов группы.
- По итогам проводим общее обсуждение результатов, формируется общая Карта результатов (по ходу обобщения- сразу на слайде № 7)
- Учитель из «Секретного пакета» оглашает скрытые пробы по номерам,
Этап 5- аналитические выводы о важности проведенного исследования, формулирование возможных рекомендаций (Приложение № 5) по оценке качества воды
Обучающиеся на основе полученных данных делают выводы о качестве воды разных проб. Выявляют вред некачественной воды (слайд № 8).
Вредные последствия ежедневного употребления некачественной воды
Разовое превышение нормы не принесет значительного вреда, и организм справится со стрессовой ситуацией. Однако при постоянном воздействии вредных факторов защитные системы дают сбои и появляются серьезные проблемы: развиваются отложения солей в суставах, происходит медленное зашлаковывание тканей, пищеварительной системы.
Основные отрицательные последствия плохого качества воды для организма:
- Ухудшение состояния кожи: происходит закупорка пор, нарушение работы сальных желез. Кожа становится сухой и преждевременно увядает.
- Нездоровый, неухоженный вид и жесткость волос, перхоть, раздражение и зуд волосистой части головы.
- Постепенно развивается мочекаменная болезнь, так как почки не справляются с обилием поступающих в организм вредных солей.
- Развивается остеохондроз, нарушается полноценное функционирование суставов.
Хронические заболевания со временем только отягощаются, организм будет испытывать усиливающиеся нагрузки на органы очистки. Поэтому важно своевременно проявить внимание к проблеме качества воды, чтобы как можно дольше оставаться здоровым.
Этап 6 Рефлексия
Форма – полилог «Польза данного урока по химии», оцениваем правильность выдвинутой для исследования гипотезы , составление рекомендаций по улучшению качества воды в домашних условиях (Приложение 5, слайд 9)
Слоган для итога урока «Пусть вода в вашем доме всегда будет кристально чистой!»
Приложение № 1
Широкое распространение стиральных и посудомоечных машин, лучшие стандарты гигиены — все это привело за последние 20 лет к повышению количества используемой воды. Количество воды, необходимое для одного жителя в сутки, зависит от климата местности, культурного уровня населения, степени благоустройства города и жилого фонда. Последний фактор является определяющим. На его основе разработаны «Нормы водопотребления». В указанные нормы входит расход воды в квартирах, предприятиями культурно-бытового, коммунального обслуживания и общественного питания. В некоторых городах развитие водопровода позволяет обеспечить высокие нормы водопотребления (Москва — 500 л/сут., Санкт-Петербург — 400 л/сут.). Считается, что норма водопотребления 500 л/сут. является максимальной. Однако даже в развитых странах, например, в Великобритании, на каждого человека приходится в среднем 120 литров очищенной водопроводной воды в день.
Приложение № 2
Способы и методики оценки качества воды в домашних условиях
9 способов проверить качество питьевой воды в домашних условиях
Способ 1.Бытует мнение, что чем чище вода, тем она легче. Достаточно просто взвесить несколько различных проб воды и обнаружить таким образом самую качественную. Например, чтобы проверить качество водопроводной воды, возьмите её пробу и сравните с пробой воды, взятой из кулера.
Способ 2.Также можно проверить качество питьевой воды в домашних условиях с помощью заваривания крепкого чая. Для этого возьмите пробу воды с чаем и сравните её с аптечной водой, в которой малое количество минералов. В случае большого визуального отличия вода с чаем считается непригодной для питья. Другая проверка воды на качество с завариванием чая: в свежезаваренный чай долейте немного сырой воды. Если чай станет персикового цвета, то вода чистая, и её можно смело пить, если же чай стал мутным, то вода непригодна для питья.
Способ 3.Пожалуй, это самый простой способ проверки качества питьевой воды в домашних условиях. Для этого просто наполните водой бутылку и поставьте её на двое суток в тёмное место. По истечении данного срока проверьте состояние содержимого бутылки. Если вода стала зеленоватой, на её поверхности образовалась маслянистая плёнка, и на стенках бутылки появился налёт, то вода непригодна для питья. Если же изменений не возникло, то вода чистая.
Способ 4.Проверить качество питьевой воды в домашних условиях можно и с помощью кипячения. Прокипятите воду в заранее тщательно вымытой ёмкости. Делать это необходимо в течение 10-15 минут. Затем слейте содержимое посуды и тщательно осмотрите её стенки на наличие подозрительной накипи. Если в воде содержится большое количество оксидов железа, то накипь будет тёмно-серого цвета. Если вода содержит повышенное количество солей кальция и оксидов, то осадок будет иметь светло-желтый оттенок.
Способ 5.Для проверки качества питьевой воды в домашних условиях можно воспользоваться и простым чистым стеклом или зеркалом. Для экспертизы просто капните небольшое количество воды на поверхность стекла или зеркала и подождите пару минут, пока жидкость испарится. Если после испарения остался след, то вода имеет какое-то количество посторонних примесей, и лучше провести полную проверку качества воды; если же поверхность стекла или зеркала осталась чистой, то вода не загрязнена.
Способ 6.Проверка качества воды в домашних условиях возможна с помощью обыкновенной марганцовки. Растворите небольшое количество данной субстанции в воде и понаблюдайте за реакцией жидкости. Если вода приобретает желтоватый оттенок, то она непригодна к употреблению.
Способ 7.Если же у вас в доме имеется аквариум с моллюсками Unionidae, то с их помощью вы также можете проверить качество питьевой воды. Если моллюски Unionidae закрывают раковину, находясь в воде, то данная жидкость имеет какое-то количество посторонних примесей.
Способ 8. Частой проблемой является определение жесткости или мягкости водопроводной воды. Самым простым способом проверить качество воды из-под крана на степень жёсткости является мытьё рук с мылом.
Первый, простой способ удостовериться в том, что у вас повышенная жесткость воды, это воспользоваться гелем или мылом. Если мылкость косметических средств – слабая, то вы обладатель жесткой водопроводной воды. Наличие образования осадка при кипячении, так же повод сделать вывод о жесткости воды. Важно отметить, что умягченная вода более полезна для человеческого организма и способствует лучшему метаболизму и сохранению здоровья.
Если мыло плохо пенится, и в чайнике при кипячении образуется сильная накипь, значит, вода имеет высокую степень жёсткости. Важно кипятить такую воду перед употреблением.
Способ 9. Проверить воду на качество в домашних условиях можно, потерев мыло в горячую воду. Если оно полностью растворится, то вода чистая.
Приложение № 3
Инструкция «Проведение поверхностного анализа воды»
- Прозрачность чистой питьевой воды можно определить с помощью обыкновенного стакана воды, обратите внимание, что стакан должен быть без граней. Попытайтесь прочитать статью в журнале, смотря на текст через наполненный стакан воды. Если буквы видны четко – то одного из поводов для волнения уже – нет, у вас прозрачная, чистая вода.
- Механическая очистка воды не всегда на достойном уровне в водопроводной системе. Проверить чистую воду на наличие органических веществ и механических загрязнений можно с помощью листа белой бумаги и стакана воды. На белом бумажном фоне, вы можете четкой увидеть отсутствие или наличие разлагающихся в воде органических веществ.
3.Чистая питьевая вода не должна иметь посторонних, специфических запахов. Прозрачная вода с химическим запахом, должна вас насторожить, поэтому обязательно подвергните её проверке. В домашних условиях, можно поступить следующим образом, температуру воды повысьте до 20°С, а затем до 60°С – водопроводная вода, с содержанием сероводорода, приобретет специфический, гнилостный запах.
- Качество питьевой воды можно определить с помощью пробы воды на вкус. Прокипятите воду в течение 5 минут, затем остудите до комнатной температуры. Вода, имеющая сладковатый привкус, содержит в себе – гипс, если привкус – горький, то в составе воды – соли магния. Соли железа придают терпкий вкус воде. Очистку питьевой воды можно осуществить с помощью отстаивания и правильно выбранного фильтра.
- Капля воды так же может рассказать о качестве отфильтрованной воды и воде из крана. Взяли предметное стекло и капнули воду. По истечению времени, посмотрели , каким образом испарилась жидкость, и остались ли следы на поверхности – чистая вода не должна оставлять пятна.
- Кипячение воды в чистых эмалированных стаканчиках позволяет увидеть наличие/отсутствие накипи на стенках. Прокипятив жидкость в посуде в течении 10-15 минут, воду слейте, а сами внимательно рассмотрите боковые стенки и дно посудины. Присутствие накипи темно-серого цвета укажет на переизбыток в воде оксидов железа, а светло-желтый осадок позволит сделать вывод о наличии в воде в большом количестве солей кальция и различных оксидов.
- Наличие кислорода в воде – потряхиваем энергично в течение минуты содержимое каждой пробирки . после этого оцениваем количество пузырьков воздуха в воде.
- В каждую пробу воды помещаем универсальную индикаторную бумажку с целью определения рН- среды, на соответствие нормам .
Приложение № 4
Результаты проведенного исследования
| № пробы | Прозрачность
воды |
Наличие запаха | Наличие вкуса | Жесткость (после кипячения) | рН- среды | Примеси (после испарения на стекле) | Наличие кислорода | |
| При 20 С | При 60 С | |||||||
Приложение № 5
Рекомендации по улучшению качества воды в домашних условиях
1.Если результаты проверки укажут на недостаточное качество питьевой воды в вашем доме, следует безотлагательно перейти на использование для питья бутилированной воды или воды из артезианских источников.
- Достаточно неплохо очищают воду от вредных примесей бытовые фильтры для очистки воды. Наилучшим решением проблемы является установка фильтра обратного осмоса, который очистит всю воду, поступающую в квартиру. Так будет в безопасности здоровье всей семьи, а также намного дольше прослужит бытовая техника (стиральная машина, чайник, кофеварка, бойлер и пр.). Кроме того, расход моющих средств сократится на 30-50%, что станет существенной экономией семейного бюджета.
- Помните, что сменные модули для домашних фильтров для воды следует менять согласно инструкции о сроке эксплуатации
- Если таких фильтров в вашем хозяйстве нет – не беда. Воду можно очищать подручными средствами: отстаивание, кипячение