Л.В. ЛОБОДА,
учитель биологии;
М.В. УМНОВА,
учитель химии,
г. Батайск, Ростовская обл.
Оксиды углерода (II) и (IV)
Интегрированный урок по химии и
биологии
Задачи: изучить и
систематизировать знания об оксидах
углерода (II) и (IV); раскрыть взаимосвязь
живой и неживой природы; закрепить знания о
влиянии оксидов углерода на организм человека;
закрепить навыки умения работать с лабораторным
оборудованием.
Оборудование: раствор НСl, лакмус,
Ca(OH)2, CaCO3, стеклянная палочка,
самодельные таблицы, переносная доска,
шаростержневая модель.
ХОД УРОКА
Учитель биологии сообщает тему и
задачи урока.
Учитель химии. Основываясь на
учении о ковалентной связи, составьте
электронную и структурную формулы оксидов
углерода (II) и (IV).
Химическая формула оксида углерода (II)
– СО, атом углерода находится в нормальном
состоянии.
За счет спаривания неспаренных
электронов образуются две ковалентные полярные
связи, а третья ковалентная связь образуется по
донорно-акцепторному механизму. Донором
является атом кислорода, т.к. он предоставляет
свободную пару электронов; акцептором – атом
углерода, т.к. предоставляет свободную орбиталь.
В промышленности оксид углерода (II)
получают, пропуская СО2 над раскаленным
углем при высокой температуре. Он образуется
также в процессе сгорания угля при недостатке
кислорода. (Ученик записывает уравнение
реакции на доске)
В лаборатории СО получают действием
концентрированной Н2SО4 на муравьиную
кислоту. (Уравнение реакции записывает учитель.)
Учитель биологии. Итак, вы
познакомились с получением оксида
углерода (II). А какими физическими свойствами
обладает оксид углерода (II)?
Ученик. Это бесцветный газ,
ядовитый, без запаха, легче воздуха, плохо
растворяется в воде, температура кипения
–191,5 °C, затвердевает при –205 °С.
Учитель химии. Угарный газ в
количествах, опасных для жизни человека,
содержится в выхлопных газах автомобилей.
Поэтому гаражи должны хорошо проветриваться,
особенно при запуске двигателя.
Учитель биологии. Какое влияние
оказывает угарный газ на организм человека?
Ученик. Угарный газ крайне ядовит
для человека – это объясняется тем, что он
образует карбоксигемоглобин.
Карбоксигемоглобин – очень прочное соединение.
В результате его образования гемоглобин крови не
взаимодействует с кислородом, и при сильном
отравлении человек может погибнуть от
кислородного голодания.
Учитель биологии. Какую первую
помощь необходимо оказать человеку при
отравлении угарным газом?
Ученики. Надо вызвать «скорую
помощь», пострадавшего надо вынести на улицу,
сделать искусственное дыхание, помещение хорошо
проветрить.
Учитель химии. Напишите химическую
формулу оксида углерода (IV) и, используя
шаростержневую модель, постройте его структуру.
Атом углерода находится в
возбужденном состоянии. Все четыре ковалентные
полярные связи образовались за счет спаривания
неспаренных электронов. Однако из-за линейного
строения молекула его в целом неполярна.
В промышленности СО2 получают при
разложении карбоната кальция в производстве
извести.
(Ученик записывает уравнение реакции.)
В лаборатории СО2 получают при
взаимодействии кислот с мелом или мрамором.
(Учащиеся выполняют лабораторный опыт.)
Учитель биологии. В результате
каких процессов образуется углекислый газ в
организме?
Ученик. Углекислый газ образуется
в организме в результате реакций окисления
органических веществ, входящих в состав клетки.
(Учащиеся выполняют лабораторный
опыт.)
Известковый раствор стал мутным,
т.к. образуется карбонат кальция. Кроме процесса
дыхания, СО2 выделяется в результате брожения,
гниения.
Учитель биологии. Влияет ли
физическая нагрузка на процесс дыхания?
Ученик. При чрезмерной физической
(мышечной) нагрузке мышцы используют кислород
быстрее, чем кровь успевает его доставить, и
тогда они синтезируют необходимую для их работы
АТФ путем брожения. В мышцах образуется молочная
кислота C3H6O3, которая поступает
в кровь. Накопление большого количества молочной
кислоты вредно для организма. После тяжелой
физической нагрузки мы еще некоторое время
тяжело дышим – выплачиваем «кислородную
задолженность».
Учитель химии. Большое количество
оксида углерода (IV) выделяется в атмосферу при
сжигании органического топлива. Дома мы в
качестве топлива используем природный газ, а он
почти на 90% состоит из метана (СН4). Я
предлагаю одному из вас выйти к доске, составить
уравнение реакции и разобрать его с точки зрения
окисления-восстановления.
Учитель биологии. Почему нельзя
использовать газовые печи для отопления
помещения?
Ученик. Метан – составная часть
природного газа. При его горении содержание
углекислого газа в воздухе повышается, а
кислорода – понижается. (Работа с таблицей
«Содержание СО2 в воздухе».)
При содержании в воздухе 0,3% СО2 у человека
наблюдается учащенное дыхание; при 10% – потеря
сознания, при 20% – мгновенный паралич и быстрая
смерть. Особенно нуждается в чистом воздухе
ребенок, потому что потребление кислорода
тканями растущего организма больше, чем у
взрослого. Следовательно, необходимо регулярно
проветривать помещение. Если в крови есть
избыток СО2, возбудимость дыхательного
центра повышается и дыхание становится более
частым и глубоким.
Учитель биологии. Рассмотрим роль
оксида углерода (IV) в жизни растений.
Ученик. У растений образование
органических веществ происходит из СО2 и Н2O
на свету, кроме органических веществ образуется
кислород.
Фотосинтез регулирует содержание
углекислого газа в атмосфере, что препятствует
повышению температуры на планете. Ежегодно
растения поглощают из атмосферы 300 млрд т
углекислого газа. В процессе фотосинтеза в
атмосферу ежегодно выделяется 200 млрд т
кислорода. Из кислорода во время грозы
образуется озон.
Учитель химии. Рассмотрим
химические свойства оксида углерода (IV).
Учитель биологии. Какое значение
имеет угольная кислота в организме человека в
процессе дыхания? (Фрагмент диафильма.)
Содержащиеся в крови ферменты превращают
углекислый газ в угольную кислоту, которая
диссоциирует на ионы водорода и гидрокарбоната.
Если в крови содержится избыток ионов Н+,
т.е. если кислотность крови повышена, то часть
ионов Н+ соединяется с
гидрокарбонат-ионами, образуя угольную кислоту и
освобождая тем самым кровь от избытка Н+-ионов.
Если же в крови слишком мало Н+-ионов, то
угольная кислота диссоциирует и концентрация Н+-ионов
в крови повышается. При температуре 37 °С рН
крови равен 7,36.
В организме углекислый газ переносится кровью в
виде химических соединений – гидрокарбонатов
натрия и калия.
Закрепление материала
Тест
Из предложенных процессов газообмена
в легких и тканях выполняющие первый вариант
должны выбрать шифры правильных ответов слева, а
второй – справа.
(1) Переход O2 из легких в кровь. (13)
(2) Переход O2 из крови в ткани. (14)
(3) Переход СO2 из тканей в кровь. (15)
(4) Переход СO2 из крови в легкие. (16)
(5) Поглощение O2 эритроцитами. (17)
(6) Выделение O2 из эритроцитов. (18)
(7) Превращение артериальной крови в венозную. (19)
(8) Превращение венозной крови в артериальную. (20)
(9) Разрыв химической связи O2 с
гемоглобином. (21)
(10) Химическое связывание O2 с гемоглобином.
(22)
(11) Капилляры в тканях. (23)
(12) Легочные капилляры. (24)
Вопросы первого варианта
1. Процессы газообмена в тканях.
2. Физические процессы при газообмене.
Вопросы второго варианта
1. Процессы газообмена в легких.
2. Химические процессы при газообмене
Задача
Определите объем оксида углерода (IV),
который выделяется при разложении 50 г
карбоната кальция.
|