Содержание курса «Исследовательская химия»

Содержание курса

1 год обучения

Введение (18 ч.)

Процесс исследования: принципы, методы. Объект исследования.  Работа с литературными источниками: методы, принципы. Технология исследовательской деятельности.  Требования к оформлению исследовательской  работы. Химические вещества, правила обращения с ними Техника безопасности при работе в химической лаборатории. Оборудование химической лаборатории. Основные приемы работы в химической лаборатории. Изучение физических свойств химических соединений.

Методы очистки веществ (2 ч.)

Фильтрование, выпаривание. Перегонка, декантация.

Введение в химический синтез (30 ч.)

Получение простых веществ. Получение оксидов. Получение оснований. Получение кислот. Получение солей.

Введение в химический анализ (18 ч.)

Химические, физические и физико-химические методы анализа. Химический количественный анализ: титриметрия и гравиметрия. Осаждаемая и весовая формы. Техника проведения гравиметрического анализа.

Классификация титриметрических методов анализа.  Индикаторы. Точка эквивалентности и конечная точка титрования. Техника проведения титриметрического анализа. Прямое, обратное титрование, титрование заместителя.

Теоретические основы качественного и количественного химического анализа  (24 ч.)

Предмет и задачи химического анализа. Приборы и материалы для анализа, их подготовка. Подготовка растворов и калибровочных графиков. Виды и методы анализа. Кислотно-основные реакции в аналитической химии. Определение катионов водорода в растворе. Аналитические эффекты. Типы реакций в качественном анализе. Избирательность и специфичность. Хроматография. Классификация катионов и анионов в анализе. Подготовка растворов кислот, оснований и солей. Буферные растворы.

Анализ неорганических и органических веществ (36 ч.)

Обзор методов. Спектрометрическая идентификация. Электромагнитный спектр. ИК-спектроскопия.

Спектроскопия ядерного магнитного резонанса. Масс-спектрометрия. Основные правила и подходы к интерпретации масс-спектров.

Математическая обработка результатов (4 ч.)

Классификация ошибок измерения. Средние значения и их оценки. Проверка гипотез.

 Презентация результатов эксперимента (10 ч.)

Оформление материалов исследовательской работы. Рекомендации к защите работы. Защита исследовательских    работ.

2 год обучения

Введение (24 ч.)

Исследование. Процесс исследования: принципы, методы. Психологические основы поисковой деятельности. Работа с литературными источниками: методы, принципы. Объект исследования. Технология исследовательской деятельности. Требования к оформлению   исследовательской  работы. Этапы исследовательской деятельности. Химия и среда обитания. Ноосфера. Мониторинг состояния окружающей среды. Система  «Производство — окружающая среда». Региональные проблемы окружающей среды. Современные подходы к созданию малоотходных и ресурсосберегающих технологий.

Загрязнители и их источники (16 ч.)

Понятие о загрязнении окружающей среды. Классификация загрязнителей. Объекты загрязнения. Экологическое нормирование качества окружающей среды. Стандарты качества окружающей среды (ПДК, ПДВ). Основные источники загрязнения региона. Принцип биологического накопления. Виды и методы очистки.

Химия гидросферы (34 ч.)

Распределение воды на Земле. Водные ресурсы. Водопользование. Значение воды в жизни человека. Дистиллированная вода. Тяжёлая вода. Понятие гидрологического цикла. Источники загрязнения воды. Методы борьбы с загрязнениями  воды. Кислотные осадки.  Экскурсия на районные очистные сооружения.  Отбор проб воды из разных источников — водных объектов региона. Определение  pH при помощи универсальной индикаторной бумаги. Определение качественного ионного состава отобранных проб воды. Определение карбонатной жёсткости проб воды, взятых из разных источников. Растворы. Растворитель. Концентрации растворов. Способы нахождения концентрации растворов.

Экологическая химия атмосферы (20 ч.)

Строение, состав и изменения атмосферы. Озон. Кислород. Углекислый газ.    «Парниковый эффект», «Озонная дыра». Техногенное загрязнение атмосферы.

Фотохимический смог. Влияние состояния атмосферы на здоровье человека. Кислотные дожди. «Имитация образования кислотных дождей»  действием кислот на скорлупу яиц.

Экологический мониторинг воздуха. Проблемы техногенного загрязнения атмосферы региона. Динамика изменения состава воздуха в помещении школы в течение дня. Вывод формул вещества по продуктам их сгорания.  Коррозия. Факторы коррозии. Изучение процесса коррозии железа при его контакте с  цинком и оловом.

Почва (26 ч.)

Почвенные ресурсы, их использование и охрана. Разрушение почвы (эрозия, засоление, заболачивание). Состав почвы. Кислотность почвы. Экологический мониторинг почвы: определение механического состава, физических свойств, влагоёмкости. Определение pH почвы. Параметры почвы. Удобрения, их виды. Химические средства защиты растений. Основные направления  и проблемы химизации и экологизации сельского хозяйства региона. Качественное обнаружение катионов и анионов в почвенной вытяжке разных проб почвы. Вычисление массовой доли элемента в веществе, нахождение доли практического выхода продукта от теоретически возможного.

Экология пищевых продуктов (80 ч.)

Гигиенические аспекты загрязнения пищевых продуктов чужеродными веществами и меры их профилактики. Основные химические  вещества пищи. Белки. Жиры. Углеводы. Определение содержания белков в продуктах питания. Металлы, их влияние на организм человека. Определение катионов металлов в продуктах питания. Пищевые добавки, их виды. Влияние пищевых добавок на

организм человека. Определение пищевых добавок в продуктах питания местного производства. Отравления, их виды, признаки. Получение древесного угля, изучение его адсорбционной способности. Определение карбоната и гидрокарбоната натрия в питьевой соде.

Заключение (16 ч.)

Психологические основы и специфика  выступления — защиты исследовательской

работы. Защита исследовательских работ. Анкетирование учащихся.

 3 год обучения

Химическая промышленность и окружающая среда (32 ч.)

Основные химические производства. Нефтеперерабатывающая и нефтехимическая  промышленности. Нефть. Очистка воды от нефтяных загрязнений. Глобальные нефтяные катастрофы.  Экологизация химического производства. Решение задач на газовые законы  (уравнение Менделеева – Клапейрона).

Эколого-химические аспекты энергетики (30 ч.)

Понятие ресурсов. Виды ресурсов. Топливно-энергетические ресурсы.  Загрязнение среды при добыче, транспортировке, хранении и переработке топливного сырья. Пути экологизации  теплоэнергетики. Автомобильный транспорт и экологические проблемы. Выхлопные газы. Практическое определение уровня загрязнённости автомобильным  транспортом окружающего воздуха регионального поселения. Решение задач на смеси по теме «Углеводороды».

Неметаллы и их содержание в окружающей среде (28 ч.)

Понятие неметаллов, их признаки. Соединения серы, углерода, азота, фосфора.

Их влияние на живые организмы. Свойства солей аммония. Образование солей угольной кислоты. Решение экспериментальных задач на определение pH растворов солей. Гидролиз.  Решение задач по теме «Гидролиз».

Металлы и окружающая среда (32 ч.)

Металлы — биогены, их роль в живых организмах.  Тяжёлые металлы и здоровье человека. Отравление тяжёлыми металлами. Их влияние на жизнедеятельность растений, животных, человека. Коррозия металлов – причина и следствие загрязнения окружающей среды. Определение содержания железа впитьевой воде. Решение задач по теме «Электролиз».

Химические вещества в строительстве (32 ч.)

Строительные материалы. Региональные строительные производства. Красный жжёный и силикатный кирпич. Гипсокартон. Древесина. Связующие материалы. Стекло. Керамика. Гончарное ремесло. Глины. Стекло. Его свойства и применение. Виды декоративной обработки изделий из стекла. Получение растворимых силикатов. Изучение их свойств.  Понятие равновесия. Изучение влияния различных факторов на скорость химических реакций. Решение задач на смещение химического  равновесия.

Радиактивность (12 ч.)

Радиактивность как загрязняющий  фактор. Природа и источники радиации.  Влияние радиационного уровня на жизнь и здоровье человека. Определение уровня радиации пищевых продуктов.

Заключение (80 ч.)

Принципы и правила охраны природы. Экологические проблемы России.

Вклад каждого в дело охраны природы. Представление и защита исследовательских работ. Анкетирование.

 Планируемые результаты

Учащиеся должны знать:

  • что такое научное исследование, виды научно – исследовательских работ ( реферативная, практическая, опытно – экспериментальная);
  • виды и этапы проведения эксперимента, способы оформления его результатов;
  • основные задачи и условия проведения наблюдения за экспериментом;
  • технику безопасности и правила работы с химическими веществами и   оборудованием.

Учащиеся должны уметь:

  • организовывать и проводить исследование;
  • формулировать цели и задачи исследования, выдвигать гипотезу, обосновывать актуальность темы исследования;
  • планировать,  проводить и описывать наблюдения;
  • отбирать и использовать теоретические знания;
  • сравнивать и анализировать полученные результаты, формулировать выводы;
  • оформлять результаты исследования;
  • правильно обращаться с известными реактивами и оборудованием, соблюдать правила безопасности труда;
  • применять полученные знания на практике.

 Методические материалы

При выполнении учащимися исследований необходимо предоставлять возможность не только высказать предполагаемое решение предложенных проблем, но и давать возможность защитить или опровергнуть его в практических условиях. Роль педагога должна быть сведена к тактичной и грамотной коррекции деятельности, а не жёсткому контролю.

Методической основой решения экспериментальных задач является единство качественной и количественной сторон химических явлений, поэтому в процессе решения такой задачи очень важно обосновать химическую часть, а затем выполнять вычисления.

Список литературы, используемой педагогом

 Основная

  1. Б.Д. Степин, Л.Ю. Аликберова «Занимательные задания и эффективные опыты по химии». – Дрофа, 2008.
  2. Храмов В. А. Аналитическая химия.10-11 классы. — Волгоград: Учитель, 2007.
  3. Баланова И. Н. Химия и охрана окружающей среды. 10 класс. – Волгоград: Корифей,
  4. Баланова И. Н. Химия и охрана окружающей среды. 11 класс. – Волгоград: Корифей,
  5. Ширшина Н. В. Химия. Проектная деятельность учащихся. – Волгоград: Учитель, 2007.
  6. Тяглова Е. В. Исследовательская деятельность учащихся по химии. – Москва: Глобус, 2007.
  7. Бочарова С. В. Элективный курс. Химия в повседневной жизни. – Волгоград: Корифей, 2007.
  8. Денисова В. Г. Химия. 9 класс. Сборник элективных курсов. – Волгоград: Учитель, 2007.
  9. Фадеева Г. А. Химия и экология. 8-11 классы. – Волгоград: Учитель, 2003.

Дополнительная

  1. Шустов С. Б., Шустова Л. В. Химия и экология. – Нижний Новгород, 1995.
  2. Ахмедова Т. И., Фандо Р. А. Химия. 9 класс. – Москва: Илекса, 2006.
  3. Тулина Н. И. Практикум по общей химии.10-11 классы. – Волгоград:Учитель, 2006.
  4. Винокурова Н. Ф. Лес и человек. 9 класс. – Москва: Дрофа, 2007.
  5. Ширшина Н. В. Химия для гуманитариев. 10-11 классы. – Волгоград: Учитель, 2007.
  6. Сабирова Т. В. Удивительный мир косметической химии. // Химия. Первое сентября. № 2, 2008.
  7. Глазкова О. В., Клеянкина М. К. О психолого-педагогических основах химического практикума // Химия в школе. № 3, 1998.
  8. Гальперин П. Я. Психология мышления и учение о поэтапном формировании умственных действий // Исследование мышления в советской психологии. – Москва: Изд-во АН СССР, 1966.
  9. Аликберова Л. Ю. Сведения об экологии в химических задачах // Химия в школе, 2000, № 6, с. 55-57.
  10. Безуевская В. А. Химические задачи с экологическим содержанием // Химия в школе, 2000, № 2, с. 59-61.

 Список рекомендуемой литературы для учащихся и родителей

Основная

  1.  Гудкова А.С. 500 задач по химии – М.: Просвещение, 1981. – 159 с.
  2. Задачи Всероссийских олимпиад по химии / Под ред. В.В. Лунина – М.: Изд-во «Экзамен», 2005. – 480 с.
  3. Лабий Ю.М. Решение задач по химии с помощью уравнений и неравенств. – М.: Просвещение, 1987. – 80 с.
  4. Магдесиева Н.Н., Кузьменко Н.Е. Учись решать задачи по химии – М.: Просвещение, 1986. – 160 с.
  5. Новошинский И.И. Типы химических задач и способы их решения. – М.: ООО «Издательство Оникс», 2006. – 176 с.
  6. Окаев Е.Б. Олимпиады по химии – Мн.: ТетраСистемс, 2005. – 144 с.
  7. Назарова Л. И.Организация проектной деятельности по химии. – Волгоград: Корифей, 2007
  8. Тяглова Е. В. Исследовательская деятельность учащихся по химии. – Москва: Глобус, 2007.
  9. Кузьменко Н. Е., Ерёмин В. В., Попков В. А. – М.: Экзамен, 2000.

Дополнительная

  1. Шамова М. О. Учимся решать расчётные задачи по химии. – Москва: Школьная пресса, 2003
  2. Зубович Е. Н.Химия: Сборник задач с решениями. – Минск: Книжный дом, 2004.
  3. Чередниченко И. П. Экология. Исследовательская деятельность учащихся – Волгоград: Учитель, 2008-09-03
  4. Высоцкая М. В. Биология и экология: проектная деятельность учащихся.– Волгоград: Учитель,2008.
  5. Мансурова С. Е., Шклярова О. А. Здоровье человека и окружающая среда. – Москва:5 за знания, 2006.
  6. Тяглова Е. В. Исследовательская и проектная деятельность учащихся по биологии. – Москва: Глобус, 2008.

Перечень оборудования, необходимого для реализации программы

  1. Аппарат для дистилляции воды
  2. Весы технические с разновесами
  3. Комплект нагревательных приборов (баня комбинированная; плитка электрическая)
  4. Столик подъемный
  5. Штатив лабораторный большой
  6. Источник высокого напряжения
  7. Вытяжной шкаф
  8. Набор флаконов для хранения растворов
  9. Аппарат для получения газов (Киппа)
  10. Комплект термометров: (от 0 до 3600С – 2 шт., от – 30 до +700С – 2 шт.)
  11. Коллекции образцов неорганических и органических веществ
  12. Реактивы: наборы кислот, гидроксидов, оксиды металлов и неметаллов, металлы,  соли
  13. Комплект таблиц «Периодическая система Менделеева», «Таблица растворимости», «Ряд активности металлов», «Схемы взаимодействия металлов с разными кислотами»
  14. Контейнеры для хранения химической посуды и реактивов.

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *