Дипломная работа: Перспективы развития экологического сознания школьников при изучении темы "Полимеры" в курсе химии

б) ликопин                                    г) латекс

29. Фамилия ученого, разработавшего промышленный метод производства бутадиенового каучука:

а) П. Карнер                                 в) Д.И. Менделеев

б) С.В. Лебедев                            г) Г. Вильямс

30. Первый промышленный метод производства бутадиенового каучука был разработан в:

а) СССР                                       в) США

б) Англии                                      г) Германии

31. В состав силиконовых каучуков входит:

а) фосфор                                      в) кремний

б) алюминий                                 г) азот

32. Натуральный каучук получают из молочного сока:

а) хлебного дерева                       в) одуванчика

б) гивеи                                        г) секвойи

Ролевая игра «Нас полимеров окружает рать»:

«НАС ПОЛИМЕРОВ ОКРУЖАЕТ РАТЬ»

Предлагаем Вашему вниманию разработку урока изучения и первичного закрепления нового материала в сочетании с комплексным применением знаний и умений по разделу «Углеводороды». На уроке использовано сочетание групповых и индивидуальных форм работы учащихся. В основе урока лежат такие способы эмоционального стимулирования деятельности учащихся, как познавательная игра с элементами театрализации (поэтизация фрагментов урока) и выполнение творческих заданий.

Цели и задачи урока:

повысить мотивацию учащихся к изучению химии, связав историю открытия каучука с развитием химии полимеров;

рассмотреть простейшие по составу и строению полимеры, суть реакций полимеризации;

показать взаимосвязь строения полимеров с их свойствами;

закрепить навыки работы в группе, умения применять прием разделения труда и оказывать взаимопомощь;

расширять кругозор учащихся, развивать ассоциативное мышление,

продемонстрировать взаимосвязь предметов естественного и гуманитарного циклов (химия, география, биология, экология, история, лингвистика).

Оборудование:

плакат «История полимеров», модели молекул этилена, пропилена, хлорвинила, тетрафторэтилена, стирола, выставка изделий из пластических масс и полимеров.

Раздаточный материал:

шаростержневые модели атомов, инструкционные карточки 1 и 2, коллекция «Пластмассы», информационные листы со сведениями о полимерах.

ИНФОРМАЦИОННЫЕ ЛИСТЫ

Поливинилхлорид

(ПВХ, полихлорвинил, вестолит, хосталит, корвик, сикрон, джеон, луковил, хелник, норвик)

Синтетический полимер.

Общая формула (-СН2-СНС1-)n.

Относительная молекулярная масса 10 ÷ 150 тыс.

Свойства. Твердое белое вещество, термопласт. Плотность 1,35 ÷ 1,43 г/см3, температура плавления 150 ÷ 220 °С, температура стеклования 75 + 120 °С, предел прочности при растяжении 55 ÷ 70 МП а. Не растворяется в воде, спиртах, углеводородах, растворим в циклогексаноне, ограниченно растворим в бензоле и ацетоне. Стоек в растворах щелочей, кислот, солей, трудногорюч.

Применение. Для изготовления электроизоляции проводов и кабелей, листов, труб, пленки, искусственной кожи (сапоги, перчатки, плащи), настилов (для полов, клеенок, скатертей, игрушек, поливинилхлоридного волокна, пенополивинилхлорида.

Полипропилен

(хоастален, данлай, моплен, новолен, олеформ пропатен, профакс)

Синтетический полимер.

Общая формула

Относительная молекулярная масса 300 ÷ 700 тыс..

Свойства. Бесцветное, полупрозрачное вещество, термопласт. Плотность 0,905 ÷ 0,920 г/см3, температуpa плавления 160 ÷176 °С, предел прочности при растяжении 24 ÷ 40 МПа, относительное удлинение 200 ÷ 800 %, максимальная температура эксплуатации 120 ÷ 140 °С. Устойчив в воде (даже в кипящей) и в и агрессивных неорганических растворителях (кроме сильных окислителей), выше 80 °С набухает в органических растворителях и разрушается. Имеет высокую стойкость к многократным изгибам и истиранию, высокую степень кристаллизации, хорошие диэлектрические свойства, низкую паро- и газопроницаемость. В тонком слое не поглощает ультрафиолетовые лучи.

Применение. Для изготовления нетонущих канатов, сетей, фильтровальных и бытовых изделий (флаконы, крышки, канистры), покрытий для теплиц, емкостей, изоляционных материалов.

Полиэтилен

Синтетический полимер.

Общая формула (—СН2—СН2—)n.

Свойства. Бесцветное полупрозрачное вещество, термопласт. Температура хрупкости от -60 до -269 °С. При температуре более 80 °С растворяется в углеводородах и их галогенопроизводных Химически стоек, но не в окислителях, стоек к действию радиоактивного излучения. Температура самовоспламенения 400 °С (в порошкообразном состоянии образует с воздухом взрывоопасные смеси). Имеет низкую газо-и паропроницаемость. Не поглощает ультрафиолетовые лучи.

В зависимости от способа получения различают полиэтилен высокого и низкого давления (табл. 1).

Таблица 1

Применение. Для изготовления различных медицинских, электротехнических изделий, деталей для машиностроения, тепло- и электроизоляционных пленок, трубок и кабелей, антикоррозионных покрытий и покрытий для теплиц, труб и емкостей для агрессивных жидкостей, пакетов, сумок, крышек, банок, флаконов.

Политетрафторэтилен

(фторопласт-4, фторлон-4, тефлон, сорефлон, хостафлон, флюон)

Синтетический полимер.

Общая формула (—CF2—CF2—)n.

Относительная молекулярная масса 20 тыс. ÷ 10 млн.

Свойства. Твердое вещество молочно-белого цвета, термопласт. Плотность 2,15 ÷ 2,24 г/см3, температура плавления 327 °С, температура разложения — более 415 °С, предел прочности при растяжении 13,7 ÷ 29,4 МПа, относительное удлинение 250 ÷ 500 %, температура эксплуатации - от -269 до 260 °С (без нагрузки). Не растворяется и не набухает в органических растворителях. Эластичен и хладотекуч, не поглощает воду. Устойчив к воздействию атмосферы, химически стоек, абсолютно устойчив к действию кислот, окислителей и щелочей, не горит. Обладает высокими диэлектрическими свойствами.

Применение. Для изготовления электроизоляционных пленок и трубок, тонкостенных труб и шлангов, антифрикционных деталей, оболочек кабелей, протезов органов человека, для пропитки и покрытия металлов, как наполнитель для пластмасс и каучуков, загуститель консистентных смазок для агрессивных сред.

Ход урока.

Учащиеся рассаживаются группами по периметру класса. В центре располагается выставка изделий из пластмасс, на столе учителя выставка изделий из самых разнообразных полимеров.

Учитель.

Друзья! Приятна встреча с вами!

Полна надежды я и веры,

Что вместе мы не заскучаем.

Урока тема — «Полимеры».

Урок начинается с беглого опроса учащихся по разделу «Углеводороды».

Вопросы

Какие углеводороды вы знаете?

Какие из них способны вступать в реакцию полимеризации?

Почему именно из этих углеводородов можно получить полимеры?

Могут ли образовывать полимеры галогенпроизводные непредельных углеводородов?

Прежде чем приступить к изучению полимеров, учитель предлагает ролевую игру «Знакомство цивилизованного мира с каучуком».

Учащиеся делятся на группы:

«мореплаватели», «индейцы», «европейцы» («дети», «родители», «торговцы», «ученые»).

«Индейцы» и «мореплаватели» выходят из класса, помощник учителя ставит с ними сценку. В это время учитель объясняет «европейцам» их задания по группам и дает 1-2 мин на подготовку.

Учитель.

1493 год.

Через Атлантику идет

Вторая-экспедиция. Колумб опять ее ведет

Безбрежными границами.

Входят «мореплаватели» во главе с Колумбом.

Америка! Америка!

Приплыли на Гаити.

В кабинет под музыку заходят «индейцы», играя с маленьким резиновым мячиком.

Бегут индейцы к берегу

И европейцы видят:

Они играют с шариком,

И шарик этот скачет.

Любого — млад иль старенький -

Такое озадачит.

«Мореплаватели» расспрашивают «индейцев» об этом скачущем предмете, а те, в свою очередь, показывают жестами, как получают такой шарик. Один из «индейцев» изображает дерево гевею, второй показывает, как его надрезают и собирают млечный сок (латекс), а третий объясняет, что это «као-о-чу» — «слезы» дерева. «Европейцы» произносят слово по-своему: «Каучук». Получив в подарок от «индейцев» шарик, они «возвращаются в Европу» — садятся на свои места.

Учитель с мячиком в руках подходит к каждой группе учащихся, и ребята выражают свою реакцию на этот чудесный новый предмет. «Дети» восхищаются, удивляются, спрашивают, из чего он сделан, просят «родителей» купить его. «Родители» интересуются его свойствами и ценой. «Торговцы» соображают, как организовать поставки, и, собираясь приступить к торговле такими шариками, интересуются, можно ли их найти где-то поближе, чем в Америке. «Ученые» заинтересованы удивительными свойствами материала, из которого состоит шарик, ставят перед собой задачу изучить свойства, состав и строение его молекул. У них возникает мысль о получении подобного вещества искусственным путем.

По окончании игры учитель подводит итог, делает акцент на заключении «ученых», по существу ставящих проблему, которую можно выразить схемой 1.

Схема 1

Затем в стихотворной форме звучит история каучука вплоть до синтеза искусственного каучука и других полимеров в XX в.

Учитель.

Колумбом привезенный каучук

Как ценный экспонат попал в музеи,

Где очень долго пролежал без цели...

Спустя примерно три столетья вдруг

Французы отправляют экспедицию,

Чтоб изучить бразильскую провинцию.

Один из членов группы — Кондамин —

Индейцев бытом занялся серьезно.

Затем в своем отчете скрупулезно

Он примененье каучука осветил.

Пропитывают им корзины, ткани,

Чтоб защитить от влаги проникания;

 Борта и днища лодок покрывают,

Чем службу их надолго продлевают.

А вот, пожалуйста, еще два чуда:

Из каучука делают сосуды

И, смазав латексом макет ноги,

 Индейцы делают галоши, сапоги.

В Европе бум: охвачена сенсацией,

В восторг приходит вся цивилизация!

И из Америки пластинки «слез» гевеи

Везут торговцы, чтоб продать скорее.

Лепите, что хотите, покупатели!

И появляются уже предприниматели.

Мячи, подтяжки и подвязочки,

 Плащи, бутылочки и баночки,

Среди изделий сапоги, галоши...

Увы и ах... My Got! Mon Dieus! О, Боже!

В жару все липнет или растекается,

А в холод трескается и ломается.

Честь каучука спас совсем случайно

Торговец из Америки — Гудьир.

Обычно серой посыпал он специально

Свои пластиночки и как-то уронил

Одну из них в огонь. Он испугался,

Схватил кусочек, гнул его и мял –

Гораздо лучше тот по свойствам оказался

 И — чудо! — даже липнуть перестал.

Так изобрел Гудьир вулканизацию,

 Чем вызвал в мире новую сенсацию.

Ученые ж корпели над составом

И над строением молекул каучука.

Достойны многие из них великой славы

За то, что двинули вперед науку.

В двадцатом веке синтез полимеров

Достиг невероятнейших размеров.

Далее учитель предлагает рассмотреть полимеры непредельных углеводородов и их галогенопроизводных. Учащиеся записывают в тетрадь тему урока и схему 2.

Схема 2

Учитель сообщает, что на уроке будут рассмотрены пластические массы, получаемые из этилена, пропилена, хлорвинила и тетрафторэтилена, и предлагает учащимися, используя инструкционную карточку 1, построить в группах модели молекул этих четырех полимеров.

ИНСТРУКЦИОННАЯ КАРТОЧКА 1

Построение моделей молекул полимеров

1. Постройте из моделей атомов модели структурных звеньев заданного полимера.

2. Соедините все модели структурных звеньев, построенных участниками группы, в одну цепь. Следите за сохранением структуры каждого звена и не замыкайте их в циклы.

3. Сообщите учителю о завершении работы по построению модели фрагмента макромолекулы полимера.

4. Составьте уравнение реакции полимеризации и запишите его на доске.

• Не забывайте о взаимопомощи в группе!

Представитель каждой группы берет одну из четырех моделей молекул мономеров. В молекуле имеется двойная связь между атомами углерода. Вынув стержень, обозначающий одну из связей, и присоединив два стержня к обоим шарикам, обозначающим атомы углерода, учащиеся получают модель структурного звена полимера. Теперь каждый участник группы строит такую же модель. После этого учащиеся соединяют все свои модели и получают фрагмент макромолекулы полимера. Учитель демонстрирует полученные модели всему классу.

Уравнения реакций полимеризации, написанные на доске представителями групп, все учащиеся записывают в своих тетрадях. Учитель объясняет суть этих процессов, рассказывает о сложности выбора условий их протекания (температура, давление, катализатор), разъясняет понятия «мономер», «структурное звено», «степень полимеризации», «полимер».

Следующий этап урока — ознакомление по инструкционной карточке 2 со свойствами полимеров и их применением, основанным на свойствах.

ИНСТРУКЦИОННАЯ КАРТОЧКА 2

Применение полимеров

1. По информационному листу ознакомьтесь со свойствами и применением данного полимера.

2. Рассмотрите в коллекции «Пластмассы» образцы, изготовленные из этого полимера.

3. Выберите на выставке изделий из пластических масс те предметы, которые могли бы быть изготовлены из этого полимера.

4. Подготовьте сообщение для класса (в виде рекламы) о применении полимера, ссылаясь по возможности на его свойства.

5. Заполняйте в тетради таблицу «Полимеры» по мере поступления информации:

а) о данном полимере;

б) о полимерах, которые рассматривали другие группы;

в) о полистироле (домашнее задание).

6. Оцените работу своей группы на уроке.

• Для четкого и быстрого выполнения работы примените принцип разделения труда. Информируйте остальных участников группы о своих результатах.

Учащиеся в группах рассматривают коллекцию «Пластмассы», изучают свойства одного из полимеров и его применение. Эти сведения каждый ученик заносит в табл. 2 в тетради. Затем учащиеся выбирают на выставке изделий из пластмассы те предметы, которые могли бы быть изготовлены из данного полимера, и готовят сообщение о его применении (со ссылкой на свойства).

По окончании работы представители групп рассказывают о возможном применении полимеров, учащиеся делают соответствующие записи в таблицах по всем полимерам, рассмотренным на уроке. Учитель демонстрирует учащимся модель молекулы стирола, подводя их к выводу, что и это вещество способно участвовать в реакции полимеризации, и задает домашнее задание: составить уравнение реакции полимеризации стирола, в учебнике и дополнительной литературе найти сведения о свойствах и применении полистирола, занести их в сводную таблицу.

Таблица 2

Полимеры

После этого учитель подводит итог работы на уроке, кратко повторяя его основные этапы, и завершает его стихотворными строками.

Двадцатый век стал веком полимеров.

От «слез» гевеи, давшей каучук,

Пошли молекулы невиданных размеров

Благодаря древнейшей из наук.

Да, это химия. Ее заслуга

 В том, что сегодня украшают быт

Игрушки из пластмассы и посуда,

Тефлон, и оргстекло, и карболит.

Одежда, обувь, мебель... Посмотрите:

 Нас полимеров окружает рать!

И в технике они, и в медицине

 Незаменимыми сумели стать.

Шуршат в пути автомобилей шины,

Искусственное сердце бьется в такт —

Волокна, смолы, пластики, резины

На службе человечества стоят