Применение кейс - технологии по формированию экологической культуры учащихся при проведении уроков химии в 9 классе. Кейс "Наполеон".

КЕЙС « НАПОЛЕОН»

Автор: учитель химии В.И. Титова

Кейс «Наполеон» можно использовать на уроке химии по теме «Халькогены» (9 класс).

В своем завещании 15 апреля 1821 года Наполеон писал: «Я умираю не своей смертью. Меня убила английская олигархия и ее наемный убийца».

По официальной версии Наполеон умер от рака желудка. Спустя 140 лет ученые пришли к выводу, что, скорее всего, он был отравлен ядовитыми соединениями элемента Х. Вероятно, Наполеону длительное время подмешивали в пищу вещество состава Х2О3 в малых дозах.

Вопросы кейса

1. Установите элемент Х, если известно, что его массовая доля в оксиде составляет 75,7%.

2. Дайте характеристику элемента Х на основании его положения в ПСХЭ Д. И. Менделеева и строения атома.

3. К металлам или неметаллам относится простое вещество, образованное элементом Х?

4. Установите и докажите химический характер оксида и гидроксида элемента Х_.

5. Как можно использовать простое вещество, образованное элементом Х и его соединения?

6. Большой ущерб водным организмам наносят соединения мышьяка. Особенно ядовиты соединения мышьяка (III) Предложите способ очистки сточных вод от арсенатов и арсенитов, принимая во внимание, что мышьяк является аналогом фосфора.

Задание: ответить на вопросы кейса, написать уравнения химических реакций, решить задачу.

Информация для учащихся:

http://talant.kriro.ru Химия 7 – 8 класс

https://gomolog.ru Характеристика мышьяка

https://ru.wikipedia.org Мышьяк

https://him.1sept.ru Журнал «Химия в школе» № 11/2007

http://for-engineer.info Применение мышьяка

ПРИМЕРНЫЙ ХОД РАССУЖДЕНИЙ

Вопрос 1 Установите элемент Х, если известно, что его массовая доля в оксиде составляет 75,7%.

Ответ:

W(O)= 100-75,7=24,3%

Формула оксида Х₂О₃. Пусть масса оксида – 100 г. m(О)=24,3г

n(О)=24,3/16=1,52 моль;

n(Х)=2*1,52/3=1,01 моль

1,01х+1,52*16=100; х=75

Элемент As – мышьяк. Оксид As₂О₃

Вопрос 2 Дайте характеристику элемента Х на основании его положения в ПСХЭ Д. И. Менделеева и строения атома.

Ответ:

Мышьяк (As) располагается во 4 периоде, в V группе, главной подгруппе, имеет порядковый номер 33.

Массовое число: A = 75

Число протонов: р = 33

Число электронов: ē = 33

Число нейтронов: n = A - Z = 75 - 33 = 42

₃₃As 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 3d¹⁰ 4s² 4p³

Мышьяк – p-элемент

Степени окисления минимальная: -3 максимальная: +5

Водородное соединение в низшей степени окисления: AsH₃.

Вопрос 3 К металлам или неметаллам относится простое вещество, образованное элементом Х?

Ответ: мышьяк – полуметалл.

Вопрос 4 Установите и докажите химический характер оксида и гидроксида элемента Х_.

Ответ: Высший оксид: As₂O₅ – оксид мышьяка (V). Проявляет кислотные свойства: As₂O₅ + 6NaOH ⟶ 2Na₃AsO₄ + 3H₂O

Высший гидроксид: H₃AsO₄ – ортомышьяковая кислота. Проявляет кислотные свойства:

H₃AsO₄ + 3NaOH ⟶ Na₃AsO₄ + 3H₂O

Вопрос 5 Как можно использовать простое вещество, образованное элементом Х и его соединения?

Ответ: элементарный мышьяк находит ограниченное применение в виде добавок к сплавам (на основе Cu, Pb и Sn) и полупроводниковым материалам. Мышьяк особой чистоты используют для синтеза полупроводниковых соединений.    

Мышьяковая кислота применяется в некоторых случаях в химической лабораторной практике при получении органических соединений и в промышленности – для изготовления красителей и в качестве протравы при крашении.

Сульфидные соединения мышьяка – аурипигмент и реальгар – используются в живописи в качестве красок и в кожевенной отрасли промышленности в качестве средств для удаления волос с кожи. В пиротехнике реальгар употребляется для получения «греческого», или «индийского», огня, возникающего при горении смеси реальгара с серой и селитрой (ярко-белое пламя).

Уже со времени Парацельса известно, что очень небольшие количества соединений мышьяка могут оказывать благоприятное влияние на те живые организмы, которые под действием более значительных доз этих веществ испытывают повреждения и даже гибнут. Лошади, получающие в пище небольшие количества соединений мышьяка, оказываются более других способными к усиленной работе и лучше выглядят. Известно также, что люди, привыкшие к восприятию мышьяковых соединений, отличаются здоровьем и телесной крепостью. В качестве примера часто приводят жителей северо-западной части Штирии, работающих в районе расположения мышьяковых руд. Это обстоятельство находит свое объяснение в том, что небольшие количества соединений мышьяка усиливают работу кроветворных органов и способствуют повышению усвоения азота и фосфора.

Многие из мышьяковых соединений применяются в качестве лекарств для борьбы с малокровием и рядом тяжелых заболеваний. Из неорганических соединений мышьяка мышьяковистый ангидрид применяется в медицине для приготовления пилюль и в зубоврачебной практике в виде пасты как некротизирующее лекарственное средство.

Вопрос 6 Большой ущерб водным организмам наносят соединения мышьяка. Особенно ядовиты соединения мышьяка (III) Предложите способ очистки сточных вод от арсенатов и арсенитов, принимая во внимание, что мышьяк является аналогом фосфора.

Ответ: предельно допустимая концентрация мышьяка в водоемах равна 0,05 мг/л. Для очистки сточных вод от мышьяка применяют реагентные, сорбционные, электрохимические, экстракционные и другие методы. Выбор метода зависит от формы растворенного мышьяка, состава, кислотности и других показателей воды.

Для очистки больших объемов воды с высоким содержанием мышьяка практическое применение нашел метод химического его осаждения в виде труднорастворимых соединений (арсенаты и арсениты щелочноземельных и тяжелых металлов, сульфиды и триоксид мышьяка).

Для очистки от кислородосодержащих соединений мышьяка широко применяют известковое молоко. При этом в зависимости от состава сточных вод и условий очистки выпадают в осадок арсенаты и арсениты различного состава. Присутствие в сточных водах ионов тяжелых металлов повышает степень очистки от мышьяка, так как происходит осаждение арсенатов и арсенитов этих металлов.