Мета: розширити, поглибити і закріпити знання учнів з хімії, екології; розвивати мислення, швидкість реакції, мовлення, творчість, вміння шукати необхідну інформацію, аналізувати її, знаходити рішення проблеми, створювати власний продукт та презентувати його; виховувати комунікабельність, вміння працювати в команді, взаємоповагу, бажання перемагати.
На уроці використується віртуальна дошка Padlet.
STEM – ВЕБКВЕСТ
Наукова вебквест-гра 9 класа з теми« Природні джерела вуглеводнів,
їх використання та екологічні наслідки»
«ЗБЕРЕЖЕМО УКРАЇНУ!»
Мета: розширити, поглибити і закріпити знання учнів з хімії, екології; розвивати мислення, швидкість реакції, мовлення, творчість, вміння шукати необхідну інформацію, аналізувати її, знаходити рішення проблеми, створювати власний продукт та презентувати його; виховувати комунікабельність, вміння працювати в команді, взаємоповагу, бажання перемагати.
Обладнання: комп’ютер, мультимедійний проектор, екран, смартфони, аркуші паперу А4, аркуші ватману А3, фломастери, наліпки, доступ до Інтернет, карта України та Дніпропетровської області, інтерактивна віртуальна дошка Padlet (https://padlet.com/natali610102/kkl8d751cz4y) . Корисне посилання можна розмістити в блозі https://natali610.blogspot.com/p/stem-i-steam.html, сайті https://sites.google.com/view/kurkai-mir-ximii/головна/stem-strem-stream/stem-проекти або групі Viber. Якщо немає Інтернету, учитель може роздрукувати зображення дошки з завданнями. Такий веб-квест може використовуватись і під час дистанційного навчання.
QR–код від дошки Padlet
Хід гри
Учитель. Сьогодні на уроці - вебквест! Для цього спочатку треба об'єднатися у команди.
Для створення команд учитель використовує сервіс Flippity.net - випадковий вибір імен, створення груп.
Кожна команда створює свою назву, девіз та емблему.
Учитель. Команди готови? Наш девіз (команда проговорює свій девіз, а командир здає рапорт про готовність команди до змагання).
Учитель. На дошке Padlet учитель розміщує проблемне відео, карту маршруту, станції з завданнями. Свої відповіді учні також можуть публікувати на віртуальної дошці. Далі учитель пропонує подивитися відео проблемного змісту https://www.youtube.com/watch?v=afRu03hsNqs.
Увага, багато країн переходить на «зелену» енергетику? Чи потрібно це нашій країні? Тому , ретельно вивчіть всі інформаційні матеріали, розробіть рекомендації, розв’язати задачу з екології, створіть плакат або слоган екологічного змісту та відмітіть на карті нафтопереробні заводи, теплоелектростанції, родовища нафти, газу, кам’яного вугіллі та «зелені» електростанції. Переможе та команда, яка пройде маршрут першій. Бажаю успіхів! Командири, отримайте маршрутні листи.
Станції.
1. Тестувальна
2. Інформаційна.
3. Технологічна.
4. Презентаційна.
5. Аналітична.
6. Картографічна.
Станція «Тестувальна»
Учитель. Отже, перевірімо , як наші команди готови до гри! Учитель проводить командну гру в Classtime.com «Природний газ, кам’яне вугілля та нафта». По результатах командної гри вибирається команда –переможець.
Станція «Інформаційна».
Кожна команда отримує листи с прихованої інформацією і читає текст на смартфонах або аркушах паперу, дивиться навчальне відео та створює перелік методів запобігання забрудненню навколишнього середовища при використанні нафти, природного газу, кам’яного вугілля.
Або посилання https://www.ez.rv.ua/vplyv-na-navkolyshnye-seredovyshhe-sprychynenyj-vyrobnytstvom-elektrychnoyi-energiyi/
Або посилання http://www.chemistry.in.ua/grade-11/environment.
https://www.youtube.com/watch?v=0dsruaUGaFA
https://www.youtube.com/watch?v=5CEwpF9jPoI
Учитель. Чи можете ви особисто запобігти негативному впливу на довкілля, зумовленому використанням вуглеводневого палива і продуктів перероблення вуглеводневої сировини? Запропонуйте перелік мер, які на вашу думку, необхідні для покрашення екологічного стану води, повітря, ландшафту.
Учні складають переліки мер для покращення екологічного стану та публікують відповіді на дошці Padlet або на аркушах паперу.
Станція «Технологічна»
Учитель. Команди, які виконали завдання получають листи ватману А3 і створюють плакат або слоган екологічного змісту. Учні можуть сфотографувати плакати та відправити зображення на дошку Padlet.
Станція «Презентаційна».
Учні презентують плакати або слогани.
Станція «Аналітична»
Учитель. Пропонує розв’язати учням задачу екологічного змісту.
РОЗВ’ЯЖІТЬ ЗАДАЧУ ЕКОЛОГІЧНОГО ЗМІСТУ.
Газова плита на кухні не повинна горіти більше двох годин поспіль, оскільки повітря у приміщенні пересичується вуглекислим газом. Після двох годин безперервного горіння плиту необхідно вимкнути, вікна кухні відкрити для провітрювання на 15-20 хвилин.
Обчисліть, скільки літрів вуглекислого газу (н.у.) потрапить у повітря впродовж двох годин горіння горілки, якщо за цей час згоряє 0,4 м3 природного газу. Вважати, що природний газ містить (за об’ємом) 93% метану, 4% етану та 1 % пропану.
ЗАВДАННЯ: парниковий ефект є наслідком потрапляння в повітря «парникових газів».
• Що це за гази?
• Як вони потрапляють у повітря?
Відповіді розмістіть на дошці Padlet або аркушах паперу.
Станція «Картографічна».
Учитель. Команди отримують завдання - знайти та відмітити на карті України або Дніпропетровської області яка закріплена на класної дошці (або в Інтернет):
Учні проводять пошук інформації і відмічають об’єкти наліпками.
ПІДБІТТЯ ПІДСУМКІВ.
Учитель. Аналізує виконання завдань, якість, творчість, проводить обговорення переліків мер для покращення екологічного стану в країні, які запропонували учні та відповіді на проблемне запитання.
НАГОРОДЖЕННЯ КОМАНД.
• Вплив на навколишнє середовище, спричинений виробництвом електричної енергії
Забруднення довкілля в розвинених країнах світу є предметом особливої уваги з боку як громадськості, так і державних органів, зокрема вивчається вплив на стан довкілля виробництва енергії. Все більше держав виділяють дотації своїм громадянам для придбання електричних автомобілів, перехід на сонячні батареї, відмову від подальшої експлуатації та будівництва теплових електростанцій.
Споживання енергії пов’язане з усіма видами господарської діяльності людини: з опаленням будинків, приготуванням їжі, рухом транспортних засобів, промисловістю, сільськогосподарським виробництвом.
В Україні зовсім інша ситуація. Тоді як увесь світ йде від теплових електростанцій, Україна збільшує закупівлю вугілля для ТЕС.
Спалювання викопного твердого та рідкого палива супроводжується виділенням сірчистого, вуглекислого і чадного газів, а також оксидів нітрогену, пилу, сажі та інших забруднювальних речовин. Видобуток вугілля відкритим способом, як і торфорозробки, ведуть до зміни природних ландшафтів, а іноді й до їх руйнування. Розливи нафти і нафтопродуктів при видобутку і транспортуванні здатні знищити все живе на величезних територіях (акваторіях).
Нижче розкривається вплив на довкілля різних джерел виробництва електроенергії.
З початком ядерної енергетики (кінця 1960 х років) вважалося, що енергетичні ядерні реактори достатньо безпечні, а системи стеження і контролю, захисні екрани і навчений персонал гарантують їх безаварійну роботу, а також вважалося, що ядерна енергетика є «екологічно чистою», оскільки забезпечує зниження викиду парникових газів при заміщенні енергетичних установок, що працюють на викопному паливі.
Ілюзія про безпеку ядерної енергетики була зруйнована після декількох великих аварій у Великобританії, США і СРСР, апофеозом яких стала катастрофа на чорнобильській АЕС.
Атомна енергетика є потенційно небезпечною через:
Радіоактивне забруднення супроводжує всі ланки складного господарства ядерної енергетики: видобуток і переробку урану, роботу АЕС, зберігання і регенерацію палива. Це робить атомну енергетику екологічно безнадійно брудною. З кожним десятиліттям відкриваються все нові небезпеки, пов’язані з роботою АЕС. Є всі підстави вважати, що і далі виявлятимуться нові дані про небезпеки від АЕС.
Та все ж, розглядаючи дію ГЭС на навколишнє середовище, слід зазначити життєзберігаючу функцію ГЭС. Так вироблення кожного млрд. кВтч електроенергії на ГЭС замість ТЭС приводить до зменшення смертностінаселення на 100–226 люд./рі к.
Незважаючи на очевидні переваги, відновлювані джерела енергії також можуть негативно впливати на довкілля. Експлуатація станцій, які виробляють енергію за допомогою відновлюваних енергетичних джерел, пов’язана з вилученням з обігу значних земельних ділянок і, ймовірно, в майбутньому буде супроводжуватися тими чи іншими негативними наслідками для довкілля: змінами ландшафтів (вітряки, сонячні батареї), підвищеним рівнем шуму (вітряки), забрудненням ґрунтів (геотермальні енергоустановки та установки, які працюють на біомасі), згубними впливами на інші природні ресурси (припливно-відпливні електростанції). Крім того, ці енергоустановки зазвичай мають невелику потужність і можуть використовуватися не скрізь (вітряки, сонячні батареї, геотермальні і припливно-відпливні електростанції, метантенки).
Енергія вітру є «механічною» енергією. Вона використовується з часів середньовіччя у вітряках та на вітрильних суднах. Сучасні вітрові електростанції ефективно перетворюють механічну енергію на електричну. Електроенергія, що виробляється у такий спосіб, набагато дорожча, ніж та, що виробляється тепловими електростанціями.
З 1980 року потужність вітрових станцій зросла більше ніж у 3000 разів, особливо у Північній Америці та Західній Європі.
Вітрові електростанції не забруднюють повітря хімікатами, але вони створюють шум. Тому, хоча розміщення великої кількості генераторів поруч сприяє ефективнішій експлуатації, багато людей вважають це неприйнятним. Ці електростанції працюють найефективніше при потужному вітрі, але вразливі до ураганів.
Сонце є найпотужнішим джерелом енергії. Її вловлюванню перешкоджає необхідність у вилученні значних площ, де треба розмістити сонячні колектори та значні коливання кількості сонячного світла .
В основному існують два способи використання цього джерела електроенергії. Перший – побудувати сонячні котельні. Вода в них кип’ятиться та випаровується за допомогою сонячної енергії, що спрямовується дзеркалами, а пара обертає турбіни. Сонячні котельні потребують великих площ, наприклад, одна електростанція на 80 мегават складається з 852 котелень, кожна з яких має діаметр 100 метрів. Другий спосіб полягає у використанні панелей з елементами, що перетворюють сонячну енергію одразу на електричну. Ці панелі не забруднюють довкілля, але створюють екологічні проблеми, коли стають відходами. Сонячні панелі можна пристосувати до індивідуальних потреб, що робить їх придатними для використання у господарстві. Вони працюють найефективніше у пустелі.
Електроенергія геотермального походження теж утворюється, коли пара обертає турбіну. А нагріває воду до температури утворення пари термальна перегріта вода, яка знаходиться глибоко в надрах Землі. Термальна вода, зазвичай, не контактує з тією, що нагріває пару, – тепло передається через теплообмінювач. Тож, природна вода повертається у надра, а вторинно нагріта – до турбіни.
Такі електростанції рентабельні лише там, де термальні води знаходяться на відносно невеликий глибині. До того ж, іноді їх будівництво викликає сейсмічні поштовхи.
Енергія біомаси може утворюватись шляхом спалювання рослинної маси. Цей метод не є шкідливим для довкілля, оскільки викиди вуглекислого газу в атмосферу є незначними. Це відбувається тому, що кількість вуглекислого газу, яку поглинають рослини у процесі фотосинтезу, є такою ж, що й кількість, яка виділяється у процесі спалювання біомаси. Однак, у вугілля виділяється оксид карбону (чадний газ) та сажа.
Крім цього, продуктивність турбіни невисока, що робить цей метод достатньо дорогим, а використання біомаси часто нерентабельним. Альтернативне рішення – переробити рослинну масу на газ, наприклад, метан. Його потім спалюють газові турбіни, які працюють більш ефективно. Цей спосіб має майбутнє там, де є багато відходів сільського господарства. Метанол та етанол, що утворюють в процесі ферментації біомаси, можуть використовуватись як пальне для автомобілів.
В останні роки політики і населення висловлюють побоювання через загострення глобальних екологічних проблем, таких як кислотні опади та зміна клімату, а також оцінюючи наслідки впливу цих процесів на довкілля. І, хоча енергію можна одержувати екологічнішими способами, використовуючи відновлювані джерела енергії (сонця, вітру, термальних вод, деревини та відходів сільськогосподарського виробництва), необхідно усвідомлювати, що способу отримання енергії, який би зовсім не шкодив довкіллю, не існує.
Паливна промисловість України складається скадається з кам’яної та буровугільної, нафто- та газобурової, нафтопереробної та торф’яної галузей. Найбільше забруднює довкілля твер Паливна промисловість України складається скадається з кам’яної та буровугільної, нафто- та газобурової, нафтопереробної та торф’яної галузей. Найбільше забруднює довкілля тверде паливо, менше – рідке, але його запаси зменшуються оскільки воно є важливою сировиною. Екологічно найчистіше паливо – це природний газ, при спалюванні якого утворюється менше вуглекислого газу на одиницю енергії, ніж при спалюванні вугілля чи нафти. В Україні ¾ загальної потреби електроенергії задовільняють теплові електростанції, що працюють на мазуті. Саме вони викидають в атмосферу крім вуглекислого газу, оксидів Нітрогену, ще й сполуки важких металів. Значний внесок у забруднення атмосфери робить автомобільний транспорт. При неповному згорянні бензину виділяється чадний газ, що спричиняє виникнення смогу. Вздовж автомагістралей осідають сполуки Плюмбуму.де паливо, менше – рідке, але його запаси зменшуються оскільки воно є важливою сировиною. Екологічно найчистіше паливо – це природний газ, при спалюванні якого утворюється менше вуглекислого газу на одиницю енергії, ніж при спалюванні вугілля чи нафти. В Україні ¾ загальної потреби електроенергії задовільняють теплові електростанції, що працюють на мазуті. Саме вони викидають в атмосферу крім вуглекислого газу, оксидів Нітрогену, ще й сполуки важких металів. Значний внесок у забруднення атмосфери робить автомобільний транспорт. При неповному згорянні бензину виділяється чадний газ, що спричиняє виникнення смогу. Вздовж автомагістралей осідають сполуки Плюмбуму.
Терикони – індустріально-виробничі відходи, що височіють поблизу кам’яновугільних шахт.
Під час транспортування нафти водними видами транспорту можливе потрапляння нафти у воду. На поверхні води утворюється плівка, яка перешкоджає газообмінові між водою і атмосферою і знижує вміст кисню у воді. Нафтова плівка на поверхні моря пригнічує життєдіяльність морського фітопланктону, що є одним з головних постачальників кисню в земну атмосферу, порушує тепло- і вологообмін між океаном і атмосферою, губить мільйони риб і інших морських тварин. Осідаючи на дно, згустки мазуту вбивають донні мікроорганізми, що беруть участь у самоочищенні води. У процесі видобутку, підготовки й переробки нафти утворюються стійкі нафтові емульсії, нафтошлаки та інші небезпечні відходи, які призводять до забруднення атмосферного повітря, ґрунтового покриву, поверхневих і підземних вод.
Життя людини повсякденно пов’язане зі спалюванням горючих речовин у побуті, на транспорті, у промисловості. Крім користі застосування нафтопродуктів, вугілля і природного газу створює ряд проблем, негативних для розвитку цивілізації та загалом для виживання людства. Крім цього, під час згоряння пального утворюється дим, в якому містяться дрібні частинки вуглецю і твердих вуглеводнів, що не згоріли, а також сполуки Кадмію, Плюмбуму, Меркурію та інших елементів, надзвичайно шкідливих для здоров’я.
Кислотні дощі
Оксиду Сульфуру і Нітрогену, що викидаються в атмосферу внаслідок роботи ТЕС і автомобільних двигунів, сполучаються з атмосферною вологою й утворюють дрібні крапельки сульфатної і нітратної кислот, які переносяться вітрами у вигляді кислотного туману й випадають на землю кислотними дощами. Атмосфера забруднюється шкідливими речовинами, такими як карбон(ІІ) оксидом (від невпинного згоряння пального у двигунах), сульфур(IV) оксидом (утворюється з сірки, що міститься у вугіллі і бензині), метаном (витік газу), сірководнем (виділяється під час перегонки нафти), оксидами Нітрогену (NO, NO2 – під час високотемпературного горіння).
Кислотні дощі наносять значний екологічний, економічний й естетичний збиток: погіршується продуктивність рослин; погіршується якість ґрунтів; руйнуються металічні конструкції, будинки, пам’ятники; гинуть ліси; отруюється вода озер і ставів, гине риба; зникають комахи; збільшується кількість захворювань людей (подразнення очей, запалення слизової оболонки дихальних шляхів, приступи задухи, набряки легень).
Взимку поблизу ТЕС та металургійних заводів інколи випадає кислотний сніг, який ще більш шкідливий, ніж кислотний дощ, що пояснюється більшим вмістом кислот.
Фотохімічний смог
Комплексне забруднення атмосфери, обумовлене застоєм мас повітря у великих містах з розвинутою промисловістю і транспортом (англ. Smoke – «дим», log – «туман» = smog). Смог виникає в результаті складних фотохімічних реакцій у повітрі, забрудненому вуглеводнями, пилом, сажею й оксидами нітрогену під впливом сонячного світла, підвищеної температури нижніх шарів повітря та великої кількості озону, який виділяється в результаті розпаду нітроген(IV) оксиду під дією олефінів з неповністю згорілого автомобільного палива. Це явище серйозно шкодить здоров’ю жителів таких міст, як Нью-Йорк, Чикаго, Бостон, Токіо, Мехіко, на Україні – Маріуполь, Київ, Харків, Запоріжжя. Сьогодні 400 суперміст світу викидають в атмосферу щорічно до 3 млрд. тонн відходів (газів, пилу, аерозолів). При неповному згорянні бензину в автомобілях виділяється чадний газ, що веде до утворення смогу. Забруднення сполуками Плюмбуму, що осідають вздовж автомагістралей.
Зміна клімату. Потепління
Потепління, парниковий ефект. Сонячна енергія нагріває Землю. Надлишок енергії Земля відбиває в космічний простір у вигляді інфрачервоного випромінення так, що середня температура Землі залишається рівна і постійна +14ºС. У результаті збільшення кількості згоряння палива в атмосфері росте концентрація СO2, який поглинає випромінення Землі й повертає його назад. Температура планети поступово зростає, що призводить до танення льодовиків, значного потепління. За оцінкою вчених, збільшення кількості спаленого палива призведе до теплової смерті планети, а за оцінкою американських вчених потепління клімату в найближчі 100 років може призвести до затоплення 80% берегової зони.
До невеликих домішок, які підсилюють парниковий ефект належать нітроген(II) оксид N2О (утворюється при розкладі нітратів), метан, тропосферний озон, хлорфторвуглеводні. Метан сильніше за СО2 поглинає інфрачервоні промені, а концентрація його в атмосфері почала зростати близько 300 років тому. Досліди показали, що концентрація метану зростає зі швидкістю 1% в рік, тобто у 2 рази швидше ніж СO2. Інтенсивне вирощування рису, розведення тварин, спалювання біомаси в тропічних лісах і саванах, дія бактерій на завалах відходів, виділення при добуванні вугілля і нафти – основні джерела надходження метану. В Україні 3/4 загальної потреби електроенергії задовольняють, теплові електростанції, що працюють на мазуті. Саме вони викидають в атмосферу крім сульфур(IV) оксиду та нітроген оксидів ще й оксиди важких металів. Саме вони збільшують кількість вуглекислого газу в атмосфері, що веде до парникового ефекту.
Найбільше забруднює довкілля тверде паливо, менше – рідке, але його запаси зменшуються. Екологічно чисте паливо – природний газ, при спалюванні якого утворюється менше вуглекислого газу ніж із кам’яного вугілля чи нафти.
Існують економічні, організаційні, технологічні й інші засоби боротьби з забрудненнями.
Захист оточуючого середовища – сукупність наукових, правових, технічних мір, направлених на раціональне відтворення, використання й збереження природних ресурсів і космічного простору, забезпечення біологічної рівноваги в природі. Захист включає: охорону атмосфери, надр, гідросфери, захист від шуму, йонізуючого випромінення, використання та знищення відходів
Яким чином можна позбутися шкідливих забрудників, що утворюються в результаті використання палива і пального?
https://www.youtube.com/watch?v=0dsruaUGaFA
https://www.youtube.com/watch?v=5CEwpF9jPoI