Урок №25.«Определение содержания в воздухе углекислого газа с помощью индикаторных трубок (экспресс-анализ окружающего воздуха)»
Цель: усвоение умений самостоятельно в комплексе применять знания, умения и навыки, осуществлять их перенос в новые условия практической и исследовательской деятельности
Образовательные: освоение содержания экологического образования, смысл которого заключается в понимании естественных законов природы и их соотнесение с «искусственными законами» развития социума.
Развивающие: развитие ключевых компетентностей школьников на примере содержания экологического образования; развитие исследовательских умений учащихся по оценке состояния различных компонентов окружающей среды.
Воспитательные: формирование системы базовых ценностей (жизнь, здоровье, человек, сохранение биологического разнообразия, культурного наследия и др.), создание условий для творческой самореализации и саморазвития школьников.
Регулятивные: организовывать своё рабочее место под руководством учителя; определять план выполнения заданий на уроке, оценивать результат своей деятельности.
Коммуникативные: выработанные умения и навыки экологически грамотного поведения в окружающей среде, с другими людьми, гармоничное взаимодействие и устойчивое развитие в системе « Природа — Общество».
Познавательные: осмысление учащимися ценностей феномена жизни, ценности каждой формы существования жизни; ценности существования человека, его здоровья, социо-космической значимости; формирование ключевых компетентностей на содержании экологического образования;
Предметные: формирование природосообразного стиля поведения человека в окружающей среде, базирующегося на знании законов взаимодействия человека с окружающей средой; развитие экологического мышления –предполагающего способность к установлению причинно-следственных связей, системному анализу действительности, моделированию и прогнозированию развития окружающей среды;
Личностные: развитие экологического мышления – гибкого вероятностного мышления, предполагающего способность к установлению причинно-следственных связей, системному анализу действительности, моделированию и прогнозированию развития, окружающей среды; развитие исследовательских умений по оценке и системному анализу состояния окружающей среды.
Метапредметные: связи с такими учебными дисциплинами как биология, химия, физика, география — будут способствовать более высокому уровню владения навыками по данному курсу и реализации задач пред профильной подготовки школьников.
Тип урока –— демонстрация, на котором эксперимент служит наглядным пособием
Форма– форм практико-ориентированной деятельности учащихся
Методы:, частично-поисковый, исследовательский, проведении учащимися экспериментов.
Определение содержания в воздухе углекислого газа с помощью индикаторных трубок (экспресс-анализ окружающего воздуха)
индикаторные трубки для экспресс-анализ окружающего воздуха)
Цель опыта: оценка качества воздуха через количественное определение содержания углекислого газа с помощью индикаторных трубок.
Информация. Углекислый газ (оксид углерода (IV), диоксид углерода, СО2) — газ, выделяемый в воздух всеми живыми существами. Кроме того, огромные количества этого газа выбрасываются в воздух при сгорании топлива, при пожарах и т.п. Содержание СО2 в атмосфере непрерывно повышается в результате деятельности человека, что обуславливает, в числе других факторов, потепление климата (парниковый эффект).
Нормальное содержание СО2 в атмосфере составляет 0,03
04%. Диоксид углерода не оказывает токсического действия на живые организмы: растения усваивают его в процессе фотосинтеза. Однако, находясь в избыточном количестве в воздухе классной комнаты, он вызывает у учащихся снижение активности на уроке, повышенную утомляемость. А при концентрации СО2 на уровне 5% уже нельзя нормально работать и появляются признаки уду- шия (повышение концентрации углекислого газа в данной ситуации сопровождается соответствующим снижением концентрации кислорода, израсходованного при дыхании).
Индикаторные трубки позволяют точно измерить концентрацию углекислого газа. Они находят применение при количественном санитарно-химическом и экологическом контроле. Измерив концентрацию диоксида углерода при выполнении данной практической работы, вы сможете сами определить условия, при которых можно повысить результативность занятий, а также получить представление о естественном (фоновом) содержании СО2 в атмосфере и возможности его изменения в процессе антропогенной деятельности.
Оборудование: индикаторные трубки для определения углекислого газа, мешок полиэтиленовый объемом 3-5 л, насос-пробоотборник, термометр, секундомер.
Перед началом работы внимательно прочитайте инструкцию по применению индикаторных трубок и насоса.
1.Вскройте индикаторную трубку на СО2 с обоих концов, используя отверстие в головке насоса. Обратите внимание на первоначальный цвет наполнителя индикаторных трубок.
Соблюдайте осторожность при вскрытии индика- торной трубки во избежание порезов осколками стекла!
2.Подсоедините индикаторную трубку со стороны выхода воздуха к насосу.
3.Прокачайте через индикаторную трубку воздух помещения (улицы, парка) в количестве, указанном в инструкции по применению индикаторной трубки, сде- лав требуемое количество качаний насосом.
4.Отметьте изменение окраски наполнителя и длину прореагировавшего столбика наполнителя после прокачивания. Расположите индикаторную трубку рядом со шкалой, изображенной на этикетке, и определите величину концентрации углекислого газа (С2) в мг/м3 по границе столбика, изменившего окраску.
Занесите полученные результаты в таблицу по следующей форме
Источник
Дополнительные методы. Экспресс-методы определения углекислого газа в воздухе помещений [24]
Читайте также:
Cтруктуры внешней памяти, методы организации индексов
II. Методы искусственной детоксикации организма
II. Методы несанкционированного доступа.
III. Методы искусственной физико-химической детоксикации.
III. Методы манипуляции.
IV. Традиционные методы среднего и краткосрочного финансирования.
IX. Методы СТИС
R Терапевтическая доза лазерного излучения и методы ее определения
VΙ.Организация и методы выполнения процесса
V. Способы и методы обеззараживания и/или обезвреживания медицинских отходов классов Б и В
Экспресс-методы определения углекислого газа в воздухе помещений [24]
1 способ. Метод основан на реакции углекислоты с раствором кальцинированной соды.
В шприц объемом 100 мл набирают 20 мл 0,005% раствора кальцинированной соды с фенолфталеином, имеющего розовую окраску, а затем засасывают 80 мл воздуха и встряхивают в течение 1 мин. Если не произошло обесцвечивания раствора, воздух из шприца осторожно выжимают, оставив в нем раствор, вновь набирают порцию воздуха и встряхивают еще 1 мин. Эту операцию повторяют 3-4 раза, после чего добавляют воздух небольшими порциями по 10-20 мл, каждый раз встряхивая содержимое 1 мин. до обесцвечивания раствора. Подсчитав общий объем воздуха, прошедшего через шприц, определяют концентрацию СO2 в воздухе по приводимой табл. 6.6.
2 способ. Принцип метода: определение основано на нейтрализации слабоаммиачного раствора углекислым газом в присутствии индикатора фенолфталеина. В дальнейшем производится сравнительное исследование изучаемого воздуха и воздуха открытой атмосферы, где содержание СО2 держится на уровне 0,04% в городе и 0,03% в сельской местности.
1. Пробирки вместимостью 30 см 3
2. Шприц вместимостью 20 см 3 .
Реактивы. 1. Аммиак — 25%-ный раствор. 2. Фенолфталеин — 1%-ный раствор спиртовый. 1 г фенолфталеина растворяют в 80 см 3 этанола и доводят объем до 100 см 3 водой. 3. Поглотительный раствор. К 500 см 3 дистиллированной воды добавляют 0,04 см 3 раствора аммиака и 1-2 капли 1%-ного раствора фенолфталеина.
Ход определения: в пробирку наливают 10 см 3 поглотительного раствора и закрывают резиновой пробкой, которую заранее протыкают иглой от шприца. Сначала исследование проводят с воздухом открытой атмосферы. Для этого воздух забирают шприцем до отметки 20 см 3 и под давлением вводят через иглу в пробирку с аммиачным раствором. Не отпуская поршня, пробирку энергично взбалтывают для поглощения СО2 из воздуха. Эти манипуляции проводят до полного обесцвечивания поглотительного раствора. Записывают, сколько раз (количество шприцев) пришлось вводить воздух из шприца в пробирку, чтобы раствор обесцветился.
После этого пробирку освобождают от использованного раствора, ополаскивают дистиллированной водой, заполняют 10 см 3 свежего поглотительного раствора и точно так же проводят определение с исследуемым воздухом. Снова записывают количество шприцев, пошедших на обесцвечивание раствора. Как правило, во втором случае для нейтрализации аммиачного раствора требуется меньшее количество шприцев воздуха.
Концентрацию оксида углерода (IV) в воздухе определяют по формуле:
где n — количество шприцев воздуха открытой атмосферы;
n1 — количество шприцев исследуемого воздуха.
Определение диоксида серы в воздухе лаборатории [24]
ПДК рабочей зоны SO2 = 10 мг/м 3 . Под действием сернистого газа происходит резкое раздражение слизистых оболочек, спазм голосовой щели.
Принцип метода — восстановление йода сернистым газом до йодоводорода.
В поглотитель Полежаева (или иной подобный поглотитель, см. рис. 6.4) наливают 1 мл поглотительного раствора, состоящего из смеси 0,0001 н. раствора йода с крахмалом. Через поглотитель протягивают с помощью аспиратора (рис. 6.5) воздух со скоростью 10 мл/мин. (при такой скорости можно легко сосчитать проходящие через поглотительный раствор пузырьки воздуха) до исчезновения окраски поглотительного раствора.
Объем прошедшего через поглотитель воздуха можно определить по объему вытекающей из аспиратора воды.
Концентрацию сернистого газа в воздухе определяют по табл. 6.7.
Дата добавления: 2015-04-11 ; просмотров: 8 ; Нарушение авторских прав
Источник
Учебно-исследовательская работа «Определение содержания в воздухе углекислого газа с помощью индикаторных трубок» (технология экспресс-анализа окружающего воздуха)
Общая информация Углекислый газ (оксид углерода (IV), диоксид углерода, СО2, двуокись углерода, угольный ангидрид) – газ, выделяемый в воздух всеми живыми существами. Углекислый газ тяжелее воздуха приблизительно в 1,5 раза, поэтому он скапливается в низких непроветриваемых местах. Концентрация углекислого газа в воздухе (в атмосфере Земли) составляет в среднем 0,046 % (по массе) и 0,0314 % (по объему).
Углекислый газ относится к классу кислотных оксидов, т.е. при взаимодействии с водой он образует кислоту, которая называется угольная. Угольная кислота химически неустойчива и в момент образования сразу же распадается на составляющие, т.е. реакция взаимодействия углекислого газа с водой носит обратимый характер:
Углекислый газ не поддерживает горения. Диоксид углерода выделяют в воздух все живые существа. Кроме того, огромные количества этого газа выбрасываются в воздух при гниении органических веществ, в результате вулканической деятельности, сгорании топлива, при пожарах и т.п. Содержание СО2 в атмосфере непрерывно повышается в результате деятельности человека.
Углекислый газ легко пропускает излучение в ультрафиолетовой и видимой частях спектра, которое поступает на Землю от Солнца и обогревает её. В то же время он поглощает испускаемое Землёй инфракрасное излучение и является одним из парниковых газов, вследствие чего участвует в процессе глобального потепления, что обуславливает парниковый эффект.
Диоксид углерода не оказывает токсического действия на живые организмы: растения усваивают его в процессе фотосинтеза. Он нужен растениям точно так же, как людям кислород. Этот газ участвует в фотосинтезе и стимулирует раннее и более активное цветение, повышает устойчивость к болезням и вредителям, увеличивает плодоношение. Без углекислого газа растениям нет жизни. Углерод в его составе — один из важнейших питательных элементов.
У человека углекислый газ участвует во многих метаболических процессах. Он регулирует работу дыхательного и сосудисто-двигательного центра, возбудимость нервной системы, активность многих ферментов и гормонов, отвечает за электролитный состав крови, тонус центральной нервной системы, сосудов и бронхов, поддерживает обмен веществ.
Для нормального функционирования организма важен баланс углекислого газа и кислорода. Недостаток и избыток углекислого газа в организме приводит к гипокапнии и гиперкапнии.
Гипокапния — недостаток углекислого газа в крови. Чаще всего проявляется в виде головокружения, в худшем случае приводит к потере сознания. Возникает в состоянии паники или стресса при частом и глубоком дыхании. Гипокапния также развивается с возрастом, когда содержание СО2 в крови падает ниже 3,5 % от нормальных 6-6,5 %.
Гиперкапния — избыток углекислого газа в крови. Интоксикация углекислым газом проявляется в виде головной боли, тошноты, повышенного потоотделения, в крайних случаях — потери сознания. Возникает при длительном нахождении в замкнутом помещении с высоким содержанием CO2, но чаще всего в экстренных ситуациях, например, задержка дыхания под водой.
Находясь в избыточном количестве диоксида углерода в воздухе классной комнаты, он вызывает у учащихся снижение активности на уроке, повышенную утомляемость. А при концентрации СО2 на уровне 5% уже нельзя нормально работать и появляются признаки удушья (повышение концентрации углекислого газа в данной ситуации сопровождается соответствующим снижением концентрации кислорода, израсходованного при дыхании).
Цель работы Оценка качества воздуха через количественное определение содержания углекислого газа с помощью индикаторных трубок. Приобретение навыков и умений работы с простейшими средствами экологического контроля качества воздуха – индикаторными трубками.
Индикаторные трубки являются удобным инструментарием для экспресс-контроля вредных химических веществ в газовых средах (воздухе, промышленных выбросах). Несмотря на то, что индикаторные трубки начали активно применяться еще в середине прошлого века, их использование в настоящее время приобретает все большую актуальность благодаря простоте, дешевизне, способности к количественному измерению, возможности осуществлять многокомпонентный анализ ограниченными средствами непосредственно на месте.
Конструкционно индикаторная трубка представляет собой специальным образом подготовленную, запаянную с двух концов герметичную стеклянную трубку определенного диаметра и длины, заполненную твёрдым носителем, который перед его внесением в трубку подвергается ряду предварительных технологических операций, в результате которых на него наносится индикаторная рецептура. Непосредственно перед использованием трубки вскрывают путём отламывания их кончиков с двух сторон, и с помощью специального насоса-пробоотборника пропускают через них определенную пробу воздуха. Концентрацию вредного вещества определяют по изменению интенсивности окраски (колориметрические индикаторные трубки) или по глубине образовавшегося при взаимодействии определяемого компонента с индикаторным порошком окрашенного слоя (линейно-колористические индикаторные трубки).
Индикаторные трубки позволяют точно измерить концентрацию углекислого газа. Они находят применение при количественном санитарно-химическом и экологическом контроле. Измерив концентрацию диоксида углерода при выполнении данной практической работы, Вы сможете сами определить условия, при которых можно повысить результативность занятий, а также получить представление о естественном (фоновом) содержании СО2 в атмосфере и возможности его изменения в процессе антропогенной деятельности.
Данная работа выполняется с помощью производимых ГК «Крисмас» мини-экспресс-лаборатории «Пчёлка-У/м» (далее – МЭЛ «Пчелка-У/м») либо комплекта индикаторных трубок ( ИТ на СО2 ), насоса-пробоотборника/аспиратора (НП-3М или НП-4) и емкости полиэтиленовой газовой ЕПГ (все вместе далее – комплект).
Основное оборудование из состава МЭЛ «Пчелка-У/м» или комплекта:
индикаторные трубки для определения углекислого газа 0,03-0,1;0,1-2,0% (4,5);
Перед началом работы внимательно прочитайте инструкцию по применению индикаторных трубок и аспиратора.
1.
Вскройте индикаторную трубку на СО2 с обоих концов, используя отверстие в головке насоса-пробоотборника/аспиратора. Обратите внимание на первоначальный цвет наполнителя индикаторных трубок.
Соблюдайте осторожность при вскрытии индикаторной трубки во избежание порезов осколками стекла!
2.
Вскрытую индикаторную трубку вставьте в уплотнительную втулку насоса-пробоотборника/аспиратора, соблюдая направление прокачивания воздуха (указано стрелкой на поверхности индикаторной трубки).
3. Прокачайте через индикаторную трубку необходимый по инструкции объём воздуха, сделав требуемое количество качаний насосом-пробоотборником/аспиратором.
Примечание. Корректно определяйте момент окончания прокачивания, пользуясь сигнальным устройством самого насоса-пробоотборника/аспиратора или секундомером. Правила пользования сигнальным устройством насоса-пробоотборника указаны в соответствующей инструкции.
4.
Отметьте изменение окраски и длину столбика прореагировавшего наполнителя после прокачивания. Считайте концентрацию диоксида углерода по шкале (С, % об.), нанесённой на индикаторную трубку, или приложив её к соответствующей шкале внутри упаковки. При размытости границы раздела окрасок слоёв исходной и прореагировавшей индикаторной массы за результат измерения принимайте среднее значение.
Примечание. Для отбора проб воздуха на улице, в парке и т.п. местах с целью их дальнейшего анализа в условиях класса или лаборатории используйте камеру полиэтиленовую. Для этого достаточно наполнить её воздухом на месте отбора и герметично закрыть. Далее отобранный воздух из этой камеры анализируется с помощью индикаторной трубки как указано выше.
5. Пересчитайте концентрацию СО2 из объёмных % в мг/м 3 по формуле:
где: С1 – концентрация газа в объёмных %; С2 – концентрация газа в мг/м 3 ; M – молярная масса углекислого газа (М = 44); 104 – коэффициент пересчёта из объёмных % в мг/м 3 .
Соблюдайте осторожность при вскрытии индикаторной трубки во избежание порезов осколками стекла! 
