Цели. Изучить физические и химические свойства воды. Задачи. Учебные – развить навыки самостоятельной работы, умения записывать уравнения реакций и расставлять коэффициенты, делать выводы, использовать при изучении темы знания по физике; развивающие – развить речевые навыки, способности к анализу, расширить кругозор учащихся с привлечением научно-популярной литературы; воспитательные – поощрять умение слушать товарищей, развивать интерес к познанию.
ХОД УРОКА
Учитель.
«Я очень добродушная. Я мягкая, послушная. Но, когда я захочу, Даже камень источу».
Отгадайте, о чем речь? (Учащиеся говорят, что речь идет о воде. Учитель ставит на стол стакан с водой.) Химическое вещество вода всем хорошо известно, и на первых порах кажется, что в этом веществе нет ничего интересного. На самом деле если всмотреться более внимательно в свойства, значение и состав воды, то можно обнаружить в этом веществе очень много таких качеств, которые мы не замечали, а может быть, просто не знали. Итак, тема нашего урока «Свойства воды». Учитель закрепляет на магнитной доске таблицы с основными вопросами урока.
Физические свойства воды
Химические свойства воды
а) с простым веществами (металлами и неметаллами); б) со сложными веществами (оксидами, кислотами, солями)
Учитель.Какие физические свойства воды вам известны? Учащиеся.Вода – это жидкость без цвета, запаха и вкуса, tкип= 100 °C, tпл= 0 °C,= 1 г/см 3 (при 4 °С). Вода не проводит электрический ток, плохо проводит тепло, удельная теплоемкость воды очень высокая и составляет 4,2 Дж/(г•град). Учитель.Послушайте сообщение об уникальных свойствах воды.
Удивительное вещество – вода (сообщение ученика)
Распределение температуры в зимнем водоеме
Чтобы нагреть 1 г воды на 1 °С, ей необходимо отдать в 5, 10, 30 раз большее количество теплоты, чем для нагревания 1 г любого другого вещества, т. е. вода имеет очень большую удельную теплоемкость. Вследствие этого вода является хорошим теплоносителем. Вспомните, например, водяное отопление у вас дома или «отопление» Европы теплым течением Гольфстрим. Медленное повышение температуры воды при нагревании и соответственно выделение значительных количеств теплоты при охлаждении смягчают колебания температуры вблизи больших водоемов. Учитель.Проведем ряд опытов по изучению физических и химических свойств воды.
Опыт 1. Демонстрация низкой проводимости тепла водой.
Посмотрим, как вода проводит тепло. Нагреем в пламени спиртовки нижнюю часть пробирки с водой, держа ее рукой за верхнюю часть. Верхняя часть пробирки остается холодной, следовательно, вода – плохой проводник тепла.
Опыт 2. Вода – катализатор.
Какую роль играет вода в следующей реакции:
Эта реакция идет только при добавлении к смеси йода и алюминия капли воды. Вода играет роль катализатора.
Опыт 3. Взаимодействие с активными металлами.
Ca + 2H2O = Ca(OH)2 + H2,
2Na + 2H2O = 2NaOH + H2.
В полученных растворах красный лакмус становится синим, а бесцветный фенолфталеин – малиновым.
При нагревании выше 800 °С вода реагирует с углеродом (углем):
С + Н2О = СО + H2.
Фосфор сжигаем в ложечке для сжигания, опускаем в колбу с водой, колбу после реакции энергично встряхиваем. В обоих случаях проверяем среду растворов индикатором.
Классификация оксидов
По какому признаку растворение серной кислоты в воде можно отнести к химическому процессу? (Ответ. Выделение теплоты – признак химической реакции.
Сульфат меди(II) белого цвета при взаимодействии с водой меняет окраску на голубую. Изменение окраски – признак химической реакции:
Сыпучий порошок безводного CaSO4 (а лучше – вяжущий материал алебастр CaSO4•0,5H2O) при смешивании с водой дает пластичную массу. Получается прочный камень – гипс CaSO4 •2H2O:
Опыт 9. Взаимодействие с гидридами.
Соединения щелочных металлов с водородом (гидриды) очень чувствительны к влаге и разлагаются в присутствии воды:
KH + H2O = KOH + H2,
CaH2 + 2H2O = Ca(OH)2 + H2.
Вы познакомились с физическими и химическими свойствами воды. Вода – самое распространенное вещество на поверхности нашей планеты. Она играет определяющую роль в формировании климата Земли. Вода – растворитель и реагент. Большинство реакций в живой и неживой природе протекает в водных растворах и при участии воды. Вода взаимодействует как с простыми, так и со сложными веществами. Урок можно закончить словами:
«Купайтесь в речке, в ванне, Ныряйте с головой, И в море, в океане – Везде дружи с водой!»
ЛИТЕРАТУРА
Фельдман Ф.Г., Рудзитис Г.Е. Химия-8. М.: Просвещение, 1990; Химия. Пособие-репетитор. Под ред. проф. В.Н.Чернышова и доц. А.С.Егорова. Ростов-на-Дону: Феникс, 1997; Физика – юным. Сост. М.Н.Алексеева. М.: Просвещение, 1980.
3 класс. Окружающий мир. Свойства воды в жидком, твёрдом и газообразном состоянии
3 класс. Окружающий мир. Свойства воды в жидком, твёрдом и газообразном состоянии
Вопросы
Задай свой вопрос по этому материалу!
Поделись с друзьями
Комментарии преподавателя
1. Чистая вода или раствор многих веществ
В чистом виде вода не имеет вкуса, запаха и цвета, но она почти никогда не бывает такой, потому что активно растворяет в себе большинство веществ и соединяется с их частицами. Так же вода может проникать в различные тела (ученые нашли воду даже в камнях).
Если в стакан набрать воды из-под крана, она будет казаться чистой. Но на самом деле, это – раствор многих веществ, среди которых есть газы (кислород, аргон, азот, углекислый газ), различные примеси, содержащиеся в воздухе, растворенные соли из почвы, железо из водопроводных труб, мельчайшие нерастворенные частицы пыли и др.
Рис. 2. Вода в стакане (Источник)
Если нанести пипеткой капельки водопроводной воды на чистое стекло и дать ей испариться, останутся едва заметные пятнышки.
Рис. 3. Капли воды на стекле (Источник)
В воде рек и ручьев, большинства озер содержатся различные примеси, например, растворенные соли. Но их немного, потому что эта вода – пресная.
2. Вода под землей
Вода течет на земле и под землей, наполняет ручьи, озера, реки, моря и океаны, создает подземные дворцы.
Рис. 5. Подземная пещера (Источник)
Прокладывая себе путь сквозь легкорастворимые вещества, вода проникает глубоко под землю, унося их с собой, и через щелочки и трещинки в скальных породах, образуя подземные пещеры, капает с их свода, создавая причудливые скульптуры. Миллиарды капелек воды за сотни лет испаряются, а растворенные в воде вещества (соли, известняки) оседают на сводах пещеры, образуя каменные сосульки, которые называют сталактитами.
Сходные образования на полу пещеры называются сталагмитами.
А когда сталактит и сталагмит срастается, образуя каменную колонну, это называют сталагнатом.
3. Состояния воды
Наблюдая ледоход на реке, мы видим воду в твердом (лед и снег), жидком (текущая под ним) и газообразном состоянии (мельчайшие частицы воды, поднимающиеся в воздух, которые ещё называют водяным паром).
Рис. 9. Ледоход на реке (Источник)
Вода может одновременно находится во всех трех состояниях: в воздухе всегда есть водяной пар и облака, которые состоят из капелек воды и кристалликов льда.
Водяной пар невидим, но его можно легко обнаружить, если оставить в теплой комнате охлаждавшийся в холодильнике в течение часа стакан с водой, на стенках которого сразу появятся капельки воды. При соприкосновении с холодными стенками стакана, водяной пар, содержащийся в воздухе, преобразуется в капельки воды и оседает на поверхности стакана.
Рис. 11. Конденсат на стенках холодного стакана (Источник)
4. Водяной пар, конденсация
По этой же причине в холодное время года запотевает внутренняя сторона оконного стекла. Холодный воздух не может содержать столько же водяного пара, сколько и теплый, поэтому какое-то его количество конденсируется – превращается в капельки воды.
Рис. 12. Запотевшее окно (Источник)
Белый след за летящим в небе самолетом – тоже результат конденсации воды.
Рис. 13. След за самолетом (Источник)
Если поднести к губам зеркальце и выдохнуть, на его поверхности останутся мельчайшие капельки воды, это доказывает то, что при дыхании человек вдыхает с воздухом водяной пар.
5. Свойства воды при нагревании и охлаждении
При нагревании вода «расширяется». Это может доказать простой опыт: в колбу с водой опустили стеклянную трубку и замерили уровень воды в ней; затем колбу опустили в сосуд с теплой водой и после нагревания воды повторно замерили уровень в трубке, который заметно поднялся, поскольку вода при нагревании увеличивается в объеме.
Рис. 14. Колба с трубкой, цифрой 1 и чертой обозначен первоначальный уровень воды
Рис. 15. Колба с трубкой, цифрой 2 и чертой обозначен уровень воды при нагревании
При охлаждении вода «сжимается». Это может доказать сходный опыт: в этом случае колбу с трубкой опустили в сосуд со льдом, после охлаждения уровень воды в трубке понизился относительно первоначальной отметки, потому что вода уменьшилась в объеме.
Рис. 16. Колба с трубкой, цифрой 3 и чертой обозначен уровень воды при охлаждении
Так происходит, потому что частицы воды, молекулы, при нагревании движутся быстрее, сталкиваются между собой, отталкиваются от стенок сосуда, расстояние между молекулами увеличивается, и поэтому жидкость занимает больший объем. При охлаждении воды движение её частиц замедляется, расстояние между молекулами уменьшается, и жидкости требуется меньший объем.
Рис. 17. Молекулы воды обычной температуры
Рис. 18. Молекулы воды при нагревании
Рис. 19. Молекулы воды при охлаждении
Такими свойствами обладает не только вода, но и другие жидкости (спирт, ртуть, бензин, керосин).
Знание этого свойства жидкостей привело к изобретению термометра (градусника), где используется спирт или ртуть.
6. Свойства воды при замерзании
При замерзании вода расширяется. Это можно доказать, если емкость, наполненную до краев водой, неплотно накрыть крышкой и поставить в морозильную камеру, через время мы увидим, что образовавшийся лед приподнимет крышку, выйдя за пределы емкости.
Это свойство учитывается при прокладывании водопроводных труб, которые обязательно утепляются, чтобы при замерзании образовавшийся из воды лед не разорвал трубы.
В природе замерзающая вода может разрушать горы: если осенью в трещинах скал скапливается вода, зимой она замерзает, и под напором льда, который занимает больший объем, чем вода, из которой он образовался, горные породы трескаются и разрушаются.
Вода, замерзающая в трещинах дорог, приводит к разрушению асфальтового покрытия.
Длинные гребни, напоминающие складки, на стволах деревьев – раны от разрывов древесины под напором замерзающего в ней древесного сока. Поэтому в холодные зимы можно услышать треск деревьев в парке или в лесу.
1. Лед в природе
В Антарктиде, покрытой четырехкилометровым слоем льда, находятся основные запасы этого вещества на Земле.
Лед встречает под землей, покрывает поверхности водоемов.
Рис. 2. Лед в подземной пещере (Источник)
Рис. 3. Лед на поверхности реки (Источник)
Айсберги – плавающие в море глыбы льда.
Снежинки состоят из мелких кристалликов льда.
Узоры на стекле в зимнее время – это кристаллы льда, образованные замерзшим водяным паром.
Рис. 6. Иней на стекле (Источник)
2. Получение льда
В современном мире получение льда – процесс доступный даже ребенку. Достаточно взять какую-нибудь емкость, наполнить водой, поставить на время в морозильную камеру, и получится лед.
Рис. 7. Получение льда из форм (Источник)
Иней в холодильнике – это замерзший водяной пар. Иней и лед – это вода в твердом состоянии.
3. Лед тает
Лед имеет свойство таять в теплом помещении (выше 0°), превращаясь в воду.
4. Лед – скользкий
Лед холодный и скользкий на ощупь.
Люди знали о том, что лед скользкий, и защищали крепости на возвышениях рвами с водой. В холодное время года защитники поливали стены водой, и по скользкой ледяной стене захватчики не могли пробраться внутрь.
Рис. 9. Крепость зимой
5. Гололед, техника безопасности
При температуре ниже 0° вода на поверхности почвы замерзает, превращаясь в гололед – опасное явление природы (в спешке можно поскользнуться, упасть и получить травму). Чтобы избежать травм, нужно не торопиться, выходить из дому заранее, при ходьбе наступать на всю подошву. Особенно осторожно нужно переходить дорогу – на скользком пути водителю сложнее быстро затормозить.
Рис. 10. Осторожно! Гололед! (Источник)
6. Лед – хрупкий
Лед – хрупкий. Если стукнуть по кубику льда молоточком, он расколется на множество льдинок.
7. Лед сохраняет форму
Лед сохраняет свою форму. Если переложить льдинку из блюдечка в стакан, её форма не измениться, потому что лед – твердое вещество и не меняет свою форму.
8. Перемещение по льду
Замерзшую поверхность водоема можно использовать для перемещений на транспорте или пешком, потому что лед, в отличие от воды, способен выдерживать на своей поверхности достаточно большой вес.
Рис. 13. Мотокросс по льду (Источник)
Для занятий спортом и развлечений заливают катки – большие ровные пространства льда.
Рис. 14. Каток на Красной площади (Источник)
Во время катания на коньках лед, соприкасающийся с лезвиями, тает, превращаясь в воду. Если бы не было этого тонкого слоя воды, кататься по льду было бы так же трудно, как по полу. Вода, как масло в машине, уменьшает трение между льдом и коньком и облегчает скольжение.
Рис. 15. Скольжение коньков по льду (Источник)
По той же причине происходит движение ледников с гор. Под давлением огромной массы льда его нижние слои начинают таять и ледяная река скользит по горному склону вниз, как коньки по поверхности катка.
Рис. 16. Схождение ледника с горы (Источник)
9. Лед не тонет в воде
Лед не тонет в воде. Если бросить кусочек льда в емкость с водой, он не утонет, а будет плавать на поверхности.
Рис. 17. Лед плавает на поверхности воды (Источник)
Обычно твердые вещества тяжелее, чем те же вещества в жидком состоянии. Например, кусочек железа тонет в расплавленном железе, а свинцовый кубик тонет в расплавленном свинце. При замерзании вода занимает больший объем, чем прежде, она расширяется, поэтому лед легче воды. Уже одного этого свойства достаточно, чтобы выделить лед из ряда твердых веществ как исключение.
Если бы лед тонул, на поверхности водоемов в течение холодного времени года образовывались бы новые и новые слои льда на месте затонувших и водоем промерзал бы до самого дна. В результате водные животные и растения оказались бы скованы льдом, им грозила бы неминуемая гибель. К счастью, в природе этого не происходит, потому что лед не тонет в воде.
Рис. 18. Слой льда на поверхности водоема (Источник)
10. Лед плохо проводит тепло
Лед плохо проводит тепло. В водоеме он защищает воду под ним от дальнейшего охлаждения. Вода тоже плохо передает тепло. Это доказывает такой опыт: на дно пробирки с водой опускают кубик льда с тяжелым грузом (поскольку лед не тонет в воде, в него заранее вмораживают грузик), край пробирки нагревают, верхний слой воды кипит, а лед не плавится. Из опыта можно сделать вывод, что не только лед, но и вода плохо проводит тепло. Верхние слои воды нагреваются, в то время как нижние остаются холодными. Это объясняет, почему испарения происходят только с поверхности водоемов.
Рис. 19. Опыт по нагреванию края пробирки с водой и утопленным льдом (Источник)
11. Кипение
Если же нагревать воду в емкости снизу, то вскоре весь объем воды закипит (например, если мы поставим на плиту кастрюлю с супом). Так происходит потому, что нижний слой воды нагревается, расширяется и поднимается вверх, на его место опускается еще не прогретая вода, и процесс повторяется до тех пор, пока вся вода не прогреется до 100°. При такой температуре вода закипает и превращается в водяной пар.
Рис. 20. Опыт по нагреванию емкости с водой снизу (Источник)
12. Лед бесцветен и прозрачен
Лед, как и стекло, бесцветен и прозрачен.
13. Снег
Снег – одно из твердых состояний воды. Он белый, рыхлый, непрозрачный, тает в тепле и плавает в воде.
1. Переход воды в газообразное состояние
Вода состоит из молекул, которые находятся в непрерывном движении.
Рис. 1. Молекулы воды обычной температуры
2. Водяной пар
Те из них, что оказываются близко к поверхности, оказываются в воздухе и перемешиваются с его частицами, превращаясь в водяной пар. Частицы воздуха и водяного пара так малы, что их невозможно увидеть невооруженным глазом. Водяной пар – это прозрачный бесцветный газ, невидимый, как и воздух.
Рис. 2. Образование водяного пара при кипении (Источник)
3. Испарение
Испарение – переход воды из жидкого состояния в газообразное.
Рис. 3. Испарение воды с поверхности водоема (Источник)
Лед тоже испаряется, но значительно медленнее, чем вода в жидком состоянии. Например, если зимой вывесить мокрое белье на улицу, сначала оно покроется ледяной коркой, а потом высохнет.
Рис. 4. Сушка мокрого белья зимой (Источник)
В каком бы состоянии вода не была, она постоянно испаряется с поверхности Земли.
4. Использование знаний об испарении
Человек использует знания об испарении воды. Просушивают собранное зерно, заготовленные дрова, оштукатуренные стены, вымытую посуду, выстиранное белье.
Рис. 7. Сушка оштукатуренных стен (Источник)
Мокрые волосы сушат электрическим феном.
Рис. 10. Сушка волос феном (Источник)
5. Зависимость скорости испарения от температуры
Интенсивность испарения зависит от температуры воды: чем выше температура, тем выше скорость движения молекул воды, а значит и испарения. Это доказывает простой опыт: если в 2 емкости налить одинаковое количество воды, а затем одну поставить в холодное место, а другую – в теплое, через некоторое время станет ясно, что вода в холодном месте испаряется медленнее, чем в теплом.
Мокрая дорога летом высохнет намного быстрее, чем осенью.
Скошенная трава в солнечный день высохнет быстрее, чем в пасмурный.
Рис. 12. Скошенная трава (Источник)
Знание этого свойства помогает людям. Например, если подмокла старинная книга, её оставляют в специальной морозильной камере, чтобы высыхание шло медленно и страницы книги не повредились.
6. Зависимость скорости испарения от площади соприкосновения воды с воздухом
Испарение происходит в месте соприкосновения поверхности воды с воздухом, соответственно, чем больше площадь соприкосновения, тем быстрее происходит испарение. Доказать это можно с помощью несложного опыта: нужно налить одинаковое количество воды в 3 емкости с разной площадью соприкосновения налитой воды с воздухом (например, бутылка с узким горлышком, стеклянная банка и широкая тарелка). Через некоторое время мы увидим, что вода из тарелки испаряется быстрее всего, потому что площадь соприкосновения воды с воздухом наибольшая. Из банки немного медленнее, потому что площадь соприкосновения меньше. А из бутылки медленнее всего, потому что площадь соприкосновения воды с воздухом наименьшая.
Рис. 13. Опыт по испарению воды из емкостей с различной площадью соприкосновения воды с воздухом (Источник)
Поэтому фрукты, предназначенные для сушки, разрезают на тонкие ломтики – чтобы увеличить поверхность соприкосновения с воздухом и увеличить скорость испарения.
Рис. 14. Сушка яблок (Источник)
7. Воздействие ветра
Под воздействием ветра испарение идет быстрее, потому что молекулы воды активнее соединяются с молекулами воздуха. В ветреную погоду влажные поверхности высыхают быстрее, если держать руки под сушилкой, они высохнут быстрее.
Рис. 15. Сушка рук под воздействием потока теплого воздуха (Источник)
8. Нагревание, кипение и водяной пар
Наиболее активно испарение идет при нагревании. При 100г вода кипит и превращается в водяной пар. Молекулы водяного пара под воздействием высокой температуры двигаются очень быстро, ему необходим большой объем, поэтому у кипящего чайника «подпрыгивает» крышка.
Рис. 16. Кипящий чайник (Источник)
9. Водяной пар в кипящем чайнике
Знание этого свойства водяного пара позволило людям сконструировать паровые двигатели.
Рис. 17. Машина с паровым двигателем (Источник)
Часто, когда печется яблоко, его кожура лопается – это яблочный сок, превращаясь в пар, разрывает кожуру.
Или можно услышать треск дров в печи – под воздействием высокой температуры вода в дровах превращается в водяной пар и разрывает древесину.
Рис. 19. Дровяная печь (Источник)
Как было сказано, водяной пар – невидим. Так почему же мы видим пар, когда кипит чайник? В холодном воздухе разогретый водяной пар конденсируется – превращается в мельчайшие капельки воды, которые мы видим как белый пар. А невидимый водяной пар находится возле носика чайника на границе белого облачка пара.
Рис. 20. Кипящий чайник (Источник)
Если поместить у носика кипящего чайника холодный металлический предмет, то очень скоро на нем появятся капельки осевшей воды. Этот опыт доказывает наличие водяного пара у носика чайника.
Рис. 21. Опыт по конденсации водяного пара у носика чайника (Источник)
= 1 г/см 3 (при 4 °С). Вода не проводит электрический ток, плохо проводит тепло, удельная теплоемкость воды очень высокая и составляет 4,2 Дж/(г•град). 
,
