Модульный урок «Кальций и магний. Жёсткость воды»

№ УЭ

Учебный материал с указанием заданий

Рекомендации по выполнению

УЭ-0

Цели урока: Углубить знания о кальции и магнии как представителей металлов II А группы, ознакомиться с их физическими и химическими свойствами. Рассмотреть свойства основных соединений кальция, а также расширить знания о жёсткой воде на примере системы охлаждения в автомобилях.

Внимательно прочитайте цели урока, запишите тему в тетрадь

УЭ-1

Цель:проверить знание ранее изученного материала.

Задание: Поставьте знак «+», рядом с номером задания, если утверждение верно, и знак «-», если не верно.

Щелочные металлы являются активными.

Щелочные металлы не реагируют с кислородом.

У щелочных металлов 1 электрон на внешнем уровне.

Щелочные металлы в окислительно-восстановительных реакциях проявляют свойства окислителей.

Для получения металлов проводят электролиз расплавов их галогенидов.

Впервые калий и натрий были получены Х.Дэви в 1807г. электролизом щелочей, откуда и возникло их групповое название.

Щелочные металлы не взаимодействуют с водой.

Гидроксиды щелочных металлов существуют.

Натрий и калий не хранят на открытом воздухе из-за их высокой способности окисляться.

10. Соли натрия и калия бесцветные нерастворимые в воде вещества.

Выполняйте самостоятельно. Записывайте в тетради номер утверждения и рядом соответствующий знак согласия с ним. За каждый правильный ответ 1 балл.

УЭ-2

Цель: самостоятельно изучить материал об особенностях строения атомов кальция и магния, определить различия в их физических свойствах.

Задание 1. Внимательно прочитайте параграф учебника.

Задание 2. Запишите электронную и графическую формулы атомов кальция и магния.

Задание 3. Письменно ответьте на вопросы:

Какие элементы относятся к IIА группе?

Сколько электронов на внешнем уровне у кальция и магния?

Какую степень окисления проявляют элементыIIА группы?

Напишите в общем виде формулу водородного соединения элементов IIА группы?

Какие свойства увеличиваются в группе от бериллия к радию?

Может ли встречаться кальций в природе в чистом виде?

В чём сходства и различия в физических свойствах кальция и магния?

В виде каких соединений кальций и магний встречаются в природе?

Что вы знаете о нахождении кальция в организме человека?

Каким способом получают щелочноземельные металлы?

Выполняйте самостоятельно. 2 задание оценивается в 2 балла. За каждый правильный ответ в 3 задании 1 балл.

УЭ-3

Цель: изучить химические свойства кальция и магния.

Задание. Закончите уравнения реакций и расставьте коэффициенты:

Mg + O₂ →

Сa + O₂ →

Ca + H₂ → 

Ca +C → 

Са + Cl₂ → 

Сa + S → 

Ca + H₂O→

Mg + H₂O →

Ca + HCl → ­

Mg + H₂SO₄(разб.)→  ­

Выполняйте самостоятельно. Каждое правильно составленное уравнение реакции оцените в 1 балл.

УЭ-4

Цель: ознакомиться с основными соединениями кальция.

Задание 1. Прочитайте параграф учебника.

Задание 2. Заполните таблицу «Соединения кальция».

Работайте в парах. Полностью заполненная таблица оценивается в 6 баллов.

УЭ-5

Цель: самостоятельно изучить дополнительный материал о влиянии жёсткой воды на систему охлаждения в автомобиле, определить способы умягчения жёсткой воды.

Задание 1. Внимательно прочитайте дополнительный материал.

Задание 2. Перечислите основные способы умягчения жёсткой воды в системе охлаждения для нормальной работы двигателя.

«Образование накипи в системе охлаждения и ее влияние на работу двигателя»

Процесс образования накипи можно представить следующим образом. В системе охлаждения работающего двигателя вода находится при температуре 80...100°С. Под действием такой температуры соли кальция и магния, растворенные в воде, разлагаются. Образовавшийся карбонат магния при длительном нагревании взаимодействует с водой (подвергается гидролизу) и образует вначале основание углекислой соли, а затем гидроокись магния. Образовавшиеся карбонат кальция и гидроокись магния частично откладываются на стенках цилиндров и камер сгорания, омываемых водой, а также трубок радиатора, образуя твердый осадок - накипь. Часть солей карбоната кальция и гидрата магния и механические примеси выпадают в осадок, образуя в рубашке охлаждения двигателя и в радиаторе шлам. Под действием сравнительно высокой температуры накипь уплотняется и покрывается все новыми и новыми слоями. Таким образом, толщина накипи на стенках цилиндров блока и камер сгорания головки блока двигателя часто достигает 6 мм и более. Интенсивность отложения накипи и накопления шлама в системе охлаждения двигателя находится в прямой зависимости от карбонатной жесткости воды: чем она выше, тем интенсивнее будет протекать процесс образования накипи. 
При частом доливе воды в систему охлаждения концентрация солей некарбонатной жесткости будет возрастать. Как только концентрация солей достигнет предела растворимости, они начнут выпадать в осадок и вместе с солями карбонатной жесткости участвовать в образовании накипи. Накипь и шлам в системе охлаждения двигателя, кроме ухудшения отдачи теплоты охлаждающей воде (теплопроводность накипи в 10...16 раз ниже, чем металла), уменьшают проходные сечения трубок радиатора, снижая при этом его пропускную способность. Все это является причиной перегрева двигателя, ухудшает наполнение его цилиндров горючей смесью (карбюраторные двигатели) и чистым воздухом (дизели), что сопровождается падением мощности и перерасходом топлива. Рядом исследований установлено, что слой накипи толщиной 1,15 мм вызывает падение мощности двигателя в среднем на 6% и перерасход топлива на 5%. 
Вред, приносимый накипью, не ограничивается только падением мощности и перерасходом топлива. Так как температура стенок цилиндров по высоте неодинаковая, то неравномерно будет откладываться на них и накипь. Это еще в большей степени увеличит разность температур по высоте цилиндров, что приводит к возникновению дополнительных механических напряжений и изменению геометрических размеров цилиндров, приводящих в конечном счете к появлению трещин в блоке и повышенным износам деталей цилиндро-поршневой группы двигателя. Кроме того, повышение температурного режима работы двигателя приводит к более интенсивному испарению и выгоранию масла, а также к постоянному разрушению присадок в нем. Это в конечном итоге приводит к потере смазочной способности масла и значительному увеличению изнашивания деталей кривошипно-шатунного и газораспределительного механизмов двигателя, более частой смене и перерасходу картерного масла. 
Опыт показывает, что при длительной работе двигателей и высокой жесткости воды радиаторы забиваются накипью и шламом полностью, поэтому очистить их механическим или химическим способом без повреждения трубок сердцевины невозможно. Это приводит к дополнительным затратам времени и средств на очистку и ремонт радиаторов, а также уменьшает срок их службы. В конечном итоге отложение накипи в системе охлаждения двигателей снижает коэффициент технической готовности автомобилей, значительно увеличивает эксплуатационные расходы и себестоимость автомобильных перевозок. 
Все вышеизложенное показывает, что систему охлаждения двигателей автомобилей следует заполнять только мягкой и свободной от механических и органических примесей водой. Загрязненную и жесткую воду перед заливкой в систему охлаждения двигателя следует очистить от примесей и от солей накипеобразователей (умягчить). Очистка воды. В очистке, как правило, нуждается вода прудов, рек и других поверхностных водоемов. Обычно механические примеси (взвеси) из воды легко удаляются отстоем и фильтрацией. В тех случаях, когда и после фильтрации вода остается мутной, в ней содержатся очень мелкие твердые частицы (менее десятка долей микрона). Чтобы очистить такую воду, в нее добавляют коагуляторы - вещества (например, хлорное железо, сернокислый алюминий), под действием которых твердые частицы соединяются друг с другом, уплотняются и образуют хлопья. Хлопья легко осаждаются при отстаивании и задерживаются фильтрами.

Работайте в парах. Оцените правильно выполненное 2 задание в 5 баллов.

УЭ-6

Цель: проверить полученные знания.

Дополнительное задание. Составьте уравнения реакций для осуществления следующих превращений:
Ca → CaO → Ca(OH)₂ → CaCO₃ → CaO → CaCl₂ → Ca₃(PO₄)₂
Уравнение последней реакции запишите не только в молекулярном, но и в ионном виде.

Выполняйте самостоятельно. Каждое уравнение реакции оценивается в 1 балл.

УЭ-7

Цель:определить уровень усвоения знаний по изученной теме.

Лист контроля:

Самостоятельно оцените свою работу на занятии. Поставьте оценку в тетрадь.