Сборник тематических сценариев для внеклассных экологических мероприятий

У вас на столах стоят реактивы. Задание: получить углекислый газ, пропустить его через известковую воду, описать наблюдаемые явления, составить уравнения реакций.

Ожидаемый ответ учащихся: Получили углекислый газ действием соляной кислоты на карбонат кальция: CaCO₃ + 2 HCl = CaCl₂ + H₂O + CO₂

При пропускании его через известковую воду наблюдалось помутнение, т.к. образовался нерастворимый карбонат: Ca(OH)₂ + CO₂ = CaCO₃ + H₂O,

а потом раствор стал прозрачным, т.к. карбонат в избытке углекислого газа превратился в растворимый гидрокарбонат: CaCO₃ + CO₂ + H₂O = Ca(HCO₃)₂.

Учитель: Последствия таких реакций можно наблюдать, например, в пещерах.

Слово геологам.

Сообщение ученика. Почему в толще карбонатных пород образуются пещеры?

Подземные воды насыщены растворенным углекислым газом. Просачиваясь сквозь пласты известняков, они растворяют их. Постепенно в породах образуются пустоты. Вода теперь будет размывать их еще сильней, так как скапливается там, где не встречает сопротивленья. Пройдет не одна тысяча лет, прежде чем здесь образуется пещера.

С процессом превращения гидрокарбоната кальция в карбонат тоже связано интересное явление природы. На сводах пещер растут сталактиты – сосульки, которые по мере стекания по ним воды превращаются в толстые стержни. Навстречу им снизу поднимаются сталагмиты. Они образуются из воды, падающей по каплям на дно пещеры. Со временем сталагмиты нередко срастаются со сталактитами, становясь похожими на колонны. В таком «лесу» можно найти «деревья», достигающие в высоту тридцати метров.

Учитель: Итак, благодаря свойствам солей угольной кислоты в толще известняка образуются пещеры. Но представьте себе, что тот же процесс не обойдет стороной и наши белокаменные шедевры. Тонкое белокаменное кружево тоже растворяется под действием угольной кислоты. Резные орнаменты на храмах размываются дождевыми и талыми водами. Особенно много углекислоты содержится в талых водах, т.к. они холоднее.

Как вы считаете, когда храмам угрожает большая опасность: в XII или в ХХI веке? Слово экологам.

Сообщения учащихся:

1) Размывание усиливается сегодня за счет кислотных дождей. В дождевых водах содержатся серная и азотная кислоты. Они образуются из оксидов серы и азота, попадающих в атмосферу с выбросами.

Так при горении серы и серосодержащих соединений (например, при взрыве петарды) выделяется оксид серы (IV):

S + O₂ = SO₂ .

В промышленных условиях его дальнейшее окисление протекает с участием катализатора. В атмосфере эта реакция происходит под действием солнечных лучей, являясь фотохимической: 2 SO₂ + O₂ = 2 SO₃.

Оксид серы (VI) растворяется в воде, превращаясь в серную кислоту:

SO₃ + H₂O = H₂SO₄.

Оксид азота образуется при электрических разрядах. Например, он содержится в выхлопных газах автомобилей: N₂ + O₂ = 2 NO.

Оксид азота (II) самопроизвольно окисляется до оксида азота (IV): 2 NO + O₂ = 2 NO₂, который при растворении в воде образует азотную кислоту: 4 NO₂ + 2 H₂O + O₂ = 4 HNO₃.

Кислотные дожди имеют очень серьезные последствия. Из-за увеличения кислотности водоемов меняется видовой состав их обитателей. Многие виды рыб, ракообразных, моллюсков просто не способны выжить в закислённой воде, они исчезают. Кислотные дожди вымывают из почв металлы, которые затем попадают в подземные воды и в водоемы. Для рыб, например, очень опасны соединения алюминия. Поэтому в закислённых озерах рыб практически нет. Вода здесь прозрачная, но опасная для здоровья из-за повышенного содержания соединений токсичных металлов.

Закисление почвы ведет к повреждению корней растений, гибели почвенных организмов и нарушению плодородия почвы. Многие, например, обращали внимание, что хвойные деревья иногда становятся рыжими. Желтеющая и опадающая хвоя – это тоже последствие кислотных осадков.

Закислённые почвенные воды разрушают фундаменты домов, вызывают коррозию металлических труб водопровода и канализации.

Наконец, буквально тают от кислотных дождей мраморные античные храмы Афин, известняковый собор Святого Павла в Риме, королевский дворец в Амстердаме и другие шедевры. Знаменитый Лондонский Тауэр совсем почернел от тех же кислотных дождей. По этой же причине гибель угрожает 100 тысячам витражей, украшающих готические соборы по всей Европе.

2) У нас было задание посчитать, сколько серной и азотной кислоты выпадает за год на каждый квадратный километр в нашей стране. Мы нашли данные о выбросах оксидов серы и азота в атмосферу: так, SO₂ попало в воздух за год ___ миллиона тонн, а NO₂ – ___ миллионов тонн. Мы пересчитали по уравнениям реакций эти массы на массы кислот и разделили на общую площадь территории нашей страны – 17 075 400 км². Получилось ______________.

Учитель: Как вы считаете, знали ли древние строители, какая опасность угрожает их произведениям?

Слово реставраторам.

Сообщение учащегося:

В XIII веке знали, что известняк размывается водой, и боролись с этим. В частности, крыши делали с широкими свесами, чтобы вода меньше попадала на стены; облицовывали стены менее растворимым в угольной кислоте доломитом (CaCO₃ ^. MgCO₃); делали гидроизоляцию фундамента (глина).

В настоящее время используются химические способы защиты. Поверхность известняковых стен покрывают фторсиликатом магния, который образует с известняком нерастворимые в растворах СО₂ соединения:

MgSiF₆ + 2 CaCO₃ = MgF₂ + 2 CaF₂ + SiO₂ + 2 CO₂.

Древние памятники культуры охраняются государством. Методы, которые применяли наши предки, и даже те, которые используют сейчас реставраторы, уменьшают последствия контакта с угольной кислотой.

Но, если атмосфера будет содержать кислотные оксиды, они окажутся неэффективными. Например, в промышленных штатах США были зафиксированы осадки, рН которых был такой же, как у столового уксуса. Поэтому мы должны, прежде всего, подумать об окружающей среде. Школьникам можно посоветовать отказаться от увлечения петардами. В металлургических процессах, где количества образующегося сернистого газа велики, его просто необходимо использовать для производства той же серной кислоты. А директорам предприятий, в выбросах которых содержится немного сернистого газа – поможет тот же известняк. В мировой практике есть опыт очистки горячих отходящих газов пропусканием их через известняковый фильтр. При этом протекает процесс:

CaCO₃ + SO₂ = CaSO₃ + CO₂ и вместо сернистого газа в атмосфере оказывается углекислый.

Учитель: Пропуская углекислый газ через известковую воду, мы получили карбонат кальция. Этот процесс играет немаловажную роль и во внутренней отделке храмов. Так еще в Х веке из Византии на Русь пришло искусство создания фресок. Слово искусствоведу.

Сообщение учащегося.

Фресковая живопись – это особая древняя техника росписи стен. На протяжении многих столетий она была наиболее распространенным видом монументальной живописи. Выполняя ее, художник наносил водорастворимые краски на сырую штукатурку, обязательно содержащую гашеную известь. В процессе высыхания Са(ОН)₂ связывал углекислый газ из воздуха, превращаясь в нерастворимый карбонат:

Са(ОН)₂ + СО₂ = СаСО₃ + Н₂О и красочный слой закреплялся. Такой же процесс происходит при застывании строительного раствора, который применяется в строительстве уже многие тысячелетия.

Благодаря мастерству живописцев, знавших все тонкости, и свойствам техники создания фресок некоторые фресковые ансамбли, созданные много столетий назад, сохранились до наших дней. Они не выцветали, не темнели, не портились от сырости. Рецепты составления красок хранились в секрете и передавались только от мастера к ученику – из поколения в поколение. Масляной живописи русское Средневековье не знало.

Наиболее древние сохранившиеся фрески находятся в Соборе святой Софии в Киеве. Их выполняли греческие мастера, поэтому они наиболее точно отражают византийскую традицию. Богата и разнообразна цветовыми сочетаниями палитра красок во Владимире. В Дмитриевском соборе Владимира сохранились два фрагмента древней росписи – «Страшный суд» и «Рай». Особенно яркие и красочные фрески в новгородских храмах. Их расписывал великий мастер – Феофан Грек. (Иллюстрации – [2], с.328, 332).

Учитель: Мы упомянули, что важной стороной использования карбонатов является производство стекла. Без оконных стекол невозможно представить себе ни одно современное сооружение. В шедеврах архитектуры встречается еще два направления использования стекол – витраж и мозаика. Витраж выполняется из цветного стекла, освещается извне солнцем. Кажется, будто материальность стены растворяется, все становится ажурным и невесомым. Это чудо особенно известно искусству Запада.

Иной характер приобретает свет в мозаике. Мозаика как бы сама излучает свет, создавая особое световое пространство храма, в которое включаются свечи, зажженные лампады, паникадила…

Так рождается удивительная гармония цвета и света. Многие видели мозаики древних храмов Киева.

Слово историкам.

Сообщение учащегося. Известно, что стекло получают сплавлением кварцевого песка SiO₂, известняка CaCO₃ и соды Na₂CO₃.

Na₂CO₃ + CaCO₃ + 6 SiO₂ = Na₂O ^. CaO ^. 6SiO₂ + 2CO₂

Долгое время считалось, будто производство стекла на Руси началось лишь в 17 веке, когда в Москве был основан первый стекольный завод. Однако археологические раскопки, проведенные во многих древнерусских городах – Киеве, Чернигове, Рязани, свидетельствуют о том, что наши предки освоили выплавку стекла еще в домонгольский период. Оно использовалось для создания мозаик из смальты – разноцветных стеклянных кубиков, закрепленных в известковой штукатурке. Расположенные под разными углами к поверхности, кусочки смальты мерцают, по-разному отражая падающий на них свет.

Техника мозаики, а также технология изготовления смальты пришли на Русь из Византии вместе с принятием христианства. На территории Киево-Печерской лавры была раскопана целая мастерская по производству смальты. Стекло отливали в форме пластинок, а потом аккуратно распиливали его на сантиметровые кубики. Химический анализ этих стекол показал, что киевские ремесленники в совершенстве владели секретами стекловарения: введение в шихту различных соединений свинца, олова, меди, железа, марганца позволяло получать стекла лимонно-желтого, телесного, красного, голубого, фиолетового, черного цвета. Ученые насчитали в мозаичной палитре Собора Святой Софии в Киеве сто семьдесят семь оттенков. Золотую смальту изготовляли, покрывая стеклянные плитки золотой фольгой, а для ее защиты от повреждений сверху наплавляли дополнительный слой стекла.

В центральном куполе Софии Киевской – мозаика Христа Вседержителя. Создатель и властитель мира словно обозревает землю с небес. Над алтарем – выложена пятиметровая фигура Божией Матери, Которую за огромную внутреннюю силу образа назвали Нерушимой стеной.

Учитель: Что ж, известняк действительно сыграл большую роль в искусстве и жизнедеятельности человека. Более редкая карбонатная порода – мрамор. Находит ли он применение? Слово искусствоведу.

Сообщение учащегося.

Мрамор

Известняк преобразуется в глубинах земли в плотный мрамор. Область его применения несколько другая. Он отлично поддается обработке и идеально полируется. Это лучший материал для внутренней отделки зданий. Мрамором и снаружи, и изнутри облицованы дворцы Флоренции. Из мрамора состоят античные храмы в Афинах. А его белые, слегка просвечивающие сорта – излюбленный материал скульпторов. Наиболее качественным является мрамор из Каррарских карьеров Италии. Из него изготовлено большинство статуй и памятников всех эпох – от античности до современности. Из мрамора изготавливал свои статуи Микеланджело. Белый мрамор отполирован до блеска. В игре света и тени его поверхность кажется драгоценной. Таковы его «Давид», «Раб, рвущий путы» и другие произведения. Вообще для искусства Запада было характерно украшать скульптурами не только дворцы, но и соборы.

В России из каррарского мрамора созданы сотни скульптур, украшающих дворцы Санкт-Петербурга и его пригородов, а также дворянские усадьбы Подмосковья.

Учитель: Известняк, мрамор работают в искусстве. А нам, школьникам, ближе всего мел. Но оказывается, и мел может творить возвышенное. В пейзаже юга Воронежской области немаловажную роль играют меловые горы. Многие из вас были в Костомарово и в Дивногорье. В этих местах находятся знаменитые пещерные монастыри. Пещеры эти рукотворного происхождения. Они выкопаны в древности людьми.

Сообщение учащегося.

Пещерные монастыри Воронежского края

Дивногорский монастырь расположен в живописном месте, где река Тихая Сосна впадает в Дон. Местность называется так из-за меловых столбов – див, выходящих на поверхность. В путевом дневнике одного высокого путешественника в 14 веке записано: «Приплыхом к Тихой Сосне и видехом столбы каменны белы, дивно и красно стоят рядом, яко стоги малы, белы и светлы зело над рекою над Сосною». В одной старинной книжке сохранилось описание: «Близ горы видны 20 меловых пирамид. В одних устроены храмы, в других – кельи, которые служили жилищем монахам, третьи не тронуты человеком и в них видны окаменелости». Ученые объясняют: в доисторические времена местность эта была покрыта морем.

Когда вели железную дорогу, большинство див были разрушены. Но и сейчас первозданная красота природы никого не может оставить равнодушным. Здесь находится государственный заповедник. В Малых Дивах возрождается монастырь, восстанавливается пещерный храм. Предание гласит, что первыми монахами, поселившимися в Дивах, были выходцы из Сицилии, иноки Ксенофонт и Иоасаф, подвизавшиеся некоторое время в Киеве. Они принесли с собою чудотворную икону Божией Матери, с которой связано множество преданий. В Большой Диве обустроена церковь во имя Сицилийского образа.

Сообщение учащегося. Во 2-4 веках по Придонью в меловых горах появились первые пещерные ниши. Их копали, прячась от набегов кочевников, монахи-отшельники. Скорее всего, это были древние христиане, гонимые римлянами. В меловых горах против города Павловска до сих пор сохранились пещеры, подобные римским катакомбам. В 17 веке в живописной долине среди белых гор у села Костомарово образовался мужской монастырь. Выдолбленные на склонах гор кельи-пещерки говорят, что еще до создания монастыря в этих местах жили затворники. До настоящего времени сохранился большой двухпрестольный храм, при входе в который возвышаются величественные меловые столбы-дивы, напоминающие башни древних монастырей. Этот храм строился в три захода: в 12, 17 и 19 веках. До революции здесь был хорошо укрепленный вход, колодец, запасной выход. При необходимости он мог стать и крепостью.

Далее по склону Серафимовский храм, заложенный в начале 20 века и Пещера Покаяния.

Земля эта очень напоминает Палестину: и своим рельефом (есть и гора Голгофа, и Фавор, и Гефсиманский сад) и целебными травами, которые произрастают только здесь.

Монастырь разрушили в 30-е годы, а в послевоенное время пытались взорвать храм.

Но сейчас монастырь восстанавливается. Проложена асфальтовая дорога и со всей России едут паломники.

1. 
   Энциклопедия для детей. Т. 4 (Геология). – М.: Аванта+, 1995. – с. 404-412.
   
2. 
   Энциклопедия для детей. Т. 7. Искусство. Ч. 1. Архитектура, изобразительное и декоративно-прикладное искусство с древнейших времен до эпохи Возрождения. – М.: Аванта+, 2002. - с. 279-339.
   
3. 
   Н.Г. Горелова, Б.И. Пивоваров. Родная история. – Новосибирск, ЭКОР, 1995.
   
4. 
   Св. Димитрий Ростовский. Жития Святых. Кн. 2. – М.: Православная книга, 1992.
   
5. 
   И.С. Ненарокомова. Государственные музеи Московского Кремля. – М.: Искусство, 1992.
   
6. 
   Энциклопедия для детей. Т.17. Химия. – М.: Аванта+, 2000. – с. 195-196, 214-215.
   
7. 
   Энциклопедия для детей. Т.19. Экология. – М.: Аванта+, 2003. – с.213-215.
   
8. 
   Н.Е. Кузнецова и др. Химия: Учебник для учащихся 9 класса общеобразоват. учрежд. – М.: Вентана-Графф, 2001.
   
9. 
   Габриелян О.С. и др. Химия. Учебник для учащихся 9 класса общеобразоват. учрежд. – М.: Дрофа, 2002.
   
10. 
    Химия. Пособие-репетитор. Под ред. Егорова А.С. – Ростов-на-Дону: Феникс, 1997.
    
11. 
    Третья Соровская олимпиала школьников 1996-1997. – М.: МЦ НМО, 1997.
    
12. 
    Географический атлас мира. – М.: Терра – Книжный клуб, 1999.
    
13. 
    Костомаровская Свято-Спасская женская обитель. Пять лет по возрождении. – Воронеж, 2002.