Примеры заданий на формирование естественнонаучной грамотности

Примеры заданий на формирование естественнонаучной грамотности

Разнообразие элементов в земной коре

Земная кора имеет среднюю плотность 2800 кг/м3 и толщину около 30 км. Составив карту основных типов горных пород и определив их состав, можно оценить содержание элементов. Кора обогащена несовместимыми элементами (например, K и Rb), а также литофильными элементами, но преобладают некоторые элементы, особенно в силикатных минералах, в то время как некоторые рудные металлы редки (например, Cu и Sn).

Поскольку кора образовалась из материала, вытесненного из мантии Земли, следует ожидать, что мантия обеднена компонентами "земной коры". Кислород (O) составляет почти 50% земной коры по весу и является наиболее распространенным элементом.

Другие основные элементы включают: кремний (Si), который является вторым по распространенности, составляющим 27,72% от массы коры; треть алюминия (Al); натрий (Na); магний (Mg); кальций (Ca); и железо (Fe).

Другие элементы, включая такие необходимые металлы, как золото (Au), серебро (Ag) и платина (Pt), редки в земной коре и используются в ювелирных изделиях. Возникновение элементов основано на их реакционной способности. Различные металлы встречаются в виде их галогенидов, оксидов, сульфидов и карбонатных руд, из которых они извлекаются металлургическими процессами.

На следующем графике показано относительное содержание различных элементов по оси Y (в процентах по весу/объему/атомам) в земной коре по сравнению с их атомным номером по оси X.

Задание 1

Используя информацию, приведенную на графике, определите, какой из перечисленных ниже элементов наиболее распространен в земной коре в процентном соотношении по массе.

а) Элемент третьего периода современной периодической таблицы Менделеева

б) Металл среди переходных металлов

в) щелочноземельный металл

Задание 2

Есть интересная история о греческом царе Гиероне, который заподозрил своего ювелира в замене более дешевых сплавов в недавно изготовленной короне, которая должна была быть сделана полностью из чистого золота. Он поручил задачу доказать свое подозрение Архимеду. Как, по-вашему, Архимед применил закон плавучести, чтобы определить плотность металла, используемого в короне?

Задание 3

Предполагая, что плотность чистого золота составляет 19,3 г / см, если кусок чистого золота размером 2 см опустить в воду, сколько массы воды он вытеснит?

Задание 4

Два человека, утверждающие, что обладают опытом в полировке золотых / серебряных украшений, посетили семью. Хозяйка дома передала свои украшения для полировки и не смогла заметить никаких изменений в блестящих металлах после того, как двое мужчин ушли. Она, однако, заподозрила, что ее украшения весят меньше, и подала жалобу в полицию по тому же поводу.

а) В ходе расследования полиция изъяла раствор, которым пользовался обвиняемый, и направила его на судебно-медицинскую экспертизу. Лаборант обнаружил в нем следы золота. Как вы думаете, почему раствор вступил в реакцию с золотом?

б) Каков мог быть химический состав раствора, в котором растворяется золото?

Каталитический нейтрализатор

Большинство современных автомобилей оснащены каталитическим нейтрализатором, который делает выхлопные газы автомобиля менее вредными для людей и окружающей среды. Около 90% вредных газов преобразуется в менее вредные. Вот некоторые из газов, которые поступают в конвертер, и как они выходят из него. Каталитический нейтрализатор представляет собой металлический корпус из нержавеющей стали, имеющий на стенках термическую прокладку, в котором находится «сотовая» конструкция или, реже, конструкция типа «керамические бусины». Сотовая конструкция бывает металлической или керамической и покрыта веществами-катализаторами, обычно это платина, родий или палладий.

Задание 1

Используя информацию на приведенном выше рисунке, чтобы привести пример того, как каталитический нейтрализатор делает выхлопные газы менее вредными.

Задание 2

Изменения происходят в газах внутри каталитического нейтрализатора. Объясните, что происходит, с точки зрения атомов и молекул.

Задание 3

Изучите газы, выделяемые каталитическим нейтрализатором. Какова одна из проблем, которую инженеры и ученые, работающие над каталитическим нейтрализатором, должны попытаться решить, чтобы производить меньше вредных выхлопных газов?

Задание 4

Назовите преимущества и недостатки металлической и керамической сотовых конструкций каталитических нейтрализаторов.

Парниковый эффект: факт или вымысел?

Живым существам нужна энергия, чтобы выжить. Энергия, поддерживающая жизнь на Земле, исходит от Солнца, которое излучает энергию в космос, потому что оно очень горячее. Минимальная доля этой энергии достигает Земли. Атмосфера Земли действует как защитное одеяло на поверхности нашей планеты, предотвращая колебания температуры, которые существовали бы в мире без воздуха. Большая часть излучаемой энергии, исходящей от Солнца, проходит через атмосферу Земли. Земля поглощает часть этой энергии, в то время как часть отражается обратно от поверхности Земли. Часть этой отраженной энергии поглощается атмосферой. В результате этого средняя температура над поверхностью Земли выше, чем была бы, если бы не было атмосферы. Атмосфера Земли обладает тем же эффектом, что и парник, отсюда и термин "парниковый эффект".

Говорят, что парниковый эффект стал более выраженным в двадцатом веке. Это факт, что средняя температура земной атмосферы повысилась. В газетах и периодических изданиях увеличение выбросов углекислого газа часто указывается в качестве основного источника повышения температуры в двадцатом веке. Студент Андрей интересуется возможной взаимосвязью между средней температурой земной атмосферы и выбросом углекислого газа на Земле.

В библиотеке в ходе поиска информации он обнаружил следующие два графика.

Из этих двух графиков Андрей делает вывод, что повышение средней температуры атмосферы Земли несомненно связано с увеличением выбросов углекислого газа.

Задание 1

Какие закономерности данных графиков подтверждают вывод Андрея?

Задание 2

Другая студентка, Инна, не согласна с выводом Андрея. Она сравнивает два графика и говорит, что некоторые интервалы графиков не подтверждают его вывод. Приведите примеры интервалов графиков, которые не подтверждают вывод Андрея. Объясните свой ответ.

Задание 3

Андрей настаивает на своем выводе о том, что повышение средней температуры атмосферы Земли вызвано увеличением выбросов углекислого газа. Но Инна считает, что его вывод преждевременен. Она говорит: “Прежде чем принять этот вывод, вы должны быть уверены, что другие факторы, которые могут повлиять на парниковый эффект, являются постоянными”. Назовите один из факторов, которые имеет в виду Инна.