Реферат: Научные основы школьного курса химии. методика изучения растворов

МИНИСТЕРСТВООБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИТАМБОВСКИЙГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТимениГ.Р. ДЕРЖАВИНАКафедранеорганической и физической химии

 

НАУЧНЫЕ ОСНОВЫ ШКОЛЬНОГО КУРСАХИМИИ.МЕТОДИКА ИЗУЧЕНИЯ РАСТВОРОВ.Дипломная работа

Научный руководитель:

кандидат техническихнаук,

доцент


Тамбов

2001


Дипломная работа допущена

 

кафедрой к защите в ГАК

 

«_____»______________ 2001 г. протокол № _____

 

Зав. кафедрой _______________________________

                                  (подпись)


Рецензент: ________________________________

________________________________

________________________________

 

________________________________

                   (Ф.И.О.)


РЕЦЕНЗИЯнадипломную работу ________________________________________________

на тему      Научныеосновы школьного курса химии.

Методика изучения растворов.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Оценка

 

Подпись рецензента.____________________

 

Дата«______»____________________ 2001 г.

 

М.П.


Содержание

 

Введение ________________________________________________________  5

 

I.         Научные основыпреподавания химии.

Часть 1. Формирование химического языка при

обучении химии. _______________________________________   7

Часть 2.  Место эксперимента  и его роль  в

развитии мышления школьников. _______________________   20

            

II.       Методика изучениярастворов. _______________________________  36

 

III.     Реакциявзаимодействия металлов с растворами солей.

Эксперимент по коллоидным растворам. ______________________  54

          Часть 1. Реакции металлов с растворами солей. __________  55

          Часть 2. Эксперимент по коллоидным системам. _________  58

 

Выводы_________________________________________________________  64

 

Использованнаялитература ______________________________________ 65


Введение.

                У любой науке, в том числе и химии свои законы,теории, свой накоп­ленный опыт, который усваивают многие поколения школьников.То есть наука – это главным образом сокровищница накопленных знаний, и обучение,в об­щем, и целом можно рассматривать как процесс переноса научных знаний изучебника в голову ученика. Но в тоже время, накопленные знания – это продуктдуховной деятельности, органично включающий в себя нечто живое человече­ское и,следовательно, не могут быть отделимы от человека. Поэтому перенос научныхзнаний из учебника или головы учителя в головы учеников нельзя осуществлятьмеханически, игнорируя познавательную активность учащегося.

          Любыенаучные знания – это всегда результат нелегкого поиска ответов на возникшиевопросы и проблемы, выдвижения гипотез и смелых теорий; точ­нейшие эксперименты,завершающиеся выводами.

          Насовременном этапе к основной задаче обучения следует отнести дей­ствительное,истинное освоение учебного материала, что возможно лишь при творческом еговосприятии, а не зубрежке, вызывающей отвращение к учебе.

          Чтобырешить эту проблему, необходимо использовать современные ме­тодики обучения,развивающие обучение и научить школьников «учить творче­ски».

          Сегодняучитель вправе самостоятельно выбирать содержание, организа­ционные формы иметоды обучения. В его распоряжении альтернативные кон­цепции химическогообразования, вариативные программы и учебники, в ос­нове которых, прежде всего,лежит химический эксперимент, без которого невоз­можно успешное изучение химии.

          Настоящаядипломная работа посвящена некоторым вопросам научных основ преподавания химиии использованию проблемного метода обучения в химическом эксперименте.

 


Глава 1.  Научные основы преподавания химии.


Часть 1. Формированиехимического языка при обучении химии.

 

          Как в химическойнауке, так и в химическом образовании невозможно общение, обучение и передачахимической информации без использования химического языка.

          Химический языквключает три важных раздела: символику, терминологию и номенклатуру, с помощьюкоторых обучаемый познает, обучается и передает свои мысли.

          Терминология былавведена в химию известным французским ученым А.Л. Лавуазье. Терминология – этосовокупность терминов, употребляемых в какой- либо области науки. В химии онаимеет очень большое значение и знакомство с ней осуществляется в школьном курсехимии уже в первой главе учебника 8 го класса [1,2,3].Например, термины: отстаивание, декантация, фильтрование, фильтрат,центрифугирование, выпаривание, дистилляция и т.д.

          В этой же главезакладываются основы второй составной части языка – символики, основоположникомкоторой является Я. Берцелиус. Символика – это система условных знаков науки,условно обозначающие объекты, явления, закономерности химии. Обзорнораскрывающие их существенные признаки, связи, отношения и придающие им качественнуюхарактеристику.

          Благодаря символикехимический язык приобрел ряд достоинств: краткость, однозначность, точность,большие эвристические возможности. Он стал активным средством познания химии,описания его результатов, выражения наиболее важных и характерных признаков иобъективных связей в химии [4].

          Появление языкахимических знаков, формул и уравнений вызвано внедрением в химию атомистики,которая с помощью химического языка позволяет регистрировать и закреплятьрезультаты познания состава, структуры и химических превращений веществ.

          Школьный химическийязык – это язык химии, дидактически переработанный в соответствии с целями исодержанием обучения, с учетом возрастных особенностей учащихся ипсихологических основ его переработки [4].

          Он направлен наосвоение курса химии средней школы, на развитие и воспитание учащихся.

          Менделеев писал,говоря о химическом языке, что «химические формулы говорят химику целую историювещества», что химические знаки, формулы, уравнения –  это «международный язык,придающий химии, кроме точности понимания, простоту и ясность, основанные наисследовании законов природы» [5].

          Составление методикиформирования химического языка в школе, связано с именами таких ученых, какГ.И. Гесс, Д.И. Менделеев, А.М. Бутлеров. Дальнейшее его развитие  осуществленоВ.Н. Верховским, Л.М. Сморгонским, С.Г. Шаковаленко, Д.М. Кирюшкиным и современнымиучеными.

          Учитель в своейпрактике должен уделять особое внимание формированию химического языка. Еслихимический язык освоен школьниками, то химия не будет представлять для нихсложности. Если не освоен, то предмет будет трудным. Поэтому формированиюхимического языка следует уделять особое внимание.

          Рассмотрим, какиетребования должны предъявляться к овладению учащимися химическим языком:

1.   Усвоениекачественного и количественного значения химических знаков элементов иумение правильно применять их.

2.   Усвоениекачественного и количественного значения химических формул, приобретениеумения составлять формулы веществ по валентности, образующих их элементов.Формирование умения читать формулы, проговаривать их на слух, и применять ихпри истолковании состава веществ и химических процессов с точки зрения теориистроения вещества. Умение  производить по формулам простейшие  расчеты.

3.   Составлениеионных и простейших электронных формул, чтение и понимание их.

4.   Составлениеструктурных формул органических и некоторых неорганических веществ, чтение ипонимание их. Применение структурных формул при изложении вопросов о составе,получении и химических свойствах вещества.

5.   Усвоениекачественного и количественного значения уравнений химических реакций, умениесоставлять и читать их, производить стехиометрические расчеты.

          Основу химическогоязыка составляет терминология, введенная в науку французским ученым А.Лавуазье. Термины вводятся, формируются и развиваются на протяжении всегошкольного курса. Для успешного усвоения терминологии целесообразно учитьшкольников умению работать с терминами, использовать составленный ими впроцессе обучения терминологический словарь. Школьники должны знать значение исмысл химических и научных терминов; уметь связывать их с основными химическимипонятиями, раскрывать этимологическое и смысловое значение термина, уметь егопроанализировать.

          Наряду с этим,школьника следует учить произношению и записи термина, раскрывать содержаниетермина; заменять, при необходимости, его другим, близким по смыслу и значению( например: «сублимация» – «возгонка» ); осуществлять анализ и взаимопереходымежду терминами и символами.

          Как было отмеченовыше, основоположником символики является

Я. Берцелиус. Символика – этонаиболее специфическая часть языка химии, это система условных знаков науки,которые обобщенно, условно обозначают объекты, явления, закономерности химии,раскрывают их существенные признаки, связи, отношения, дают им качественную иколичественную характеристику. Символика включает химические знаки элементов,химические формулы и химические уравнения.

          Химический знак – этоне только краткое название атома, но и обозначение относительной атомной массы,а следовательно и молярной массы. Химический знак имеет и качественное иколичественное значение.

          Рассмотрим, какиезнания сообщаются школьнику о химическом знаке: исторические сведения осоздании химической символики, названия и обозначения знаков, их значения исмысл.

          После изучения знаковшкольники должны уметь произносить, записывать и использовать знаки;осуществлять переходы от названия к знаку и обратно.

          После изученияхимических знаков наступает этап формирования знаний о химических формулах,являющихся отображением молекулы вещества; весовых отношений элементоввещества; указывает из каких элементов состоит вещество; сколько атомов каждогоэлемента входит в состав молекулы и каково их количественное отношение.

          При изучениихимических формул следует раскрыть их значение в химическом познании. Показатьвиды химических формул (эмпирические, электронные, ионные, структурные,проекционные и т.д.), их смысл, качественное и количественное выражение формулы,связь с законом постоянства состава, правила составления формул.

          Школьники должныуметь составлять, читать, анализировать формулы. Определять по ним валентностьи степень окисления элементов, прогнозировать реакционную способностьхимических связей и соединений. Устанавливать закономерность между составом исвойством вещества, его составом и строением, производить расчеты, использоватьобщие формулы водородных и кислородных соединений, их классов и гомологическихрядов для обобщения и систематизации знаний.

          Изучению химическихзнаков и химических формул учитель должен уделить особое внимание, так какзнания о них являются ключом для успешного усвоения химических уравнений.Известно, что наибольшее число фактических ошибок, школьники допускают присоставлении химических уравнений.

          Химические уравненияпоказывают, какие молекулы вступили в реакцию и какие новые молекулы (вещества)получились в результате реакции, в каком весовом отношении реагировали молекулыи в каком весовом отношении образовались новые молекулы (вещества). Химическиеуравнения показывают сущность химической реакции с точки зренияатомно-молекулярной теории.

          Химические уравненияпоказывают, что изменение состава молекул исходных веществ и образованиемолекул нового состава, при химической реакции, явилось следствием движенияатомов, их взаимной перегруппировки в молекулах.

          Наряду с этим следуетпоказать, что химические уравнения имеют «качественное и количественное»содержание. По ним можно производить разнообразные вычисления.

          При изучениихимических уравнений учитель раскрывает учащимся значение уравнений в познаниихимии, виды уравнений, их смысл и связь с законом сохранения массы веществ,отражение в них качественной стороны реакций и количественных отношений,способы составления различных уравнений и расчетов по ним. При этом формируютсяследующие умения: составлять, читать, анализировать, толковать уравнения, раскрыватьсмысл коэффициентов, определять по уравнению тип реакции и давать ее описание.Производить расчеты по уравнениям реакций и осуществлять переходы от одноговида уравнения к другому.

          Терминологию исимволику дополняет химическая номенклатура. При ее изучении следует раскрытьее значение в познании, показать виды номенклатурных систем в обучении,раскрыть роль номинальных названий в познании химии, соотношения между номенклатурнойтерминологией и символикой. Следует научить школьников читать, произносить,истолковывать названия ионов, веществ неорганического и органического происхождения.Извлекать из названий информацию о классе соединений, о конкретных веществах,их качественном составе и характере, составлять названия веществ по международнойноменклатуре, осуществлять переход от названия вещества и наоборот. Соотноситьмеждународные, русские и тривиальные названия, составлять рациональные исистематические названия изомеров по формулам органических соединений инаоборот. Использовать номенклатуру при описании и объяснении веществ [4].

          Химическаяноменклатура, как и химический язык в целом, являются средством и методомпередачи учителем и усвоения учащимися химических знаний. С их помощьюрегистрируются и закрепляются химические знания о качественном и количественномсоставе веществ, строении молекул и т.д. Химические знаки, формулы и уравненияиспользуются при наблюдении химических реакций, их анализе и объяснении.

          Химический язык иноменклатура являются средством и методом применения добытых знаний напрактике; решения количественных, экспериментальных и других задач. В процессеобучения химический язык и номенклатура выступают как средство, с помощьюкоторого ученики осмысливают химические процессы, предвидят новые химические факты,планируют практические действия и выполняют их. Пользуясь химическими знаниямии химическим языком, школьники могут находить путь получения вещества, демонстрируяпри этом способность, разобраться в конкретной ситуации, предвидеть химическиефакты и планировать практические действия.

          Наряду с этим,химический язык и номенклатура являются средством учета знаний учащихся иизучения развития их мышления.

          С помощью химическогоязыка и номенклатуры, учащиеся излагают свои знания о составе, химическихсвойствах и применении веществ, объясняют реакции с точки зрения теориистроения вещества. В процессе обучения химии, должен быть достигнут свободныйпереход учащихся от химического языка к химическим терминам, общенаучным словами предложениям, от них к самостоятельной постановке эксперимента, т.е. к практическимдействиям.

          Таким образом, рольхимического языка в овладении школьниками химическими знаниями, умением инавыками чрезвычайно велика. В процессе последовательного овладения предметом,химический язык совершенствуется в тесной связи с развитием теоретическихзнаний, с накоплением химических фактов и усложнением химических понятий.

          Для успешногоформирования химического языка необходимо внедрять в школьную практикупроблемные и игровые ситуации, элементы занимательности и историческиесведения, а главное дидактические средства обучения, в частности – фланеле,магнитографию и химический эксперимент.

Примерыпрактических заданий по формированию химического языка.

 

1.   Проанализируйтесодержание первой главы учебника [1], выпишите новые химические понятия и дайтеим определения.

2.   Из главы«Первоначальные химические понятия» [1], выпишите предлагаемые в ней символыхимических элементов и дайте им названия.

3.   Втерминологический словарь выпишите формируемые в главе I[1] термины, дайте им характеристику.

4.   Изперечисленных химических знаков выписать символы элементов, относящихся кметаллам и дать им названия:

К,   Н,   Na,   O,   Cu,   N,  Fe,   S,   Ln.

5.   Изперечисленных химических знаков элементов выписать символы элементов – неметаллови назвать их:

C,   Mg,  Br,   Ag,   Cu,   P,   Al.

6.   Поназванию химического элемента напишите его химический символ:

Никель, Фосфор, Кальций,Литий, Гелий, Магний, Хлор, Барий, Углерод.

7.   Каковаколичественная характеристика элементов:

Кислород, Калий, Сера,Углерод, Фтор, Барий, Фосфор ?

8.   Расшифруйте,что означает следующая запись:

4H,   4H2,  H2,   O,   5O,   O2,   5O2    ?

9.  Напишите:   пять атомов азота;    пять молекулазота;    три атома хлора;       пять молекул хлора.

         

Работа с химическойформулой.

I.         Качественная характеристика.

Рассмотрим на примере оксидафосфора (V).

1.  Эмпирическая формула  -  P2O5

2.    Веществосостоит из элементов: фосфора и кислорода.

3.   Относитсяк классу оксидов, так как отвечает определению оксидов:

Оксиды – это сложные вещества,состоящие из двух элементов, один из которых кислород, проявляющий степеньокисления – 2.

4.   Данныйоксид относится к классу кислотных оксидов, так как ему соответствуетортофосфорная кислота:

P2O5   -  H3PO4

 

II.        Количественная характеристика.

1.  Молекула   P2O5   состоитиз двух атомов фосфора и пяти атомов кислорода.

2.   Определимотносительную молекулярную массу оксида:

Mr(P2O5)= 2Ar(P) + 5Ar(O) = 2.31 + 5.16 = 142

3.   Молярнаямасса оксида фосфора (V)

M(P2O5)= 142 г/моль.

4.   Определиммассовые доли элементов в P2O5, используя следующую формулу:

              n. Ar(Э)

W(Э) = ¾¾¾¾¾¾¾ , где

                               Mr (вещества)

                   W – массовая доля элемента

                    n  -  число атомов элемента

                   Ar – относительная атомная масса элемента

                   Мr – относительная молекулярная масса вещества.

а)       определимотносительную молекулярную массу вещества (см. выше)

          Mr(P2O5) = 142

б)      расчет массовой долифосфора:

              n(P)× Ar(P)                       2 × 31

W(P) = ¾¾¾¾¾¾;  W(P) = ¾¾¾ = 0,4366  или (вдолях единицы) 43,66 %

             Mr(P2O5)                            142

          в)       расчетмассовой доли кислорода:

               n(O) × Ar(O)                         5×16

W(O) = ¾¾¾¾¾¾¾;  W(O) = ¾¾¾ = 0,5634 или   56,34 %

                Mr(P2O5)                             142

         

W(O) можно определить и следующим образом :

W(O) = 100% — W(P)= 100% — 43,66% = 56,34%

         

          5.  Определение отношения моль атомов элементов поформуле P2O5

n(P) = 2 ;  n(O) =5;   n(P):n(O) = 2:5 .

         

6.Определение отношения масс элементов:

P2O5      m(P) =2×31 = 62 ;   m(O) = 5 ×16 = 80 ;  m(P):m(O) =62:80, сократим на 2

              m(P):m(O) = 31:40 .

          7. Определение валентности элементов по формуле P2O5

а)       наименьшее общеекратное символов элементов, которые делятся на 2 и 5

равно 10.

б)      число 10 делим навеличину индекса каждого элемента и получаем  значение валентности элемента.

                             V II

          P2O5   ®   P2O5

/>           

           10

        наименьшееобщее

            кратное

                8. На ряду сэтим, по валентности можно составить формулу вещества. Например, в оксидефосфора валентность фосфора равна трем, а кислорода двум.

                   III  II

                    P   O

          Находим наименьшее общее кратное – число, котороеделиться на 3 и 2 – число 6. Это число (6) делим на соответствующие элементамзначения валентностей и получаем соответствующие элементам индексы:

          для фосфора        6:3= 2;

          для кислорода     6:2= 3   

и составляем формулувещества:    P2O3 .

          Приведем примерызадач на расчет по формуле:

№1.   Соединение некоторогоэлемента имеет формулу Э3О4, а массовая доля элемента внем 72,4%. Установите элемент [6].

Методика решения:

/>


Дано:                               1. Выразим массовую долю элемента:

Э3О4                                                                               n(Э) × Ar(Э)

W(Э)=72,4%,                     W(Э) = ¾¾¾¾¾¾  ;

/>или0,724                                              Mr(Э3О4)

Э — ?                                  2. Примем Ar(Э) = X,тогда

                                              Mr(Э3О4)  = 3X + 4×16 = 3X +64  .

3. Подставим принятыеобозначения в формулу

                          3× X

          0,724 = ¾¾¾¾  ;        находим Х

                         3×X +64

2,172 × Х + 46,34 = 3 × Х ;    0,828 × X = 46,34 ;   X= 56.

Следовательно, Ar(Э) = 56;  Элемент – железо.

№2.   В результате обжига навоздухе 8,0 г сульфида молибдена было получено 7,2 г оксида молибдена (VI).Установите формулу исходного сульфида молибдена [7].

Методика решения:

/>


Дано:                              1. По закону сохранения массы веществ

m(MoxSу) = 8,0 г                  m(Mo)до реакции = m(Mo) после реакции  след-но

/>m(MoO3) = 7,2 г                   n(Mo)до реакции = n(Mo) после реакции

MoxSу — ?                          2. Определим количество вещества оксида

                                            молибдена (VI)

                                                                  m         7,2 г

                                             n(MoO3) = ¾¾  = ¾¾¾¾¾ = 0,05 моль

                                                                   M        144 г/моль

3. Определим количествовещества и массу молибдена

n(Mo) = n(MoO3) = 0,05моль;   m(Mo) = 0,05 × 96 =4,8 г

4. Найдем массу серы иколичество вещества серы

                                                                                          m           3,2

m(S) = m(MoxSу)– m(Mo) = 8,0 – 4,8 = 3,2 г;    n(S) = ¾¾ = ¾¾ = 0,10 моль

                                                                                          M          32

5. Найдем отношение количестввеществ молибдена и серы

n(Mo): n(S) =0,05:0,10 = 1:2

Следовательно, формуласульфида молибдена:   MoS2

№3.   Определить массуводорода в (г), содержащегося в 3,01 × 1024молекул метана [8].

Методика решения:

/>Дано:                                        Длярешения задачи необходимо последовательно                           

СH4                                          использовать следующие формулы:

/>N(СH4) = 3,01 × 1024                                      N                             m

                                                                            n = ¾¾         и     n = ¾¾  ;

 m(H) — ?                                            NA                           M

1.   Находимколичество вещества метана и водорода:

                       N(СH4)

n(СH4) = ¾¾¾¾¾¾¾;   где NA – постоянная Авогадро, равная6,02 × 1023

                           NA                                структурных единиц.

                 3,01 ×1024

n(СH4) = ¾¾¾¾¾¾= 5 моль

                 6,02 ×1023

 

n(H) = 4n (СH4) = 4 × 5 = 20 моль атомов водорода

2.   Определиммассу водорода в (г):

m(H) = n(H) × M(H) = 20 × 1 = 20 г.

№4.   Какова молекулярная формула углеводорода,содержащего 82,5% углерода. Плотность паров по воздуху составляет 2 [9].

Методика решения:

/>Дано:                                1. По относительной плотности паров по воздуху

W(C) =82,5%                       расчитаем относительную молекулярную массу

Dвозд = 2                              углеводородаСхНу

/>                                                             Mr(СхНу)

СхНу  — ?                               Dвозд = ¾¾¾¾¾ ;   Mr(возд) = 29

                                                             Mr(возд)

Mr(СхНу) = 29 × 2 = 58 .

2.   Используяформулу расчета массовой доли элемента, определим число атомов углерода:

              n(C) ×Ar(C)                                          X × 12

W(C) = ¾¾¾¾¾¾ ;   n(C) = X ;   0,825 = ¾¾¾ ;  X = 4;      n(C) =4

                 Mr(СхНу)                                            58

3.   Определиммассовую долю элемента водорода и число его атомов:

W(H) = 100% — W(C) = 100 – 82,5 = 17,5%

           

               n(H) ×Ar(H)                                          Y × 1

W(H) = ¾¾¾¾¾¾ ;  n(H) = Y ;   0,175 = ¾¾¾ ;  Y = 10;    n(H) =10

                 Mr(СхНу)                                             58

Следовательно, формула углеводорода:  С4H10  -  бутан.

№5.   Установите формулу кристаллогидрата MnCl2, если известно, что при его обезвоживаниимассовая доля сухого остатка составила 63,63% от массы кристаллогидрата [10].

Методика решения:

/>Дано:                                                1.Процесс обезвоживания кристаллогидрата

MnCl2 × Х H2O                           можно выразить следующей схемой:

/>W(MnCl2)= 63,63%                                              t°

                                                  MnCl2 ×Х H2O   ® MnCl2 + Х H2O

MnCl2 × Х H2O  — ?                    

Сухой остаток составитбезводная соль MnCl2 ,  массовая долякоторого 63,63%.

2.   Выразимвеличину массовой доли сухого остатка:

                         Mr(MnCl2)

W(MnCl2) = ¾¾¾¾¾¾¾¾¾ ;

                        Mr(MnCl2× Х H2O)

3.   Рассчитаемотносительные молекулярные массы безводной и водной солей:

Mr(MnCl2) = 55 + 2 × 35,5 =126

Mr(MnCl2 × Х H2O)= 126 + 18X

4.   Подставим,найденные величины в формулу массовой доли и определим значение  Х:

                    126

0,6363 = ¾¾¾¾¾;    80,17 + 11,45 X = 126;  11,45 X= 45,83;  X = 4 .

                126 + 18 Х

Следовательно, формула кристаллогидрата:     MnCl2× 4H2O


№6.   Массовая доля серебра в соли предельной одноосновнойорганической кислоты составляет 70,59%. Написать молекулярную формулу кислоты,если известно, что она состоит из углерода, водорода и кислорода [11].

Методика решения:

/>Дано:                                 Общая формула соли предельной одноосновной орга-

W(Ag) =70,59%                 нической кислоты имеет следующий вид:

/> 


Cn H2n+1 COOH  - ?                         Cn H2n+1 COOAg

1.   Выразиммассовую долю серебра в общем виде:

                   n(Ag) × Ar(Ag)

W(Ag) = ¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾ ;

                  Mr(Cn H2n+1COOAg)

2.   По формулерассчитаем относительную молекулярную массу соли:

Mr(Cn H2n+1 COOAg)= 12n + 2n + 1 +12 + 2 × 16 + 108 = 14n + 153 .

3.   Сведемданные в формулу массовой доли:

                   1 × 108

0,7059 = ¾¾¾¾¾;       9,88n + 108 = 108;    n=0

                 14n + 153

Следовательно:  14n – превращаетсяв 0 и форму соли   HCOOAg, а формула кислоты HCOOH .

Часть 2.   Место эксперимента и его роль в развитиимышления

                  школьников.

 

          Одним изважнейших словесно – наглядных и словесно – наглядно – практических методовобучения является химический эксперимент. Он играет особую роль в обучениихимии. Химический эксперимент знакомит учащихся не только с самими явлениями,но и методами химической науки. Он помогает вызвать интерес к предмету, научитьнаблюдать процессы, освоить приемы работы, сформировать практические навыки иумения.

          Следует отметить, чтопроблема химического эксперимента в методике обстоятельно исследована. Большойвклад в нее внесли такие ученые как В.Н. Верховский, В.В. Фельдт, К.Я.Парменов, В.В. Левченко, В.С. Полосин, Д.М. Кирюшкин, Л.А. Цветков и другие.

          К.Я. Парменов[13] нетолько уделял внимание технике эксперимента, но и методике его включения вучебный процесс. Он отмечал, что при провидении

демонстрационного экспериментанеобходимо подготовить учащихся к наблюдению опыта и умело руководить этиминаблюдениями. Особенно детально разработана эта проблема В.С. Полосиным[14,15]. Он исследовал эффективность различных способов приложения химическогоэксперимента, разработал методику комплексного использования химическогоэксперимента в сочетании с другими средствами обучения.

          Химическийэксперимент можно разделить на два вида: демонстрационный и ученический.Демонстрационный эксперимент относится к словесно – наглядным методам обучения.

          Демонстрационнымназывают эксперимент, который проводится в классе учителем, лаборантом или иногдаодним из учащихся [16].

          Демонстрационныйэксперимент, проводится в соответствии с государственной программой по химиидля средней школы, по каждой конкретной изучаемой теме курса.

          Демонстрационныйэксперимент дает возможность учителю формировать интерес к предмету ушкольников, научить их выполнять определенные операции с веществом; приемамлабораторной техники.

          К требованиям,предъявляемым к демонстрационному эксперименту, следует отнести:

-    Наглядность. Эксперимент следует проводить в цилиндрах, стаканах,чтобы химическое явление можно было наблюдать с любой точки класса. Столпреподавателя не должен быть загроможден лишними предметами, чтобы были видныруки учителя. Можно использовать подъемный столик или кодоскоп.

-    Простота. Прибор, в котором демонстрируют эксперимент, не долженсодержать лишних деталей и нагромождений, чтобы внимание обучаемых неотвлекалось от химического процесса. Не следует увлекаться эффектными опытами,так как менее эффектные опыты не будут пользоваться вниманием.

-    Безопасность эксперимента. Учитель несет ответственность забезопасность учащихся, поэтому в кабинете должны находиться средства пожарнойбезопасности, вытяжной шкаф для проведения работ с вредными и пахучимивеществами, средства для оказания первой помощи. реактивы для проведенияопытов должны быть проверены заранее; посуда для эксперимента – чистой. Припроведении опасных опытов следует использовать защитный экран.

-    Надежность. Опыт всегда должен удаваться, и с этой целью техникаэксперимента перед его проведением должна быть тщательно отработана, всеоперации должны быть четкими, уверенными; недопустима неряшливость в оформленииопыта. Учитель должен следить за своим внешним видом и поведением. В случаенеудачи, необходимо выяснить ее причину, и опыт на следующем уроке повторить.

-    Необходимость объяснения эксперимента. Любой опыт должен сопровождатьсясловом учителя. Возникающие паузы можно использовать для организации диалога сошкольниками, выяснения условий проведения эксперимента и признаков химическихреакций.

(условия– это то, что необходимо для того, чтобы реакция началась и протекала;

признаки –это то, по чему судят о том, что реакция протекает или уже закончилась ).

Следует помнить, что опыт – это метод исследования, поэтому лучшепровести меньшее их количество, но каждый опыт должен быть объяснен.

Методика демонстрации опытов:  

1.   Необходимапостановка цели опыта – для чего проводится опыт, что необходимо понять врезультате наблюдений за экспериментом.

2.   Следуетописать прибор, в котором проводится опыт; условий, в которых он проводится;дать характеристику реактивам.

3.   Организоватьнаблюдения за опытом учащихся для выявления признаков реакции и проведенияанализа.

4.   Помочьшкольникам сделать соответствующие выводы и теоретическое обоснование.

Как любойучебный процесс, демонстрационный эксперимент решает три задачи:образовательную, воспитательную, развивающую, суть которых состоит в следующем:

Образовательнаяцель – получить информацию о протекании химической реакции, свойствах веществ иметодах химической науки;

Воспитательная– сформировать убеждение, что опыт – инструмент познания, что мир познаваем.

Развивающая– развитие наблюдательности, умение анализировать явления, факты; делатьобобщения и выводы.

          В основе словесно –наглядно – практического метода лежит практическая деятельность учащихся,которая не может осуществляться без руководящего слова учителя и безиспользования элементов наглядности. Главный путь этого метода –самостоятельная работа школьников. Ее формы: коллективная, групповая ииндивидуальная. Виды самостоятельной работы: ученический эксперимент, решениехимических задач и упражнений, работа с литературой; выполнение творческихзаданий; письменные работы контрольного характера и т.д..

          Самостоятельнаяработа – это наиболее важный путь освоения учащимися новых знаний, умений инавыков в освоении методов химической науки.

          Образовательная цельсамостоятельной работы – освоение методов химической науки, экспериментальнымиумениями; умениями работать с учебником, литературой; производить расчеты;пользоваться химическим языком.

          Воспитательная цель - формирование черт личности школьника, трудолюбия, настойчивости, товарищескойвзаимопомощи.

          Развивающая цель –развитие самостоятельности, интеллектуальных умений, умение анализироватьявления и делать выводы.

          Самостоятельнаяработа может быть источником знаний, способом их проверки, совершенствования изакрепления знаний, умений и навыков. Этот вид деятельности учащихсяформируется под контролем учителя.

Как показано выше, ученический эксперимент – вид самостоятельной деятельностиучащихся, запланированный в государственной программе по химии. Это способ проверкиистинности, приобретенных знаний; способствующий более глубокому пониманиюматериала, усвоению знаний. Ученический эксперимент можно подразделить на лабораторныеопыты и практические работы.

          Лабораторные опытыпроводятся школьниками во время объяснения учителем нового материала. Для этогоученические столы оснащаются необходимым оборудованием и реактивами. Учительруководит выполнением эксперимента, оформлением отчета. Лабораторный опыт –источник знания, к нему предварительно школьники не готовятся. В тетрадяхделается соответствующие записи.

          Практические работыпроводятся после изучения определенной темы или раздела. Это уроки контролирующиезнания, умения и навыки. К ним готовятся заранее по инструкции, изложенной вучебнике. Перед допуском к выполнению практической работы учитель проводитинструктаж по технике безопасности и выполнению работы. Объясняются наиболеесложные моменты в работе. Работа выполняется в течении 45 минут, оценкивыставляются каждому ученику. Отчет оформляется в специальных тетрадях, послепроверки, проводится анализ.

          Ученическийэксперимент должен удовлетворять следующим требованиям [4 с.102-109]:

1.   Учащиесядолжны понимать суть опыта и знать последовательность выполнения отдельныхопераций по инструкции.

2.   Соблюдатьдозировку реактивов и правила работы с ними.

3.   Уметьсобирать приборы по рисунку и правильно работать с ними.

4.   Неукоснительновыполнять правила техники безопасности при обращении с оборудованием, приборамии реактивами.

5.   Четкооформлять отчет о проведенной экспериментальной работе.

Выполняя химические работы, самостоятельно, или наблюдая за их демонстрационнойпостановкой ученики узнают о природе вещества, устанавливают взаимосвязи междуее строением и свойствами.

В настоящее время, совершенствование школьного химического эксперимента,в основном, заключается в модернизации приборов, аппаратов, созданияоборудования для работы с малыми количествами и, к сожалению, в меньшей степенионо нацелено на разработку принципиально новых химических опытов, которые далибы возможность применять на уроках проблемные и исследовательские формыорганизации учебной деятельности школьников.

          Известно, чтоположительные результаты в развитии творческих способностей школьников возможныпри систематическом применении в обучении проблемного и исследовательскогоподходов. Однако методически это трудная задача, решать которую необходимо.

          Детальная разработкаметодики проведения проблемного эксперимента поможет учителю в организациимыслительной деятельности учащихся.

          Широко используемыйобъяснительно – иллюстративный метод обучения, не дает возможности учителюдобиться прочного усвоения учениками знаний и умений. Проникающее в современнуюшколу развивающее обучение, направлено на создание учителем проблемных ситуацийи самостоятельное овладение учениками новыми знаниями, поэтому меняется и рольучителя. Если раньше он выполнял в основном роль информатора знаний, то внастоящее время он должен управлять процессом обучения.

          В проблемном обучении(развивающем обучении) все учащиеся включаются в процесс решения проблем.Проблемные ситуации должны организовываться систематически, что способствуетразвитию логического мышления учащихся, их творческих способностей, интересам кучению.

          Классификацияпроблемных ситуаций приводится в книге Малафеева Р.И. [17]:

-    неожиданность

-    конфликт

-    предположение

-    опровержение

-    несоответствия

-    неопределенности.

Все этиситуации, на наш взгляд, можно выразить как возникшие у

школьниковпротиворечия, с имеющимися знаниями, которые следует разрешать выдвижениемгипотезы и ее решением.

         

          Выполняя проблемныезадания, ученик должен активно и непосредственно участвовать в поиске иприобретении новых знаний и овладением новыми способами деятельности.

          Рассмотримвозможности проблемного метода обучения на примере темы «Гидролиз», изучаемая вразделе «Теория электролитической диссоциации», курса химии 9-го класса.

Проблемный урокпо теме «Гидролиз солей».

 

Цели урока:

 

Образовательная:Закрепить у школьников знания теории электролитической диссоциации, умениеразделять вещества н а электролиты и не электролиты, определять характер средыпо окраске индикатора. Сформировать знания о гидролизе, как особом свойстве солей.Доказать влияние состава соли на направление реакции, и привести учащихся квыводу о смещении равновесия диссоциации молекул воды, за счет связыванияодного из ее ионов ионами соли. Сформировать умение по составу соли (ееприроде) прогнозировать реакцию среды.

Воспитательная:Через проблемный метод обучения раскрыть перед учениками научный путь познаниячерез доказательство гипотезы, способствовать переходу знаний в убеждения.Посредством эксперимента привить навыки трудолюбия, бережного отношения к реактивам,к природе, эстетические качества.

Развивающая: Напримере свойств солей, различной природы, их отношение к воде, продолжитьразвитие умений наблюдать, сравнивать изучаемые явления, выявлять причинно –следственные связи, делать соответствующие выводы.

Тип урока:

 

По дидактической цели –формирование новых знаний.

По способу организации –проблемный.

Методы обучения:

Основной – проблемный.

Частные методы иметодические приемы:

-    преподавание; фронтальная беседа, воспроизводящая беседа с использованиемдемонстрационного эксперимента.

-    Учения; эвристическая беседа, лабораторные опыты.

Средства наглядности: таблицарастворимости.

Оборудование дляэксперимента: штатив с пробирками, растворы лакмуса и фенолфталеина,растворы солей; хлорида натрия, карбоната натрия, хлорида аммония, ацетата аммония.

Литература:

1.   Программапо химии для средней школы. М. Из-во «Дрофа». 1999. с.34

2.   Ф.Г.Фельдман, Г.Е. Рудзитис. Химия. 9-й класс. М. Просвещение. 1999.с.18-20

3.   Н.С.Ахметов. Актуальные вопросы курса неорганической химии. М. Просвещение.1991.с.176-180

Межпредметные связи:

Физика – заряд ионов.

Биология – процесс гидролиза ворганизме человека; использование гидролиза при внесении удобрений в почву.

Внутрипредметные связи:

Теория строения вещества,теория электролитической диссоциации, свойства кислот и оснований, их действиена индикаторы, понятия электролит, не электролит.

Структурныеэлементы урока:


1.   Восстановлениеопорных знаний.

 

/>Деятельность учителя

(время 5 минут)

Фронтальная беседа:

1. Дайте определение электролитической диссоциации.

Деятельность ученика

Ученик А. Электролитической диссоциацией называется распад электролита на ионы при растворении в воде или рас плавлении.

2.   Какие вещества называются электролитами?

3.   Дайте определение не электролитам.

Ученик Б. Электролиты – вещества, обладающие ионной проводимостью.

Не электролиты – это вещества, не обладающие ионной проводимостью.

4.   Приведите примеры:

-     Электролитов

-     Не элекролитов

Ученик В.

-     соли:  NaCl; K2SO4; Al(NaO3)3 и т.д.

     кислоты: НСl; H2SO4; HNO3; HJ.

     щелочи: NaOH; LiOH; Ba(OH)2

-     органические вещества, концентрированные NH4OH, уксусная кислота (ледяная), кристаллические соли, сахар кристаллический и раствор сахара и т.д.

5.   Перечислите, в каких случаях реакции между растворами – электролитами идут до конца.

Ученик Г. Реакции между электролитами идут до конца если:

1.   Выпадает осадок.

2.   Выделяется газ.

3.   Образуются молекулы воды или какого либо другого слабого электролита.

 

2.   Формированиезнаний, умений, навыков.

 

Деятельность учителя Деятельность ученика

(время 25 минут)

Запишите тему урока:

«Гидролиз солей»

Вспомните, какую окраску будут иметь индикаторы в дистиллированной воде:

-     лакмус

-     фенолфталеин

проводим эксперимент, доказывающий рассуждения учеников.

     Как изменится окраска этих индикаторов, если к их водному раствору прилить раствор кислоты (проводим эксперимент).

Почему окраска индикаторов изменилась?

ПРАВИЛЬНО.

Ученик А. Лакмус – фиолетовую,

Фенолфталеин – бесцветную.

Ученик Б. Окраска лакмуса станет красной, а фенолфталеин останется бесцветным. В дистиллированной воде концентрация ионов Н+  и ОН — одинакова и среда поэтому нейтральна. Если прилить раствор кислоты, создается избыток катионов водорода Н+, которые определяют кислую среду, и окраска индикатора поэтому изменяется.

В две пробирки нальем дистиллированную воду и добавим:

-     в первую пробирку лакмус,

-     во вторую фенолфталеин.

Среда нейтральная. Затем в обе пробирки добавим раствор щелочи NaOH.

Какие изменения мы наблюдаем?

Дайте объяснения.

ПРАВИЛЬНО.

Ученик В. Лакмус изменил окраску с фиолетовой на синюю, а фенолфталеин на малиновую. При добавлении к дистиллированной воде щелочи, в растворе создается избыток ионов ОН-, определяющих щелочную среду и окраска индикатора изменяется.

Итак, какой можно сделать вывод на основании проведенного эксперимента:

1.   В нейтральной среде концентрация ионов Н+  и ОН- одинакова, поэтому лакмус имеет фиолетовую окраску, а фенолфталеин – бесцветную.

2.   В кислой среде имеется избыток ионов Н+, поэтому лакмус приобретает красную окраску, а фенолфталеин остается бесцветным.

3.   В щелочной среде имеется избыток гидроксид ионов ОН-, поэтому лакмус изменяет окраску на синюю, а фенолфталеин становится малиновым.

 

/>    Нальем в две пробирки раствор хлорида натрия. Как вы думаете какую окраску будут иметь лакмус и фенолфталеин в растворе этой соли?

Почему?

ПРАВИЛЬНО.

    Ваши рассуждения подтвердим экспериментом. Прильем к раствору соли в первую пробирку раствор лакмуса, во вторую раствор фенолфталеина. Действительно среда в обеих пробирках нейтральная.

    Нальем в две пробирки раствор карбоната натрия. Как вы думаете, будет ли изменяться окраска индикаторов в растворе этой соли? Проделаем эксперимент. Вы видите, что в первой пробирке лакмус изменил окраску на синюю, а во второй фенолфталеина на малиновую.

    (У школьников возникло противоречие с имеющимися знаниями – учителем создана проблемная ситуация, которую следует решить.)

    Следовательно, раствор Na2CO3 имеет щелочную среду. Кто может дать объяснение этому факту?

/> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> />

Это правильно. Но попробуйте объяснить появление избытка ионов ОН — в растворе соли. Затрудняетесь? Давайте вспомним, из чего состоит раствор?

Что в данном случае является растворителем и растворенным веществом?

Подумайте еще раз, как объяснить избыток гидроксид ионов в растворе

Na2CO3 ?

Проводим опыт: наливаем в две пробирки воду и испытываем ее индикатором. Изменилась ли окраска индикатора?

Правильно, т.е. концентрация ионов водорода и гидроксид-ионов находится в равновесном состоянии.

Напишите уравнение диссоциации воды.

Ребята, процесс диссоциации воды – равновесный процесс, поэтому это равновесие можно сдвигать в ту или иную сторону. Для сдвига равновесия требуются определенные условия. Как вы думаете, в нашем примере, что может оказать влияние на сдвиг равновесия диссоциации воды?

Выдвижение гипотезы и ее доказательство.

    Итак, нам необходимо выяснить, почему изменилась окраска индикаторов в растворе карбоната натрия.

    Напишите уравнение диссоциации соли  Na2CO3.

/> /> /> /> /> /> /> /> /> />

Выясним природу соли.

Правильно.

Как вы думаете, какие частицы соли могут связывать частицы воды и смещать равновесие ее диссоциации?

Напишем схему реакции:

CO32–  +  НОН   ®   НCO3–  + ОН–

                                             Среда щелочная

Это краткое ионное уравнение выражает сущность процесса реакции соли с водой. Запишите уравнение в молекулярном виде.

    Проверим наше рассуждение на другом примере. В две пробирки нальем раствор хлорида аммония и прильем к ним:

-     лакмус

-     фенолфталеин

Какие признаки реакции мы наблюдаем?

Какой можно сделать вывод из этого опыта?

Напишите уравнение диссоциации соли NH4Cl, определите природу соли.

/> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> />

Какие частицы, на ваш взгляд, могут смещать равновесие диссоциации воды?

Напишите уравнение реакции:

NH4+  + НОН  ® NH4OH + Н+

                                              среда кислая

Наши рассуждения совпадают с результатами опытов, следовательно, выдвинутая вами гипотеза, что частицы соли, связывая частицы воды, смещают равновесие диссоциации воды и в результате этого накапливаются ионы, определяющие среду.

Запишите уравнение реакции в молекулярном виде.

В две пробирки нальем раствор соли CH3COONH4 – ацетат аммония, и прильем в первую – лакмус, а во вторую – фенолфталеин. Какие изменения мы наблюдаем?

Напишем уравнение диссоциации соли:

CH3COONH4  «  NH4+  +  CH3COO–

Какова природа соли?

Давайте выясним, почему индикаторы показали нейтральную среду.


Напишем уравнения реакций:

NH4+  + НОН  « NH4OH + Н+

                              Слабый электролит

CH3COO– + НОН  « CH3COOН + ОН–

                                     Слабый электролит

Или в общем виде:

NH4++CH3COO–+НОН « NH4OH+CH3COOН

                                             Среда нейтральная

В молекулярном виде:

CH3COONH4 + НОН « CH3COOН + NH4OH

Вернемся с вами к первому опыту с раствором NaCl, и подумаем, почему и в этом растворе среда нейтральная?

Напишите уравнение диссоциации соли:

И воды:

На основании приведенной записи, какой можно сделать вывод?

Итак, какой общий вывод можно сделать?

Соли, образованные сильным основанием и сильной кислотой, гидролизу не подвергаются.

Na+ + Cl– + НОН « Na+ + ОН– + Н+ + Cl–

Равновесие реакции смещено в сторону слабого электролита – Н2О, следовательно возможна обратная реакция нейтрализации, а прямая реакция не идет.

NaOH « Na+ + ОН–

HCl  « Н+ + Cl–

Реакция в этом случае не идет.

Правильно. Сегодня мы с вами познакомились с особыми свойствами солей, которое называется гидролизом. Запишите в тетрадь определение:

Ученик Г. Лакмус – фиолетовую,

Фенолфталеин- бесцветную.

При диссоциации соли

NaCl   «  Na+  +  Cl-

ионов Н+  и ОН-, определяющих среду, не образуется, поэтому среда должна быть нейтральной.

  Нет                                                   Да

(правильного объяснения дать не могут)

Это может произойти, если в растворе в избытке появляются ионы ОН-.

Раствор включает в себя растворитель и растворенное вещество.

 

   Растворитель — вода, а растворенное вещество – соль.

Вода, диссоциируя, дает протоны водорода и гидроксид ионы.

Нет, так как концентрации ионов Н+  и ОН-, одинаковы.

НОН « Н+  + ОН-

 

 

Наличие соли.

 

Na2CO3  «  2Na+  +  CO32–

Cсоль образована сильным основанием (NaOH) и слабой кислотой (H2CO3).

Ионы  Na+  не могут связывать частицы ОН-, так как  NaOH  сильный электролит и может существовать в растворе лишь в виде ионов. Карбонат-ионы связывают Н+ с образованием мало диссоциирующего гидрокарбонат-иона НCO3–. При этом в растворе в избытке накапливаются ионы ОН–, определяющие щелочную среду.

Na2CO3  +  НОН  ®  NaHCO3 + NaOH

Раствор лакмуса изменил окраску на красную, а фенолфталеин остался бесцветным.

Раствор хлорида аммония имеет кислую среду.

NH4Cl  « NH4+  +  Cl–

Соль образована слабым основанием

(NH4OH) и сильной кислотой (HCl).

Ионы хлора Cl–  не могут сместить равновесие диссоциации воды, т.к. HCl сильный электролит и существует только в виде ионов. NH4+ ионы, свяжут гидроксид-ионы в слабый электролит NH4OH, и в свободном виде будут находиться катионы водорода, которые и определяют кислую среду.

NH4Cl + НОН  ® NH4OH + HCl

Окраска индикаторов не изменилась.

Соль образована слабым основанием

(NH4OH) и слабой кислотой

(CH3COOН).

Очевидно частицы соли NH4+ свяжут ионы воды ОН–, а частицы CH3COO–

свяжут Н+, поэтому частиц, определяющих среду, в свободном виде не будет и среда будет нейтральная.

Концентрация ионов Н+ и ОН– находятся в равновесии и среда будет нейтральная.

NaCl « Na+ + Cl–

HOH « Н+ + ОН–

NaCl – соль, образованная сильным основанием (NaOH) и сильной кислотой (HCl). Если предположить, что ионы Na+ свяжут ионы ОН–, то образуется сильный электролит NaOH, который существует в виде ионов Na+ и ОН–, а HCl так же сильный электролит, диссоциирующий на ионы Н+ и Cl–. Ионы, определяющие среду Н+ и ОН–, находятся в растворе в равных количествах, и среда будет нейтральной.

Соли могут реагировать с водой, связывая частицы воды. В зависимости от природы соли, среда может быть нейтральная, щелочная или кислая.

 

Гидролиз – реакция обмена между солью и водой, в результате которой наблюдается сдвиг равновесия диссоциации молекул воды, приводящий к –накоплению в растворе избытка ионов водорода или гидроксид ионов, меняющих реакцию среды.

Вспомните, какой характер имеет среда при гидролизе:

1)   Соли, образованной сильным основанием и слабой кислотой?

2)   Соли, образованной слабым основанием и сильной кислотой?

3)   Соли, образованной слабым основанием и слабой кислотой?

4)   Что можно сказать о взаимодействии с водой солей, образованных сильным основанием и сильной кислотой?

Ответ правильный.

Среда щелочная.

Среда кислая.

Среда нейтральная, или близкая к ней. Гидролиз идет полностью до конца.

В этом случае реакция не идет, т.е. эти соли гидролизу не подвергаются.

3.   Формированиеспособов умственных и практических действий с новыми знаниями.

Деятельность учителя Деятельность ученика

(время 15 минут)

Мы с вами выдвинули гипотезу и доказали ее. Теперь давайте ее подтвердим на других примерах. Перед вами на столе находится растворы следующих солей:   KJ;  K2S;  AlCl3;  (NH4)2S.

С помощью индикатора, определите среду каждого раствора, дайте характеристику природе соли.

   Результаты сведите в следующую таблицу:

Соль

Природа соли

Среда

Механизм процесса

KJ Образована сильным основанием и сильной кислотой нейтральная

KJ « K+ + J–

KOH « K+ + OH– 

HJ « H+ + J–

K2S

Образована сильным основанием и слабой кислотой щелочная

K+ + J– + НОН « K+ + OH– + H+ + J–

                                 ¬¾¾¾¾

K2S « 2K+ + S2–

S2– + HOH « HS– + OH–

K2S + HOH « KHS +KOH

AlCl3

Образована слабым основанием и сильной кислотой кислая

AlCl3 « Al3+ + 3Cl–

Al3+ + НОН « Al(OH)2+ + H+  

AlCl3 + НОН « Al(OH)Cl2 + HCl

(NH4)2S

Образована слабым основанием и слабой кислотой нейтральная

(NH4)2S « 2NH4+ + S2–

2NH4+ + S2– + HOH « NH4OH + H2S

(NH4)2S + 2HOH « 2NH4OH + H2S

/> /> /> /> />

 

Задание на дом:

Ф.Г. Фельдман, Г.Е. Рудзитис.Химия. 9-й класс. М. Просвещение. 1999.с.18-20

§6, упражнения 1, 2, 3, 8 и подготовить ответы на следующие вопросы:

1)   Почему неподвергается гидродлизу хлорид калия?

2)   Почему в таблицерастворимости солей в некоторых случаях стоят прочерки?

3)   Как определитьгидролизуется или нет данная соль?

4)   Можно липрименить принцип Ле Шателье в случае реакции гидролиза?

5)   Используется лигидролиз в быту?

6)   Возможны лислучаи гидролиза в природе?

7)   О чем долженподумать агроном, прежде чем внести удобрения в почву?

Практическая часть.

 

1.   Напишитеуравнение реакций взаимодействия с водой следующих солей:

СaC2; Al4C3;  Ca3N2;  Mg3P2; CaH2; NaH.

Объясните причину этогопроцесса, по возможности определите характер среды.

2.   В растворсульфата меди внесите небольшой кусочек металлического лития и объяснитепричину образования осадка черного цвета.

3.   Вдемонстрационный штатив поместите две пробирки с растворами хлорида магния,хлорида железа (III). В каждую из пробирок поместите покусочку лития. Проанализируйте наблюдаемые явления и сделайте выводы.

4.   В растворхлорида меди (II) внесите тщательно зачищенный кусочеккаль-    ция. Опишите наблюдаемые явления.

5.   Вдемонстрационный штатив поместите пробирку с раствором хлорида железа (III) и внесите зачищенный кусочек кальция. Опишите наблюдениеи сравните их с опытом (1) и (4). Дайте объяснения результатам эксперимента.

6.   Проведитеопыты по взаимодействию магния и алюминия с растворами солей:

а) В пробирку налейте примерно15 мл раствора сульфата железа (III) и внесите магний.

б) В две пробирки налейте по 15мл раствора сульфата меди (II) и в каждую внеситекусочек алюминия. Наблюдайте за ходом процесса. Через 3 минуты внесите в одну изпробирок раствор хлорида натрия. Что вы наблюдаете?

Проведите анализ опытов а) иб).

 

Глава 2. Методика изучения растворов.

          Теория растворов –одна из ведущих теорий курса химии. Причины важности темы кроется не только втом, что она имеет большое практическое значение, но и прежде всего вовзаимосвязи этой темы со многими курсами химических дисциплин, а так же межпредметныесвязи ее с биологией, географией, физикой и другими дисциплинами.

          Первые сведения оводе школьники получают еще в начальной школе при изучении природоведения игеографии, а более детально знакомятся со свойствами воды, растворимостью ирастворами в курсе химии 8-го класса.

          Проведем анализлитературных данных по изучаемому вопросу. Так в работе [18] рассматриваетсяметодика проведения двух лабораторных уроков по теме: «Растворимость веществ вводе».

          На первом урокеучитель сообщает учащимся, что многие газы, жидкости и твердые вещества, приконтакте с водой растворяются в ней. Из курса физики учащимся известно, чтомолекулы веществ находятся в непрерывном движении. Этим и объясняется явлениедиффузии – самопроизвольного взаимопроникновения, приведенных в соприкосновение,различных веществ. Далее говорится о том, что если положить в цилиндр с водойкристаллы дихромата калия, то через некоторое время вокруг кристаллов вода окраситсяв оранжевый цвет. Невидимые частицы дихромата калия под влиянием молекул водыоторвались от кристаллов и диффундировали в воде. Диффузия происходит медленно,но в конце концов получается однородный раствор. Затем предлагается ответить навопрос: можно ли ускорить процесс растворения? Для получения ответа учащиесяпроделывают следующий лабораторный опыт: в одну пробирку они помещают немногоповаренной соли крупного помола, а в другую – сильно измельченную. Затем в обепробирки добавляют одинаковый объем воды. Учащиеся наблюдают, что соль мелкогопомола растворяется быстрее, чем крупного. На основе этого опыта они делаютвывод: процесс растворения ускоряется при измельчении вещества. Чем же этообъясняется? Тем, что при измельчении вещества увеличивается поверхностьсоприкосновения его с жидкостью. Далее учащиеся сравнивают растворениеразличных веществ в воде. При этом они выполняют следующий опыт. В четырепробирки насыпают равные порции сульфата кальция, сульфата бария, алюмокалиевыхквасцов, хлорида натрия. Во все пробирки наливают объем воды. Учащиесянаблюдают, что сульфаты бария и кальция как будто совсем не растворяются,квасцы растворились частично, а хлорид натрия практически полностью. Затемставится перед учащимися вопрос: можно ли все-таки добиться растворения сульфатабария, сульфата кальция и квасцов? Учащиеся предлагают  нагреть пробирки, в которыхони растворяли указанные вещества. Выполнив эту операцию, они отмечают, что квасцырастворились, а сульфаты бария и кальция нет. На основе этого учащиеся приходятк выводу, что повысив температуру, все-таки можно увеличить растворимость веществ.Для подтверждения того, что сульфаты бария и кальция полностью не растворимы,учащиеся фильтруют через небольшие фильтры растворы с данными солями и несколькокапель каждого фильтрата выпаривают на жестяной пластинке. При выпариваниикапля сульфата бария на пластинке никакого следа не оставляет, а в случае ссульфатом кальция, на пластинке в небольшом количестве появляется белый налет.

          Проведенный комплексопытов дает возможность сделать вывод о том, что по растворимости в водевещества делятся на растворимые, малорастворимые и нерастворимые [18].

Учительдемонстрирует учащимся таблицу растворимости веществ в воде и объясняет, как еюпользоваться. После этого они записывают в тетрадь определение растворимости.

Далее откачественной характеристики учитель переходит к количественной. Он предлагаетучащимся проверить, насколько хорошо растворима поваренная соль. В пробирку сраствором поваренной соли из предыдущего опыта учащиеся добавляют примерностолько же поваренной соли, сколько было взято ранее. Они взбалтывают пробиркис поваренной солью и наблюдают, что новая порция соли полностью уже не растворяется.При нагревании этого раствора наблюдается тот же эффект. Таким образом, учительподводит учащихся к понятию “насыщенный раствор” и даёт его определение[18]. 

Те жеоперации учащиеся проделывают с квасцами. В результате они убеждаются, что в такойже порции воды при нагревании квасцов растворимость больше, чем повареннойсоли. Учащиеся делают вывод: нагревание влияет на растворимость квасцов значительносильнее, чем на растворимость поваренной соли. Зависимость растворимости солейот повышения температуры определяется природой растворяемого вещества. Изменениерастворимости некоторых видов с изменением температуры наглядно показываюткривые растворимости. Учитель демонстрирует график кривых растворимости иразъясняет учащимся, как им пользоваться, раскрывает смысл коэффициентов растворимости,т.е. рассматривает количественную характеристику растворимости.

На второмуроке [18], учащиеся решают экспериментальную задачу: установитеэкспериментальным путем количественную зависимость растворимости нитрата калияот температуры. Составьте план определения коэффициента растворимости нитратакалия при температуре 20, 30, 40, 50° С и осуществите его в лаборатории, имеянеобходимое оборудование. Используя ваши данные, начертите график зависимостирастворимости нитрата калия от температуры, предварительно обсудив с учителемплан решения данной экспериментальной задачи. Учащиеся последовательновыполняют следующие операции: взвешивают, пустую фарфоровую чашку – m1 в колбе на 50-100 мл. Готовят в 30-50 мл водыконцентрированный раствор нитрата калия при температуре на 5-10° С  больше, чемзаданная, и следя за показанием термометра, медленно охлаждают раствор до заданнойтемпературы (на дне колбы должны выпадать кристаллы). Быстро отливают во взвешеннуючашку 5-10 мл раствора (выпавшие кристаллы должны остаться в колбе). Взвешиваютчашку с раствором, предварительно охладив его до комнатной температуры (на днечашки появляются кристаллы нитрата калия) – m2.Осторожно выпаривают раствор досуха, охлаждают чашку с оставшимся в нейнитратом калия и взвешивают – m3. Оставшийся вколбе раствор можно вновь нагреть до растворения выпавших кристаллов, охладитьдо другой, заданной температуры и повторить все операции.

Расчетосуществляется следующим образом:

1.   Массаотлитого раствора: m2 – m1= m4(г)

2.   Массасухого остатка нитрата калия: m3 – m1 = m5(г)

3.   Массаиспарившейся воды: m4 – m5= m6(г)

4.   Коэффициентрастворимости нитрата калия при данной температуре (растворимостью соли в 100 гводы): в m6(г) H2O растворяется  m5(г) KNO3; в 100 г H2O растворяется Х(г) KNO3.

Составляемпропорцию и находим Х:

          100 × m5

Х = ¾¾¾¾¾¾.

              m6

          Одна из важнейшихформ проведения экспериментальных занятий, впервые разработанная В.Н.Верховским – лабораторный урок. Задачей такого лабораторного урока может бытьпроведение небольшой исследовательской экспериментальной работы, направленнойна эвристический вывод определенных положений [18].

          Оригинальныйхимический эксперимент предлагается авторами [19], как прекрасное средство для обобщенияматериала по курсу химии. Так первая серия включает превращение по химии иона Fe3+. В пробирку помещают 30 капель 0,1М растворахлорида железа (III) FeCl3и пять капель 2М раствора карбоната натрия Na2CO3. В результате образования нестойкой кислоты инерастворимого гидроксида железа, происходит необратимый гидролиз соли:

          2FeCl3+ 3Na2CO3 + 3H2O = 2Fe(OH)3↓+ 3CO2↑ + 6NaCl

          Кполученному осадку, кирпично-красного цвета, добавляют семь капель 3М растворахлороводорода HCl. В результате связывания оставшихся карбонат ионов и растворенияосадка раствор становиться прозрачным:

         

          Fe(OH)3+ 3H+ = Fe3+ + 3H2O

          Добавлениечетырех капель 0,05М раствора тиоцината калия KSCN, приводитк окрашиванию раствора в кроваво-красный цвет в следствии образования комплексногоиона:

          Fe3++ 6SCN– = Fe(SCN)63–

          Придобавлении 20 капель 1М раствора фторида натрия NaFраствор обесцвечивается вследствие образования более стабильного фторидного комплекса:

         

          Fe(SCN)63– + 6F– = FeF63– + 6SCN–

          Последующеедобавление 10 капель 1М раствора гидроксида натрия NaOH,разрушает комплексный ион и приводит к выпадению кирпично-красного осадка:

          FeF63– + 3ОН– = Fe(OH)3↓ + 6F–

          Придобавлении к полученному раствору двух капель 1М раствора сульфида натрия Na2S происходит восстановлениетрехвалентного железа в двухвалентное, а так же переход железа из однойосажденной формы (гидроксид) в другую – более стойкую (сульфид). В пробиркеобразуется осадок черного цвета.

          Fe(OH)3+ 2S2– = FeS↓ + S↓ + 3ОН–

          Втораясерия включает превращение по химии иона меди Cu2+.Для этого в пробирку наливают 20 капель 0,1М раствора сульфата меди (II) CuSO4  происходитнеобратимый гидролиз и образуется осадок синего цвета:

          CuSO4+ Na2CO3 + H2O = Cu(OH)2↓ +CO2↑ + Na2SO4

          Далеепять капель раствора хлороводорода HCl вызываютрастворение выпавшего осадка:

          Cu(OH)2 + 2Н+ = Сu2++ 2H2O

Добавляем в пробирку пятькапель  1М раствора иодита калия KJ, что приводит к восстановлениюионов Сu2+ до Сu+и вызывает образование осадка коричневого цвета, представляющего особую смесьбелого иодита меди (I) и свободного иода:

          2 Сu2++ 4J–= 2CuJ↓ + J2

          Еще однаокислительно-восстановительная реакция происходит при помещении вобразовавшийся раствор пять капель 1М раствора тиосульфата натрия Na2S2O3. Тиосульфат натрия связывает свободный йод, врезультате цвет осадка становится белым – это оставшийся CuJ:

          2S2O32– + J2 = S4O62– + 2J–

          Придобавлении двадцати капель 3М раствора аммиака NH4 осадок растворяетсявследствие образования бесцветного комплексного соединения меди:

 

          CuJ+ 2NH3 = Cu(NH3)2+  + J–

          Добавлениеодной капли 3% раствора перекиси водорода вновь окисляется Сu+и Сu2+, что приводит к окрашиванию растворав глубокий синий цвет из- за образования окрашенного комплексного иона Cu(NH3)42+

          2Cu(NH3)2+ + H2O2 + 4NH3 = 2Cu(NH3)42+ + 2OH–

          Добавляемчетыре капли 0,5М раствора сульфида натрия Na2S, что приводит к разрушению комплекса вследствие образованиячерного осадка сульфида меди (II) CuS с очень низким произведением растворимости:

          Cu(NH3)42+ + S2– =CuS↓ + 4NH3↑

          Рекомендованныеконцентрации и количество реагентов подобраны экспериментально, но могутпотребовать корректировки из-за разных условий хранения и чистоты реактивов.

          В зависимости отподготовленности учащихся и цели, которые ставит учитель, обсуждениерезультатов эксперимента можно проводить дифференцированно в широком диапазоне[19]. Например, на начальной стадии изучения химии серия превращения послужитэффективной демонстрации признаков химических реакций. Резкие и многократныеизменения окраски раствора при добавлении всего нескольких капель реагентов всегдавызывают у школьников неподдельный интерес. В старших профильных классах результатыэксперимента могут стать поводом для обсуждения физико-химических явлений. Например,природы окраски раствора, когда один и тот же ион придает соединениям различнуюокраску по мере изменения связанных с ними анионов [19].

          Методике определенияобщей жесткости воды посвящается статья [20]. Где определяют общую жесткостьводы в лабораторных условиях методом комплексонометрического титрования или спомощью кальциево-магниевых ионоселективных электродов. Но эти методы требуютдорогостоящих и практически недоступных для школы реактивов и приборов, поэтомуавторы [20] предлагают более приемлемый для школьной лаборатории способ сприменением соляной кислоты и ортофосфата натрия. Метод основан на осаждении ионовCa2+  и Mg2+избытком раствора ортофосфата натрия Na3PO4, с последующим определением остаткаосадителя:

          3MeCl2+ 2Na3PO4 = Me3(PO4)2↓+ 6NaCl

          3Me(HCO3)2+ 2Na3PO4 = Me3(PO4)2↓+ 6NaHCO3

          Каквидно из приведенных уравнений, из Me(HCO3)2 образуется эквивалентное количество  NaHCO3. При титрованииосадка фосфата натрия соляной кислотой одновременно оттитровывается игидрокарбонат натрия, на определение которого расходуется такое же количествосоляной кислоты, как и на определение временной жесткости воды.

          Приводится методикапроведения анализа: в мерную колбу, вместимостью 250 мл, переносят 100 мланализируемой воды, добавляют точно измеренный объем (например 25 мл) 0,2Мраствора Na3PO4и оставляют на ~ 30 минут. Затем добавляют до метки дистиллированной водой,тщательно перемешивают и фильтруют через плотный бумажный фильтр в сухуюемкость. В коническую колбу объемом 250 мл отбирают 100 мл фильтрата дляпроведения титрования и добавляют две – три капли индикатора метилоранжа, затемтитруют соляной кислотой до появления бледно-розовой окраски раствора. Параллельноопределяют объем соляной кислоты, пошедшей на определение временной жесткостиводы в идентичных условиях. Для этого берут мерную колбу вместимостью 250 мл,добавляют 100 мл анализируемой воды, добавляют до метки дистиллированной водойи тщательно перемешивают. После этого, в коническую колбу для титрованияотбирают 100 мл раствора, добавляют 2-3 капли метилоранжа и титруют солянойкислотой до появления бледно-розовой окраски. Следует однако отметить, что вшкольных условиях использование данной методики так же достаточно сложно.

          Авторами [21]разработана методика проведения урока по изучению химических свойств воды дляшкольников 8–х классов, обучающихся по единой государственной программе.Специфичность урока заключается в применении игровых моментов и методамоделирования, значительно активизирующих познавательную деятельность школьникови позволяющих достичь поставленных целей урока: добиться усвоения учащимися химическихсвойств воды и продолжить формирование у них умения записывать уравненияхимических реакций. Перед проведением урока [21] готовится набор карточек сформулами веществ, набор схем для магнитной доски, оборудование для проведенияопытов взаимодействия воды с активными металлами, оксидами, разложение воды идля решения экспериментальных задач. После проведения фронтального опроса ирешения экспериментальной задачи предлагается тема урока и формируются цели.Урок проводится по следующему плану:

1.   Взаимодействиеводы с металлами и неметаллами.

2.   Взаимодействиеводы с оксидами Ме и неМе.

3.   Разложениеводы.

Химизмпредлагаемого эксперимента подтверждается на магнитной доске по следующейсхеме:

+

 

+

  />/>/>/>

/>   Ме                        H2O              →        щелочь                         H2↑

 актив.

          Об отношении воды кметаллам средней и малой химической активности, учащиеся узнают из сообщенияучителя или из учебника. Работа проводится аналогичным образом: сначаламоделируют общие схемы, затем учащиеся работают с набором карточек. Постепенноповышается уровень их самостоятельности в записи уравнений химических реакций.

+

 

+

  />/>/>/>

  />Ме                         H2O              →       оксид                              H2↑

   ср.актив                                                     Ме

 

+

  />/> />

  />Ме                         H2O             →       

  малоактив                                                    

          В связи с тем, чтопри взаимодействии не Ме  с водой не имеет общих закономерносей, то схемапредлагается следующим образом:

+

  />/>/>

не />Ме                      H2O             →        .  .  .  . 

  

          В качествеконкретизирующих уравнений химических реакций приводится взаимодействиеводяного пара с углем, реакция воды с хлором. Второй пункт плана раскрывается спомощью демонстрационного эксперимента по взаимодействию оксидов фосфора (V), серы (IV), углерода (IV) и кальция с водой. Характер полученных продуктов доказываетсяс помощью индикаторов. Учащиеся должны выявить признаки реакции, определить ихтип, назвать полученные вещества. Изучение разложения воды авторы [21] строятпо-разному: с применением как исследовательского, так и иллюстративного метода.В любом случае они предлагают использовать химический эксперимент по разложениюводы электрическим током. Обобщение и закрепление знаний они организуют в видефронтальной работы с использованием фронтальной доски. На следующем уроке входе опроса используется дифференцированный подход.

          Как отмечают авторы[22], в последнее время все очевиднее становится проблема сокращения часов,предназначенных для изучения химии, которая, в свою очередь, неизбежно скажетсяна школьном эксперименте. Постепенно он просто-напросто сводится на нет.Естественно, это вызывает большое беспокойство, стремление как-то преодолетьсложившуюся ситуацию. По их мнению [22], одним из способов выхода из кризисаможет служить разработка и совершенствование в методическом отношении домашнегохимического эксперимента как вида самостоятельной работы учащихся.

          В статье [22]предлагается серия  домашних опытов по теме «Вода. Растворы, Основания»,способствующие развитию интереса к предмету и осознанному усваиванию основнаучных знаний. Рассмотрим некоторые из предлагаемых опытов.

Опыт 1. Перегонка воды.

Оборудованиеи реактивы: чайник, кружка, тарелка, нагревательный прибор (электрическаяили газовая плита), прихватка; вода.

          Ход работы:Нагрейте в чайнике воду. Когда вода закипит и из чайника начнет выходить пар,возьмите с помощью прихватки тарелку  и подержите ее несколько минут надотверстием носика чайника.

          Под тарелкойрасположите кружку и собирайте в нее дистиллированную воду. Сравните на вкусводопроводную и дистиллированную воду.

          Объясните явление.Возьмите сухое предметное стекло, согрейте его в руках и сразу подышите нанего. Дайте стеклу охладиться и снова подышите на него. Что происходит?

          Вопросы дляобсуждения.

1. Почему выдыхаемый воздух«заметен» на морозном воздухе и «невидим» в теплом помещении?

5.   Почемув теплое время года рано утром над рекой (прудом, озером) появляется густойтуман?

6.   Почемув конце весны в хорошую погоду (без осадков) роса с растений утром исчезает, ак вечеру снова появляется?

Опыт 2. Обнаружение щелочныхсвойств растворов, применяемых в быту.

 

          Оборудованиеи реактивы: 2 – 3 флакона; индикаторы (лакмус и самодельный), растворымыла, стиральной соды Na2CO3, питьевой соды NaHCO3, поваренной соли NaCl, аммиака в воде NH3 × H2O, вода.

          Изготовлениесамодельного индикатора. Пропитайте полоски фильтровальной бумаги размером10х2 см  соком черной смородины или отваром красной свеклы. Высушите их в тении положите в темные склянки (не забудьте приклеить этикетки с названиеминдикатора!).

          Приготовленныеиндикаторы, окрашиваются в кислой среде в красный цвет, а в щелочной – взеленый или синий.

          Ход работы.Исследуемый раствор в каждом сосуде разделите на две части и испытайте однучасть лакмусом, а другую – самодельным индикатором. Какие произошли изменения?Почему? Результаты запишите в таблицу.

          Внимание! Послекаждого анализа необходимо тщательно мыть посуду, иначе результаты следующегоопыта могут быть искаженными.

 

          Вопрос дляобсуждения.

          Мама готовилапирог с вареньем из черной смородины. С начала варенье было красным (какобычно), а затем при добавлении взбитых белков варенье стало сине-зеленогоцвета. Почему?

Опыт 3. Изучениерастворимости воздуха в воде.

 

          Оборудование иреактивы: три стеклянных пузырька (например, из под глицерина, похожие напробирки), резиновая пробка с отверстием, прямая трубочка (стержень отшариковой ручки или соломинка для коктейля), использованный одноразовый шприц,прищепка, банка на 0,5 л; горячая вода, кипяченая

охлажденная вода.

          Объясните явление.Банку заполните холодной не кипяченой водой и поставьте на стол. Наблюдайте,что происходит. Свяжите это явление с изменением температуры воды.

          Ход работы. Впервую импровизированную пробирку налейте кипяченую воду, во вторую и третью –холодную не кипяченую. Третью пробирку закройте пробкой с укрепленным в нейстержнем, в свободный конец которого плотно вставьте шприц, наполненныйвоздухом. Сделайте так, чтобы часть воздуха из него прошла в верхнюю частьпробирки. Не вынимая шприц,  укрепите на стержне прищепку. Все пробирки поместитев банку с горячей водой и следите за происходящими изменениями. Почему невыделяются пузырьки газа в первой пробирке? Сравните результаты опыта во второйи третьей пробирках.

          Вопрос дляобсуждения.

          Почему, когдавынимают пробку из бутылки с газированной водой, с шипением выделяется газ?

Опыт 4. Выращиваниекристаллов.

 

          Оборудование иреактивы: чистые банки (стаканы), картон, карандаш, нитки; вода, повареннаясоль NaCl, медный купорос CuSO4× 5H2O, калийная KNO3 инатриевая NaNO3 селитры (можно приобрести вхозяйственном магазине) или любые квасцы.

          Внимание! Посудадля опытов должна быть очень чистой!

          Ход работы.Сначала приготовьте насыщенный раствор выбранной вами, соли. В банку с горячей,но не кипящей водой насыпайте порциями соль и размешивайте до полногорастворения. Как только соль перестанет растворяться, это значит, что приданной температуре раствор насыщен.

          Полученный растворлучше фильтровать, так как там могут находиться примеси, которые будут мешатьнормальному протеканию процесса кристаллизации. Воронку перед фильтрованиемополосните кипятком!

          Часть раствора слейтев другую банку. Сверху положите карандаш, вокруг которого обмотана нитка. Ксвободному концу нитки прикрепите затравку -– какой-нибудь маленький груз(пуговичку) так, чтобы нить распрямилась и висела в растворе вертикально,немного не доставая до дна. Через два три дня груз должен обрасти кристалликами.

          П р и м е ч а н и е.Затравку можно приготовить другим способом. Банку с насыщенным растворомзакройте картоном и оставьте на некоторое время. При медленном охлаждении надно выпадут кристаллы. Слейте раствор и извлеките из банки кристаллы, обсушитеих на салфетке.

          Из выращенныхкристаллов выберите самый привлекательный, укрепите его на нитке, привяжите егок карандашу и опустите во вновь приготовленный насыщенный раствор соли. Стаканприкройте картоном и оставьте на несколько дней (недель). Возможно, накристаллах появятся некрасивые наросты. Их можно удалить поскоблив лезвием. Кристаллымогут расти 2 – 3 недели, а могут и полгода. Наберитесь терпения!

          Выращенные кристаллыхранят в сосудах с плотно закрывающимися пробками!

          Вопрос дляобсуждения.

          Как можнообъяснить рост кристаллов?

         

Как отмечаютавторы [22], домашние опыты и наблюдения способны изменить отношение учащихся кхимии. Школьники осознают, что изучать эту науку можно не только в лаборатории,но и дома. И нет лучшего способа прийти в экспериментальную науку, какнепосредственно самостоятельно экспериментируя. Подтверждение этому можно найтии в истории химии. Многие прославленные российские ученые – А.М. Бутлеров, Н.С.Курнаков, Н.Н. Семенов – истоком своего интереса к химии считали именно домашниеэксперименты [22].

          Изучениюиндивидуально-дифференцированного подхода по теме растворы рассматриваетсяавторами [23]. Показано, что эффективная организация образовательного процессав современной школе, не возможна без использованияиндивидуально-дефференцированного подхода к учащимся. Ведь основная цель школы– создать условия для самореализации личности, удовлетворения образовательныхпотребностей каждого ученика в соответствии с его наклонностями, интересами ивозможностями, подготовить его к творческому, интеллектуальному труду. А дляэтого надо предоставить учащемуся право выбирать уровень обучения по каждомупредмету. В обучении химии дифференциация имеет особое значение. Этообусловлено спецификой учебного предмета: у одних учащихся усвоение химиисопряжено со значительными трудностями, а у других проявляются явно выраженныеспособности к изучению этого предмета.

В данной ситуации учителю важноучитывать: как познавательные интересы учащихся, так и индивидуальный тип ихразвития. В 80-е годы Ю.К. Бабанский выдвинул идею о дифференцированной помощиучащимся, т.е. о применении таких приемов и методов обучения, которыеиндивидуальными путями вели бы всех школьников к одинаковому уровню овладенияпрограммой [23].

          В настоящее времяпроблема дифференциация обучения интенсивно изучается: уточняются ее цели,формы и направления, содержание и методические пути обеспечения. Все большеепризнание и распространение получает концепция профильной дифференциацииобучения, предусматривающая выделение трех уровней содержания учебныхпредметов: общекультурного, прикладного и профессионального (творческого) /В.Г.Болтянский, Г.Д. Глейзер/.

          Разработка этойконцепции – задача государственных органов образования, ее решение не входит вкомпетенцию учителя. Учитель, как правило, осуществляет дифференциацию,предлагая учащимся задания, отличающиеся объемом заложенного в них материала.

          Учащиеся получаютправо и возможность выбирать уровень обучения, учитывая свои способности,интересы, потребности, варьировать свою учебную нагрузку, учиться адекватнооценивать свои знания. Возникает вопрос: сколько уровней овладения материалом исоответственно, дифференциации заданий, целесообразно выделить? Руководительмосковского центра «Образование для всех» В.В.Фирсов предлагает ввести двауровня (обязательный и для интересующихся предметом), академик РАО В.Д.Шадриков – шесть уровней сложностей. Автору статьи [23] представляется болееобоснованным мнение В.В. Гузеева, сторонника трех уровневой дифференциациизнаний, что на наш взгляд более целесообразно.

          Первый уровень можноназвать минимальным. Выполнение учащимися заданий этого уровня отвечает минимальнымустановкам образовательного стандарта. Если учащиеся ориентируются в учебномматериале по случайным признакам (узнавание, припоминание), выбирают заданиярепродуктивного характера, решают шаблонные многократно разработанные ранеезадачи, то за выполнение таких заданий они получают отметку «3». 

          Если учащиеся могутвоспользоваться способом получения тех или иных фактов ориентируясь налокальные признаки, присущие группам сходных объектов, и проводясоответствующий анализ этих фактов, решают задачи, которые можно расчленить наподзадачи с явно выраженным типом связи, они получают отметку «4».

          Проведенноеанкетирование учащихся общеобразовательных школ показало, что 80 – 85% из нихжелают учиться на «4», поэтому такой уровень овладения материалом и, соответственно,уровень заданий называют общим. В любом классе есть ученики, которыеинтересуясь предметом знают больше остальных. Они могут находить свой способрешения тех или иных задач, причем даже таких, в которых кроме явной,присутствует и скрытая (латентная) связь, ориентируются на глобальные признаки,отличающие широкие классы объектов и явлений. Выполнение заданий такого уровня,называемого продвинутым, оценивается отметкой «5». Согласно закону «Обобразовании» все учащиеся имеют право выбирать уровень обучения по каждомупредмету.

          В статье [23]приведены примеры разноуровневых заданий, составленных учителямиМалоярославецкого района Калужской области, О.Л. Бобылевой, А.И. Астаховой дляучащихся 8-го класса по теме « Растворение. Растворы. Свойства растворов». Вкачестве примера дифференцированного подхода в обучении, рассматриваются следующиеуравневые задачи:

Минимальныйуровень.

 

1.   Запишитеуравнения диссоциации следующих электролитов:

-    карбоната натрия

-    нитрата железа (III)

-    гидроксида бария

-    азотной кислоты.

2.   Напишитеуравнения практически осуществимых реакций в молекулярном и ионном виде:

Zn + HCl  ®

Cu(OH)2 + HNO3  ®

CuSO4 + KOH  ®

          Общийуровень.

 

1.   Какиеиз перечисленных веществ будут диссоциировать в воде:

-    гидроксид калия

-    гидроксид алюминия

-    нитрат бария

-    углерод

-    серная кислота.

Запишитеуравнение диссоциации.

2.   Какиевещества реагируют между собой:

-    сульфат меди (II) и гидроксид калия

-    цинк и раствор серной кислоты

-    карбонат кальция и соляная кислота

-    сульфат натрия и соляная кислота.

Напишитеуравнения практически осуществимых реакций в молекулярном и ионном видах.   

     Продвинутыйуровень.

1. Какие электролиты надорастворять в воде, чтобы одновременно в растворе находились ионы:   H+,   Na+ ,  Cl–, SO42–,  Al3+, NO3–?

         

Составьте формулы и уравнениядиссоциации.

2. Приведите примеры химическихреакций, подтверждающих три случая протекания обмена до конца. Напишите ихуравнения в молекулярном и ионном видах [23].

          При изучении темы«Растворы» планируется решение расчетных задач. Так, авторы статьи [24]предлагают рассмотреть расчетные задачи на растворы, требующие глубокогопонимания этого вопроса. Практика показывает, что наиболее успешно учащиесясправляются с задачами по растворам в том случае, если им были предложеныпростые графологические схемы и легко запоминающиеся алгоритмы решения,приводящие к составлению алгебраических уравнений. Использование алгоритмовпредставляет собой формальный путь решения задачи, лишающий учащихсявозможности в полной мере проявить свои творческие способности.

          В основу решенияавторы [24] предлагают положить закон сохранения массы вещества, в соответствиис которым сумма масс растворенного вещества в смешиваемых растворах равна массерастворенного вещества в новом растворе. Массу растворенного вещества рассчитываемследующим образом:

m=m(p – pa) × w,           где w — массовая долярастворенного вещества в                                       

                                                              растворе.

А, в случаесмешивания двух растворов, массу растворенного вещества можно выразить спомощью уравнения:

  

          m1× w1 + m2× w2 = (m1+ m2) × w ,    где    m1+ m2  — масса нового раствора.

          Графологическаясхема, отражающая это соотношение, служит основой предлагаемого алгоритмарешения:

/>/>/>/>/>/>                      w1                                                         w2                                                      w

                                                                   

m1 + m2

   m1

m2

 

m1

                           +                                        =

          Рассмотрим примеры:

Задача 1.

          Какую массу 5% -ногораствора щелочи надо добавить к   200 г  40% -ного раствора, чтобы получить 25% -ный раствор?

1.   Запишемкратко условие задачи.

Дано:

/>


w1% = 5%;       w1 = 0,05

w2 % = 40%;     w2 = 0,4

w<sub/>% =25%;      w<sub/> = 0,25

m2= 200 г

/>


m1  -  ?

2.   Составимсхему смешивания растворов:

/>/>/>/>/>/>                    0,05                                 0,4                                                     0,25

                                                                        

Х + 200

   m1

200

 

Х

                           +                                        =

3.   Умножиммассу каждого раствора, изображаемого на схеме, на соответствующую массовуюдолю, составим уравнение и решим его.

Х × 0,05 + 200 × 0,4 = (Х + 200) × 0,25

0,05 Х + 80 = 0,25 Х + 50

0,2 Х = 30

Х = 150

Ответ:  Надо добавить 150 г  5% -ного раствора щелочи.

Задача 2.

 

          Из 400 г   20%раствора при охлаждении выделилось 50 г  растворенного вещества. Чему равнамассовая доля этого вещества в оставшемся растворе?

          Учащимся объясняют,что в задачах такого типа чистое безводное вещество условно считать раствором смассовой долей 1 (w% =100%), для воды соответственно имеет w<sub/>=0, после этого учащиеся решают задачу с помощьюалгоритма.

1.   Дано:

/>


w1% = 20%;       w1 = 0,2

w2 % = 100%;     w2 = 1

m1= 400 г

m2= 50 г

/>


w<sub/>  -  ?

2.

 />/>/>/>/>/>                    0,2                                   1                                                        Х

                                                                        

350

   m1

50

 

400

                           –                                       =

3.       400 × 0,2 – 50 × 1 = 350 Х

          Х = 0,086

Ответ:    Массовая долявещества в оставшемся растворе составляет0,086                                                            

               или 8,6%

         

Задача 3.

          В какой массе водынужно растворить 125 г медного купороса, чтобы получить 8% — ный растворсульфата меди?

1.   Дано:

/>М(CuSO4× 5H2O) = 250 г/моль

m = 125г

w%= 8%;   w = 0,08

М(CuSO4)= 160 г/моль

/>


m(H2O)  -  ?

2.       Рассчитаем массовуюдолю    CuSO4   в медном купоросе.

                   160 г/моль

w1 = ¾¾¾¾¾¾¾

         250г/моль

3.

/>/>/>/>/>/>                    0,64                                   0                                                       0,08

                                                                        

125 + Х

   m1

Х

 

125

                           +                                        =

4.   125× 0,64 = (125 + Х) × 0,08

Х = 875

Ответ:  Потребуется    875 г     воды.

          Одним из вопросовизучаемых теорией растворов являются коллоидные системы. Небольшой раздел этойтемы включается в курс химии 11-го класса [25]. Дается классификация дисперсныхсистем, раскрывается их значение в практике, приводится характеристикадисперсных систем по внешнему виду, способности осаждаться, задерживатьсяфильтрами. Авторы приводят достаточно детальную характеристику коллоидных растворов,вводится понятие коагуляции, десорбция заряженных ионов. Приводятся примерыколлоидных растворов и их роль в повседневной жизни.

          Более подробноколлоидные растворы характеризуются авторами [26]. Отличительной особенностьюколлоидов является их многофазность, которую легко обнаружить с помощьюультрамикроскопа или при пропускании из них пучков света через раствор.Многократное отражение падающего света от частиц коллоидных размеров делает их«видимыми» невооруженным глазом (эффект Тиндаля). Итак, коллоиды – механическаясмесь нескольких фаз, но очень необычная, отличающаяся от типичных механическихсмесей огромной поверхностью раздела фаз.

          Созданиемонодисперсного коллоида – дело не простое, но крайне важное когда речь идет оматериалах со структурно-чувствительными свойствами. Например, в высокоинтенсивныхисточниках света сейчас используют вольфрамовые катоды, которые являютсякомпозицией вольфрама и оксида тория (IV). В них оченьмелкие частички вольфрама разделены тончайшими оксидными прослойками.Композиция работает как катод тем лучше, чем однороднее распределениекомпонентов [25].

          Самыйраспространенный и наиболее изученный тип коллоидных растворов составляютсистемы твердое в жидком. К ним относятся истинные коллоиды – суспензии (зубнаяпаста, лекарства, концентрированная суспензия алюмосиликатов, используемая впроизводстве фарфора).

          Авторами [25] рассматривается свойство коллоидов. Отмечено, что коллоиды,это неопределенные вещества, а вполне определенное состояние, в котором можетнаходиться большинство веществ.

          Одной из важнейшихколлоидных систем являются аэрозоли – системы, в которых жидкие или твердыечастицы дисперсной фазы свободно перемещаются в газообразной дисперсионнойсреде. Для разрушения аэрозолей в промышленности используются электрофильтры.Между электродом и стенкой создается высокое напряжение – в несколько тысячвольт. При электрическом разряде газа возникает большое число ионов, которыеабсорбируются на частицах аэрозоля. Последние движутся под влияниемэлектрического поля к электродам, где коагулируют, а затем осаждаются на днефильтра.

          Наука о коллоидах,созданная в последние десятилетия, позволяет решать многие научно-технические иэкологические проблемы, начиная от создания материалов с небольшим сочетаниемсвойств и кончая предотвращением взрывов в каменноугольных шахтах. Такимобразом, растворы многообразны и играют большую роль в жизни и деятельностичеловека. Правильное отношение к веществам, растворам, их использованию иэкологии необходимо воспитывать со школьной скамьи.

Глава 3.  Реакции взаимодействия металлов с растворамисолей.

                 Эксперимент по коллоидным растворам.

          Большую роль вформировании знаний учащихся о веществе играет так же понятие о растворах.

          В современномшкольном курсе химии изучение растворов на начальном этапе обученияпроизводится с целью ознакомления учащихся со средой, в которой протекаютмногочисленные химические реакции. Затем с растворами школьники встречаются приизучении вопросов электролитической диссоциации (растворы – электролиты),элементов главной подгруппы IV группы (коллоидныерастворы). Обобщение знаний о растворах проводят в курсе химии 11-го класса.

          Если говорить оклассификации растворов, то можно выделить:

1.   Погемогенности – это однородные системы.

2.   Почислу компонентов. Двухкомпонентные системы состоят из растворителя и растворенноговещества.

3.   Поагрегатному состоянию различают: газообразные, жидкие и твердые растворы.

Теориярастворов достаточно хорошо изложена в научной и методической литературе. Впервой главе мы коснулись вопроса создания проблемных ситуаций при изученииреакций в растворах на примере реакций металлов с солями и гидролиза. Тема«Гидролиз» раскрыта полностью. Реакциям металлов с солями и эксперименту по коллоиднымсистемам повещена данная глава.

Часть 1. Реакция металлов срастворами солей.

 

Школьникам была поставленазадача:

В раствор сульфата меди внеситенебольшой кусочек металлического лития и объясните причину образования осадкачерного цвета.

Решение можно выразитьследующей схемой:

Схема1.

Решение проблемного эксперимента.

/>

 


Проверочный эксперимент

  />

Вывод

  />                                                                                                                              

          В общем изучаемыйпроцесс вместе со школьниками изображаем условно:

          CuSO4+ Li  ®  CuO¯ + H2­

         исходные вещества       наблюдаемые экспериментальнопродукты

          Вспоминаем, какиехимические свойства металлов характеризует ряд стандартных электродныхпотенциалов:

1.   Чемболее отрицателен электродный потенциал металла, тем больше его восстановительнаяспособность.

2.   Каждыйметалл, имеющий более отрицательный потенциал, способен вытеснять (восстанавливать)из раствора солей те металлы, которые имеют более положительный потенциал.

Вспоминаем,что исключение составляют лишь щелочные и щелочноземельные металлы, которые невосстанавливают ионы других металлов из растворов их солей, что связано с тем,что скорость их взаимодействия с водой, т.е. гидратация значительно превышаетскорость вытеснения иона металла.

3.   Всеметаллы, имеющие отрицательный стандартный электродный потенциал, т.е.находящиеся в ряду напряжения металлов левее водорода, способны вытеснять егоиз растворов кислот. К этому добавляем, что самые активные металлы вытесняютводород и из воды.

Такимобразом, в систему введены — сульфат меди, вода и литий. Исследуем какиевозможны процессы:

-    литий реагирует с водой, при этом выделяется водород, что согласуется снаблюдаемыми признаками реакции:

2Li + 2H2O  ®  2LiOH + H2­

          Образовавшийсягидроксид лития, должен реагировать с сульфатом меди с образованием осадкагидроксида меди голубого цвета:

     CuSO4+ 2LiOH  ® Cu(OH)2¯ + Li2SO4

          Образование осадкачерного, а не голубого, цвета вызвало удивление у школьников. Проделываем опытпо взаимодействию лития не с солью, а с водой и измеряем выделившуюся при этомтемпературу (70°С):

      2Li + 2H2O  ®  2LiOH + H2­ + Q

          Выдвигаемгипотезу, что выделившейся при реакции гидратации лития теплоты, достаточно дляразложения образовавшегося гидроксида меди:

                       t°

      Cu(OH)2 ® CuO + H2O     ( t° разложения  50°С)

      осадок                осадок

      голубого            черного

        цвета                  цвета

Часть 2. Эксперимент поколлоидным системам.

 

          Прежде всего,на наш взгляд, крайне интересным является вопрос о начале коллоидной науки.

          Поздним осеннимвечером [27] в лаборатории Британского монетного двораработали два человека. Один из них заведующий лабораторией Томас Грэм, а другой– директор монетного двора Вильям Робертс.

          Меня интересует одинсерьезный вопрос – заговорил Грэм, это непонятные свойства кремниевой кислоты –иногда она не выпадает в осадок и остается в растворе. Я хочу заняться ихизучением.

Грэм подошелк большому шкафу, достал несколько склянок и поднес их к свече. Растворы былипрозрачными. Он наклонил одну из склянок, чтобы удостовериться, что на дне нетосадка. Однако раствор был неподвижен, он превратился в прозрачную желеобразнуюмассу.

-    И это раствор кремниевой кислоты? – произнес удивленный Робертс.

-    Да! Посмотрите, какое желе получилось! Как будто я сварил крахмал и оставилего остывать. Постойте-постойте! Крахмал… по гречески крахмал называется«колла», т.е. клей. Не следует ли назвать этот раствор коллоидным? Это будетуказывать на то, что они похожи на раствор крахмала.

Именно в тотвечер Грэм пришел к убеждению, что существуют два вида растворов – истинные иколлоидные. Грэм исследовал свойства коллоидных растворов, показал, что онинеустойчивы и растворенное вещество может легко выделяться в виде осадка. Этотпроцесс был назван коагуляцией.

ИсследованияГрэма показали, что коагуляция вызывается не только добавлением в растворсолей, кислот или оснований, но и повышением температуры, продолжительнымперемешиванием или иногда просто длительным отстаиванием.

Итак,появилось понятие коллоидные растворы.

Не менееинтересна другая история.

На одном иззаседаний Лондонского химического общества в 1867 г. к Грэму подошел ДжонТиндаль и заговорил о волновавшем его вопросе [27]:

— Я снекоторых пор изучаю рассеяние света при прохождении через мутные растворы.Коллоидные растворы тоже меня заинтересовали, и я буду просить у вас каких-либопрактических указаний о получении чистых коллоидных растворов.

          Скоро Тиндаль имел всвоем распоряжении очищенные путем диализа коллоидные растворы и начал своиопыты.

          Тиндаль наполнилстеклянную ванну коричневым раствором золя гидроокиси железа. Раствор былсовершенно прозрачным и не отличался по цвету от раствора дихромата калия,например. Плотным экраном Тиндаль прикрыл лампу. Только тонкий пучок лучейпробивался через небольшое отверстие в центре экрана.  Профессор направил этилучи на ванну с коллоидным раствором. Вместо ожидаемого четко ограниченногопятна на экране появился размытый, неясноочерченный светлый круг. Тиндаль былпоражен. Прошло несколько минут, а он все не мог оторваться от этой красоты,как будто в ванну было погружено какое-то тело, излучающее свет. Лучи входили враствор, образуя круг небольшого диаметра, который постепенно увеличивался кпротивоположной стене ванны, образуя светящийся конус.

          Эта история оботкрытии известного в науке эффекта Тиндаля. Результаты опытов подтвердили егопервоначальные наблюдения. Попадая в коллоидный раствор пучок лучейрассеивался, образуя светящийся конус.

          В 1899 г. английскийфизик Джон Вильям Рэлэй нашел объяснение двойному цвету коллоидных растворов ивывел формулу, которая представляла собой закон рассеивания света.

          Белый свет состоит излучей разной длинны волн: от синих – с наименьшей длинной волн, до красных – снаибольшей длинной. Когда сложный световой луч встречается с маленькойколлоидной частицей, красные лучи не изменяются, а продолжают свой путь,потому, что длинна их волн на много больше размеров частицы. А для синих лучейэта же частица является непреодолимым препятствием, потому, что ее размерыбольше длинны волн синих лучей. Поэтому синие лучи отражаются от коллоидныхчастиц. Это приводит к обогащению проходящего через раствор света краснымилучами и к отражению синих лучей.

          В курсе химии среднейшколы с коллоидными растворами школьники встречаются в 11-ом классе приобобщении знаний по теме «Растворы», но на более высоком уровне [25].

          Авторы отмечают, что коллоидныерастворы имеют размер от 1 до 100 нм  и относятся к тонкодисперсным системам(например, раствор яичного белка в воде). Они прозрачны, отдельные частицыобнаруживаются только при помощи ультрамикроскопа, осаждаются с трудом.Задерживаются только ультрафильтрами с очень маленькими порами (пергаментнаябумага, животный пузырь). Коллоидные растворы имеют большое значение. Ониобразуются при растворении в воде некоторых высокомолекулярных веществ(белков), а также при химических реакциях, например, при взаимодействии растворовсиликатов с кислотами выделяется кремниевая кислота, образующая с водой коллоидныйраствор. По прозрачности коллоидные растворы схожи с истинными растворами. Нопри пропускании луча света через них наблюдается отличие: в коллоидном растворепоявляются светящийся конус, так как коллоидные частицы крупнее частиц в истинныхрастворах и поэтому способны рассеивать проходящий свет.

          Таким образом,теоретические данные совпали с экспериментальными, что делает гипотезудостоверной.

          Проверку проводилиследующим образом: по реакции обмена готовили гидроксид меди (II)и вносили литий:

          CuSO4+ 2LiOH  ® Cu(OH)2¯ + Li2SO4

и вновь подтверждали, чтотеплоты реакции взаимодействия лития с водой достаточно для разложениягидроксида меди (II) на оксид и воду.

          Опыты повзаимодействию лития с солями железа (III), никеля,алюминия, магния показали, что в данном случае образуются только гидроксиды,т.к. выделяемой при взаимодействии лития с водой теплоты в данном случае недостаточнодля разложения гидроксидов   Fe(OH)3,  Ni(OH)2, Mg(OH)2 .

          Использованиепроблемного эксперимента способствует развитию мышления школьников, повышает ихтворческий потенциал и активность, а также отвечает принципам развивающегообучения.

          Проблемныйэксперимент позволяет преодолеть односторонность, формирует более точный,многогранный взгляд на изучаемое явление, способствует установлению взаимосвязимежду ними с позиции теории и окислительно-восстановительных процессов.Обучение может быть усиленным тогда, когда деятельность учителя сопровождаетсяактивной и творческой деятельностью учащихся. Условие для развития творческихспособностей учащихся создается только тогда, когда проблемные ситуацииобразуют определенную систему.

          Учащиеся, получивнеожиданные экспериментальные данные, включают их в систему своих представленийпо данному вопросу, объясняют опыты, устанавливают новые связи с уже известнымифактами и, обогащаясь новыми экспериментальными и теоретическими сведениямиприходят к пониманию более глубоких и сложных закономерностей.

          Следующий опыткасался взаимодействия кальция с растворами хлорида меди (II),хлорида железа (III).

          В штатив поместилипробирки с растворами хлорида меди (II) и хлоридажелеза (III) и вносим в каждую тщательно зачищенныекусочки кальция. В первом случае наблюдаем бурное протекание реакции собразованием газа и нерастворимых веществ различной окраски. Если поджечь газ,он горит, следовательно это водород. Внешний вид нерастворимых веществуказывает, что образуется смесь различных осадков: в начале синего цвета, стечением времени окраска меняется на беловато-голубой.

          Во втором случаетакже наблюдается выделение водорода и образование осадков: бурого исветло-желтого цвета. Данный опыт противоречит результатам полученных повзаимодействию лития с сульфатом меди. Требуется поиск для объяснениярезультатов эксперимента. Выдвигается гипотеза: очевидно, кальций реагируя сводой, находящейся в растворе солей, образует основание, вступающее в обменнуюреакцию с растворами солей и в осадок выпадают соответствующие гидроксиды:

-    по первому опыту:

Ca + 2H2O  ®  Ca(OH)2 + H2­

Ca(OH)2 + CuCl2  ®  Cu(OH)2¯ + CaCl2

или:

Ca + 2H2O + CuCl2  ® Cu(OH)2¯ + H2­ + CaCl2

-   повторому опыту:

    Ca + 2H2O ® Ca(OH)2 + H2­

    3Ca(OH)2+ 2FeCl3  ®  2Fe(OH)3¯ + 3CaCl2

   

     или:

    3Ca + 6H2O+ 2FeCl3  ®  2Fe(OH)3¯ + 3H2­ + 3CaCl2

          Послесоставления суммарных уравнений реакций обращаем внимание на то, что продуктамивзаимодействия являются и малорастворимый гидроксид кальция и различныеосновные соли.

          На вопрос почему вданном случае не образуется осадок черного цвета оксида меди (II),последовал логичный ответ, что при гидратации кальция теплоты выделяетсяменьше, чем при гидратации лития, а ее недостаточно для разложения Cu(OH)2 .

          Данный демонстрационныйэксперимент с использованием проблемного подхода, по реакции лития и кальция ссолями, является убедительным и доказательным: действительно щелочные ищелочноземельные металлы не вытесняют менее активные металлы из растворовсолей, а протекают более сложные процессы, в которых участвуют как молекулыводы, так и частицы соли.

    

          Для проведениядиализа коллоидных систем был избран оригинальный диализатор – природныйобразец (куриная скорлупа).

Для проведения экспериментабыли использованы следующие системы:

          Система 1: растворбелка – сульфат аммония,

          Система 2: растворбелка – сульфат натрия,

          Система 3: растворбелка – хлорид натрия.

          Наполовинуразбавленный раствор белка вносили в яичную скорлупу, приливали насыщенныйраствор соли и помещали подготовленные системы (1, 2, 3) в стакан с дистиллированнойводой. Через определенные промежутки времени ( 1 час, 2часа и т.д.) брали пробуиз стаканов и приливали растворы BaCl2

к системам (1, 2) и AgNO3 к системе (3). Выпадали осадки сульфатабария и хлорида серебра. Эксперимент показал, что естественный продукт яичнаяскорлупа может быть использована для проведения диализа коллоидных систем.

          Для наблюденияэффекта Тиндаля нами был сконструирован прибор, использованный в периодпедагогической практики в школе №7 г. Тамбова, на уроках химии в 11-ом классе(рис.2).

          Использованныесистемы:

1.   Растворсиликата натрия.

2.   Растворяичного белка.

3.   Раствор3% желатина.

4.   Растворхлорид железа (III).

еще рефераты
Еще работы по педагогике