Газообразные вещества из курса неорганической и органической химии

При подготовке к предстоящим экзаменам выпускникам 9-х и 11-х классов необходимо изучить вопрос о газообразных веществах (физических свойствах, способах и методах получения, их распознавании и применении). Изучив темы спецификации экзаменов ОГЭ и ЕГЭ (на сайте www . fipi . ru ), можно сказать, что отдельного вопроса по газообразным веществам практически нет (см. таблицу):

ЕГЭ

№14 (Характерные химические свойства углеводородов: алканов, циклоал- канов, алкенов, диенов, алкинов, ароматических углеводородов (бен- зола и толуола). Основные способы получения углеводородов (в лаборатории); №26 (Правила работы в лаборатории. Лабораторная посуда и оборудование. Правила безопасности при работе с едкими, горючими и токсичными веществами, средствами бытовой химии. Научные методы исследования химических веществ и превращений. Методы разделения смесей и очистки веществ. Понятие о металлургии: общие способы получения металлов. Общие научные принципы химического производства (на примере промышленного получения аммиака, серной кислоты, метанола). Химическое загрязнение окружающей среды и его последствия. Природные источники углеводородов, их переработка. Высокомолекулярные соединения. Реакции полимеризации и поли- конденсации. Полимеры. Пластмассы, волокна, каучуки)

Так, в варианте №3 (Химия. Подготовка к ОГЭ-2017. 30 тренировочных материалов по демоверсии 2017 года. 9-й класс: учебно-методическое пособие / под ред. В.Н. Доронькина. – Ростов н/Д: Легион, 2016. – 288 с.) учащимся предложено дать ответ на следующий вопрос (№13):

Верны ли следующие суждения о способах получения веществ?

А. Путём вытеснения воды нельзя собрать аммиак.

Б. Путём вытеснения воды нельзя собрать кислород.

1) верно только А

2) верно только Б

3) верны оба суждения

4) оба суждения неверны

Чтобы ответить на вопрос, ребятам следует знать физические и химические свойства аммиака и кислорода. Аммиак с водой очень хорошо взаимодействует, следовательно, методом вытеснения воды его получить нельзя. Кислород в воде растворяется, но с ней не взаимодействует. Поэтому, методом вытеснения воды его получить можно.

В варианте №4 (Химия. Подготовка к ЕГЭ-2017. 30 тренировочных вариантов по демоверсии на 2017 год: учебно-методическое пособие / под ред. В.Н. Доронькина. – Ростов н/Д: Легион, 2016. – 544 с.) учащимся предложено дать ответ на следующий вопрос (№14):

Из предложенного перечня выберите два вещества, которые образуются при нагревании смеси твёрдых ацетата калия и гидроксида калия:

1) водород;

2) метан;

3) этан;

4) углекислый газ;

5) карбонат калия

Ответ: 2 (реакция декарбоксилирования)

Более того, для сдачи ЕГЭ ребятам необходимо знать, что является сырьём для получения того или иного газообразного вещества. Например, в той же книжке под редакцией Доронькина вопрос №26 (вариант 8) звучит так:

Установите соответствие между получаемым в промышленности веществом и сырьём, используемым для его получения: к каждой позиции, обозначенной буквой, подберите соответствующую позицию, обозначенную цифрой:

Запишите в таблицу выбранные цифры под соответствующими буквами:

Ответ:

В варианте №12 предлагают обучающимся вспомнить область применения некоторых газообразных веществ:

Установите соответствие между веществом и областью его применения: к каждой позиции, обозначенной буквой, подберите соответствующую позицию, обозначенную цифрой:

Ответ:

С ребятами, сдающими экзамен по химии в 9-ом классе, на занятиях по подготовке к экзамену, заполняем нижеследующую таблицу (в 11-ом классе повторяем её и расширяем):

Водород

Самый лёгкий газ, в 14,5 раз легче воздуха, с воздухом в соотношении два объёма водорода к одному объёму кислорода образует «гремучий газ»

1. Путём взаимодействия щелочных и щелочноземельных металлов с водой:

2 Na + 2 H 2 O = 2 NaOH + H 2

2. Взаимодействием металлов (до водорода) с соляной кислотой (любой концентрации) и разбавленной серной кислотой:

Zn + 2 HCl = ZnCl 2 + H 2

3. Взаимодействием переходных (амфотерных) металлов с концентрированным раствором щёлочи при нагревании:

2Al + 2NaOH ( конц ) + 6H 2 O = 2Na + 3H 2

4. Разложением воды под действием электрического тока:

2H 2 O = 2H 2 + O 2

По характерному звуку взрыва: сосуд с водородом подносят к пламени (глухой хлопок – чистый водород, «лающий» звук – водород с примесью воздуха):

2H 2 + O 2 2H 2 O

Водородная горелка, производство маргарина, ракетное топливо, производство различных веществ (аммиака, металлов, например вольфрама, соляной кислоты, органических веществ)

Кислород

Бесцветный газ, без запаха; в жидком состоянии имеет светло-голубую окраску, в твёрдом – синюю; в воде растворим лучше, чем азот и водород

1. Путём разложения перманганата калия:

2 KMnO 4 = K 2 MnO 4 + MnO 2 + O 2

2. Путём разложения перекиси водорода:

2 H 2 O 2 2 H 2 + O 2

3. Разложение бертолетовой соли (хлората калия):

2KClO 3 = 2KCl + 3O 2

4. Разложение нитратов

5. Разложением воды под действием электрического тока:

2 H 2 O = 2 H 2 + O 2

6. Процесс фотосинтеза:

6 CO 2 + 6 H 2 O = C 6 H 12 O 6 + 6O 2

Вспыхивание тлеющей лучинки в ёмкости с кислородом

В металлургии, как окислитель ракетного топлива, в авиации для дыхания, в медицине для дыхания, при взрывных работах, для газовой резки и сварки металлов

Углекислый газ

Бесцветный газ, без запаха, в 1,5 раза тяжелее воздуха. При обычных условиях в одном объёме воды растворяется один объём углекислого газа. При давлении 60 атм превращается в бесцветную жидкость. При испарении жидкого углекислого газа часть его превращается в твёрдую снегообразную массу, которую в промышленности прессуют – получают «сухой лёд».

1. В промышленности обжигом известняка:

CaCO 3 CaO + CO 2

2. Действием соляной кислоты на мел или мрамор:

CaCO 3 + 2HCl = CaCl 2 + H 2 O + CO 2

С помощью горящей лучинки, которая гаснет в атмосфере углекислого газа, или по помутнению известковой воды:

CO 2 + Ca (OH ) 2 = CaCO 3 ↓ + H 2 O

Для создания «дыма» на сцене, хранения мороженого, в шипучих напитках, в пенных огнетушителях

Аммиак

Бесцветный газ с резким запахом, почти в 2 раза легче воздуха. Нельзя вдыхать продолжительное время, т.к. он ядовит. Легко сжижается при обычном давлении и температуре -33,4 о С. При испарении жидкого аммиака из окружающей среды поглощается много тепла, поэтому аммиак применяют в холодильных установках. Хорошо растворим в воде: при 20 о С в 1 объёме воды растворяется около 710 объёмов аммиака.

1. В промышленности: при высоких температурах, давлении и в присутствии катализатора азот реагирует с водородом, образуя аммиак:

N 2 +3 H 2 2 NH 3 + Q

2. В лаборатории аммиак получают действием гашёной извести на соли аммония (чаще всего хлорид аммония):

Ca(OH) 2 + 2NH 4 Cl CaCl 2 + 2NH 3 + 2H 2 O

1) по запаху;

2) по изменению окраски влажной фенолфталеиновой бумажки (стала малинового цвета);

3) по появлению дыма при поднесении стеклянной палочки, смоченной соляной кислотой

1)в холодильных установках; 2) производство минеральных удобрений;

3) производство азотной кислоты;

4) для паяния; 5) получение взрывчатых веществ; 6) в медицине и в быту (нашатырный спирт)

Этилен

При нормальных условиях – бесцветный газ со слабым запахом, частично растворим в воде и этаноле. Хорошо растворим в диэтиловом эфире и углеводородах. Является фитогормоном. Обладает наркотическими свойствами. Самое производимое органическое вещество в мире.

1) В промышленности дегидрированием этана:

CH 3 -CH 3 CH 2 =CH 2 + H 2

2) В лаборатории этилен получают двумя способами:

а) деполимеризацией полиэтилена:

(-CH 2 -CH 2 -) n nCH 2 =CH 2

б) каталитической дегидратацией этилового спирта (в качестве катализатора используют белую глину или чистый оксид алюминия и концентрированную серную кислоту):

C 2 H 5 OHCH 2 =CH 2 + H 2 O

Кислород

+

Вниз дном

+

Вверх дном

Углекислый газ

+

Вниз дном

-

Аммиак

+

Вверх дном

-

Этилен

+

Вниз дном и наклонно

-

Таким образом, для успешной сдачи ОГЭ и ЕГЭ, учащимся необходимо знать способы и методы получения газообразных веществ. Самыми распространенными из них являются кислород, водород, углекислый газ и аммиак. В учебнике 11 класса ребятам предлагается практическая работа №1, которая так и называется «Получение, собирание и распознавание газов». В ней предложено пять вариантов – получение пяти разных газообразных веществ: водород, кислород, углекислого газа, аммиака и этилена. Конечно, на уроке продолжительностью 45 минут все 5 вариантов выполнить просто нереально. Поэтому, прежде чем приступить к данной работе, учащиеся дома заполняют вышепредложенную таблицу. Таким образом, ребята дома при заполнении таблицы повторяют методы и способы получения газообразных веществ (курс химии 8, 9 и 10 класса) и приходят на урок уже теоретически осведомлёнными. За одну тему выпускники получают две оценки. Работа по объёму получается большая, но ребята с удовольствием её выполняют. А стимулом является – хорошая оценка в аттестат.

ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА (1 ч) 8 КЛАСС

Работа проводится учащимися самостоятельно под контролем учителя.
Предлагаю результат моей многолетней работы по подготовке и проведению практических работ в общеобразовательной школе на уроках химии в 8–9-х классах:

• «Получение и свойства кислорода»,
• «Приготовление растворов солей с определенной массовой долей растворенного вещества»,
• «Обобщение сведений о важнейших классах неорганических соединений»,
• «Электролитическая диссоциация»,
• «Подгруппа кислорода» (см. след. номера газеты «Химия»).

Все они апробированы мною на занятиях. Их можно использовать при изучении школьного курса химии как по новой программе О.С.Габриеляна, так и по программе Г.Е.Рудзитиса, Ф.Г.Фельдмана.
Ученический эксперимент – это вид самостоятельной работы. Эксперимент не только обогащает учащихся новыми понятиями, умениями, навыками, но и является способом проверки истинности приобретенных ими знаний, способствует более глубокому пониманию материала, усвоению знаний. Он позволяет более полно осуществлять принцип вариативности восприятия окружающего мира, т. к. главная сущность этого принципа – связь с жизнью, с будущей практической деятельностью учащихся.

Цели . Уметь получать кислород в лаборатории и собирать его двумя методами: вытеснением воздуха и вытеснением воды; подтвердить опытным путем свойства кислорода; знать правила техники безопасности.
Оборудование . Металлический штатив с лапкой, спиртовка, спички, пробирка с газоотводной трубкой, пробирка, комочек ваты, пипетка, химический стакан, лучинка, препаровальная игла (или проволока), кристаллизатор с водой, две конические колбы с пробками.
Реактивы . KMnO 4 кристаллический (5–6 г), известковая вода Сa(OH) 2 , древесный уголь,
Fe (стальная проволока или скрепка).

Правила техники безопасности.
Осторожно обращайтесь с химическим оборудованием!
Помните! Пробирку прогревают, держа ее в наклонном положении, по всей длине двумя-тремя движениями в пламени спиртовки. При нагревании направляйте отверстие пробирки в сторону от себя и соседей.

Предварительно учащиеся получают домашнее задание, связанное с изучением содержания предстоящей работы по инструкции, одновременно используя материалы учебников 8-го класса авторов О.С.Габриеляна (§ 14, 40) или Г.Е.Рудзитиса, Ф.Г.Фельдмана (§ 19, 20). В тетрадях для практических работ записывают название темы, цель, перечисляют оборудование и реактивы, оформляют таблицу для отчета.

ХОД УРОКА

Один опыт я ставлю выше,
чем тысячу мнений,
рожденных только
воображением.

М.В.Ломоносов

Получение кислорода
методом вытеснения воздуха

(10 мин)

1. Перманганат калия (КMnO 4) поместите в сухую пробирку. У отверстия пробирки положите рыхлый комочек ваты.
2. Закройте пробирку пробкой с газоотводной трубкой, проверьте на герметичность (рис. 1).

Рис. 1. Проверка прибора на герметичность

(Пояснения учителя, как проверить прибор на герметичность.) Укрепите прибор в лапке штатива.

3. Газоотводную трубку опустите в стакан, не касаясь дна, на расстоянии 2–3 мм (рис. 2).

4. Подогрейте вещество в пробирке. (Помните правила техники безопасности.)
5. Проверьте наличие газа тлеющей лучинкой (угольком). Что наблюдаете? Почему кислород можно собирать методом вытеснения воздуха?
6. Соберите полученный кислород в две колбы для проведения следующих опытов. Колбы закройте пробками.
7. Оформите отчет, пользуясь табл. 1, которую разместите на развороте тетради.

Получение кислорода
методом вытеснения воды

(10 мин)

1. Пробирку заполните водой. Закройте пробирку большим пальцем и переверните ее вверх дном. В таком положении опустите руку с пробиркой в кристаллизатор с водой. Подведите к концу газоотводной трубки пробирку, не вынимая ее из воды (рис. 3).

2. Когда кислород вытеснит воду из пробирки, закройте ее большим пальцем и выньте из воды. Почему кислород можно собирать способом вытеснения воды?
Внимание ! Выньте газоотводную трубку из кристаллизатора, не прекращая нагревать пробирку с КMnО 4 . Если этого не сделать, то воду перебросит в горячую пробирку. Почему?

Горение угля в кислороде

(5 мин)

1. Закрепите уголек на металлической проволоке (препаровальной игле) и внесите в пламя спиртовки.
2. Раскаленный уголек опустите в колбу с кислородом. Что наблюдаете? Дайте объяснение (рис. 4).

3. После извлечения несгоревшего угля из колбы, прилейте в нее 5–6 капель известковой воды
Са(ОН) 2 . Что наблюдаете? Дайте объяснение.
4. Оформите отчет о работе в табл. 1.

Горение стальной (железной) проволоки
в кислороде

(5 мин)

1. Прикрепите к одному концу стальной проволоки кусочек спички. Зажгите спичку. Проволоку с горящей спичкой опустите в колбу с кислородом. Что наблюдаете? Дайте объяснение (рис. 5).

2. Оформите отчет о работе в табл. 1.

Таблица 1

Выполняемые операции (что делали)	Рисунки с обозначениями исходных и полученных веществ	Наблюдения. Условия проведения реакций. Уравнения реакций	Объяснения наблюдений. Выводы
Сборка прибора для получения кислорода. Проверка прибора на герметичность
Получение кислорода из KMnО 4 при нагревании
Доказательство получения кислорода c помощью тлеющей лучинки
Характеристика физических свойств О 2 . Собирание О 2 двумя методами: вытеснением воздуха, вытеснением воды
Характеристика химических свойств О 2 . Взаимодействие с простыми веществами: горение угля, горение железа (стальная проволока, скрепка)

Сделайте письменный общий вывод о проделанной работе (5 мин).

ВЫВОД . Один из способов получения кислорода в лаборатории – разложение КMnO 4 . Кислород – газ без цвета и запаха, тяжелее воздуха в 1,103 раза (M r (O 2) = 32, M r (возд.) = 29, из чего следует 32/29 1,103), малорастворим в воде. Вступает в реакции с простыми веществами, образуя оксиды.

Приведите рабочее место в порядок (3 мин): разберите прибор, расставьте посуду и принадлежности на свои места.

Сдайте тетради на проверку.

Домашнее задание.

Задача . Определите, какое из соединений железа – Fe 2 О 3 или Fe 3 О 4 – богаче железом?

Дано :	Найти :
Fe 2 O 3 , Fe 3 O 4 .	(Fe) в Fe 2 O 3 , " (Fe) в Fe 3 O 4

Решение

(Х) = n A r (X)/M r , где n – число атомов элемента Х в формуле вещества.

M r (Fe 2 O 3) = 56 2 + 16 3 = 160,

(Fe) = 56 2/160 = 0,7,
(Fe) = 70%,

M r (Fe 3 O 4) = 56 3 + 16 4 = 232,
" (Fe) = 56 3/232 = 0,724,
" (Fe) = 72,4%.

Ответ . Fe 3 O 4 богаче железом, чем Fe 2 O 3 .

Учитель во время практической работы наблюдает за правильностью выполнения приемов и операций учащимися и отмечает в карточке учета умений (табл. 2).

Таблица 2

Карточка учета умений

Операции практической работы	Фамилии учащихся
	А	Б	В	Г	Д	Е
Сборка прибора для получения кислорода
Проверка прибора на герметичность
Укрепление пробирки в лапке штатива
Обращение со спиртовкой
Нагревание пробирки с KМnО 4
Проверка выделения О 2
Собирание О 2 в сосуд двумя методами: вытеснением воздуха, вытеснением воды
Сжигание угля
Сжигание Fe (стальной проволоки)
Kультура выполнения опытов
Оформление работы в тетради

Образец отчета о проделанной практической работе (табл. 1)

О 2 получают в лаборатории разложением KMnO 4 при нагревании Доказательство получения кислорода при помощи
тлеющей лучинки Тлеющая лучинка
(уголь) ярко загорается
в О 2 Полученный газ О 2 поддерживает горение Характеристика
физических свойств О 2 . Собирание О 2 двумя методами:
вытеснением воздуха (а),
вытеснением воды (б)

Kислород вытесняет воздух и воду из сосудов Kислород – газ без цвета и запаха,
немного тяжелее воздуха, поэтому
его собирают в сосуд, поставленный на дно. Kислород малорастворим в воде Характеристика химических свойств О 2 . Взаимодействие с простыми веществами: горение угля (a), горение железа (стальная проволока, скрепка, стружка) (б)

Раскаленный уголек ярко горит в О 2:

Известковая вода мутнеет, т. к. образуется нерастворимый в воде осадок СaСО 3:
СО 2 + Са(ОН) 2 СaСО 3 + H 2 O. Железо горит ярким пламенем в кислороде:

О 2 взаимодействует
с простыми
веществами – металлами и неметаллами. Образование осадка белого цвета подтверждает наличие в колбе СО 2

Тест «Азот и его соединения»

Вариант 1 1. Наиболее прочная молекула: а) Н 2 ; б) F 2 ; в) О 2 ; г) N 2 .2. Окраска фенолфталеина в растворе аммиака: а) малиновая; б) зеленая; в) желтая; г) синяя.3. Степень окисления +3 у атома азота в соединении: а) NH 4 NO 3 ; б) NaNО 3 ; в) NО 2 ; г) КNO 2 .4. При термическом разложении нитрата меди(II) образуются: а) нитрит меди(II) и О 2 ;б) оксид азота(IV) и О 2 ;в) оксид меди(II), бурый газ NO 2 и О 2 ; г) гидроксид меди(II), N 2 и О 2 .5. Какой ион образован по донорно-акцепторному механизму? а) NH 4 + ; б) NO 3 – ; в) Сl – ; г) SO 4 2– .6. Укажите сильные электролиты: а) азотная кислота; б) азотистая кислота; в) водный раствор аммиака; г) нитрат аммония.7. Водород выделяется при взаимодействии: а) Zn + HNO 3 (разб.); б) Cu + HCl (р-р);в) Al + NaOH + H 2 O;г) Zn + H 2 SO 4 (разб.);д) Fe + HNO 3 (конц.).8. Составьте уравнение реакции цинка с очень разбавленной азотной кислотой, если один из продуктов реакции – нитрат аммония. Укажите коэффициент, стоящий перед окислителем.9.

Дайте названия веществам А, В, С. Вариант 2 1. Cпособом вытеснения воды нельзя собрать:а) азот; б) водород; в) кислород; г) аммиак.2. Реактивом на ион аммония служит раствор: а) сульфата калия; б) нитрата серебра; в) гидроксида натрия; г) хлорида бария.3. При взаимодействии НNО 3 (конц.) с медной стружкой образуется газ: а) N 2 O; б) NН 3 ; в) NO 2 ; г) Н 2 .4. При термическом разложении нитрата натрия образуется: а) оксид натрия, бурый газ NO 2 , O 2 ; б) нитрит натрия и О 2 ;в) натрий, бурый газ NO 2 , O 2 ;г) гидроксид натрия, N 2 , О 2 .5. Cтепень окисления азота в сульфате аммония: а) –3; б) –1; в) +1; г) +3.6. С какими из указанных веществ реагирует концентрированная HNO 3 при обычных условиях? а) NаОН; б) АgСl; в) Al; г) Fе; д) Сu.7. Укажите число ионов в сокращенном ионном уравнении взаимодействия сульфата натрия и нитрата серебра: а) 1; б) 2; в) 3; г) 4.8. Составьте уравнение взаимодействия магния с разбавленной азотной кислотой, если один из продуктов реакции – простое вещество. Укажите коэффициент, стоящий в уравнении перед окислителем.9. Напишите уравнения реакций для следующих превращений:

Дайте названия веществам А, В, С, D.

Ответы

Вариант 1 1 – г; 2 – а; 3 – г; 4 – в; 5 – а; 6 – а, г; 7 – в, г; 8 – 10,

9. А – NH 3 , B – NH 4 NO 3 , C – NO,

Вариант 2 1 – г; 2 – в; 3 – в; 4 – б; 5 – а; 6 – а, д; 7 – в,

2Ag + + SO 4 2– = Ag 2 SO 4 ;

8 – 12, 9. А – NO, B – NO 2 , C – HNO 3 , D – NH 4 NO 3 ,

Если для опыта необходима сухая газоотводная трубка, то поступают следующим образом. На свободный конец газоотводной трубки надевают резиновую трубку со стеклянным наконечником. При испытании герметичности прибора намокнет съемный наконечник, а газоотводная трубка останется сухой.

Собрать газ в сосуд можно разными методами. Наиболее распространенны два – метод вытеснения воздуха и метод вытеснения воды. Каждый из них имеет свой достоинства и недостатки, и выбор метода во многом обусловлен свойствами того газа, который нужно собрать.

Метод вытеснения воздуха

Этим методом можно собрать любой газ, но здесь возникает проблема точного определения того момента, когда весь воздух из сосуда-приемника будет вытеснен собираемым газом.

Прежде чем собирать газ вытеснением воздуха, необходимо выяснить, тяжелее он или легче воздуха. От этого будет зависеть положение сосуда-приемника (рис.). Для этого рассчитывают относительную плотность газа по воздуху по формуле: D возд. (X) = Mr(X)/29, где Mr ­– относительная молекулярная масса собираемого газа, 29 – относительная молекулярная масса воздуха. Если рассчитанная величина окажется меньше единицы, то газ легче воздуха, и сосуд-приемник нужно располагать отверстием вниз (рис. 57, а). Если же относительная плотность газа по воздуху больше единицы, то газ тяжелее воздуха, и сосуд-приемник следует располагать отверстием вверх (рис. 57,б).

Рис. 57. Положение сосуда-приемника (1): а – для газа, который легче воздуха; б – для газа, который тяжелее воздуха.

Контролировать наполнение сосуда можно по-разному в зависимости от того, какой газ собирают. Например, окрашенный оксид азота(IV) легко обнаружить по красно-бурому цвету. Для обнаружения кислорода используют тлеющую лучинку, которую подносят к краю сосуда, но не вносят внутрь.

Метод вытеснения воды.

При использовании этого метода значительно легче контролировать наполнение сосуда-приемника газом. Однако этот метод имеет серьезное ограничение – его нельзя использовать, если газ растворяется в воде или вступает с ней в реакцию .

Для собирания газа вытеснением воды необходимо иметь широкий сосуд, например кристаллизатор, наполненный на 2/3 водой. Сосуд-приемник, например пробирку, наполняют доверху водой, закрывают пальцем, быстро переворачивают вверх дном и опускают в кристаллизатор. Когда отверстие пробирки окажется под водой, отверстие пробирки открывают и вводят в пробирку газоотводную трубку (рис. 58).

Рис. 58. Прибор для собирания газа методом вытеснения воды: 1 – пробирка-приемник, наполненная водой; 2 – кристаллизатор.

После того, как вся вода будет вытеснена из пробирки газом, отверстие пробирки закрывают под водой пробкой и извлекают из кристаллизатора.

Если газ, который собирают методом вытеснения воды, получают при нагревании, нужно неукоснительно соблюдать следующее правило:

Нельзя прекращать нагревание пробирки с исходными веществами, если газоотводная трубка находится под водой!

Оформление результатов эксперимента

Форма записи результатов, полученных при выполнении химического эксперимента, никем не регламентирована. Но протокол эксперимента обязательно должен включать следующие пункты: название эксперимента и дату его проведения, цель эксперимента, перечень оборудования и реактивов, которые были использованы, рисунок или схему прибора, описание действий, которые были выполнены в ходе работы, наблюдения, уравнения протекающих реакций, расчеты, если они производились при выполнении работы, выводы.

Форма отчета о проведенной практической работе.

Запишите дату проведения эксперимента и название опыта.

Сформулируйте самостоятельно цель эксперимента.

Кратко запишите все, что вы делали.

Выполните рисунок опыта или нарисуйте прибор, которым вы пользовались. Старайтесь, чтобы рисунок получился четким. Обязательно сделайте к рисунку пояснительные надписи. Для изображения окрашенных веществ используйте цветные карандаши или фломастеры.

Запишите свои наблюдения, т.е. опишите условия протекания и признаки химических реакций.

Составьте уравнения всех химических реакций, которые произошли в ходе эксперимента. Не забудьте расставить коэффициенты.

Сделайте вывод из опыта (или работы).

Оформить отчет о работе можно как последовательное описание действий и наблюдений, или в виде таблицы:

Опыт № …

Описание опыта	Рисунок опыта	Признаки реакций	Выводы. Уравнения реакций

При решении экспериментальных задач, связанных с распознаванием и идентификацией веществ, отчет удобно оформлять в виде другой таблицы:

Порядок действий	Реактив	Номер пробирки			Вывод

Тема 1. Основные понятия и законы химии.

Лабораторные опыты.

Примеры физических явлений .

Опыт № 1. Нагревание стекла (стеклянной трубки)

в пламени спиртовки.

Оборудование и реактивы: стеклянная трубка, спиртовка, спички, асбестовая сетка.

1. Возьмите стеклянную трубку за ее концы двумя руками.

2. Внесите среднюю часть трубки в пламя спиртовки. Помните, что верхняя часть пламени самая горячая.

3. Вращайте трубку, не вынося из пламени спиртовки (рис. 59).

4. Когда стекло сильно накалится (через 3–4 минуты), попытайтесь трубку согнуть, не прилагая чрезмерных усилий.

Рис. 59. Сгибание стеклянной трубки.

Положите стеклянную трубку на асбестовую сетку. Будьте осторожны: горячее стекло по внешнему виду не отличается от холодного!

1) Изменилось ли стекло?

2) Получилось ли новое вещество при нагревании стеклянной трубки?

Опыт № 2. Плавление парафина.

Оборудование и реактивы: тигель илистеклянная пластина, спиртовка, спички, тигельные щипцы или пробиркодержатель, асбестовая сетка, парафин.

Инструкция к выполнению опыта.

1. Положите небольшой кусочек парафина в тигель (или на стеклянную пластину).

2. Возьмите тигель (или стеклянную пластину) тигельными щипцами (или укрепите его в держателе для пробирок).

3. Внесите тигель с парафином (или стеклянную пластину) в верхнюю часть пламени спиртовки. Внимательно наблюдайте за происходящими изменениями.

4. После расплавления парафина поставьте тигель (или стеклянную пластину) на асбестовую сетку и погасите спиртовку.

5. Когда тигель (или стеклянная пластина) охладится, рассмотрите вещество, которое находится в тигле (или на стеклянной пластине).

1) Изменился ли парафин?

2) Получилось ли новое вещество при нагревании парафина?

3) Какое это явление: физическое или химическое?

Примеры химических явлений.

Опыт № 3. Прокаливание медной пластинки или проволоки

в пламени спиртовки.

Оборудование и реактивы: спиртовка, спички, тигельные щипцы или пробиркодержатель, асбестовая сетка, медная проволока или пластина.

Инструкция к выполнению опыта.

1. Возьмите медную пластину (или медную проволоку) тигельными щипцами.

2. Внесите медную пластину в верхнюю часть пламени спиртовки и накалите ее.

3. Через 1-2 минуты выньте пластину из пламени и счистите с нее ножом или лучинкой образовавшийся черный налет на чистый лист бумаги.

4. Повторите нагревание и снова счистите получившийся налет.

5. Сравните образовавшейся черный налет с медной пластинкой.

1) Изменилась ли медная пластинка при накаливании?

2) Образовалось ли новое вещество при накаливании медной пластинки?

3) Какое это явление: физическое или химическое?

Опыт № 4. Действие соляной кислоты на мел или мрамор.

Оборудование и реактивы: химический стакан объемом 50 мл, мрамор (мелкие кусочки или крошка), раствор соляной кислоты (1: 3), спички.

Инструкция к выполнению опыта.

1. В химический стакан поместите 2-3 небольших кусочка мрамора величиной с горошину. Будьте осторожны: не разбейте дно стакана.

2. Налейте в стакан столько соляной кислоты, чтобы кусочки мрамора были полностью покрыты ею. Что наблюдаете?

3. Зажгите спичку и внесите ее в стаканчик. Что наблюдаете?

4. Выполните рисунок опыта, запишите свои наблюдения.

1) Образовалось ли новое вещество при приливании соляной кислоты к мрамору? Какое это вещество?

2) Почему потухла спичка?

3) Какое это явление: физическое или химическое?

Типы химических реакций.

ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА (1 ч) 8 КЛАСС

Работа проводится учащимися самостоятельно под контролем учителя.
Предлагаю результат моей многолетней работы по подготовке и проведению практических работ в общеобразовательной школе на уроках химии в 8–9-х классах:

• «Получение и свойства кислорода»,
• «Приготовление растворов солей с определенной массовой долей растворенного вещества»,
• «Обобщение сведений о важнейших классах неорганических соединений»,
• «Электролитическая диссоциация»,
• «Подгруппа кислорода» (см. след. номера газеты «Химия»).

Все они апробированы мною на занятиях. Их можно использовать при изучении школьного курса химии как по новой программе О.С.Габриеляна, так и по программе Г.Е.Рудзитиса, Ф.Г.Фельдмана.
Ученический эксперимент – это вид самостоятельной работы. Эксперимент не только обогащает учащихся новыми понятиями, умениями, навыками, но и является способом проверки истинности приобретенных ими знаний, способствует более глубокому пониманию материала, усвоению знаний. Он позволяет более полно осуществлять принцип вариативности восприятия окружающего мира, т. к. главная сущность этого принципа – связь с жизнью, с будущей практической деятельностью учащихся.

Цели . Уметь получать кислород в лаборатории и собирать его двумя методами: вытеснением воздуха и вытеснением воды; подтвердить опытным путем свойства кислорода; знать правила техники безопасности.
Оборудование . Металлический штатив с лапкой, спиртовка, спички, пробирка с газоотводной трубкой, пробирка, комочек ваты, пипетка, химический стакан, лучинка, препаровальная игла (или проволока), кристаллизатор с водой, две конические колбы с пробками.
Реактивы . KMnO 4 кристаллический (5–6 г), известковая вода Сa(OH) 2 , древесный уголь,
Fe (стальная проволока или скрепка).

Правила техники безопасности.
Осторожно обращайтесь с химическим оборудованием!
Помните! Пробирку прогревают, держа ее в наклонном положении, по всей длине двумя-тремя движениями в пламени спиртовки. При нагревании направляйте отверстие пробирки в сторону от себя и соседей.

Предварительно учащиеся получают домашнее задание, связанное с изучением содержания предстоящей работы по инструкции, одновременно используя материалы учебников 8-го класса авторов О.С.Габриеляна (§ 14, 40) или Г.Е.Рудзитиса, Ф.Г.Фельдмана (§ 19, 20). В тетрадях для практических работ записывают название темы, цель, перечисляют оборудование и реактивы, оформляют таблицу для отчета.

ХОД УРОКА

Один опыт я ставлю выше,
чем тысячу мнений,
рожденных только
воображением.

М.В.Ломоносов

Получение кислорода
методом вытеснения воздуха

(10 мин)

1. Перманганат калия (КMnO 4) поместите в сухую пробирку. У отверстия пробирки положите рыхлый комочек ваты.
2. Закройте пробирку пробкой с газоотводной трубкой, проверьте на герметичность (рис. 1).

Рис. 1. Проверка прибора на герметичность

(Пояснения учителя, как проверить прибор на герметичность.) Укрепите прибор в лапке штатива.

3. Газоотводную трубку опустите в стакан, не касаясь дна, на расстоянии 2–3 мм (рис. 2).

4. Подогрейте вещество в пробирке. (Помните правила техники безопасности.)
5. Проверьте наличие газа тлеющей лучинкой (угольком). Что наблюдаете? Почему кислород можно собирать методом вытеснения воздуха?
6. Соберите полученный кислород в две колбы для проведения следующих опытов. Колбы закройте пробками.
7. Оформите отчет, пользуясь табл. 1, которую разместите на развороте тетради.

Получение кислорода
методом вытеснения воды

(10 мин)

1. Пробирку заполните водой. Закройте пробирку большим пальцем и переверните ее вверх дном. В таком положении опустите руку с пробиркой в кристаллизатор с водой. Подведите к концу газоотводной трубки пробирку, не вынимая ее из воды (рис. 3).

2. Когда кислород вытеснит воду из пробирки, закройте ее большим пальцем и выньте из воды. Почему кислород можно собирать способом вытеснения воды?
Внимание ! Выньте газоотводную трубку из кристаллизатора, не прекращая нагревать пробирку с КMnО 4 . Если этого не сделать, то воду перебросит в горячую пробирку. Почему?

Горение угля в кислороде

(5 мин)

1. Закрепите уголек на металлической проволоке (препаровальной игле) и внесите в пламя спиртовки.
2. Раскаленный уголек опустите в колбу с кислородом. Что наблюдаете? Дайте объяснение (рис. 4).

3. После извлечения несгоревшего угля из колбы, прилейте в нее 5–6 капель известковой воды
Са(ОН) 2 . Что наблюдаете? Дайте объяснение.
4. Оформите отчет о работе в табл. 1.

Горение стальной (железной) проволоки
в кислороде

(5 мин)

1. Прикрепите к одному концу стальной проволоки кусочек спички. Зажгите спичку. Проволоку с горящей спичкой опустите в колбу с кислородом. Что наблюдаете? Дайте объяснение (рис. 5).

2. Оформите отчет о работе в табл. 1.

Таблица 1

Выполняемые операции (что делали)	Рисунки с обозначениями исходных и полученных веществ	Наблюдения. Условия проведения реакций. Уравнения реакций	Объяснения наблюдений. Выводы
Сборка прибора для получения кислорода. Проверка прибора на герметичность
Получение кислорода из KMnО 4 при нагревании
Доказательство получения кислорода c помощью тлеющей лучинки
Характеристика физических свойств О 2 . Собирание О 2 двумя методами: вытеснением воздуха, вытеснением воды
Характеристика химических свойств О 2 . Взаимодействие с простыми веществами: горение угля, горение железа (стальная проволока, скрепка)

Сделайте письменный общий вывод о проделанной работе (5 мин).

ВЫВОД . Один из способов получения кислорода в лаборатории – разложение КMnO 4 . Кислород – газ без цвета и запаха, тяжелее воздуха в 1,103 раза (M r (O 2) = 32, M r (возд.) = 29, из чего следует 32/29 1,103), малорастворим в воде. Вступает в реакции с простыми веществами, образуя оксиды.

Приведите рабочее место в порядок (3 мин): разберите прибор, расставьте посуду и принадлежности на свои места.

Сдайте тетради на проверку.

Домашнее задание.

Задача . Определите, какое из соединений железа – Fe 2 О 3 или Fe 3 О 4 – богаче железом?

Дано :	Найти :
Fe 2 O 3 , Fe 3 O 4 .	(Fe) в Fe 2 O 3 , " (Fe) в Fe 3 O 4

Решение

(Х) = n A r (X)/M r , где n – число атомов элемента Х в формуле вещества.

M r (Fe 2 O 3) = 56 2 + 16 3 = 160,

(Fe) = 56 2/160 = 0,7,
(Fe) = 70%,

M r (Fe 3 O 4) = 56 3 + 16 4 = 232,
" (Fe) = 56 3/232 = 0,724,
" (Fe) = 72,4%.

Ответ . Fe 3 O 4 богаче железом, чем Fe 2 O 3 .

Учитель во время практической работы наблюдает за правильностью выполнения приемов и операций учащимися и отмечает в карточке учета умений (табл. 2).

Таблица 2

Карточка учета умений

Операции практической работы	Фамилии учащихся
	А	Б	В	Г	Д	Е
Сборка прибора для получения кислорода
Проверка прибора на герметичность
Укрепление пробирки в лапке штатива
Обращение со спиртовкой
Нагревание пробирки с KМnО 4
Проверка выделения О 2
Собирание О 2 в сосуд двумя методами: вытеснением воздуха, вытеснением воды
Сжигание угля
Сжигание Fe (стальной проволоки)
Kультура выполнения опытов
Оформление работы в тетради

Образец отчета о проделанной практической работе (табл. 1)

О 2 получают в лаборатории разложением KMnO 4 при нагревании Доказательство получения кислорода при помощи
тлеющей лучинки Тлеющая лучинка
(уголь) ярко загорается
в О 2 Полученный газ О 2 поддерживает горение Характеристика
физических свойств О 2 . Собирание О 2 двумя методами:
вытеснением воздуха (а),
вытеснением воды (б)

Kислород вытесняет воздух и воду из сосудов Kислород – газ без цвета и запаха,
немного тяжелее воздуха, поэтому
его собирают в сосуд, поставленный на дно. Kислород малорастворим в воде Характеристика химических свойств О 2 . Взаимодействие с простыми веществами: горение угля (a), горение железа (стальная проволока, скрепка, стружка) (б)

Раскаленный уголек ярко горит в О 2:

Известковая вода мутнеет, т. к. образуется нерастворимый в воде осадок СaСО 3:
СО 2 + Са(ОН) 2 СaСО 3 + H 2 O. Железо горит ярким пламенем в кислороде:

О 2 взаимодействует
с простыми
веществами – металлами и неметаллами. Образование осадка белого цвета подтверждает наличие в колбе СО 2