Приветствую Вас, Гость
Главная » Статьи » Мои статьи

О РАЗВИТИИ УЧАЩИХСЯ ПРИ ИЗУЧЕНИИ ХИМИИ

Штремплер Г.И.

О РАЗВИТИИ УЧАЩИХСЯ ПРИ ИЗУЧЕНИИ ХИМИИ

 

Химия как учебный предмет в общеобразовательной школе, наряду с другими дисциплинами, решает определенные задачи, среди которых немаловажное значение имеет развитие познавательных и мыслительных способностей учащихся, умений самостоятельно овладевать знаниями, а также понимания роли химической науки в обществе.

Развитие ребенка немыслимо без вовлечения его в активную деятельность, одним из видов которой на уроках и во внеклассной работе по химии является химический эксперимент. Однако химические опыты в школах применяются, если их вообще проводят, чаще всего, лишь как обычная наглядность без использования их развивающего потенциала.

Мы убеждены, что учебный эксперимент необходимо разнообразить, расширять, давать при этом дополнительные задания, ставить проблемные и нестандартные вопросы, а главное – ученики должны САМИ проводить (деятельностный подход) учебные опыты по химии. Только в этом случае можно надеяться, что учащиеся заинтересуются предметом, будут знать химию и овладеют соответствующими компетенциями.   Рассмотрим это на примере проведения опытов при изучении водорода.

Опыт 1. Получение водорода взаимодействием металла с кислотой. Поместите в пробирки по грануле или щепотке различных металлов (Mg, Al, Zn, Fe, Pb, Cu и т.д.). В каждую пробирку добавьте по 2-3 мл раствора (20%) соляной или серной кислоты. Дополнительные задания. 1.Наблюдайте  за ходом реакций и сравните интенсивность выделения водорода в зависимости от металла и кислоты. 2.Расположите химические знаки металлов в ряд по уменьшению скорости их взаимодействия с кислотами. 3.Сравните полученный вами ряд металлов с рядом напряжений металлов из учебника. 4.Запишите соответствующие уравнения реакций.

Опыт 2. Получение водорода взаимодействием металла с раствором щелочи. Поместите в пробирки по грануле или щепотке различных металлов (Mg, Al, Zn, Fe, Pb, Cu и т.д.). В каждую пробирку добавьте по 2-3 мл раствора (20%) гидроксида натрия или гидроксида калия и слегка нагрейте. Дополнительные задания. 1.Наблюдайте  за ходом реакций и сравните интенсивность выделения водорода в зависимости от металла и щелочи. 2.Сравните полученные данные с результатами предыдущего опыта и сделайте соответствующие выводы. 3.Запишите уравнения реакций.

Опыт 3. Получение водорода взаимодействием металла с водой. Поместите в пробирки по кусочку, грануле или щепотке различных металлов (Na, Ca, Mg, Al, Zn, Fe, Pb, Cu и т.д.). В каждую пробирку добавьте по 2-3 мл воды. Те пробирки, в которых реакция не наблюдается, слегка нагрейте. Дополнительные задания и вопросы. 1.Наблюдайте  за ходом реакций и сравните интенсивность выделения водорода в зависимости от металла. 2.Сравните полученные данные с результатами предыдущих опытов (см. опыты 1-2) и сделайте соответствующие выводы. 3.Запишите уравнения реакций. 4.Можно ли на основе проведенных опытов сделать однозначное заключение об относительной химической активности металлов? 5.Какие реакции вы считаете наиболее оптимальными для получения водорода в лаборатории?

Опыт 4. Физические свойства водорода. Соберите установку для получения и собирания водорода методом вытеснения воды. Соберите водород в цилиндр и опишите его агрегатное состояние, цвет, запах и растворимость в воде (ориентировочно).

Опустите на секунду газоотводную трубку (конец трубки должен быть оплавлен и желательно расширен) от прибора для получения водорода в раствор шампуня. Дождитесь образования небольшого пузырька, (конец трубки держите под небольшим углом вниз) и резким движением стряхните его. В связи с тем, что пузырек с водородом небольшого объема, а его стенки относительно большой толщины, мыльный шар, скорее всего не поднимется круто вверх. Однако вслед за первым пузырем появляется второй, который, оторвавшись от трубки, поднимается вертикально вверх.

Укрепите на весах (можно использовать чувствительный динамометр) колбу на 500 мл вверх дном и уравновесьте прибор. Подведите в отверстие колбы газоотводную трубку (не касаться стенок колбы) от прибора для получения водорода и пустите газ. Наблюдайте нарушение равновесия прибора по мере наполнения колбы водородом.

Дополнительные задания. 1.Результаты проведенных опытов по изучению физических свойств водорода занесите в тетрадь в виде таблицы. Сюда же впишите значения важнейших физических констант водорода (найдите в справочниках).

Опыт 5. Горение водорода. В газоотводную трубку прибора для получения водорода вставьте стеклянную трубку (с медной спиралью) с изогнутым и оттянутым концом. Проверьте газ на чистоту. Подожгите выделяющийся водород. Обратите внимание на изменение пламени. Вначале оно бесцветно, затем – становиться желтым. Подержите над пламенем химический стакан и наблюдайте конденсацию паров воды на его стенках.

Соберите чистый водород в большой пробирке (вверх дном) вытеснением воздуха. "Перелейте" водород в другую чуть меньшего размера пробирку, удерживая ее также вверх дном. Закройте обе пробирки большими пальцами и поднесите поочередно отверстиями к пламени (осторожно!) горелки, убирая при этом палец. Убедитесь, что водород обнаруживается только во второй пробирке.

Опустите газоотводную трубку с горящим водородом в сосуд с кислородом. Обратите внимание на разницу в характере горения водорода в воздухе и в кислороде. 

Опустите трубку с горящим водородом в сосуд с хлором. Водород продолжает гореть. Обратите внимание на цвет пламени горения водорода в хлоре. Дополнительные задания. 1. Опишите ваши наблюдения и сделайте выводы. 2. Запишите уравнения реакций.

Опыт 6. Водород не поддерживает горение. Установите в штативе толстостенный цилиндр вверх дном. Укрепите на проволоке огарок свечи так, чтобы его можно было ввести в цилиндр. Заполните цилиндр водородом. Зажгите свечу и внесите ее в цилиндр. Водород воспламеняется у отверстия цилиндра, однако свеча в цилиндре гаснет.

Опыт 7. Взрыв гремучего газа. Нагретым гвоздем проделайте в дне пластиковой бутылки на 0,3-0,5 л по кругу несколько отверстий диаметром 1-2 см. В крышке сосуда также проделайте небольшое отверстие, залепите его кусочком пластилина и завинтите бутылку. Поставьте ее на треногу или на край стола. Подведите через одно из отверстий в дне сосуда газоотводную трубку от прибора для получения водорода. Заполните бутылку водородом. Зажгите длинную лучинку, снимите с крышки пластилин и поднесите пламя к отверстию в крышке сосуда. Водород здесь воспламенится, а через нижние отверстия в бутылку проникнет воздух. Образуется взрывчатая смесь, которая взрывается. Под действием взрыва бутылка взлетает вверх.

Опыт 8. Реакции водорода с металлами и неметаллами. К газоотводной трубке от прибора для получения водорода подсоедините стеклянную трубку с расширением посередине (можно использовать хлоркальциевую трубку), в которой поместите кусочек очищенного от пленок натрия величиной с горошину. Подавайте водород через трубку до полного вытеснения воздуха (проба на чистоту). Нагрейте металл и наблюдайте образование белого дыма гидрида натрия.

Подсоедините к прибору для получения водорода другую стеклянную трубку с расширением, в которое поместите немного серы. К концу трубки подсоедините газоотводную трубку и пустите ток водорода. После проверки его на чистоту, опустите конец газоотводной трубки в раствор нитрата или ацетата свинца (II) и нагрейте серу. Образующийся сероводород обнаруживается далее реакцией с солью свинца, образуя черный осадок сульфида. Для сокращения времени проведения опыта можно для обнаружения сероводорода вместо раствора соли свинца использовать бумажку, смоченную в этом растворе. В любом случае после идентификации сероводорода подачу водорода и нагревание серы следует прекратить. Дополнительные задания. 1. Опишите ваши наблюдения и сделайте выводы. 2. Запишите уравнения реакций.

Опыт 9. Восстановление металлов из их оксидов. Проведите реакции водорода с оксидом меди (II), оксидом свинца (II) и оксидом железа (II, III) по методике, описанной выше (см. опыт 8). Дополнительные вопросы.1. Какие признаки или дополнительные исследования позволяют сделать вывод о том, что восстановление металлов действительно имело место? 2. Все ли металлы можно восстановить из оксидов водородом?

Опыт 10. Водород вытесняет металлы из растворов их солей. Укрепите пробирку с раствором (10%) нитрата серебра в штативе и  нагрейте раствор почти до кипения. Опустите в него газоотводную трубку от прибора для получения водорода и пропускайте газ через раствор. Наблюдайте выпадение в осадок мелкодисперсного серебра. Все ли металлы вытесняются из растворов их солей водородом?

Опыт 11. Восстановительные свойства атомарного водорода. К раствору (20%) серной кислоты добавьте несколько капель раствора перманганата калия до приобретения розовой окраски. Разлейте раствор в две пробирки. Через раствор в первой пробирке пропускайте водород. Во вторую пробирку прибавьте 2-3 гранулы цинка. Водород в момент образования в результате реакции цинка с кислотой восстанавливает марганец

2KMnO4 + 3H2SO4 + 10Н0 = 2MnSO4 + K2SO4 + 8H2O

Поместите в пробирку несколько гранул алюминия, сюда же добавьте 3-5 мл концентрированного раствора гидроксида натрия или калия, укрепите пробирку в штативе и нагрейте почти до кипения. Наблюдайте образование водорода. Добавьте в пробирку несколько кристалликов нитрата калия. Атомарный водород восстанавливает нитратный азот до аммиака

8H0 + KNO3 = NH3 + KOH + 2H2O

Выделение аммиака подтвердите с помощью влажной красной лакмусовой бумажки (подержите ее над отверстием пробирки).

Опыт 12. Каталитическое окисление водорода. Поместите в фарфоровую чашку 4-5 г оксида хрома (III) и нагрейте сильно в пламени горелки. К горячему веществу поднесите газоотводную трубку от прибора для получения водорода и направьте струю газа, предварительно проверенного на чистоту, на поверхность оксида. Водород воспламеняется.

 

Вопросы и задания для обобщения темы

1.Одним из методов получения водорода в полевых условиях служит реакция гидрида кальция с водой. Как объяснить на ваш взгляд выбор этой реакции, и почему она не применяется для получения водорода в лаборатории?

2.Водород – самый легкий и относительно недорогой газ. Поэтому на заре воздухоплавания им заполняли летательные аппараты легче воздуха. Впоследствии стали использовать для этих целей более редкий и дорогой газ – гелий. Почему?

3.Водород известен с начала  XVI века, его получали Т.Парацельс, Ван-Гельмонт, Р.Бойль, Н.Лемери, М.Ломоносов, Дж.Пристли и другие ученые. Почему же честь открытия водорода приписывают Г.Кавендишу, который получил этот газ значительно позже (1776)?

4.Изучите способы получения водорода в промышленности и определите самый экономически выгодный вариант. Будет ли этот вариант получения водорода наиболее оптимальным в вашем регионе?

5.Действие химического огнива XIX века описывается следующим текстом. "Внутри огнива гранула цинка реагирует с разбавленной соляной кислотой. Образуется водород. Если открыть кран (клапан), то газ под давлением выходит наружу и контактирует с губчатой платиной. Платина раскаляется и воспламеняет водород". На чем основан принцип действия подобной зажигалки? Какие реакции здесь протекают? Предложите свою конструкцию такого зажигательного прибора, учитывая, что он должен работать периодически, по мере надобности.

6.Некоторые писатели-фантасты и ученые считают водород топливом будущего, предрекая ему роль горючего для автомобилей и других механизмов. Выскажите свои суждения "за" и "против" этого предположения.

7.Установлено, что в составе атмосферы Юпитера и других планет значительную долю составляет водород. Можно ли ожидать, учитывая горючесть водорода, что при посадке космического корабля с работающим двигателем на поверхность этих планет произойдет мощный взрыв?

8.Водород в химических реакциях проявляет восстановительные и окислительные свойства. Какие из приведенных выше опытов подтверждают это суждение?

9.Водород – во многом уникальный химический элемент и уникальное химическое вещество. Приведите суждения о водороде как об элементе и как о веществе с применением прилагательного "самый".

10.Почему в периодической системе химических элементов химический знак водорода помещают в первую и в седьмую группы?

11.Как доказать, что выделяющийся в реакции газ является водородом?

12.Приведите примеры применения водорода в различных отраслях деятельности человека. На каких свойствах водорода основано его применение?

Естественно, что все эти опыты выполнить на одном-двух уроках невозможно. Тем более поставить и получить за это же время исчерпывающие ответы на приведенные вопросы в рамках действующего базисного учебного плана в 8-9 классах  также затруднительно. Однако на занятиях элективного курса, химического кружка или в классах с углубленным изучением химии перечень опытов, заданий и вопросов можно даже расширить, достигая при этом, на наш взгляд, самой главной задачи общеобразовательных учреждений – развитие речевых и мыслительных умений, а также творческих  способностей и компетенций школьников.

Категория: Мои статьи | Добавил: Штремплер (26.12.2011)
Просмотров: 2937 | Теги: Развитие учащихся на уроках химии, деятельностный подход при обучении , Химический эксперимент, водород | Рейтинг: 5.0/3
Всего комментариев: 0
Имя *:
Email *:
Код *: