Формирование экспериментальной деятельности учащихся на уроках химии

МЕТОДИКА ПРОВЕДЕНИЯ ЗАНЯТИЙ. Выполнение заданий в рабочей тетради. 1 газов». Рассмотрим   деятельность   учащихся   на   примере   одного   из   разделов   «Собирание Вначале учащиеся получают некоторую информацию о газах. При собирании газов необходимо учитывать четыре их свойства:   Молярную   массу   газа   (легче   или   тяжелее   получаемый   газ   воздуха). Определяется   по   соотношению   молярной   массы   газа   и   молярной   массы воздуха (Мвоздуха = 29 г/моль).  Растворимость   газа   в   воде   (здесь   учащимися   доводится   информация,   что данные сведения они могут получить из ОТ – 3 (опорная таблица)). Опорные таблицы помещены в приложение к рабочей тетради.  Наличие   или   отсутствие   у   него   способности   реагировать   с   кислородом воздуха.  Ядовит газ или нет (ОТ – 3). Затем   учащиеся   выполняют   специальные   исследовательские   задания   в   рабочей тетради. Задание 1. Существуют несколько способов собирания газов: вытеснением воздуха; вытеснением воды; собирание ядовитых газов с дальнейшим поглощением избытка другим веществом. Рисунок. Анализируя   полученную   информацию,   рисунки,   ОТ   –   3   учащиеся   отвечают   на вопросы: а) можно ли газ, растворимый в воде собрать способом В. Почему? Учащиеся на основе полученной информации делают вывод, что газ растворимый в воде способом В (вытеснением воды) собрать нельзя т.к. газ будет растворяться в воде. Аналогично  учащиеся  отвечают  на вопросы  б) и в) задания 1. б) можно ли  газ, который тяжелее воздуха собрать способом А. Почему? Нет, т.к. сосуд в данном способе перевёрнут дном вверх и более тяжёлый газ не вытеснит более лёгкий (воздух) газ. в) на каких свойствах газов основан каждый из способов собирания газов? Ответы. А. Газ легче воздуха. Б. Газ тяжелее воздуха. В.газ нерастворим в воде и с ней не взаимодействует. Г. Газ ядовит. Выполнив   это   задание,   учащиеся   выполняют   задание   2,   где   им   предлагается заполнить ОТ – 4 «Способы собирания газов в зависимости от их свойств» 2 Особенности собирания Способ собирания Схема  Свойства газа М (газа) < М(воздуха) Газ легче воздуха М (газа) > М(воздуха) Газ тяжелее воздуха Газ нерастворим в воде и с ней не взаимодействует Газ ядовит Заполняют учащиеся таблицу на основе анализа информации, которую получили из ОТ – 3, выполняя предыдущие задания, собственных выводов. Заполненная   ОТ   –   4   «Способы   собирания   газов   в   зависимости   от   их   свойств» выглядит так: Свойства газа Особенности собирания Способ собирания Схема  М (газа) < М(воздуха) Газ легче воздуха Вытеснением воздуха   (приёмник вверх дном) М (газа) > М(воздуха) Газ тяжелее воздуха Вытеснением воздуха  (приёмник вниз дном) Газ нерастворим в воде и с ней не взаимодействует Собирание над водой (вытеснением воды) Газ ядовит Вытеснением воздуха  с дальнейшим поглощением избытка 3 Аналогично,   пользуясь   ОТ   –   1,2,3,   выполняя   специально   разработанные «исследовательские» задания, учащиеся заполняют ОТ – 6 «Поглотители газов», ОТ – 7 «Хранение газов» (см. приложение). После этого, пользуясь опорными таблицами и анализируя свойства газов, учащиеся выполняют систему специальных упражнений теоретического и практического характера для   формирования   обобщённых   умений   при   работе   с   газами,   самостоятельно конструировать прибор, составлять методику эксперимента по работе с любым веществом в газообразном состоянии, свойства которого известны ученику. Практическая деятельность учащихся по получению и собиранию газов. Подробно   остановимся   на   практической   деятельности   учащихся   по   получению   и собиранию газов. На предыдущем этапе мы обеспечили лишь формирование предварительных действий по работе с газообразными веществами, понимание их логики, а чтобы научиться этим действиям, надо их выполнять; наблюдения  за действиями другого человека (учителя) для этого недостаточно. Поэтому необходимо, чтобы учащиеся приступили к практическому выполнению заданий по работе с газообразными веществами. Работу по получению и собиранию  газа учащиеся выполняют  согласно программе деятельности по получению и собиранию газов (см. приложение). Рассмотрим деятельность учащихся на примере практической работы «Получение и собирание водорода». Учащиеся вначале урока получают задание от учителя: «получить и собрать водород одним из способов». В   тетрадях   учащиеся   чертят   таблицы   –   матрицы   с   горизонтальными   строками   и вертикальными столбцами по образцу: А.Получение газа. Реагенты (формулы веществ, агрегатное состояние) Б. Собирание газа. Химические реакции Уравнение  Условия протекания Схема прибора для получения газа М (газа) г/моль Свойства собираемого газа Растворимость в Ядовитость  воде Особые свойства Схема прибора для собирания газа С   помощью   ОТ   –   2   «Описание   химического   эксперимента»   (см.   приложение) учащиеся заполняют таблицу А «Получение газа». Для этого из ОТ – 2 в таблицу А заносят 4 формулы   реагентов,   указывают   их   агрегатное   состояние,   составляют   уравнение химической реакции, указывают условия протекания реакции. С помощью ОТ – 1 «Приборы для получения газов» выбирают вариант прибора с помощью которого будут получать газ. И только после этого в последней колонке таблицы А делают схему прибора для получения водорода. Заполненная таблица выглядит так: Реагенты (формулы веществ, агрегатное состояние) Zn (тв) HCl (раствор) Химические реакции Уравнение  Zn + 2HCl = ZnCl2 + H2↑ Условия протекания Обычные условия Схема прибора для получения газа Далее учащиеся заполняют таблицу Б «Собирание газа».  Из ОТ – 3 «Распознавание газов» (см. приложение) выбирают свойства водорода и записывают   в   соответствующие   колонки   таблицы   Б.   С   помощью   ОТ   –   4   «Способы собирания  газов в зависимости  от их  свойств»  учащиеся  выбирают  прибор с помощью которого будут собирать газ. Схему прибора рисуют в последней колонке таблицы Б. Заполненная таблица выглядит так: М (газа) г/моль Свойства собираемого газа Ядовитость  Растворимость в воде 2 Не растворим Не ядовит Схема прибора для собирания газа Особые свойства Горюч, в смеси с воздухом взрывоопасен, без цвета  На следующем этапе учащиеся составляют в тетрадях под таблицами А и Б полную схему прибора для получения и собирания водорода. Схема прибора выглядит так: Варианты приборов могут быть самыми разными в зависимости от взятых учащимися реагентов для реакции, выбранных способов получения и собирания.  Если в схеме допущены ошибки, учащиеся проверяют правильность выполнения всех этапов и переделывают работу начиная с зтапа в котором обнаружена ошибка. 5 После этого учащиеся собирают прибор согласно составленной схеме. Проверяют прибор на герметичность. Осуществляют эксперимент. Необходимо   отметить,   что   очень   важно,   чтобы   учитель   проследил   за   действиями учащихся,   соблюдением   ими   правил   техники   безопасности   (работа   с   химическими веществами, химической посудой, нагревательными приборами и т.д.). После выполнения эксперимента учащиеся приступают к анализу своей деятельности по проведению эксперимента. Результаты анализа заносятся в учебную карту. Учебная карта Цель деятельности  (какой результат я хочу получить) Средства деятельности (чем я пользуюсь) Состав деятельности (какие действия я выполняю) Продукты деятельности (что получаю в результате) На заключительном этапе работы учащиеся приводят рабочее место в порядок. Образец оформления практической работы в тетрадях учащихся. Практическая работа. Получение и собирание водорода. Цель работы. Получить водород одним из известных способов. Собрать его. А. Получение водорода. Реагенты (формулы веществ, агрегатное состояние) Zn (тв) HCl (раствор) Химические реакции Уравнение  Zn + 2HCl = ZnCl2 + H2↑ Условия протекания Обычные условия Схема прибора для получения газа Б. Собирание водорода. М (газа) г/моль Свойства собираемого газа Ядовитость  Растворимость в воде 2 Не растворим Не ядовит Схема прибора для собирания газа Особые свойства Горюч, в смеси с воздухом взрывоопасен, без цвета В. Полная схема прибора. 6 Учебная карта Цель деятельности  (какой результат я хочу получить) Средства деятельности (чем я пользуюсь) Состав деятельности (какие действия я выполняю) Продукты деятельности (что получаю в результате) Научиться получать водород взаимодействием цинка с раствором соляной кислоты, научиться собирать водород. Оборудование. Пробирка для сбора газа, пробирка с пробкой и газоотводной трубкой для получения газа, штатив, кристаллизатор с водой. Реактивы. Раствор соляной кислоты (2 – 3 мл), цинк (несколько гранул или стружек). 1. С   помощью   опорных   таблиц заполняем   таблицы   –   матрицы   А «Получение   газа»   и   Б   «Собирание газа» 2. В   тетрадях   под   таблицами   А   и   Б составляем   схему   прибора   для получения и собирания водорода. 3. Собираем   прибор   согласно составленной схеме. 4. Проверяем прибор на герметичность. 5. Заполняем   пробирку   –   реактор:   помещаем   несколько сначала кусочков цинка и наливаем 2 – 3 мл раствора кислоты 6. Закрепляем пробирку в штативе.  7. Газ собираем вытеснением воды. 8. Собранный газ проверяем на чистоту (работаем только с чистым газом). 9. После выполнения работы приводим рабочее место в порядок. В ходе химической реакции между цинком и раствором соляной кислоты получили водород. Собрали водород вытеснением воды. ОБЩИЕ ПРИЁМЫ РАБОТЫ С ГАЗАМИ (рабочая тетрадь для учащихся). 7 В школе вы получаете основные сведения о целом ряде газов (водород Н2, кислород О2, азот N2, оксид углерода (II) СО, оксид углерода (IV) СО2, сероводород Н2S, хлор Cl2, хлороводород НCl, оксид серы (IV) SO2, аммиак NH3, оксид азота (II) NO, оксид азота (IV) NO2, метан СН4, этилен С2Н4, ацетилен С2Н2. Изучение каждого из перечисленных нами газов требует индивидуального подхода и специальных приёмов работы с ними. Однако у всех перечисленных веществ одно общее свойство – все они при обычных условиях газы. Работа с ними и должна иметь некоторые общие приёмы. 1. ПОЛУЧЕНИЕ ГАЗОВ.         Простейший прибор для получения газов представляет собой сосуд­склянку, банку, пробирку, колбу Вюрца, и т.п., с пробкой и газоотводной трубкой (ОТ – 1) (см. приложение).               Посуда   для   проведения   опытов   сделана   из   тонкого   химического   стекла (пробирки, колбы, химические стаканы). Пробирки и круглодонные колбы можно нагревать на открытом пламени (рисунок 1 а). Плоскодонные колбы, химические стаканы нагревают на керамических прокладках1  (металлической сетке) (рисунок 1 б) или на водяной бане2 (рисунок 1 в). Рисунок 1. Нагревание.              Если реакция протекает без нагревания, в этом случае применяют самые разнообразные сосуды, даже из домашнего обихода ( аптечные склянки, молочные бутылки и т.п.) (рисунок 2). 1  Прокладка   помещается   на   кольце   металлического   штатива,   способствует   равномерному распределению пламени по всей нагреваемой поверхности. 2 Водяная баня – сосуд с водой, используемый в качестве нагревательной установки. Такой способ нагревания не позволяет поднять температуру свыше 100оС. 1. Все   тела   при   нагревании_____________________________________,   а   при охлаждении_____________________________________________________________ ____. 2. Если охладить _______________________________________________________________________. 3. Термостойкость обеспечивается уменьшением толщины стенок сосудов3, а также нагреть, стекло   резко     а   затем     8 Рисунок 2. Простейшие приборы для получения газов (реакция идёт без нагревания).         Задание 1.1. Внимательно прочитай текст и заполни пропуски в предложениях.              Термостойкость   стекла определяется  способностью стеклянного изделия выдерживать без разрушения резкие перепады температуры. составом стекла.        Если вы решите нагреть вещество в сосуде из толстого стекла, то вас наверняка постигнет   неудача   –   стекло   треснет,   и   вас   травмирует.   Подумайте.   Почему? __________________________________________________________________________.                Задание   1.2.  Подчеркните     одной   чертой   посуду,   которую   вы   будете использовать для получения газов при нагревании.        Пробирка, молочная бутылка, круглодонная колба, реторта, аптечная склянка, пластиковая бутылка, колба Вюрца, кристаллизатор.              Если   реакция   протекает   с   нагреванием,   то   сосуд   должен   быть из_________________________________________  стекла,   в   некоторых   случаях   –   из тугоплавкого   стекла;   если   без   нагревания,   то   он   может   быть _____________________________________________________________________________.              Возможно ли использование тонкостенной посуды для получения газов без нагревания. ____________________________________________________________________.        Если газ получаем при действии жидкости на твёрдое вещество (ОТ – 1, ОТ – 2), то: а) сначала насыпают это вещество; б)затем наливают жидкость; в)быстро закрывают сосуд пробкой с газоотводной трубкой.         Нередко случается, что прибор для опытов с газами, правильно собранный, с хорошо подогнанными пробками, оказывается, однако, непригодным вследствие того, что 3  При нагревании тонкостенной посуды, быстрее достигается равномерное распределение тепла по стенкам всего сосуда. 9 газ   проходит   через   какую­нибудь   незаметную   щёлку.  Поэтому   никогда   не   следует забывать произвести испытание прибора на герметичность.        Закройте  пустую пробирку пробкой, в которую вставлена газоотводная трубка. В химический стакан (кристаллизатор) налейте воду. Опустите конец газоотводной трубки в воду и плотно  обхватите ладонью пробирку (если вы работаете с колбой, то её следует  Будьте   осторожны,   не   раздавите   прибор.  Если   из обхватить   двумя   ладонями).   газоотводной трубки пробулькивают пузырьки воздуха (рисунок 3), то прибор герметичен («держит»).        Если прибор «не держит», его необходимо разобрать и заново собрать, а затем ещё раз  произвести испытание.  Рисунок 3. Испытание прибора на герметичность.        Сильно нагревать, например, не рукой, а горелкой, не рекомендуется. При очень быстром   расширении   воздух   может   выходить   не   только   в   сторону   наименьшего сопротивления, т.е. через имеющиеся в приборе щели, но одновременно и по отводной трубке, опущенной для испытания в воду, так что дефект можно и не заметить.              Проанализируй ОТ – 1 и ОТ – 2 (см. приложение) и выполни несколько упражнений.        Упражнение 1.1.        Перед вами различные приборы для получения газов в лаборатории. Определи: А. С помощью каких приборов можно получить газы при нагревании: ________________________________________________________________________ С помощью каких приборов можно получить газы без нагревания: ________________________________________________________________________ С помощью каких приборов можно получить газы как при нагревании, так и без нагревания:___________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ Б. Какой прибор можно использовать для получения кислорода из бертолетовой соли КСlО3?___________________________________________________________________ Для получения водорода действием соляной кислоты на цинк._____________ 10 Для   получения   углекислого   газа   из   карбоната   кальция   и   соляной кислоты.______________________________________________________________________ ____ Для получения хлороводорода действием  концентрированной  серной кислоты на твёрдую соль хлорида натрия. ___________________________________________________.        Упражнение 1.2.        Вам необходимо получить целый ряд газов. Для этого понадобится химическая посуда из которой необходимо будет собрать прибор для получения газа.        С помощью ОТ ­1 и ОТ – 2 заполни таблицу: Получаемый газ Реагенты и их Температурный агрегатное состояние Водород Н2 НCl (ж)    Zn (тв) режим при получении (нагревание/без нагревания) Без нагревания Стеклянная посуда для получения Рисунок возможного прибора (схема) (тонкостенная/ любая) Любая Кислород О2 Оксид углерода (IV) СО2 Хлороводород НCl Аммиак NH3 11        Упражнение 1.3.        Заполни таблицу «Получение газа» для хлора (Cl2), оксида азота (IV) (NO2), и сероводорода (Н2S). Реагенты (формулы веществ, агрегатное состояние) Химические реакции Уравнение  Условия протекания Схема прибора для получения газа              Обратите   внимание.  Такая   таблица   вам   пригодится   при   выполнении практических работ по получению и собиранию газов.        Упражнение 1.4.        С помощью ОТ – 1 и ОТ – 2 подбери названия газообразных веществ, которые можно получить с помощюь приборов: Упражнение   1.5.  Для   получения   в   лаборатории   кислорода   разложением перманганата калия KMnO4 ученики собрали приборы: 12               Кто   из   учеников   допустил   ошибки?__________________________ _____________________________________________________________________________ _____________________________________________________________________________        Объясни почему.___________________________________________________________ _____________________________________________________________________________ _____________________________________________________________________________ _____________________________________________________________________________        Упражнение 1.6.        А. Игра в «Крестики и нолики». Выигрышный путь: а) газы получаемые только в тонкостенной посуде; б) можно получить и а тонкостенной и в толстостенной посуде. HCl CO O2 CO2 NH3 Cl2 H2 NO2 N2 CO2 HCl N2 H2 NH3 NO2 C2H2 O2 C2H4        в)химические реакции в которых газы получают при нагревании реагирующих веществ. NaCl(тв) + H2SO4 (конц) Zn + HCl Cu + H2SO4 (конц) KClO3 (тв) MnO2 NH4Cl (тв) + Ca(OH)2 (тв) CaCO3(тв) + HCl Zn + H2SO4 (раствор) CaC2 + H2O KMnO4 (тв)         Б. Заполни пустые клетки названиями газов. 1 2 3 4 РОД 1. Газ получаемый действием раствора щёлочи на алюминий. 13 2. Данный газ можно получить из бертолетовой соли КСlО3  путём её прокаливания, только в присутствии катализатора. 3. Ядовитый   газ,   получают   при   взаимодействии   сульфида   железа   (II)   с   раствором серной кислоты. 4. Газ, название которого состоит из названий двух других газов.        При собирании газов необходимо учитывать четыре их свойства:  a. Молярную массу газа (легче или тяжелее получаемый газ воздуха). Определяется по 2. СОБИРАНИЕ ГАЗОВ. соотношению молярной массы газа молярной массы воздуха (М воздуха =29 г/моль).  b. Растворимость газа в воде (см. ОТ – 3). c. Наличием или отсутствием у него способности реагировать с кислородом воздуха. d. Ядовит газ или нет.                Задание 1.               Существуют   несколько   способов   собирания   газов:   вытеснением   воздуха; вытеснением воды; собирание ядовитых газов с дальнейшим поглощением избытка другим веществом (см. рисунок 4). Рисунок 4. Способы собирания газов.  1. Можно ли газ, растворимый в воде, собирать способом Б. Почему _____________________________________________________________________________ _____________________________________________________________________________ 2. Можно ли газ который тяжелее воздуха собирать способом  А. Почему? _____________________________________________________________________________ _____________________________________________________________________________ 3. На каких свойствах газов основан каждый из способов собирания газов? А.________________________________________________________________ Б.________________________________________________________________ В.________________________________________________________________ Г._________________________________________________________________        Задание 2. Заполни  ОТ – 4 «Способы собирания газов в зависимости от их свойств». Свойства газа Особенности собирания Способ собирания Схема  14 М (газа) < М(воздуха) Газ легче воздуха М (газа) > М(воздуха) Газ тяжелее воздуха Газ нерастворим в воде и с ней не взаимодействует Газ ядовит              Горючий газ при смешении с воздухом, а тем более с кислородом образует взрывоопасную   смесь.   Поэтому   обращение   с   горючими   газами   требует   большой осторожности.        Прежде чем собирать газ, его необходимо испытать на чистоту.        Способ проверки газа на чистоту. 1. Собрать газ в небольшую пробирку. 2. Закрыть пробирку большим пальцем. 3. Поднести к поставленной на некотором расстоянии от прибора спиртовке (горелке) и, отняв палец, быстро внести отверстие пробирки в пламя.        Если при этом раздаётся резкий «лающий» звук, с газом работать нельзя, т.к. он содержит примесь воздуха.        Необходимо некоторое время подождать, пока из пробирки­реактора не будет вытеснен весь воздух. Затем повторить проверку газа на чистоту. Если вы услышите лёгкий звук, напоминающий «п­пах», с газом можно работать.               Самостоятельная работа.        Упражнение 2.1.        Рассчитайте  молярные массы следующих газов: Формула газа Н2 Молярная масса г/моль 2 № п/п Название газа  1 2 3 4 5 6 7 8        Водород  Кислород  Хлор  Хлороводород  Аммиак  Углекислый газ Оксид азота (IV) Метан Выпишите формулы газов которые: А. легче воздуха____________________________________________________ Б. хорошо растворимы в воде_________________________________________ В. ядовиты_________________________________________________________ 15        Упражнение 2.2.               Подчеркни одной чертой ряд формул газов выстроенных по возрастанию молярной массы и двумя чертами выстроенный по убыванию. а) Cl2, N2, H2, O2             б) SO2, Cl2, O2, N2     в) NH3, H2S, SO2, Cl2  г) O2, SO2, NH3, C2H2     д) N2, O2, Cl2, H2S     е) NH3, N2, O2, CO2.        Упражнение 2.3.        Из перечня газов: H2, O2, Cl2, HCl, H2S, SO2, N2, NH3, NO2, NO, CO, CO2, CH4, C2H4, C2H2 выбери и выпиши формулы А. газы, которые легче воздуха________________________________________ Б. газы, которые тяжелее воздуха______________________________________ В. газы не растворимык в воде и с ней не взаимодействуют _______________ _________________________________________________________________ Г. ядовитые газы____________________________________________________              Выпиши формулы тех, газов которые можно собирать с помощью приборов изображённых ниже. Схема прибора Формулы газов М (О2) = ______. Следовательно, кислород        легче/тяжелее            воздуха. В воде кислород растворим/нерастворим       и с ней взаимодействует/ не взаимодействует   . Кислород – это газ         ядовитый/неядовитый    . 16 Таким образом, мы его сможем собрать с помощью прибора _____________________ или ____________________________.        Упражнение 2.4.         Вычеркни в каждой строке одну «лишнюю» формулу или название вещества. Обоснование  Свой выбор обоснуй. Вещества  NH3, HCl, CH4, SO2 Cl2, SO2, N2, H2S Водород, аммиак, метан, хлор SO2, Cl2, H2, NO2 Хлор, сероводород, аммиак, оксид углерода (II) H2S, H2, Cl2, CH4        Упражнение 2.5.        На рисунке  изображены приборы для собирания газов.                Приведите формулы газов, которые можно собрать с помощью прибора: А.________________________________________________________________   т.к.   эти газы__________________________________________________________________________ _  Б.________________________________________________________________ т.к. эти газы___________________________________________________________________ В.________________________________________________________________ т.к. эти газы___________________________________________________________________ Г._________________________________________________________________ т.к. эти газы___________________________________________________________________ 17 Д.________________________________________________________________   т.к.   эти газы__________________________________________________________________________ _              Упражнение  2.6.  Для собирания  водорода ученики  изготовили  несколько приборов:                 Проанализируй рисунки и заполни таблицу. Прибор  Прибор изготовлен (правильно/неправиль но) Допущены ошибки Какие свойства газа не учтены при конструировании прибора А Б В  Г Д Е        Упражнение 2.7.        Заполните таблицу «Собирание газов» для хлора, кислорода, аммиака. Свойства собираемого газа М (газа) г/моль Растворимость в воде Ядовитость  Особые свойства Схема прибора для собирания газа М (Сl2)= 18 M (O2)= M (NH3)=          Упражнение 2.8. Для получения и собирания газов ученики создали приборы, которые изображены на рисунке:                              Когда на следующий урок в кабинет химии пришёл другой класс, ребята не стали демонтировать приборы, а решили их использовать для получения газов.        Определите, какие газы можно получить и собрать с помощью приборов. Васи______________________________________________________________ Коли______________________________________________________________ Вити______________________________________________________________ Саши_____________________________________________________________        Упражшнние 2.9.        Аукцион ошибок. 1. При   выполнении   практической   работы   «Получение   кислорода   и   изучение   его свойств»   восьмиклассник     действовал   так.   Он   налил   в   пробирку   раствор перманганата   калия  KMnO4,   закрыл   пробирку   пробкой   с   прямой   газоотводной трубкой,   на   которую   надел   дном   вверх   пустую   пробирку,   и   стал   ждать. Закончился урок, но лучинка, которую ученик подносил к отверстию пробирки – приёмника, так ни разу не вспыхнула.  Какие ошибки допустил ученик?  Что и как нужно изменить в приборе, чтобы всё­таки получить и собрать кислород?  Нарисуй прибор. 19 2. Французский химик де Розе решил вдохнуть водород, чтобы убедиться, что этот газ не имеет вкуса и запаха. На его несчастье  рядом оказалась зажжённая горелка. Ему пришла в голову мысль, выдохнуть водород прямо на пламя, как это делают факиры. В своих мемуарах он писал, что после этого выдоха у него было чувство, что зубы превратились в пыль.  Определите причины происшедшего.  Какое правило нарушил химик.        Поиграем в «Крестики и нолики».        Для каждого случая выигрышный путь, если его составляют газы:  Тяжелее воздуха. Оксид серы (VI) Ацетилен  Кислород  HCl H2 CH4  Ядовитые газы Азот  Хлороводород  Оксид углерода (II) Хлор  Аммиак  Метан  SO2 H2S C2H2 Хлороводород  Водород  Сероводород  C2H4 Cl2 NO2 Оксид серы (VI) Кислород  Аммиак  Оксид углерода (IV) Водород  Оксид азота (II) Cl2 NO2 H2S SO2 HCl CO2 O2 N2 H2  Растворимые в воде газы Оксид азота (IV) Азот  Водород  Кислород  Аммиак  Оксид серы (VI) Оксид углерода (IV) Оксид углерода (II) Хлор  N2 CO CH4 Cl2 CO2 H2 NH3 HСl SO2        Разгадай кроссворд «Что в банке» 1. Газ, который легче воздуха в 14,5 раз. 2. Бесцветный, хорошо растворимый в воде ядовитый газ с резким запахом. 3. Название этого газа в переводе с греческого – безжизненный. 4. Ядовитый газ с неприятным запахом. 5. При взаимодействии данного газа с другим газом получается соль, водный раствор которой называется «нашатырь». 20 6. Ядовитый газ жёлто – зелёного цвета.        Составь ключевое слово, и ты узнаешь «Что в банке». Ключевое слово:        Обратите внимание, что газы расположены в определённом порядке.  По какому принципу расположены газы?___________________________________ _____________________________________________________________________________ _____________________________________________________________________________ 3. ОСУШКА И ОЧИСТКА ГАЗОВ4.         Выделяющийся при реакции и выходящий из прибора газ большей частью не бывает   вполне   чистым.   Он   может   содержать     мельчайшие   капельки   воды,   пары   или капельки кислот и других жидкостей, служащих для получения газа, а также посторонние газы. 4  Осушка   (обезвоживание)   –   удаление   всех   следов   воды.   Очистка   –   процесс   или   процессы, проводимые для удаления примесей из вещества (газа). 21 Если газ требуется более или менее чистый, то эти посторонние примеси приходится от него отделять при помощи различных веществ, их поглощающих.5 ! Промывать и очищать газы можно только теми веществами, которые с этими газами не вступают в химическое взаимодействие, но реагируют с примесями. Очистка (промывание) Раствором KMnO4 (H2SO4) ОТ – 5. Вещества применяемые для промывания (очистки) и осушения газов. Газы  H2 O2 Cl2 HCl H2S SO2 N2 NH3 Осушение  Конц. H2SO4 Конц. H2SO4 Конц. H2SO4 Конц. H2SO4 Конц.H2SO4 Конц.H2SO4 Вода  Вода  Вода  Конц. H2SO4 Конц.H2SO4 Конц.H2SO4 и KOH ­­­­ CaCl2 (безв.) или P2O5 (не H2SO4 ) Натронная известь (NaOH + CaO 1:2),  NaOH CO CO2 NO NO2 CH4, C2H4 Раствором щёлочи Вода  Раствором щёлочи Конц.H2SO4 Вода  Конц.H2SO4,                    Конц.H2SO4 CuSO4(безв.),CaCl2(безв.) Конц.H2SO4 Конц.H2SO4 Конц.H2SO4 Подобные   вещества   помещают   в   соответствующие   приборы   разнообразного устройства. Эти приборы бывают двух родов – для жидкостей, для твёрдых веществ. Простейший   прибор   для   жидкости   –   промывная   склянка   –   представляет   собой склянку, банку, колбу с пробкой, в которую вставлены две трубки (см. рисунок 5): одна – длинная, доходящая почти до конца сосуда (через неё газ входит), и другая – короткая (через неё газ выходит). Рисунок 5. Промывные склянки. 5 Поглощение – процессы поглощения газа жидкостью или твёрдым веществом. Но наиболее удобной из установок является изображённая на   рисунке   6   толстостенная   промывная   склянка   (склянка Тищенко). В принципе отличная  от всех,  она очень устойчива, жидкость в неё легко наливается и не соприкасается ни с чем, кроме   стекла.   Склянка   разделена   пополам   вертикальной перегородкой, имеющей внизу небольшое отверстие. Если  в одно отделение   впускать   газ,     то   он   вытесняет   жидкость   в   другое отделение   и   проходит   через   неё   пузырьками.   В   склянке   идёт химическое   взаимодействие   примесей   с   жидкостью.   В   итоге получаем на выходе очищенный газ, без примесей. 22  Рисунок. 6. Для осушки и очистки газов часто используются измельчённые твёрдые вещества, как хлорид кальция CaCl2, натронная известь NaOH + CaO  1:2, оксид фосфора P2O5 и т. д. Эти   вещества   помещают     в   приборы,   через   которые   пропускают   осушаемый   газ   (см. рисунок 7). Приходя в соприкосновение с большой поверхностью твёрдого вещества, газ высушивает гораздо лучше, чем при пропускании его через жидкость. Рисунок 7. Приборы для осушки и поглощения газов с твёрдыми веществами. Самостоятельная работа. Проанализируй ОТ – 5 и выполни несколько упражнений. Упражнение 3.1. А.   Обычный   метод   осушки   газов   заключается   в   пропускании   их   через концентрированную серную кислоту. Обведи кружком номер с указанием газа, который нельзя осушить пропусканием через серную кислоту. Почему? 1. 2. 3. 4. Хлороводород   HCl Аммиак   NH3 Углекислый газ   CO2 Водород   H2 какими   свойствами   газов   это   связано? C  _________________________________ ____________________________________ ____________________________________ Б. Обведи кружком номер с указанием вещества, которым можно воспользоваться   Напишите   уравнения   реакций   взаимодействия для   осушения   хлороводорода. хлороводорода с указанным веществом. 1. H2SO4 (конц.), 2. NaOH (тв.), 3. CaO (тв.), 4. Ca(OH)2 (тв.). ________________________________________________________________________ _____________________________________________________________________________ ____________________________________________ В. Обведи кружком номер с указанием вещества, которым можно воспользоваться для осушения оксида серы (IV) SO2. 1. Гидроксид натрия. 3. Концентрированная серная кислота 2. Разбавленная серная кислота. 4. Натронная известь. 23 Какими   веществами   нельзя   воспользоваться   для   осушения   оксида   серы   (IV) SO2___________________________________________________________ Почему?   Запишите реакций: _____________________________________________________________________________ _____________________________________________________________________________ ___________________________________________ соответствующих уравнения       Упражнение 3.2.  На рисунке изображены различные приборы для осушки и промывания (очистки) газов. Определи и запиши формулы газов в соответствующие графы таблицы. Прибор  Можно очистить газы Можно осушить газы А  Б  В  Г  Упражнение 3.3. В вашем распоряжении имеется химическая посуда и некоторые реактивы: Какие можно изготовить приборы для очистки и осушки газов? Сделайте рисунки приборов. Подпишите под каждым рисунком формулу газа, который можно очистить или осушить с помощью конкретного прибора. 24 Упражнение  3.4.  В химической  лаборатории  ученик  получал газ. О чём говорит сделанный   им   в   лабораторном   журнале   рисунок.   Но   вот   беда,   он   не   успел   сделать   к рисунку все надписи. Может быть вы, сделаете недостающие надписи и ответите: какой газ получил ученик. Натронная известь 25 _____________________________________________________________________________ _____________________________________________________________________________ _____________________________________________________________________________ _____________________________________________________________________________ Упражнение 3.5. Сделайте рисунок установки для получения, очистки, осушения и собирания газа. Сделай соответствующие подписи. А. Кислород. Б. Водород. 4. ПОГЛОЩЕНИЕ ГАЗОВ. Поглощение – процесс поглощения газа жидкостью или твёрдым веществом. В случае необходимости газы поглощаются в поглотительных склянках (см. рисунок 8).   Наиболее   удобными   являются   склянки   Тищенко,   которые   загружают   твёрдым веществом, смоченным жидкостями или растворами поглощающими газы. 26 Рисунок   8.   Поглотительные   склянки   :   1   ­   промывалка;   2   ­   стаканчик   с поглотительной жидкостью; 3 ­ склянка Тищенко; 4 ­ хлоркальциевая трубка. Поглотительные  склянки служат  для защиты воздуха лаборатории  от вредных и неприятно пахнущих газов. Установки для получения таких газов как хлороводород (HCl), оксид серы (IV) (SO2), хлор (Cl2), аммиак (NH3) заканчиваются поглотительными склянками (см. рисунок 9). Рисунок 9. Получение, собирание и поглощение излишков газа. Задание 1. Из ОТ – 3 выбери и выпиши: А. Газы хорошо растворимые в воде _____________________________________________________________ Б.   Газы   вступающие   в   химическое   взаимодействие   с   растворами щелочей_______________________________________________________________ Запишите возможные уравнения химических реакций. _____________________________________________________________________________ _____________________________________________________________________________ _____________________________________________________________________________ _____________________________________________________________________________ _____________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________ 27 Как   правило   поглотителем   может   быть:   а)   вещество   в   котором   газ   хорошо растворяется; б) вещество с которым газ вступает в химическое взаимодействие. Такими   веществами   являются_________________   и   ______________. Следовательно, их можно использовать в качестве поглотителей. Задание 2. Утром 22 апреля 1915 года германская армия провела первую в истории войн газовую атаку. На участке фронта длиной 6 км к северо­востоку от бельгийского города Ипр были  одновременно открыты шесть тысяч баллонов, содержащих  180 тонн хлора. В результате примерно 5000 солдат и офицеров англо – французских войск погибли, около 10000 получили тяжёлые отравления. Год спустя, в 1916 году Н.Д. Зелинский вместе с инженером А. Кумантом разработал конструкцию противогаза.  Какое   бы   ты   предложил   вещество(а)   в   качестве   поглотителя   хлора? __________________________________________________________ для __________________________________________________________ Процесс изображённый на рисунке, отдалённо напоминает тот, который происходит безопасно здоровья? наиболее   из   них      Какое     в поглотительной коробке противогаза. Внимательно рассмотри рисунок. Опиши этот процесс. _____________________________________________________________________________ _____________________________________________________________________________ _____________________________________________________________________________ _____________________________________________________________________________ ___________________ Таким образом, в качестве поглотителя, кроме воды и раствора щёлочи, для многих газов целесообразно использовать _________________________. Задание   3.  Заполните   ОТ   –   6   «Поглотители   газов».   Если   между   газом   и поглотителем идёт химическая реакция, составьте уравнение. Газы  H2 O2 Cl2 Вода  ­­­ ­­­ Вещество ­ поглотитель Раствор щёлочи (КОН или NaOH) ­­­ ­­­ Другие  ­­­ Щелочной раствор пирогаллола6 Cl2 + H2O = HOCl + HCl Cl2 + 2NaOH = NaOCl + NaCl + H2O 28 Активированный уголь HCl H2S SO2 N2 NH3 CO CO2 NO NO2 Самостоятельная       работа. Упражнение 4.1. А. Подчеркни одной чертой в приведённом ниже перечне хорошо растворимые в воде газы: H2, O2, Cl2, HCl, H2S, SO2, N2, NH3, CO, CO2, NO, NO2, C2H4. Б. А теперь обведи кружком ядовитые газы. В. Выпиши отдельно в строчку те газы, которые ты подчеркнул и объвёл кружком одновременно___________________________________________ Какой   поглотитель   ты   будешь   использовать   для   поглощения   этих   газов? ______________________________________________________________ Упражнение 4.2. Три пробирки наполнили газами: оксидом углерода (IV), азотом и хлороводородом – поместили в кристаллизатор с водой, как это показано на рисунке. Какой газ был в каждой пробирке? Запишите формулы газов. 1________________________ 2________________________ 3________________________ Для какого газа воду целесообразно использовать в качестве поглотителя?  __________________. Упражнение   4,3.  На   рисунке   вы видите   схему   лабораторной   установки получения и собирания газа. Какой     газ   получают   в   лаборатории? ______________________________ Можно   ли   использовать   в   данной   установке   жидкий   поглотитель   (какой) ___________________________________________________________ Упражнение   4.4.  Предложи     установку   для   получения,   осушки   и   собирания аммиака. Не забудь, что установка должна заканчиваться поглотительной склянкой! 6  Пирогаллол   –   трёхатомный   фенол,   легко   окисляется;   проявитель   в   фотографии,   поглотитель кислорода; применяется в производстве красителей для меха и волос. 29 Упражнение 4.5.  А сейчас немного поиграем. А. В свободном виде он всех убивает. Если «связать», то в еду добавляют. Но если в слове мы Л зачеркнём, То дружно со всеми песню споём.  Каким веществом следует поглотить этот газ? Б. Впиши в кружок формулу газа, подходящего по смыслу. 5. ХРАНЕНИЕ ГАЗОВ. Полученные газы хранятся в газометре либо в хорошо закрытом сосуде (см. рисунок 10).                        1  Рисунок 10. Устройство газометра и работа с ним.           3   2 4      5 1 – воронка, 2 – бутыль с тубусами, 3 – заполнение газометра газом,  4 – заполненный газометр, 5 – выпуск газа из газометра.   Перед   зарядкой   газометра   газом   нужно   тщательно   протереть   пришлифованные части   прибора   и   краны,   смазать   их   вазелином.   Внутренние   штоки   кранов   необходимо закрепить резинкой. Перед заполнением газометра плотно закрывают нижний тубус и через воронку   или   верхний   тубус   заполняют   полностью   сосуд   с   водой.   Полное   вытеснение 30 воздуха из сосуда проводят заполнением водой из воронки при открытом кране верхнего тубуса. Заполнение   газометра   газом.  Газометр   помещают   в   раковину,   заполненную водой, закрывают краны воронки и верхнего тубуса. Затем открывают нижний тубус и вставляют в него трубку, подводящую газ, из подушки или прибора для получения газа. После заполнения газометра газом плотно закрывают пробкой нижний тубус и закрепляют ее. Выпуск газа из газометра. Воронку заполняют водой, полностью открывают кран воронки и краном верхнего тубуса регулируют скорость выпуска газа из газометра.  Задание 1. Прочитай и проанализируй текст. В 1899 году   в одной из немецких школ учитель химии решил заполнить газометр кислородом. Накануне его коллега собирал в этот же  газометр ацетилен (!), но весь газ уже был израсходован, и газометр стоял заполненный водой. Наполнив газометр наполовину кислородом, учитель поднёс к отверстию газоотводной трубки тлеющую лучинку и пустил на неё ток кислорода из газометра. Раздался сильный взрыв. Разлетевшиеся осколки стекла вызвали тяжёлые травмы.  Учителем следующие ошибки:___________________________________________________________________ __________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________ _____ допущены были        Прежде     чем   газометр заполнять сделать следующее:_________________________________________________________________ __________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________ ______ необходимо было       ! Горючие газы и газы растворимые в воде в газометре хранить нельзя. Горючий   газ   при   смешивании   с   воздухом,   а   тем   более   с   кислородом   образует взрывчатую   смесь.   Поэтому   обращение   с   горючими   газами   (особенно   с   водородом   и ацетиленом) требует большой осторожности. Горючие газы и газы растворимые в воде хранят в хорошо закрытых сосудах. Прежде   чем   собирать   газ,   его   необходимо   испытать   на   чистоту   (см.   собирание газов). газов». Задание 2.  Проанализировав ОТ – 3, заполните пустующие графы ОТ – 7 «Хранение Особые свойства газа Горюч, смесь с воздухом взрывоопасна Способ хранения В хорошо закрытом сосуде Газ  H2 O2 Газ  NO2 N2 Особые свойства газа Способ хранения Cl2 HCl H2S NO SO2 31 NH3 CO CO2 CH4 C2H2 Самостоятельная работа. Упражнение 1.5.  Подчеркни  формулы тех газов, которые можно хранить в газометре. O2, N2, H2, Cl2, HCl, NO, NO2, NH3, H2S, SO2, CO, CO2, C2H2, CH4, C2H4. Из перечня газов, выпиши формулы тех газов, которые: 1. Можно   хранить   в   хорошо   закрытом   сосуде   и   нельзя   хранить   в газометре:_________________________________________________________ _____ 2. Можно   хранить   и   в   газометре   и   в   хорошо   закрытом сосуде:___________________________________________________________ ___ Упражнение 5.2.    Впиши в кружок формулу газа, подходящую по смыслу. Упражнение 5.3. В лаборатории находятся четыре плотно закрытых сосуда с газами. 32 Определи  по  свойствам   названия   газов,  которые  хранятся  в  сосудах   и  сделайте соответствующие надписи (см. ОТ – 3). 1. Ядовитый газ жёлто­зелёного цвета. 2. Газ, который можно хранить и в газометре и в хорошо закрытом сосуде. Собирают   вытеснением   воды   или   вытеснением   воздуха   (сосуд   находится дном вниз). 3. Бесцветный   газ   с   резким   запахом,   хорошо   растворим   в   воде.   собирают вытеснением воздуха (сосуд перевёрнут вверх дном). 4. Неядовитый  бесцветный газ. Малорастворим  в воде. Если  его пропустить через раствор лакмуса, лакмус окрашивается в красный цвет. КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА . Задание 1 А.  Из перечня газов:  H2,  O2,  Cl2,  HCl,  H2S,  SO2,  N2,  NH3,  CO,  CO2,  NO, NO2, CH4, C2H4, C2H2 выбери и выпиши формулы газов которые  Легче воздуха_________________________________________________  Тяжелее воздуха_______________________________________________  Нерастворимые воде ней не с   и     в   _____________________________________________________________  Ядовитые_____________________________________________________       взаимодействуют           Задание 1 Б. В лаборатории три ученика получили три различных газа, которые были собраны в сосуды. Определи по свойствам газы, которые хранятся в сосудах. Сосуд  Характеристика газа Название и  химическая формула газа Бесцветный, неядовитый газ, малорастворим в воде, тяжелее воздуха, раствор лакмуса окрашивает в красный цвет. Бесцветный, неядовитый, нерастворимый в воде газ, в 14,5 раз легче воздуха.  Ядовитый газ жёлто­зелёного цвета. Задание 2. Перед вами различные приборы для получения газов в лаборатории:      А        Б 33        В        Г Д       Е       Ё        Ж    З     И Определи: с помощью каких приборов можно получить и собрать газы определённые вами в задании 1Б. Газ  Прибор  Обоснование выбора Задание   3.  В   лаборатории   необходимо   получить   газ   имеющий   следующие характеристики: Растворимый в воде, ядовитый газ бурого цвета. А. Определи о каком газе идёт речь.______________________________ Б. Составь схему прибора с помощью которого можно получить и собрать этот газ. Твоя схема. 1. Получение газа. 2. Собирание газа 34 Задание 4. При выполнении практической работы «Получение кислорода и изучение его свойств» восьмиклассник действовал так. Он налил в пробирку раствор перманганата калия (KMnO4), закрыл пробирку пробкой с прямой газоотводной трубкой, на которую надел дном вверх пустую пробирку и стал ждать. Закончился урок, но тлеющая лучинка, которую ученик подносил к отверстию пробирки – приёмника, так ни разу и не вспыхнула. А. Нарисуй схему прибора, которым пользовался ученик. Б. Что и как нужно изменить в нём, чтобы всё­таки получить и собрать кислород? _____________________________________________________________________________ _____________________________________________________________________________ _____________________________________________________________________________ _____________________________________________________________________________ _____________________ Задание 5.  Простейший прибор для получения газов (пробирка с пробкой, через которую   пропущена   газоотводная   трубка)   можно   усовершенствовать   и   получить   в   нём водород только тогда, когда в нём есть необходимость (как в аппарате Киппа см. рисунок 11).   Для   этого   необходимо   сделать   маленькое   отверстие   в   дне   пробирки   и   запастись химическим стаканом.                             Рисунок 11. Устройство аппарата Киппа и работа с ним. А. Что необходимо сделать дальше? _____________________________________________________________________________ _____________________________________________________________________________ _____________________________________________________________________________ _____________________________________________________________________________ ______________________ Б. Как использовать простейший прибор для получения газов и химический стакан, чтобы можно было получить газ и прекращать реакцию, как в аппарате Киппа? _____________________________________________________________________________ _____________________________________________________________________________ _____________________________________________________________________________ 35 _____________________________________________________________________________ ______________________   В  . Нарисуйте, сделав пояснительные надписи, и составьте инструкцию по  использованию прибора. Схема  Инструкция  ПРИЛОЖЕНИЕ. Программа деятельности по получению и собиранию газов. 1. Начертите таблицы­матрицы с горизонтальными строками и вертикальными столбцами по образцу:  А. Получение газа. Реагенты (формулы веществ, агрегатное состояние) Химические реакции Уравнение  Условия протекания Схема прибора для получения газа Б. Собирание газа. Молярная масса Свойства собираемого газа Растворимость в воде Ядовитость  Особые свойства Схема прибора для собирания газа 2. С помощью  ОТ – 2 «Описание химического эксперимента» заполните таблицу А «Получение газа» для этого: 36  В   таблицу   А   занесите   формулы   реагентов,   укажите   их   агрегатное состояние;  Составьте уравнение химической реакции, укажите условия протекания реакции;  Используя ОТ – 1 «Приборы для получения газов», выберите вариант прибора, с помощью которого вы будете получать газ; Зарисуйте схему прибора.  3. Заполните таблицу Б «Собирание газа» для этого:  Из   ОТ   –   3   «Распознавание   газов»,   в   таблицу   Б   запишите   свойства собираемого газа;  Используя   ОТ   –   4   «Способы   собирания   газов   в   зависимости   от   их свойств», выберите вариант прибора, с помощью которого вы будете собирать газ; Зарисуйте схему прибора.  4. Составьте в тетрадях, под таблицами А и Б полную схему прибора. 5. Соберите прибор согласно составленной вами схеме. 6. Проверьте прибор на герметичность. 7. Осуществите данный эксперимент. 8. Проанализируйте свою деятельность по проведению эксперимента. Результаты анализа запишите в учебную карту. Учебная карта Цель деятельности  (какой результат я хочу получить) Средства деятельности  (чем я пользуюсь) Состав деятельности  (какие действия я выполняю) Продукты деятельности  (что получаю в результате) 9. После выполнения работы приведите рабочее место в порядок.