Научные основы школьного курса химии. Методика изучения растворов
Дипломная работа - Педагогика
Другие дипломы по предмету Педагогика
»ов с растворами солей.
Эксперимент по коллоидным растворам.
Большую роль в формировании знаний учащихся о веществе играет так же понятие о растворах.
В современном школьном курсе химии изучение растворов на начальном этапе обучения производится с целью ознакомления учащихся со средой, в которой протекают многочисленные химические реакции. Затем с растворами школьники встречаются при изучении вопросов электролитической диссоциации (растворы электролиты), элементов главной подгруппы IV группы (коллоидные растворы). Обобщение знаний о растворах проводят в курсе химии 11-го класса.
Если говорить о классификации растворов, то можно выделить:
- По гемогенности это однородные системы.
- По числу компонентов. Двухкомпонентные системы состоят из растворителя и растворенного вещества.
- По агрегатному состоянию различают: газообразные, жидкие и твердые растворы.
Теория растворов достаточно хорошо изложена в научной и методической литературе. В первой главе мы коснулись вопроса создания проблемных ситуаций при изучении реакций в растворах на примере реакций металлов с солями и гидролиза. Тема Гидролиз раскрыта полностью. Реакциям металлов с солями и эксперименту по коллоидным системам повещена данная глава.
Часть 1. Реакция металлов с растворами солей.
Школьникам была поставлена задача:
В раствор сульфата меди внесите небольшой кусочек металлического лития и объясните причину образования осадка черного цвета.
Решение можно выразить следующей схемой:
Схема 1.
Решение проблемного эксперимента.
В общем изучаемый процесс вместе со школьниками изображаем условно:
CuSO4 + Li CuO + H2
исходные вещества наблюдаемые экспериментально продукты
Вспоминаем, какие химические свойства металлов характеризует ряд стандартных электродных потенциалов:
- Чем более отрицателен электродный потенциал металла, тем больше его восстановительная способность.
- Каждый металл, имеющий более отрицательный потенциал, способен вытеснять (восстанавливать) из раствора солей те металлы, которые имеют более положительный потенциал.
Вспоминаем, что исключение составляют лишь щелочные и щелочноземельные металлы, которые не восстанавливают ионы других металлов из растворов их солей, что связано с тем, что скорость их взаимодействия с водой, т.е. гидратация значительно превышает скорость вытеснения иона металла.
- Все металлы, имеющие отрицательный стандартный электродный потенциал, т.е. находящиеся в ряду напряжения металлов левее водорода, способны вытеснять его из растворов кислот. К этому добавляем, что самые активные металлы вытесняют водород и из воды.
Таким образом, в систему введены - сульфат меди, вода и литий. Исследуем какие возможны процессы:
- литий реагирует с водой, при этом выделяется водород, что согласуется с наблюдаемыми признаками реакции:
2Li + 2H2O 2LiOH + H2
Образовавшийся гидроксид лития, должен реагировать с сульфатом меди с образованием осадка гидроксида меди голубого цвета:
CuSO4 + 2LiOH Cu(OH)2 + Li2SO4
Образование осадка черного, а не голубого, цвета вызвало удивление у школьников. Проделываем опыт по взаимодействию лития не с солью, а с водой и измеряем выделившуюся при этом температуру (70С):
2Li + 2H2O 2LiOH + H2 + Q
Выдвигаем гипотезу, что выделившейся при реакции гидратации лития теплоты, достаточно для разложения образовавшегося гидроксида меди:
t
Cu(OH)2 CuO + H2O ( t разложения 50С)
осадок осадок
голубого черного
цвета цвета
Часть 2. Эксперимент по коллоидным системам.
Прежде всего, на наш взгляд, крайне интересным является вопрос о начале коллоидной науки.
Поздним осенним вечером [27] в лаборатории Британского монетного двора работали два человека. Один из них заведующий лабораторией Томас Грэм, а другой директор монетного двора Вильям Робертс.
Меня интересует один серьезный вопрос заговорил Грэм, это непонятные свойства кремниевой кислоты иногда она не выпадает в осадок и остается в растворе. Я хочу заняться их изучением.
Грэм подошел к большому шкафу, достал несколько склянок и поднес их к свече. Растворы были прозрачными. Он наклонил одну из склянок, чтобы удостовериться, что на дне нет осадка. Однако раствор был неподвижен, он превратился в прозрачную желеобразную массу.