Использования мультимедийной аппаратуры в демонстрационном эксперименте по химии в 9 классе средней школы

       ■3.Повторные опыты, проекциях которых на экран уточняет не изученные ранее закономерности. Диапроекция в этом случае помогает снять адаптационный эффект повторной демонстрации, сократить время демонстрации, акцентировать внимание на других сторонах изученных явлений. 
 
 

       ГЛАВА III. Практика использования  МА в школьном демонстрационном эксперименте.

        3.1. Применение мультимедийной аппаратуры в химическом демонстрационном эксперименте.

       Реализация  одного из важнейших принципов - наглядности  в обучении не всегда может быть достигнута через прямой показ опытов или демонстрацию свойств химических веществ и процессов. Использование мультимедийной аппаратуры: графопроекторов, эпи- и диапроекторов, компьютеров, теле- , видеоаппаратуры, DVD, цифровой записи позволяет расширить диапазон использования демонстрационного эксперимента.[1] Наибольшую эффективность сочетания демонстрационного эксперимента и мультимедийной аппаратуры можно достигнуть в следующих случаях:

       ■1.)При демонстрации медленно протекающих процессов в силу слабой выраженности их внешних эффектов.(движение ионов, диффузия, кристаллизация)  Примеры опытов:

       Диффузия  веществ в любых  агрегатных состояниях.

       Опыт 1. В чашку Петри наливают воду и помещают несколько кристалликов медного купороса (или перманганата калия, дихромата калия). Учащиеся наблюдают диффузию, сопровождающуюся разрушением кристаллов, появлением окрашенных струек и увеличением размера окрашенного пятна. [23]

       Опыт 2. На стеклянную пластинку или в чашку Петри помещают каплю крахмального клейстера и рядом с каплей - кристаллик йода. Через несколько секунд крахмал синеет со стороны кристаллика и происходит диффузия паров йода. Данный и следующий опыты демонстрируют диффузию в газе.

       Опыт  3.   На расстоянии 2- 3 см. друг от друга на стеклянную пластинку или в чашку Петри помещают капли фенолфталеина и водного раствора аммиака. Через несколько секунд капля фенолфталеина становится малиновой.

       Опыт 4. В чашку Петри наливают жидкий крахмальный клейстер, чтобы исключить конвекцию. На противоположных сторонах чашки помещают кристаллики медного купороса и гидроксида аммония. Учащиеся наблюдают диффузию веществ, а на границе их взаимодействия –образование сине-фиолетовой зоны аммиачного комплекса меди, которая непрерывно расширяется. [18]

       Кристаллизация.

       Демонстрация процессов кристаллизации. В узкую кювету налить пересыщенный раствор ацетата натрия. От степени пресыщения зависит успех опыта. Поэтому для различных температурных условий требуется разное количество влитой воды в 3-водном кристаллогидрате ацетата натрия, чтобы достигнуть нужной степени пресыщения. Чем меньше степень пресыщения, тем эффективнее опыт, так как растут большие игольчатые кристаллы во весь экран. Обычно опыт удается, если смешать 2 массовые доли кристаллогидрата и 1 массовую долю воды. Кристаллизацию вызывают, помещая один кристаллик затравки этой или другой соли. Опыт может быть продемонстрирован и как занимательный. Кроме ацетата натрия можно использовать кристаллогидрат тиосульфата натрия. И в этом случае к 3 частям кристаллогидрата следует добавить 1 часть воды. Разбавление и растворение можно проводить в кювете, поместив ее в теплую воду и перемешивая содержимое лучинкой, чтобы не поцарапать стекло. [16]

       Движение  ионов.

       Направленное  движение ионов под действием  электрического поля рекомендуется осуществлять не в воде, а в крахмальном клейстере, в котором содержится электролит (10%-ный раствор Na₂SO₄). В этом случае система приобретает устойчивость, т. е. раствор крахмала, обладающий вязкостью, препятствует самопроизвольному движению раствора, мешающему наблюдать истинное движение ионов. Однако надо учитывать раз меры ионов. Чем сильнее сольватирован ион, тем больше его диаметр и тем меньше его подвижность. Поэтому для демонстрации лучше всего использовать гидроксид-ионы, которые имеют подвижность 0,0018 см/с, уступая только катионам водорода 0,0033 см/с в поле с градиентом 1 В чашку Петри  на расстоянии 20-25 мм. друг от друга помещают два угольных электрода от старых отечественных гальванических элементов (батареек), изолируют и фиксируют их с помощью силиконовой (или каучуковой) трубки. Для удобства наблюдения цветной изоляционной лентой или перманентным маркером помечают полюса: анод (+) и катод (-). [23]

       Чашку Петри помещают на стекло графопроектора. Между электродами наливают свежеприготовленный      крахмальный      клейстер (тонкий слой), в который добавлено несколько капель сульфата натрия. Между электродами располагают белую хлопчатобумажную нить, смоченную темно-зеленым прозрачным раствором хромата тетраамминмеди (II) [Cu(NH₃)₄]CrO₄ который готовят путем смешивания равных объемов 5-10%-ных растворов хлорида меди (II) и хромата калия с добавлением 10-25%-ного раствора аммиака до растворения осадка:

       СuС1₂ + К₂CrO₄ = CuCrO₄ ↓+ 2KC1

       CuCrO₄ + 4NH₃∙H₂O = [Cu(NH₃)₄]CrO₄ + 4Н₂О  [15 ]

       В растворе это комплексное соединение подвергается диссоциации:

       [Cu(NH₃)₄]CrO₄ ↔[Cu(NH₃)₄]²⁺ + CrO₄^2-

       Сначала по обе стороны от нитки видно  зеленое окрашивание (синий + желтой = зеленый), но после включения постоянного тока через выпрямитель ВС-24М (В-24) учащиеся наблюдают направленное движение ионов в виде окрашенных полос: синей [Cu(NH₃)₄]²⁺ - к катоду (-) и желтой CrO₄^2- - к аноду (+).

       Аналогичный опыт можно продемонстрировать с помощью той же установки, смочив хлопчатобумажную нить смесью концентрированных растворов хлорида железа (III) и перманганата калия. При включении тока будет хорошо заметно движение ионов в виде окрашенных полос: желто-бурой Fe³⁺ - к катоду (-) и красно-фиолетовой МnО₄^2- - к аноду (+).

       Подвижность ионов водорода можно показать, используя растворы соляной или серной кислот и индикаторы метиловый оранжевый (кислотная форма красная), лакмоид (цвет кислотной формы тоже красный), а подвижность гидроксид-ионов - с помощью растворов гидроксида натрия или калия и индикатора фенолфталеина (щелочная форма малиновая). [23]

       ■2.)При демонстрации процессов с участием веществ в высокодисперсном состоянии: броуновского движения, флотации, требующих применения микроскопа или другой аппаратуры для увеличения, например кодоскопа.

       Флотация.

       Демонстрация  флотации. В узкую кювету помещают мелкую крошку цветного органического стекла (размером 1-1,5 мм.)   и   такую   же   крошку   битого   бутылочного   стекла   контрастного   или ионообменную смолу. Наливают до половины кюветы воды и барботируют воздух. Органическое стекло гидрофобно по отношению к воде и всплывает на поверхность, а силикатное, или ионообменная смола - гидрофильны и не всплывают. Однако как только пузырьки воздуха лопнут, кусочки органического стекла начинают также тонуть. Добавляют несколько капель моющего средства или скипидара. Образуется устойчивая пена и органическое стекло всплывает, а силикатное стекло или смола остаются на дне. При достаточной контрастности цвета это хорошо видно на экране.[28]

       Броуновское движение

       Для демонстрации броуновского движения наиболее подходящим объектом является дым от сигареты. Опыт проводится при боковом  освещении, сконцентрированном линзой. В качестве камеры наблюдения можно использовать спичечную коробку с проделанным боковым отверстием- для освещения и верхним отверстием – для наблюдения. Камера должна быть герметичной, поэтому отверстия закрываются покровными стеклами сбоку и сверху. Наблюдение производится при помощи микроскопа. При массовом характере демонстраций опыт лучше заснять на видеокамеру через микроскоп. Броуновское движение в газе, особенно высокодисперсных частиц дыма, наблюдается в виде «роящегося облачка» мелких насекомых. Из-за малых размеров частицы дыма наблюдаются в виде звездочек.

       ■3.) Демонстрации свойств и химических процессов с участием сильно токсичных или экологически опасных веществ.(галогенов, некоторых соединений азота, фосфора, тяжелых металлов и т.д. Несколько подобных опытов приведено в нашем DVD-сборнике: пирофорные свойства нанопорошка свинца, получение фосфина и его возгорание на воздухе, самовозгорание белого фосфора на воздухе. Примеры:

       Сравнительная характеристика свойств галогеноводородов

1.   КСI + H₂SO₄ = KHSO₄ + НСI
2.   2KBr + 2H₂SO₄= K₂SO₄ + Br₂ + SO₂ + 2H₂O
3.   8KI+5H₂SO₄ = 4I₂ + H₂S + 4K₂SO₄ + 4H₂O  [15]

       Подготовка. Три демонстрационные пробирки или стакана. Хлорид, бромид и иодид калия (сухие соли). Концентрированная серная кислота. Раствор Pb(NO₃)₂.

       Выполнение. Поместив перед  белым  экраном  три пробирки, насыпать в них по отдельности небольшие порции сухих хлорида, бромида и иодида калия. Затем прилить поочередно концентрированную серную кислоту. В пробирке с хлоридом калия выделяется бесцветный хлористый водород; с влагой воздуха он образует туман (перенести пробирку на черный фон). В пробирке с бромидом калия сперва также виден беловатый туман бромистого водорода. Однако вследствие окисления бромистого водорода серной кислотой вскоре в пробирке появляются красно-бурые пары брома. Приливание серной кислоты в пробирку с иодидом калия вызывает выделение иода: йодистый водород тотчас же окисляется серной кислотой, которая восстанавливается при этом до свободной серы или даже сероводорода. Покрыв пробирку фильтром, смоченным раствором соли свинца, — появляется черное   пятно. [11 ] Для большей эффективности опыт  лучше демонстрировать в видеозаписи с большим увеличением.

       Свойства  фтороводорода

       Работа  с фтористым водородом представляет большие трудности и даже опасность. Поэтому здесь предлагается только один из наиболее простых опытов с раствором фтористого водорода.

       Травление стекла плавиковой кислотой

       Подготовка. Стеклянная пластинка, покрытая парафином (или воском). Игла или гвоздь. Помазок. Плавиковая  кислота.  Бензин.

       Опыт  проводится под тягой, т.к. плавиковая кислота разрушает дыхательные  пути, а для учащихся демонстрировать  только в виде видеозаписи.

       Выполнение. Нацарапать иглой или гвоздем на пластинке, покрытой парафином, какое-нибудь слово. Бороздки, проведенные иглой, должны доходить до поверхности стекла. Затем помазком нанести на пластинку плавиковую кислоту (осторожно, избегать попадания кислоты на руки!) и так оставить на несколько минут. Смыть плавиковую кислоту большим количеством воды и снять бензином парафин. При боковом освещении на черном экране на пластинке будет четко видно написанное слово. При отсутствии раствора плавиковой кислоты в пластмассовую чашку вносят смесь фторида натрия с концентрированной серной кислотой и закрывают сверху подготовленной стеклянной пластинкой. [11]

       Получение хлороводорода(горение водорода в хлоре)

       Подготовка. Цилиндр, наполненный хлором. Источник водорода (аппарат Киппа). Раствор лакмуса. Изогнутая  стеклянная  трубка  с оттянутым  концом.

       Выполнение. Соединить изогнутую стеклянную трубку с источником водорода. Пропустив водород через трубку некоторое время, его поджечь (в случае аппарата Киппа обязательно испытать предварительно водород на чистоту). Осторожно опустить трубку в цилиндр с хлором. Водород продолжает гореть, пламя удлиняется и приобретает более заметную желто-зеленую окраску. По окончании опыта налить в цилиндр синий раствор лакмуса. Он краснеет от образовавшейся соляной кислоты. Если есть еще хлор, не вошедший в реакцию, лакмус обесцвечивается. [15]

       Опыт можно провести только под хорошей тягой, но наиболее удобной является его демонстрация через видеозапись. Преимущество такой демонстрации: резко уменьшаются затраты на проведение, его можно показать в 10 классе для активизации познавательной деятельности.