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

n="justify">       ■4.)Демонстрации опытов, сопровождающихся взрывным характером взаимодействия: гремучей смеси водорода с кислородом, метана и ацетилена с кислородом, галогенов с водородом и др.

       Взрыв смеси водорода с  кислородом

       Подготовка. Цилиндр емкостью 250—300 мл. с пришлифованной пластинкой и разделенный метками на три равные части. Полотенце (мокрое).

       Путем вытеснения воды ввести в цилиндр  два объема водорода и один объем кислорода. Закрыть пришлифованной пластинкой (или стеклышком, смазанным вазелином). Для смешивания газов цилиндр несколько раз перевернуть (придерживая пластинку пальцем) и вынести в класс.

       Выполнение. Обернуть для предосторожности цилиндр мокрым полотенцем и поставить на стол. Зажечь лучину и, сняв пластинку, закрывающую цилиндр, поднести огонь к отверстию цилиндра. Раздается сильный взрыв. [11] Опыт хорошо демонстрировать через прямой показ, но для повторной демонстрации возможен показ через видеозапись в старших классах, где для этих опытов время не отведено.

       Синтез  хлористого водорода (фотореакция)

       При ярком освещении соединение хлора  с водородом происходит со взрывом. Подготовка опыта опасна и требует внимания и осторожности. [8]

       Подготовка. Источник водорода. Прибор для получения хлора. Плоскодонная колба емкостью 200—250 мл. с хорошо подобранной резиновой пробкой. Кристаллизатор. Асбестовая сетка. Зажигательная смесь (1 г Mg + 1 г КС1О₃). Полоски фильтровальной бумаги, пропитанные раствором нитрата калия и высушенные. Лучинки. Предохранительный ящик   со   стенками   из  частой сетки. Для демонстраций удобен предохранительный ящик, у которого дно деревянное (из фанеры), три стенки — из органического стекла (одна из них должна быть подвижной), четвертая стенка и верх — из частой медной сетки. Примерные размеры ящика 40Х40Х75 см.[11]

       Точно измерить объем хорошо вымытой колбы, разделить его пополам, нанеся на колбу метку восковым карандашом. Наполнив колбу водой, поместить ее вверх дном в кристаллизатор с водой и наполнить водородом до метки (1/2 объема). Затем перенести кристаллизатор и колбу, укрепленную в штативе, в предохранительный ящик. После этого спустить дверцу ящика так, чтобы проходила только рука с отводной трубкой от прибора для получения хлора. Надеть защитные очки и слегка затемнить помещение. Поднести к ящику прибор для получения хлора и дополнить хлором колбу вытеснением оставшейся в ней воды. Как только весь объем колбы заполнится, отводную трубку вынуть, прибор убрать и под водой плотно закрыть колбу пробкой. [15] Вытащить из ящика кристаллизатор и спустить дверцу. Ящик тотчас же вынести на демонстрационный стол в аудиторию.

       Выполнение. На асбестовую сетку поместить бумагу, пропитанную нитратом калия, на нее насыпать зажигательную смесь (около одной чайной ложки). Штатив с сеткой поместить перед ящиком таким образом, чтобы зажигательная  смесь  была  ниже шарика  колбы.

       Лучинкой  поджечь кончик бумажной полоски. Как  только зажигательная смесь вспыхнет, происходит сильный взрыв, вверх взлетает грибообразный клубок хлористого водорода. Колба разлетается в мелкие осколки.

       Примечание. Опыт очень эффектен и в аудитории совсем безопасен, так как все осколки колбы остаются внутри ящика. Но подготовка опыта к демонстрации требует тщательной отработки и большой осторожности. Взрыв хлора с водородом может вызвать не только яркий свет, но и катализатор. Им может быть пыль и труха в стенках резиновой трубки, загрязненная или разъеденная поверхность колбы и т. п. В таких случаях взрыв происходит неожиданно в момент заполнения колбы хлором. Поэтому даже после тщательного промывания всех частей прибора колбу следует заполнять хлором только под защитной сеткой в предохранительном ящике. Лицо экспериментатора должно быть защищено маской. [9]

       Взрыв при взаимодействии хлората калия  с серной кислотой

       Подготовка. Пробирки. Спиртовка. Предохранительный ящик. Хлорат калия (КС1О₃). Концентрированная серная кислота.

       Выполнение. Пробирку с небольшим количеством хлората калия укрепить в штативе и поместить в предохранительный ящик. (Укрепить пробирку следует так, чтобы пламя горящей спиртовки могло касаться дна пробирки.) Приготовив спиртовку, прилить в пробирку с хлоратом калия 2 к. концентрированной серной кислоты. Содержимое пробирки сразу же желтеет (С1О₂). Быстрым движением подставить горящую спиртовку под пробирку. (Руку убрать!) Раздается взрыв, слышен резкий характерный звук. Пробирка может разорваться на куски! [11]

       Получение йодистого азота

       Йодистый  азот еще более неустойчив, чем  хлористый, 
и в сухом виде взрывается уже от малейшего прикосновения, 

       Подготовка. К небольшому количеству (20—25 мл.) концентрированного раствора йода (в растворе иодида калия) прилить концентрированный раствор аммиака. Выделяется темно-коричневый осадок йодистого азота. Осадок отфильтровать и промыть небольшим количеством спирта. Тотчас же мокрый осадок разложить при помощи шпателя маленькими комочками на отдельные 2—3 листа фильтровальной бумаги. Угол бумаги отогнуть и положить листки в безопасное теплое место (например, вблизи батарей парового отопления). Через несколько часов препарат высохнет и его можно использовать для демонстрации. Стакан, в котором проводилось осаждение, воронку и фильтр сначала залить раствором щелочи, дать постоять и только затем вымыть.[15]

       Выполнение. Взяв за угол листок бумаги с комочком йодистого азота, осторожно, на вытянутой руке внести в аудиторию. Положить листок на пол, ударить комочек деревянной указкой. Раздается сильный взрыв. Неиспользованный  препарат взорвать  после урока. Опыт эффективен при непосредственном показе, но эффективность не теряется при показе видеозаписи, что более удобно.

       ■5.)Демонстрации каталитических процессов, требующих длительной подготовки и сложной аппаратуры в сочетании с показом промышленных установок, где эти процессы используются, позволяют усилить политехническую профориентационную направленность в обучении; Пример:

       Получение серного ангидрида  контактным способом.

       1.)Подготовка прибора. В качестве катализатора для опыта обычно пользуются платинированным  асбестом. Платиновый катализатор с успехом может быть заменен нанесенным на асбестовую вату оксидом железа Fe₂O₃ (И.П. Вязовский). Асбестовая вата прокаливается в тигле. Затем рыхлые комочки ваты встряхиваются в банке с порошком оксида железа, пока асбест не будет им как бы «напитан». Этими комочками наполняется трубка А прибора. Для нагревания можно воспользоваться двумя спиртовками или горелкой. [25]

       Вместо  того чтобы встряхивать порошок  окиси железа с асбестовой ватой, можно пропитать асбест раствором железного купороса (FeSO₄) и затем прокалить до полного разложения соли.

         
 
 
 

        Асбест помещается в трубку А слоем в 7—10 см длины. Не следует туго набивать трубку асбестом. После наполнения необходимо испытать, достаточно ли легко пропускает трубка газ. Для этого проще всего просасывать через трубку воздух ртом (не продувать, чтобы не вводить в трубку влаги). Воздух должен проходить без особого затруднения.

       Трубка  А закрывается с обоих концов хорошо подогнанными пробками, в которые вставлены прямая трубка а и изогнутая трубка б. Нижнее колено трубки б должно не доходить на 3—4 см до дна пробирки Д, погруженной в стакан Г.

       Серный  ангидрид очень энергично действует  на корковую пробку, но хорошая пробка свободно выдерживает один и даже два опыта (пробный и на уроке). Для того чтобы продукты действия серного ангидрида на пробку не могли попасть в газоотводную трубку б, последняя должна немного выставляться внутрь трубки А. [25]

       Кроме того, пробки полезно защищать надетыми на трубки кружочками асбестового картона  или хотя бы комочками асбестовой  ваты.

       На  резиновую пробку серный ангидрид действует несколько менее сильно, чем на корковую, и потому пробку, в которую вставлена трубка б, можно взять резиновую, но она также быстро портится. [11]

       Для получения сернистого газа удобнее  всего воспользоваться действием серной кислоты H₂SO₄ на Na₂SO₃. Соль можно поместить в колбу Б, как на рисунке, или в какой-нибудь другой сосуд. Кислород берется из газометра.

       Для осушения и смешивания оба газа пропускают через одну и ту же банку В с концентрированной серной кислотой. Для этого в пробку банки В вставлены три трубки. Трубка, отводящая газ, соединяется или непосредственно с трубкой А. [25]

       Резиновая трубка, соединяющая трубку а с осушительным аппаратом, должна быть достаточно длинной. Нужно, чтобы трубку А можно было свободно поднять вместе со штативом для вынимания пробирки Д из стакана Г.В стакан Г помещается лед. Стакан лучше всего, взять батарейный

       Пробирка  Д, служащая для собирания серного ангидрида, должна быть средней величины. Следует иметь также 2—3 запасные пробирки. К пробиркам до урока нужно подобрать хорошие корковые   пробки. Горелку полезно снабдить насадкой для плоского пламени.

       Если  нагревание ведется на спирту, то следует  взять спиртовку с плоским фитилем или расправить фитиль в виде веера.

       Когда прибор собран, пропустить через него в течение некоторого времени из газометра воздух, нагревая при этом платинированный асбест возможно сильнее, чтобы удалить из асбеста и из прибора всю влагу. После этого дать трубке А остыть не прекращая тока воздуха. Весь прибор необходимо поместить под тягу.

       Получение серного ангидрида

         Приготовить охладительную смесь.(из льда и поваренной соли) Отставив пока стакан со смесью в сторону, приоткрыть кран воронки прибора для получения сернистого газа настолько, чтобы серная кислота капала не слишком частыми каплями и из прибора выделялся равномерный ток газа. Открыть кран газометра и отрегулировать ток кислорода таким образом, чтобы он был примерно вдвое слабее, чем ток сернистого газа, так как с двумя объемами SO₂ реагирует один объем O₂ по реакции:

       2SO₂+ O₂ =2SO₃

       Обратить  внимание учащихся на то, что при  обыкновенной температуре никакой реакции между сернистым газом и кислородом не замечается. Начать осторожно нагревать трубку А, держа горелку в руке. Когда трубка прогреется, подставить горелку и отрегулировать пламя или высоту горелки таким образом, чтобы конец пламени едва касался трубки А, не обхватывая ее.

       Наилучшая температура для реакции около 400°, но при демонстрационном опыте точного измерения температуры не требуется.

       Когда трубка А прогреется и из трубки б начнется выделение белого дыма, отрегулировать ток газов таким образом, чтобы было  обильное  выделение  дыма,  и,   подняв трубку А вместе  со штативом, погрузить трубку б в пробирку Д, находящуюся в охлаждающей смеси. Через 5 минут собирается достаточное количество твердого SO₃ . На этом опыт получения серного ангидрида заканчивается. [25]

       Данный  опыт целесообразнее показывать в форме  видеозаписи, что позволяет избежать значительных затрат времени на подготовку и проведение эксперимента.

       ■6.)Демонстрация быстро протекающих процессов в «замедленной съемке» и многократной повторной демонстрацией, например, горение пороховых смесей, взрывные процессы и тд.

       В нашем сборнике в опытах 1,2,6 используется замедленное воспроизведение и  повторный показ ключевого момента эксперимента. В опыте «мыльные пузыри наполненные водородом» данный эффект использован для показа момента поднятия пузыря и его воспламенения; в опыте «летающая банка» -момент взрывного горения ,фактически не заметного невооруженным глазом; в опыте «получение фосфина»- момент самовоспламенения газа и образования вихревого кольца, что позволяет не только в деталях рассмотреть чрезвычайно быстрые процессы, но и обратить внимание учеников на важные детали плохо доступные при обычном восприятии.

       ■7.)В записи «демонстрационный эксперимент» может стать домашним, усилив, таким образом, мотивационную и развивающую составляющие обучения и воспитания. Для домашней демонстрации видеозапись опытов может быть перезаписана на Flesh-карту или DVD-диск и передана учащимся для домашнего просмотра.

       ■8.)Широкое распространение такого рода эксперимент может найти на занятиях во внеурочное время, для учащихся в элективных курсах с углубленным изучением химии.