Практическая работа с валеологической направленностью: "Получение оксида углерода (IV) и изучение его свойств"

Разделы: Химия

Цели:

1. отработка:

а). навыков получения газов, доказательство наличия, изучение свойств на примере СО2 ;
б). умений правильно обращаться с приборами и реактивами при проведении практической работы, соблюдая правила техники безопасности;

2. продолжить формирование умений анализировать, конкретизировать, обобщать учебный материал;

3. учить учащихся самостоятельно выделять проблемы, связанные с валеологией и предлагать варианты их решений.

Оборудование и реактивы:

Наборы реактивов на каждой парте:

  • прибор для получения газов;
  • смесь измельченного мрамора и мела;
  • раствор HCI;
  • стакан с дистилированной водой;
  • полоска универсальной индикаторной бумаги;
  • пробирка с известковой водой.

На учительском столе – для демонстрационного опыта:

  • 3 химических стакана объемом по 250 мл с известковой водой на дне;
  • 2 стеклянные пластины для накрывания стаканов;
  • свеча и спички.

Ход урока

1. Организационный момент.

2. Вступительное слово учителя (беседа с учащимися):

а). актуальность оценки содержания СО2 в воздухе;
б). обозначение факторов, влияющих на содержание СО2 в атмосфере.

3. Объяснение домашнего задания:

а). отчет о практической работе в форме таблицы – традиционно, с учетом содержания инструктивной карты (заданий учебника);
б). по выбору 1 теоретический вопрос и 1 задача из предложенных.

4. Выполнение практической работы по карте – инструкции.

5. Подведение промежуточных итогов (фронтально).

6. Уборка рабочих мест.

Вопросы домашней работы:

  1. Угарный газ может замещать кислород в кровеносной системе человека. Как это происходит? К чему это может привести?
  2. При испуге дыхание человека учащается. Как это влияет на концентрацию углекислого газа в крови и уровень ее кислотности?
  3. Как скажется на концентрации углекислого газа в крови задержка дыхания? Как изменится рН крови?
  4. Какие способы улавливания СО2 вы можете предложить? Мотивируйте свой ответ.

Задачи для самостоятельного решения.

1. Какой объем углекислого газа (н.у). используют листья картофеля для образования 200 г крахмала, отложившегося в его клубнях? Сделайте расчеты исходя из схемы:

6СО2 + 6Н2О = С6Н12О6 + 6О2 ,
nС6Н12О6 = (С6Н12О5)n + nН2О

крахмал

2. Жизненная емкость легких составляет примерно 3500 см3 . Определите объем и массу углекислого газа в том количестве воздуха, который человек выдыхает за 1 час, если он делает 16 – 20 выдохов в минуту, а содержание углекислого газа в выдыхаемом воздухе составляет 3%.

3. В определенном образце воздуха на долю молекул углекислого газа приходится 0,8%. Предположим, что человек каждый раз вдыхает 125 1020 молекул. Сколько молекул углекислого газа проходит за один вдох через легкие? Сколько это составляет по массе?

Материал для вступительной беседы.

На предшествующих практической работе уроках мы затрагивали причины увеличения содержания диоксида углерода в атмосфере и последствия этого процесса.

Снижение содержания этого вещества в атмосфере не представляет опасности для здоровья человека (незначительные концентрации СО2 способствуют раздражению дыхательного центра в коре головного мозга), повышение же концентрации небезразлично для организма. При содержании в воздухе 3-4 % углекислого газа человек ощущает головную боль, шум в ушах, пульс замедляется, а при концентрации 10% могут наступить потеря сознания и смерть. Именно по содержанию углекислого газа оценивают чистоту воздуха в жилых и общественных помещениях. В жилых помещениях оно не должно превышать 0,1%.

Содержание углекислого газа в атмосфере по сравнению с 1870 годом увеличилось на 15%. Как вы думаете, в чем причина этого?

  1. Массовые неконтролируемые вырубки лесов.
  2. Некоторые промышленные производства являются дополнительным поставщиком СО2 в атмосферу: производство бетона, сжигание мусора и т.д.
  3. Наиболее существенное количество СО2 образуется при сжигании топлива:

С + О2 = СО2 горение угля

СН4 + 2О2 = СО2 + 2Н2О горение природного газа

2С8Н18 + 25О2 = 16СО2 + 18Н2О горение бензина

Если в атмосферу попадает больше углекислого газа, чем его поглощается в результате природных процессов, его концентрация существенно возрастает, что может привести к усилению поглощения ИК - излучения атмосферой и возрастанию температуры на Земле (парниковый эффект). Климатические изменения влекут за собой увеличение заболеваемости населения, в т. ч. увеличивается риск приобретения злокачественных опухолей. Как можно решить эту проблему? Перечислим некоторые направления:

  1. рациональный выбор топлива;
  2. интенсификация фотосинтеза;
  3. очистка промышленных выбросов от углекислого газа.

Например, регенерирующие патроны для подводных лодок наполняют пероксидом натрия: 2Nа2О2 + 2СО2 = 2Nа2СО3 + О2

Карта-инструкция.

Практическая работа.

Получение оксида углерода (IV) и изучение его свойств.

Цель работы:

  1. Получить оксид углерода (IV).
  2. Провести опыты, характеризующие свойства углекислого газа.
  3. Сравнить содержание углекислого газа во вдыхаемом и выдыхаемом воздухе, а так же в воздухе после горения свечи.

Оборудование и реактивы:

  • штатив с пробирками,
  • прибор для получения газов,
  • смесь измельченного мрамора и мела,
  • раствор НCI,
  • известковая вода,
  • универсальная индикаторная бумага,
  • стакан с дистилированной водой.

Порядок выполнения работы.

Опыт 1. Получение углекислого газа (оксида углерода (IV), диоксида углерода).

В прибор для получения газов поместить смесь мрамора и мела, залить раствором соляной кислоты. Что наблюдаете? Составьте уравнения происходящих реакций.

Опыт 2. Взаимодействие оксида углерода (IV) с водой.

К газоотводной трубке прибора для получения газов поднести предварительно смоченную в дистилированной воде полоску универсальной индикаторной бумаги.

Почему индикаторная бумага краснеет? Запишите соответствующие уравнения реакций.

Опыт 3. Взаимодействие оксида углерода (IV) с известковой водой.

Газоотводную трубку прибора для получения газов опустить в пробирку с известковой водой.

Что наблюдаете при проведении опыта? Почему в некоторых случаях первоначально выпадающий осадок при дальнейшем пропускании СО2 исчезает? К какому классу неорганических веществ относится известковая вода? Запишите уравнения реакций. Можно ли данную реакцию использовать для обнаружения оксида углерода (IV)? К какой группе оксидов принадлежит оксид углерода (IV)?

Уравнения реакций во всех случаях записывать в молекулярном и ионном виде.

Демонстрационный опыт.

В трех химических стаканах объемом по 250 мл на дне известковая вода.

Стакан №1 в открытом виде: известковая вода и воздух помещения (вдыхаемый воздух) - контроль.

Наблюдения: изменений в стакане №1 нет, т. к. содержание СО2 в воздухе помещения незначительно (норма 0,03%).

Стакан №2. Один из учащихся перед уроком несколько минут через газоотводную трубку выдыхает воздух, стакан при этом накрыт стеклянной пластиной (на дне известковая вода).

Наблюдения: Через несколько минут должно произойти помутнение известковой воды, доказывающее наличие СО2 в выдыхаемом воздухе (около 3-4%).

Стакан №3. На дне стакана закреплена свеча, затем налита известковая вода. Поджечь свечу, стакан накрыть стеклянной пластиной.

Наблюдения: После выгорания имеющегося в стакане кислорода свеча гаснет, известковая вода мутнеет за счет образовавшегося при горении свечи углекислого газа.

С + О2 = СО2

СО2 + Са(ОН)2 = Са СО3 + Н2О

Промежуточные выводы

(Окончательные выводы делают учащиеся самостоятельно при оформлении отчета о практической работе):

  1. В лабораторных условиях СО2 получают взаимодействием карбонатов с кислотами более сильными, чем угольная.
  2. СО2 - кислотный оксид: взаимодействует с Н2О и основаниями на примере известковой воды – Са(ОН)2.
  3. Для обнаружения СО2 использовать известковую воду (качественный реактив на оксид углерода (IV).
  4. В выдыхаемом воздухе и в воздухе после реакций горения СО2 содержится больше, чем во вдыхаемом (исходном) воздухе.

Литература

  1. Демидов В.А.Химия: Практикум. 8–11 кл.- М.: Издательство НЦ ЭНАС, 2003, с.50-52.
  2. Ерохин Д.П., Орлова Л.Н. Задачи и примеры с межпредметным содержанием. МГПИ, 1981.
  3. Коробейникова Л.А. Методики изучения состава окружающего воздуха. – Химия в школе 2000, №2, с.54-58.
  4. Назарова Т.С., Лаврова В.Н. Карты – инструкции для практических занятий по химии: 8-11 кл. – М.: Гуманит. Издательский центр ВЛАДОС, 2000, с.54-55.
  5. Суханова Н.Ю., Чернобельская Г.М. Практикум с валеологической направленностью. Химия в школе. 2002, №2, с.71-72.
  6. Химия ИД, “Первое сентября”. 2004, №33, с.11-12.
  7. Атмосфера в классе. Э. Г. Раков (задачи и решения).