Министерство образования и науки Республики Казахстан Карагандинский государственный университет им. Е.А.Букетова
Химический факультет
Кафедра неорганической и технической химии
УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКИЙ КОМПЛЕКС по дисциплине
«Методика проведения школьного химического эксперимента»
для специальности 050112 - химия
Караганда 2009
Составитель: Мамраева Клара Мартбековна доцент, кандидат хим. наук Шащанова Роза Балиевна доцент, кандидат хим. наук
Учебно-методическое пособие по курсу «Методика проведения школьного химического эксперимента» определяет цель, задачи курса, регламентирующего учебный процесс в условиях кредитной системы.
Знакомит с приемами работы в современной лаборатории.
УМК предназначен для студентов и преподавателей.
УМК составлен согласно ГОСО 2006 года.
Учебно-методический комплекс по методике проведения школьного химического эксперимента для специальности 050112 - химия / Сост. К.М. Мамраева., Р.Б. Шащанова. - Караганда: Изд- во КарГУ, 2009. - 116 с.
© Карагандинский государственный университет, 2009 г.
УЧЕБНАЯ ПРОГРАММА ДИСЦИПЛИНЫ - SYLLABUS Данные о преподавателе:
Мамраева Клара Мартбековна, Шащанова Роза Балиевна, учебный корпус КарГУ № 6, химический факультет, ауд. 303, контактный телефон: 77-03-74
Данные о дисциплине:
Методика проведения школьного эксперимента количество кредитов - 3
Выписка из учебного плана
Форма обучения Срок обучения курс семестр кредиты лекции лабораторные СРСП СРС Всего Форма контроля
Днев ная
4 3 VI 3 30 15 45 45 135 экзамен (устно)
1.3 Пререквизиты: Для освоения знаний, необходимых для освоения изучаемой дисциплины, студенты должны согласно школьной программы знать основы физики, математики, неорганической химии.
1.4 Постреквизиты: знания изучаемой дисциплины могут быть использованы при изучении аналитической химии, химического синтеза, физической химии.
1.5 Краткое описание: За последние годы произошли существенные изменения в постановке практических работ по неорганической химии. Большое внимание стало уделяться современным препаративным методам..
Первоначально необходимо познакомиться с приемами работы в современной лаборатории. Это проведение операций в вакууме; синтез в среде неводных растворителей; проведение
реакций в газовой фазе; восстановление и окисление;
приготовление чистых веществ.
Необходимо приобрести навыки работы с простейшим оборудованием: стеклянной и кварцевой посудой на стандартных шлифах, нагревательными термостатирующими устройствами, простейшими измерительными приборами.
Если мысленно проследить исторический путь химической науки, то можно убедиться, что в ее развитии огромная роль принадлежит эксперименту. Все значимые теоретические открытия в химии являются результатом обобщения большого числа экспериментальных фактов. Познание природы веществ достигается с помощью эксперимента, он помогает раскрывать взаимосвязи и взаимозависимости между ними.
Если эксперимент имеет такое важное значение в химической науке, то и при обучении основам этой науки в школе ему принадлежит не меньшая роль. Формирование представлений и понятий о веществах и их превращениях в курсе химии, а на основе этого и теоретических обобщений невозможно без конкретного наблюдения за этими веществами и без химического эксперимента. В то же время для объяснения сущности наблюдаемых химических явлений и процессов, протекающих в ходе выполнения химического эксперимента, от учащихся требуется глубокое знание законов и теорий. Кроме того, химический эксперимент играет важную роль в формировании умений и навыков для проведения опытов.
Следовательно, только в тесном взаимодействии эксперимента и теории в учебно-воспитательном процессе можно достигнуть высокого качества знаний учащихся по химии.
Химический эксперимент следует рассматривать как процесс, включающий в себя две активно действующие стороны – преподаватель и ученик. В этой связи химический эксперимент в ходе обучения можно рассматривать как творческую деятельность преподавателя, направленную на «вооружение»
учеников определенной системой знаний, умений и навыков, и как познавательную деятельность учащихся, направленную на овладение системой знаний, умений и навыков. В первом случае ученик выступает как объект, на который воздействуют, во втором – как субъект, связывающий оба вида деятельности.
Только так ученик в состоянии проникнуть в суть химических явлений и процессов, освоить их на уровне общих закономерностей, ведущих идей и теорий и использовать полученные знания для дальнейшего познания предмета химии.
Внутренняя взаимосвязь деятельности преподавателя и учащихся в процессе химического эксперимента позволит организовать процесс познания химии не на уровне описательного ознакомления с явлениями и процессами, а на уровне овладения их сущностью, объяснения причинно- следственных связей между ними с позиций современной химической науки.
1.6 График выполнения и сдачи заданий по дисциплине
№ Виды работ
Цель и содержа ние задания
Рекомен дуемая литерат ура
Продо лжите льност ь выпол нения Баллы
Фор ма отчет ности
Фор ма конт роля
Сроки сдачи
1 Ре- ше ние за- дач
Уметь решать задачи
Соглас но реко менд.
лит-ре
Согла сно графи ка 50 мин.
Д о 20
Конт роль ная рабо та
Про вер- ка ре- ше- ния
Сог лас- но про грам мы 2 Лабо
рато рное заня тие
Очистка веществ.
Получи- ть до- пуск к работе, техника экспери мента, запись в тетради,
Соглас но реко менд.
лит-ре
Согла сно графи ка
Д о 20
От чет
За- щи- та рабо -ты
Сог лас- но пла- на
защита 3 Лабо
рато рное заня тие
Синтез ванадия.
Уметь по- ставить синтез вещества.
Работа с реактива ми
Соглас- но реко- менд.
лит-ре
Согла сно графи ка
Д о 20
От- чет
За- щит а рабо ты от- чет
Сог лас- но пла- на
4 Ре- ше ние за- дач
Уметь пользо- ваться формула ми
Сог ласно рекомен д лит-ре
Согла сно графи ка
Д о 20
Конт роль ная рабо та
Про вер ка ре- ше- ния
Сог лас- но пла- на
1.7 Список литературы Основная
1. Практикум по неорганической химии / Под ред В.И.Спицына. М., Изд-во МГУ, 1984, 296 с.
2. Ключников Н.Г. Неорганический синтез. М., Просвещение, 1988, 240 с.
3. Горичев И.Г., Зайцев Б.Е. Руководство по неорганическому синтезу. М., Химия, 1997, 320 с.
4. Руководство по неорганическому синтезу / Под ред.
Г.Брауэра. – Пер. с нем. М., Мир, 1985, в шести томах
5. Руководство по препаративной неорганической химии / Под ред. Г.Брауэра. – Пер. с нем. М., Издат инлит, 1956, 896 с.
6. Булатов М.И. Примеры творческих расчетов в химическом анализе. Л., ЛТИ им. Ленсовета, 1972, 202 с.
Дополнительная
7. Карякин Ю.В., Ангелов И.И. Чистые химические вещества: Руководство по приготовлению неорганических реактивов и препаратов в лабораторных условиях. М., Химия, 1974, 408 с.
8. Синтезы неорганических соединений / Под ред.
У.Джолли. –Пер. с англ. М., Мир, 1966, в трех томах 9. Леснова Е.В. Практикум по неорганическому синтезу. М.,
Высшая школа, 1977, 168 с.
10. Якимов М.Я.. Основы синтеза неорганических веществ.
Л., ЛГУ, 1978, 135 с.
11. Рябин В.А., Остроумов М.А., Свит Т.Ф.
Термодинамические свойства веществ. Справочник. Л., Химия, 1977, 392 с.
12. Куликов И.С. Термодинамика оксидов. Справочник. М., Металлургия, 1986, 344 с.
13. Физико-химические свойства окислов: Справочник / Под ред. Г.В.Самсонова. М., Металлургия, 1969, 456 с.
14. Лидин Р.А., Андреева Л.Л., Молочко В.А. Справочник по неорганической химии. Константы неорганических веществ. М., Химия, 1987, 320 с.
15. Китайгородский А.И. Рентгеноструктурный анализ мелкокристаллических и аморфных тел. М., Гостехиздат, 1952, 588 с.
16. Лукс Г. Экспериментальные методы в неорганической химии. – Пер. с англ. М., Мир, 1965, с. 238-239, 376-377.
1.8 Информация по оценке Рейтинг-шкала
Формы контроля Баллы
Текущий 20
Промежуточный 30
Домашний 10
Итоговый 40
Всего: 100
1.9 Политика и процедура курса
Студент обязан конспектировать лекции в тетрадях, выполнять в срок домашние задания, не опаздывать на занятия, на уроках быть внимательным, не разговаривать. На уроках сотовый телефон должен быть отключен. Выполнять в срок контрольные работы, сдавать коллоквиумы и экзамены в срок. Отсутствие на уроках по неуважительной причине воспрещается. Пропущенные занятия отрабатываются во внеаудиторное время. За позднее предоставление работ, неотработанные пропуски студент не допускается к экзамену.
2. УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКИЕ МАТЕРИАЛЫ ПО ДИСЦИПЛИНЕ
2.1 Тематический план курса Всего: 3 кредита
Наименование темы лек
ци и
Лабор.
работы СР- СП
СРС
1 Введение. Предмет и задачи курса
2 1 3 3
2 Работа в лаборатории и техника
эксперимента 2 1 3 3
3 Ведение рабочего журнала 2 1 3 3 4 Меры предосторожности при
работе в лаборатории
2 1 3 3
5 Химическая посуда 2 1 3 3
6 Техника лабораторных работ 2 1 3 3 7 Роль химического эксперимента
в познании
2 1 3 3
8 Ученический эксперимент в обучении химии
4 1 3 3
9 Практические занятия в системе
обучения химии 2 1 3 3
10 Школьный химический кабинет и его назначение
2 1 3 3
11 Демонстрационные опыты, предусмотренные программой школьного курса химии
2 1 3 3
12 Организация ученического
эксперимента в школе 2 1 3 3
13 Основные требования, предъяв-
ляемые к приборам и установкам 2 1 3 3 14 Комплект для демонстрацион-
ного эксперимента
2 1 3 3
15 Химический эксперимент как
специфический метод 2 1 3 3
ВСЕГО: 30 15 45 45
2.2 Тезисы лекционных занятий
Тема лекции: Введение. Предмет и задачи курса.
Тезисы лекции: Современные препаративные методы.
Постановка практических работ. Приемы работы в современной лаборатории.
Проведение операций в вакууме. Восстановление и окисление. Приготовление чистых препаратов. Навыки работы с простейшим оборудованием.
При изучении химии важную роль играет химический эксперимент – составная часть учебного процесса.
Экспериментальный характер химии проявляется прежде всего в том, что каждое научное понятие должно логически вытекать из поставленной задачи и обосновываться практически.
Познание начинается с ощущения и восприятия конкретных предметов, явлений, процессов, фактов и переходит затем к обобщению и абстрагированию. Химическое понятие – это обобщенные знания о существенных признаках химических явлений и процессов, которые формируются на основе их восприятия. Их анализ дает возможность найти существенные, присущие им всем черты и на этой основе установить химические закономерности. Используя различные виды химического эксперимента, преподаватель учит конкретизировать теоретические знания, находить общее в единичном, конкретном.
Химический эксперимент помогает учащимся наполнить усваиваемые ими химические понятия живым, конкретным содержанием, увидеть в отдельных фактах общие закономерности.
Химический эксперимент способствует развитию самостоятельности, повышает интерес к химии, т. к. в процессе его выполнения учащиеся убеждаются не только в практическом значении такой работы, но и имеют возможность творчески применять свои знания.
Химический эксперимент развивает мышление, умственную активность учащихся, его можно рассматривать как критерий правильности полученных результатов, сделанных выводов.
Очень часто эксперимент становится источником формируемых представлений, без которых не может протекать продуктивная
мыслительная деятельность. В умственном развитии ведущую роль играет теория, но в единстве с экспериментом, с практикой.
Опыт работы преподавателей химии показывает, что одна из причин отставания в учебе – затруднение, вызванное переходом от наглядных образов к абстрактным понятиям. Систематическое проведение экспериментов, в ходе осмысления которых ребята тренируются в таком навыке, может способствовать повышению успеваемости, в частности по химии. Полученные умения и навыки учащиеся используют не только для самостоятельного и активного овладения знаниями при обучении в среднем учебном заведении, но и после его окончания в ходе самообразования.
Химический эксперимент проводится в несколько этапов:
первый – обоснование постановки опыта, второй – планирование и проведение, третий – оценка полученных результатов.
Выполнять эксперимент возможно лишь с опорой на полученные ранее знания. Теоретическое обоснование опыта способствует его восприятию, которое становится более целенаправленным и активным, и осмыслению его сущности.
Проведение эксперимента обычно связано с выдвижением гипотезы. Привлечение к этой работе учащихся развивает их мышление, заставляет применять имеющиеся знания для формулировки гипотезы, а в результате ее проверки ребята получают новые знания.
Химический эксперимент открывает большие возможности как для создания и разрешения проблемных ситуаций, так и для проверки правильности выдвинутой гипотезы.
Следовательно, эксперимент положительно влияет на умственное развитие учащихся, а преподаватель имеет возможность управлять процессами мышления, обучения и усвоения знаний.
Программы по химии предусматривают широкое использование химического эксперимента – демонстрации, лабораторные опыты, практические занятия и экспериментальные задачи – на протяжении всех лет обучения.
Химический эксперимент может выполнять различные дидактические функции, использоваться в различных формах и
сочетаться с разными методами и средствами обучения. Он представляет собой систему, в которой используется принцип постепенного повышения самостоятельности учащихся: от демонстрации явлений через проведение фронтальных лабораторных опытов под руководством преподавателя к самостоятельной работе при выполнении практических занятий и решении экспериментальных задач.
Проведение демонстраций позволяет познакомить учеников с различными химическими явлениями и связями между ними, обобщение которых может быть положено в основу закона, теоретического вывода; с устройством и принципом действия приборов и установок; с сущностью протекающих в них процессов, которые могут выступать в качестве критериев правильности выводов.
Демонстрационный эксперимент проводится с различными целями, например, может служить начальным этапом усвоения какого-либо теоретического положения. Так, при рассмотрении условий, от которых зависит степень диссоциации электролитов, преподаватель предлагает ответить на вопрос: «Зависит ли степень диссоциации от концентрации раствора?»
Демонстрируется опыт, основанный на испытании электропроводности концентрированного и разбавленного растворов уксусной кислоты. Сравнивая результаты опыта, ученики приходят к выводу, что степень диссоциации электролита зависит от концентрации раствора, и устанавливают закономерность – с разбавлением раствора степень диссоциации возрастает.
Демонстрационный эксперимент иллюстрирует правильность изложенного преподавателем теоретического положения.
Например, для доказательства того, что при нагревании некоторых солей выделяются летучие кислоты, преподаватель получает азотную кислоту из нитратов и показывает ее специфические свойства или, говоря о химических свойствах металлов, показывает опыты взаимодействия металлов с неметаллами и водой. При этом каждый раз учитель должен четко формулировать цель эксперимента. Его пояснения помогают проанализировать полученные результаты, выделить главное,
установить связи между теоретическими положениями и опытными данными, их иллюстрирующими.
Выполняя лабораторные опыты и практические работы, учащиеся самостоятельно исследуют химические явления и закономерности и на практике убеждаются в их справедливости, что способствует сознательному усвоению знаний. Иногда при проведении этих опытов проявляется творческий подход – применение знаний в новых условиях. Это позволяет повторить, закрепить, углубить, расширить и систематизировать знания из разных разделов химии. Кроме того, у школьников формируются экспериментальные умения и навыки в обращении с реактивами и оборудованием. Все это способствует улучшению теоретических знаний и политехнической подготовке учащихся.
Решая экспериментальные задачи, ученики совершенствуют свои умения и навыки, учатся применять полученные теоретические знания для решения конкретных заданий.
Можно также предложить ребятам опыты для выполнения в домашних условиях. Домашние опыты и наблюдения представляют собой простые эксперименты, выполняемые без контроля со стороны преподавателя. Их проведение приучает самостоятельно применять полученные знания, умения и навыки.
Наблюдение как метод познания широко используется при проведении химического эксперимента. Деятельность учащихся становится целенаправленной и приобретает активную форму при условии четкой постановки задачи и разработки методики ее решения. Например, если ребята наблюдают электролиз сульфата меди(II), то главное – следить за изменением окраски раствора соли и появлением красного налета на одном угольном электроде и пузырьков газа возле другого. Результаты наблюдений школьники интерпретируют с учетом имеющихся теоретических знаний.
При наблюдении за выполнением опытов (лабораторных и на практических занятиях), а также в ходе решения экспериментальных задач функционируют все анализаторы. С их помощью ребята могут определять цвет, запах, вкус, плотность и другие свойства исследуемых объектов, при сравнении которых они обучаются выделять существенные признаки, познают их природу.
Эксперимент должен стать необходимой частью урока при изучении конкретных вопросов. Ученики должны знать, для чего проводить эксперимент, какое теоретическое положение он подтверждает, на какой вопрос поможет ответить. Например, при объяснении химических свойств металлов преподаватель выносит на обсуждение вопрос: «Все ли металлы взаимодействуют с водой?» После демонстрации преподавателем опытов дети самостоятельно делают вывод: металлы, стоящие в ряду напряжений правее водорода, с водой не взаимодействуют.
Очень важно анализировать результаты экспериментов, чтобы получить четкий ответ на поставленный в начале опыта вопрос, установить все причины и условия, которые привели к получению данных результатов. Кроме того, правильно организованный эксперимент воспитывает сознательную дисциплину, развивает творческую инициативу, бережное отношение к собственности.
Рабочая обстановка в лаборатории, образцовый порядок в ней также оказывают воспитательное влияние на учащихся, улучшают дисциплину. В лаборатории должна постоянно поддерживаться чистота, существовать строго продуманная система хранения оборудования и реактивов: твердые вещества – в шкафах по группам периодической системы; растворы – по основным классам соединений или по катионам или анионам;
органические вещества – также по основным классам соединений или функциональным группам. В шкафах аккуратно расставляют посуду и оборудование.
Предварительная подготовка теоретического материала к предстоящей практической работе повышает интерес к последней, а это значит, что ребята будут активными и дисциплинированными во время занятия. Осмысленное понимание сущности опытов, а также аккуратное оформление выполненных работ положительно влияют на поведение учащихся во время выполнения опытов.
Необходимо добиваться выполнения практических работ и получения нужных результатов всеми учениками, чтобы они почувствовали уверенность в своих силах и стремились преодолеть трудности.
Очень важно оказывать дифференцированную помощь:
внимательно следить за работой каждого, отмечать, как он планирует и организует свою работу, как овладевает умениями и навыками техники проведения эксперимента, умеет ли наблюдать, объяснять сущность происходящих явлений, делать правильные выводы и обобщения. Необходимо, чтобы каждый ученик самостоятельно осмыслил материал, использовал теоретические знания для объяснений происходящих явлений и процессов, выводов и обобщений. При выполнении опытов следует требовать бережного расходования реактивов и материалов, разъяснять значение их экономии для учебного заведения и государства.
Особое внимание обращается на технику выполнения работы: как растворять вещества, нагревать раствор в пробирке или колбе, добавлять растворы индикаторов и т. д.
На видном месте надо вывесить правила техники безопасности. Это приучает к организованности и дисциплинированности во время занятий.
Систематическое использование на уроках химии эксперимента помогает бороться с формализмом в знаниях, развивает умения наблюдать факты и явления и объяснять их сущность в свете изученных теорий и законов; формирует и совершенствует экспериментальные умения и навыки; прививает навыки планировать свою работу и осуществлять самоконтроль;
воспитывает уважение и любовь к труду. Эта работа способствует общему воспитанию, всестороннему развитию личности, готовит к деятельности на современном производстве.
Экспериментальные задачи – вид самостоятельной работы, в которой содержится лишь задание, а выбор пути решения и проведения эксперимента учащиеся определяют самостоятельно.
Это требует от них не только активного применения теоретических знаний, но и умения выполнять соответствующие опыты. Основные цели экспериментальных задач – систематические упражнения, связанные с применением знаний на практике, а также выработка экспериментальных умений и навыков, необходимых при различных исследованиях.
В отличие от практических занятий и лабораторных опытов решать экспериментальные задачи можно на каждом уроке в
течение всех лет обучения химии при изучении и закреплении нового материала, контроле знаний учащихся и в домашних условиях. Они могут выполняться индивидуально, отдельными группами и всеми учащимися одновременно. Решая экспериментальные задачи, школьники не только совершенствуют приобретенные ранее умения и навыки, но и учатся применять полученные знания. Это способствует самостоятельному нахождению теоретического решения поставленной задачи с обязательной проверкой опытным путем правильности полученного результата.
По сравнению с расчетными задачами экспериментальные задачи более ценны в познавательном отношении. Это объясняется тем, что для решения таких задач недостаточно правильного теоретического обоснования – нужно еще проделать опыт и объяснить его сущность. Решение экспериментальных задач позволяет преподавателю за очень короткий срок оценить, насколько усвоен материал и как умеет учащийся применять полученные знания на практике. Обсуждение результатов позволяет обнаружить ошибки или недостатки в решении, установить их причины, добиться их исправления, оказать школьникам дифференцированную помощь и наметить пути совершенствования экспериментальных умений и навыков.
По своему содержанию экспериментальные задачи делятся на следующие.
Задачи на наблюдение физических и химических явлений и умение объяснять их сущность. Например: «Как по физическим и химическим свойствам полиэтилена и полистирола можно установить, в какой из пробирок находятся кусочки этих пластмасс? Объясните сущность наблюдаемых явлений».
Задачи на осуществление синтеза веществ и умение объяснять или предвидеть условия протекания реакций.
Например: «Из имеющихся на столе реактивов – оксида меди(II), воды, хлорной меди(II), растворов гидроксида натрия и соляной кислоты – получите двумя способами гидроксид меди(II).
Укажите в каждом случае условия протекания реакций».
Задачи на распознавание веществ и умение объяснять их характерные свойства. Например: «Определите с помощью
характерных реакций, в какой из пробирок находится глюкоза и крахмал. Перечислите их характерные свойства».
Задачи на подтверждение качественного состава веществ и умение характеризовать их свойства. Например: «Установите с помощью характерных реакций, что данное вещество представляет собой хлорид алюминия. Перечислите его характерные химические свойства».
Задачи на определение примесей в данном продукте и умение объяснять причину выбранного способа определения смесей.
Например: «Докажите, что медный купорос содержит примеси хлорида натрия. Объясните, почему выбранный вами способ определения примеси является наиболее рациональным».
Задачи на выделение вещества в чистом виде из смеси и умение объяснять причину выбранного способа разделения смесей. Например: «Выделите поваренную соль в чистом виде из смеси, содержащей гидроксид железа(III) и кусочки полиэтилена.
Объясните, почему выбранный вами способ разделения веществ является правильным».
Задачи на закрепление классификации веществ и умение давать им определение. Например: «Докажите, что аминоуксусная кислота относится к аминокислотам. Дайте определение этому классу веществ».
Задачи на проведение характерных реакций и умение объяснять их типичные свойства. Например: «Определите с помощью характерных реакций глюкозу. Перечислите ее типичные химические свойства».
Задачи на приготовление растворов веществ с различной массовой долей и умение объяснять их приготовление. Например:
«Приготовьте 300 г раствора гидрокарбоната натрия, массовая доля которого составляет 0,03 или 3%. Объясните, почему сначала следует растворить вещество, а затем доливать растворитель до определенной метки. Почему нельзя делать наоборот?»
Комбинированные задачи, требующие глубоких знаний и прочных умений и навыков для их выполнения.
Экспериментальные задачи различают качественные и расчетно-экспериментальные. Качественные задачи решают опытным путем, в них отсутствуют количественные данные, а
следовательно, математический расчет, например: «Докажите опытным путем наличие сульфат-иона в сульфате железа(III)».
Для решения расчетно-экспериментальных задач кроме постановки опыта надо обработать определенные экспериментально полученные данные. Предлагают, например, получить осадок гидроксида железа(III) и рассчитать по образовавшейся массе осадка массу раствора для ее получения с массовой долей гидроксида калия 0,1 (10%).
Высшей формой расчетных и экспериментальных задач являются расчетно-экспериментальные, совмещающие в себе лучшие качества тех и других задач.
Мысленный эксперимент как метод активизации познавательной деятельности учащихся несправедливо забыт, и преподаватели химии практически его не используют. Это, вероятнее всего, объясняется отсутствием о нем информации в многочисленной и разнообразной методической литературе по химии и при подготовке будущих преподавателей химии в вузах и университетах. В результате получилось, что мысленный эксперимент, в котором заложены большие возможности развития абстрактного мышления учащихся, в практике обучения химии не находит должного своего применения.
Такое положение могло быть в какой-то мере оправданным и терпимым, когда реальный химический эксперимент проводился постоянно в течение всех лет обучения химии в школе. В настоящее время в результате сложившихся неблагоприятных социальных условий, когда реальный химический эксперимент обходится очень дорого, а многие реактивы, оборудование и принадлежности отсутствуют и он применяется все реже, а то и вовсе не проводится, то встает вопрос о необходимости шире использовать мысленный эксперимент как альтернативу реальному.
Мысленный эксперимент с финансовой точки зрения ничего не стоит, для его проведения нужна лишь голова ученика, способная думать. Поскольку мысленный эксперимент проводится теоретически, для него требуется очень мало времени.
В этот короткий промежуток происходит активная мыслительная деятельность: ставится цель опыта, создается проблема,
выдвигается гипотеза, определяются пути поиска и решения проблемы. При отсутствии реактивов и оборудования учащиеся обсуждают теоретически ход выполнения опыта и его результаты, делают выводы.
Роль преподавателя при проведении мысленного эксперимента очень ответственна. Он внимательно следит за правильностью рассуждений учащихся и выступает арбитром, оценивает возможность реализации предложенного учениками пути выполнения опыта и получение конечного результата.
В тех случаях, когда в кабинете химии есть все необходимое для проведения эксперимента, ребята свои теоретические предположения проверяют практически.
Таким образом, мысленный эксперимент можно проводить в чистом виде, т. е. без опытов, и в тесном единстве с реальным экспериментом. В обоих случаях мысленный эксперимент активизирует познавательную деятельность учащихся и всячески заслуживает того, чтобы быть в копилке методов, которыми пользуется преподаватель в своей работе.
Основная литература: [1,5]
Дополнительная литература: [7,10,14]
Тема лекции: Работа в лаборатории и техника эксперимента.
Тезисы лекции: Работа в химической лаборатории.
Руководство к практическим занятиям. Описание эксперимента.
Изучение свойств изучаемых веществ. Написание уравнения реакций. Расчеты монтажа оборудования. Реактивы.
1.Работа в химической лаборатории только тогда продуктивна, когда она выполняется сознательно, с пониманием теоретического ее содержания. Кроме того, каждая химическая операция требует осторожности и внимания экспериментатора.
Даже самый, казалось бы, безобидный опыт может повлечь тяжелые последствия при непродуманном его выполнении.
Поэтому студенту разрешается работать в лаборатории только после основательной предварительной подготовки.
2. Студенту в лаборатории отводится постоянное место (рабочий стол, шкаф для посуды), и он обязан поддерживать его в полной чистоте и порядке. На рабочем столе должны находиться те предметы, которые нужны в данное время для работы.
3. Необходимые для работы реактивы выставляются на полки, находящиеся над лабораторными столами, или на специальные полки. Исключение составляют концентрированные кислоты и пахучие вещества, которые хранятся в вытяжных шкафах.
4. Студентам не разрешается оставлять на своих рабочих местах реактивы, взятые с полок.
5. Сухие реактивы необходимо брать чистым шпателем или специальной ложечкой. При наливании растворов из склянок следует держать последние таким образом, чтобы этикетка была повернута вверх (во избежание ее загрязнения).
6. Если в руководстве не указано, какое количество вещества необходимо взять для проведения в пробирке того или иного опыта, предлагается брать сухое вещество в количестве, закрывающем дно пробирки, а раствор – не более 1/6 объема пробирки.
7. Неизрасходованные реактивы ни в коем случае нельзя высыпать (выливать) обратно в материальные склянки, их надо сдавать лаборанту.
8. Крышки и пробки от реактивных банок и склянок следует класть на стол поверхностью, не соприкасающейся с реактивом.
9. Категорически запрещается без разрешения преподавателя выполнять опыты, не описанные в руководстве.
10. Студент в лаборатории должен работать в халате.
Основная литература: [2,4,6]
Дополнительная литература: [7-16]
Тема лекции: Ведение рабочего журнала
Тезисы лекции: Рабочая тетрадь – документ, отражающий работу студента.
Дата выполнения работы.
Название темы и название опыта.
Описание условий проведения опыта.
Составление схем и рисунков.
Все наблюдения и выводы по экспериментальной работе следует заносить в рабочий журнал, являющийся документом, отражающим всю работу студента. На обложке или первой странице журнала должны быть написаны фамилия студента, его
инициалы, номер группы и название практикума. Записи в журнале производят только чернилами, лаконично, аккуратно, непосредственно после проведения опыта. Запись должна содержать:
Дату выполнения работы.
Название темы и название опыта.
Описание условий проведения опыта.
Рисунок или схему используемого прибора.
Уравнения всех происходящих в опытах реакций.
Изменение окраски веществ, выделение и характер осадка.
Расчеты, проводимые при выполнении работы.
Ответы на поставленные в руководстве вопросы.
Выводы.
Рекомендуется для рабочего журнала взять большую общую тетрадь в клетку
Основная литература: [4,5]
Дополнительная литература: [8-14]
Тема лекции: Меры предосторожности при работе в лаборатории
Тезисы лекции: Работа с ядовитыми, неприятно пахнущими веществами. Упаривание кислот и кислых растворов. Работа с твердыми щелочами. Работа с ртутью.
Все опыты с ядовитыми, неприятно пахнущими веществами, а также упаривание кислот и кислых растворов следует производить только в вытяжном шкафу; с легко воспламеняющимися веществами — вдали от огня.
При работе с металлическим натрием и другими щелочными металлами следует остерегаться воды. Обрезки щелочных металлов надо сдавать лаборанту, категорически запрещается бросать их в банки для мусора.
При нагревании растворов в пробирке всегда следует держать ее таким образом, чтобы отверстие пробирки было направлено в сторону от себя и от соседа по рабочему столу.
Особенно важно соблюдать это правило, когда нагреваемой жидкостью являются концентрированные кислоты или растворы щелочей. Рекомендуется эти опыты проводить под тягой.
Нельзя наклонять лицо над нагреваемой жидкостью или сплавляемыми веществами во избежание попадания на него брызг.
Не следует вдыхать пахучие вещества, в том числе и выделяющиеся газы, близко наклоняясь к сосуду с этими веществами; нужно легким движением руки направить струю воздуха от отверстия сосуда к себе и осторожно вдохнуть.
При работе с твердыми щелочами (измельчение крупных кусочков, наполнение щелочью осушительных колонок, приготовление смесей для сплавления и т. д.) надо обязательно надевать защитные очки. Брать щелочь разрешается только шпателем, щипцами или пинцетом. Необходимо тщательно убирать остатки щелочи с рабочего места. Те же меры предосторожности следует соблюдать при работе с фосфорным ангидридом.
При разбавлении концентрированных кислот, особенно серной, вливать кислоту в воду, а не наоборот.
Работу с ртутью производить на специальных подносах с высокими бортами.
Остатки соединений ртути, мышьяка, цианидов металлов, а также соединений редких и ценных металлов сливать в особые банки (взять у лаборанта).
10. Стеклянные приборы, содержащие остатки белого и красного фосфора, перед мытьем опускать в ванны, наполненные раствором сульфата меди (взять у лаборанта).
Основная литература: [2-6]
Дополнительная литература: [8-10]
Тема лекции: Химическая посуда
Тезисы лекции: Специальная химическая посуда из тонкостенного или толстостенного лабораторного стекла.
Жаростойкое пирексное стекло и кварц.
Мерная посуда. Колбы, пипетки, бюретки, мензурки.
Для проведения различных опытов применяется специальная химическая посуда из тонкостенного или толстостенного лабора- торного стекла. Посуда из тонкостенного стекла должна быть устойчива по отношению к химическому взаимодействию и к колебаниям температуры. Посуда, в которой проводятся реакции
при нагревании, изготовляется из жаростойкого пирексного стекла и кварца.
Пирексное стекло содержит ~-80% двуокиси кремния, ~5%
щелочей и обладает низким коэффициентом расширения; посуда из него обладает высокой термической устойчивостью.
Температура размягчения стекла около 620° С.
Для проведения реакций при более высокой температуре химическая посуда изготовляется из кварцевого стекла.
Кварцевое стекло содержит ~99,95% двуокиси кремния, отличается высокой термической стойкостью, инертностью по отношению к ряду химических реагентов (кроме плавиковой и фосфорной кислот), Температура размягчения кварцевого стекла около 1650° С.
В лабораторных работах по неорганической химии обычно используется следующая мерная посуда: колбы, пипетки, бюретки, мензурки.
Мерные колбы служат для приготовления раствора точной концентрации и представляют собой плоскодонные колбы с длинным и узким горлом, на котором нанесена тонкая черта. Эта отметка показывает границу жидкости, которая при определенной температуре занимает указанный на колбе объем.
Горло мерной колбы делают узким, поэтому сравнительно небольшое изменение объема жидкости в колбе заметно отражается на положении мениска. Мерные колбы имеют притертые пробки. Обычно применяются колбы на 50, 100, 250, 500 и 1000 мл.
Пипетки служат для точного отмеривания определенного объема жидкости и представляют собой стеклянные цилиндрические, оттянутые сверху и снизу узкие трубки. В верхней части пипетки имеется отметка, показывающая, до какого уровня нужно заполнить снизу пипетку, чтобы вылитая из нее жидкость имела объем, указанный на пипетке. Чаще всего пользуются пипеткой емкостью 10 или 20 мл. Существуют измерительные пипетки, имеющие вид узкой градуированной трубки Бюретки предназначены для выливания из них строго определенных объемов жидкости. Они представляют собой длинные стеклянные трубки, на которые нанесена шкала с делениями. Чаще всего пользуются бюретками емкостью 50 мл,
градуированными на десятые доли миллилитра. В нижней части бюретки имеется кран. Иногда в бюретках нет крана, тогда на конец ее надевают отрезок резиновой трубки со стеклянным шариком внутри и стеклянной оттянутой внизу трубкой.
Оттягивая пальцами резиновую трубку от шарика, можно спускать жидкость из бюретки. Необходимо следить за тем, чтобы оттянутый конец трубки был нацело заполнен сливаемой жидкостью.
Мерные градуированные цилиндры и мензурки применяются для грубого отмеривания жидкостей и бывают различных емкостей: 5, 10, 25, 50, 100, 150, 250, 500, 1000 и 2000 мл.
Основная литература: [1-6]
Дополнительная литература: [8-10]
Тема лекции: Техника лабораторных работ.
Тезисы лекции: Регулирование температуры. Термометры.
Термоэлементы, термопары. Фильтрование. Высушивание.
Осаждение.
Регулирование температуры. В ряде случаев нагревательные приборы (печи и сушильные шкафы) имеют вмонтированные в них реостаты, при помощи которых можно сравнительно грубо поддерживать нужную температуру.
В лабораторной практике также широко используются автотрансформаторы, которые дают возможность регулировать температуру в более узком интервале.
На верхней панели трансформатора имеется шкала, градуированная от 0 до 250 В, и рукоятка, снабженная стрелкой.
Вращением рукоятки достигается изменение напряжения тока в обмотке печи, тем самым задается нужная температура.
Присоединять печь через автотрансформатор к сети следующим образом: поставить стрелку на шкале автотрансформатора на нулевое деление – 0 В, затем присоединить к нему печь и подключить автотрансформатор к сети согласно ее напряжению.
Термометры. Для измерения температуры, не превышающей 3000С , пользуются обычными ртутными термометрами. Особые толстостенные стеклянные термометры дают возможность определять температуру до 500оС.
