Газы
Продолжение темы о кислотах и щелочах . Повторяем про воду, кислоту и щелочь. Переходим к газам. Атом водорода, атом кислорода. Разница между атомом и молекулой газа Углекислый газ (СО2), строение молекулы. Сходство с молекулой воды, но разные атомы. Выделение СО2 при дыхании и горении. Поглощение СО2 растениями для создания глюкозы и выделения другого газа — кислорода (О2). Необходимость кислорода для всех (почти) живых организмов. Упоминание бактерий, живущих в бескислородной среде. Необходимость кислорода для горения. Невозможность костра на Луне.
Демонстрация. Выделение углекислого газа и кислорода.
СО2. Для выделения СО2 мы использовали соду и кислоту. Всем розданы стаканы, добавлена ложка соды и вода, растворение соды. После этого к раствору соды добавлена уксусная кислота (уксус) и мы наблюдаем химическую реакцию с выделением СО2. Чтобы убедиться в свойствах этого газа, мы опускаем в полупустой стакан с реакцией (в газ) горящую спичку — она тухнет. После этого каждый аккуратно переливает газ (не жидкость) из своего стакана в другой стакан с горящей «чайной» свечкой (tea candle) – свеча тоже тухнет. СО2 тяжелее воздуха, поэтому он остается в стакане, а не улетучивается (если стакан не трясти) и его можно перелить из одной емкости в другую. Но через некоторое время он все равно смешивается с воздухом и «перестает работать» как тушитель огня. Говорим об использовании сжатого СО2 в огнетушителях. Также о необходимости проветривания помещений, где находится много людей — для доступа свежего воздуха, обогащенного кислородом.
О2. Для выделения кислорода мы использовали перекись водорода (Н2О2) и марганцовку (перманганат калия). При добавлении раствора марганцовки к перекиси проходит бурная реакция с выделением газа — кислорода, и выделением тепла (стакан нагревается). Проверяем свойства газа — опускаем горящую спичку в стакан — она разгорается намного ярче. Опускаем тлеющую лучинку — она вспыхивает ярким пламенем. Это происходит 2-3 раза, но потом кислород заканчивается — он превращается в СО2. Для возобновления эффекта необходимо добавить новых реагентов — перекиси водорода и марганцовки. Аналогичная реакция возникает при добавлении кристаллов марганцовки к раствору перекиси водорода, но с большим выделением тепла и паров воды. Смысл реакции в том, что марганцовка разлагает перекись водорода – «отрывает» от нее кислород, а сама превращается в другое соединение. Но мы в дальнейшие тонкости не вдавались. Если кому-то интересно, то формула реакции – KMnO4 + H2O2 + H2O = O2 + MnO2 + KOH
Обсуждение экспериментов. Взрывоопасность чистого кислорода. Опасность СО2. Обсуждаем и записываем 3 основных признака химической реакции:
1) Изменение цвета реакции
2) Изменение температуры реакции
3) Выделение газа Занятие
Продолжение темы Газы.
Повторение прошлого занятия. Строение атома и молекулы кислорода. СО2. Обсуждение строения атома в целом. Атом водорода. Молекула. Самый легкий газ.
Демонстрация. Выделение водорода. Используем алюминиевую фольгу. Каждый скатывает небольшие шарики из фольги и складываем их в бутылку. Заливаем шарики жидкостью для прочистки канализационных труб, которая содержит высокую концентрацию щелочи (NaOH) или чистую щелочь. Натягиваем на горлышко бутылки воздушный шарик и оставляем на некоторое время. Начинается реакция (выделяются пузырьки газа), которая занимает некоторое время — чтобы шарик надулся до размера 20-25см. После того, как шарик достаточно надут, завязываем его — он наполнен водородом. Надуваем ртом еще один шарик похожего размера и тоже завязываем — он надут воздухом с повышенным содержанием СО2 (параллельно говорим о составе воздуха). В темноте поджигаем шарик с воздухом — он лопается с тихим хлопком и ничего не видно. Потом поджигаем шарик с водородом — он лопается с громким хлопком и ярким коротким пламенем — маленький взрыв! Обсуждаем опасность эксперимента, говорим о дирижаблях, взрывах и воздушных шарах.
Для «закрепленя материала» о газах проводим традиционный эксперимент с elephant’s toothpaste. Используем перекись водорода, дрожжи, жидкое мыло (Fairy)/ Смешиваем дрожжи с водой, растворяем. В другой емкости смешиваем перекись водорода с жидким мылом. Каждый получает по 2 маленьких стакана и 1 большой. Наливаем в один маленький стакан раствор дрожжей, в другой — перекись с мылом. После этого аккуратно сливаем содержимое маленьких стаканов в большой и наблюдаем за реакцией. Появляется быстро растущая пена, заполняющая весь большой стакан и даже переливающаяся через край. Объем увеличивается в 10+ раз. Обсуждаем эксперимент. В дрожжах содержится белок (вещество), так же разлагающее перекись водорода, как и марганцовка. При этом выделяется кислород. Когда он пытается улететь из реакции, он встречается с раствором мыла и создает огромное количество (миллионы!) микроскопических мыльных пузырей, которые растут и создают пену. И мы это видим как продукт реакции.