Изучение окислительно- восстановительных реакций в рамках проектной деятельности школьников ГБОУ гимназия 1587 Иванова Т.Ю

Химии никоим образом научиться не возможно, не видав самой практики и не принимаясь за химические операции. М.В.Ломоносов Скажи мне –и я забуду, покажи мне – и я запомню, дай мне сделать самому и я научусь. (китайская пословица)

Особенности проектной деятельности в языковой гимназии. Наличие межшкольного научного общества. Высокий интеллектуальный уровень гимназистов. Факторы, способствующие занятию проектной деятельностью. Отсутствие хорошей материально-технической базы в школе. Факторы, затрудняющие занятие проектной деятельностью. Поддерживает состояние «Ух ты!» и вызывает интерес к предмету. Позволяет закрепить знания на практике. Это важно при подготовке к экзаменам. Дает возможность закрепить экспериментальные умения. Работа над проектом по химии позволяет:

В.Я. Вивюрский источник : газета "Химия" г. Классификация экспериментальных умений по форме деятельности. [ссылка]

Формируются во время урока. Умения:Деятельность: 1. Организационные Планирование эксперимента Подбор реактивов и оборудования Рациональное использование времени, средств, методов Содержание рабочего места в чистоте и порядке Самостоятельность 2. Технические Соблюдение техники безопасности Работа с оборудованием и реактивами Сборка приборов из готовых узлов Измерительные навыки Обработка результатов наблюдений

Умения:Деятельность: 3. Интеллектуальные Выдвижение гипотезы Постановка целей и задач Применение теоретических знаний Описание явлений и процессов Анализ результатов эксперимента 4. Конструкторские Усовершенствование приборов и установок Изготовление приборов и оборудования Графическое оформление работы: составление графиков, таблиц, схем. Формируются во время работы над проектом.

Актуальность экспериментальной работы по изучению ОВР Актуализация знаний при подготовке к ГИА и ЕГЭ. Выполнение практикума, позволяющего увидеть и запомнить продукты химической реакции и протекающие процессы.

Задачи: Проанализировать вопросы ЕГЭ с целью получения представления об уровне требований к знаниям по теме «Окислительно- восстановительные реакции». Изучить литературные источники, подобрать лабораторные опыты и составить лабораторный практикум по теме: «Экспериментальное изучение окислительно-восстановительных реакций». Провести химические реакции, демонстрирующие химические свойства окислителей: перманганата калия, бихромата калия, концентрированной и разбавленной азотной кислоты восстановителя:сульфида натрия.Экспериментально изучить окислительно-восстановительные свойства перекиси водорода. С помощью прибора для проведения химических реакций получить вещества: хлор, сероводород, оксид азота (IV) и изучить их окислительно- восстановительные свойства. Провести практическое занятие по подготовке к ЕГЭ по химии с учениками гимназии по теме: «Экспериментальное изучение окислительно-восстановительных реакций».

Изучение ОВР на практике. 1. Получение хлора и изучение его свойств 2. Получение сероводорода и изучение его свойств 3. Получение диоксида азота и изучение его свойств 4. Изучение восстановительных свойств сульфида натрия 5. Изучение окислительных свойств перманганата калия 5.1. Реакции с металлами 5.2. Окисление белого фосфора 5.3. Взаимодействие сложных веществ с подкисленным раствором перманганата калия 5.3. Взаимодействие сложных веществ с подкисленным раствором перманганата калия 6. Изучение окислительных свойств азотной кислоты 7. Изучения окислительно-восстановительных свойств перекиси водорода 7. Изучения окислительно-восстановительных свойств перекиси водорода Вывод

Экспериментальная часть

Свойства хлора. Уравнения химических реакций Наблюдения В колбе-реакторе: 2KMnO HCl 2KCl + 2MnCl 2 + 5Cl 2 +8H 2 O Выделение зеленого газа - хлора 2KI + Cl 2 2KCl + I 2 Реакция проводилась в присутствии раствора крахмального клейстера. Изменение цвета на синий. 2KBr + Cl 2 2KCl + Br 2 Изменение цвета на бурый. К 2 SO 3 + Cl 2 + 2КОН 2КCl + K 2 SO 4 + H 2 O Na 2 SO 4 + BaCl 2 BaSO 4 + 2NaCl Доказали наличие сульфат-ионов по белому осадку с хлоридом бария. Белый осадок BaSO 4 Na 2 S + Cl 2 2NaCl + S Желтоватый, мутный осадок – коллоидная сера

Свойства сероводорода Уравнения химических реакций Наблюдения В колбе-реакторе: Na 2 S + 2HCl H 2 S + 2NaCl Выделение газа, пробулькивание его через растворы, находящиеся в склянках. 4H 2 S + 8KMnO 4 4H 2 O + 8MnO 2 + 3K 2 SO 4 + K 2 S Образование осадка бурого цвета, с последующим обесцвечивание раствора. 5H 2 S + 8KMnO 4 + 7H 2 S0 4 4K 2 SO 4 + 8MnSO 4 +12H 2 O Обесцвечивание раствора перманганата калия H 2 S + 8KMnO KOH. 8K 2 MnO 4 + K 2 SO H 2 O Раствор приобретает синюю окраску, впоследствии обесцвечивается. 3H 2 S + 4K 2 Cr 2 O H 2 O 8Cr(OH) K 2 SO 4 + 2KOH Образование серо-зеленого осадка – гидроксида Cr(III). 3H 2 S + 4K 2 Cr 2 O H 2 S0 4 4Cr 2 (SO 4 ) 3 + 4K 2 SO H 2 O образование зеленого раствора, обусловленного наличием иона Cr 3+

12

Свойства диоксида азота Уравнения химических реакций Наблюдения В колбе-реакторе: 4HNO 3 + Cu Cu(NO 3 ) 2 + 2NO 2 +2H 2 0 Выделение бурого газа NO 2 3NO 2 + KMnO 4 + 2H 2 O 3HNO 3 + MnO 2 + KOH Образование осадка бурого цвета, с последующим обесцвечивание раствора. 10NO 2 + 2KMnO 4 + 3H 2 S H 2 O 10HNO 3 + 2MnSO 4 + K 2 SO 4 Обесцвечивание раствора перманганата калия. NO 2 + KMnO 4 + 2KOH K 2 MnO 4 + KNO 3 +H 2 O Синий раствор, обусловленный присутствием в растворе ионов манганата калия. 6NO 2 + K 2 Cr 2 O 7 +4KOH + H 2 O 6KNO 3 + 2Cr(OH) 3 Зеленый осадок – Cr(ОН) 3 6NO 2 + K 2 Cr 2 O 7 + 4H 2 SO 4 6HNO 3 + Cr 2 (SO 4 ) 3 +K 2 SO 4 + H 2 O Зеленый раствор, обусловленный наличием иона Cr 3+ 2NO 2 + 4Na 2 S + 4H 2 O 4S + N 2 + 8NaOH Выпал осадок – коллоидная сера Сосуд-приемник: 2NO 2 + 2KOH KNO 3 + KNO 2 + H 2 O Нейтрализация диоксида азота раствором щелочи, реакция диспропорционирования.

4. Изучение восстановительных свойств сульфида натрия. I 2 + H + K 2 Cr 2 O 7 + H + K 2 MnO 4 + H +

Свойства сульфида натрия Уравнение химической реакции. Наблюдения. Na 2 S + I 2 + H 2 SO 4 Na 2 SO 4 + S + 2HI Выпадение осадка серы, обесцвечивание раствора йода 3Na 2 S +K 2 Cr 2 O 7 + 7H 2 SO 4 K 2 SO 4 + Cr 2 (SO 4 ) 3 + 3Na 2 SO 4 + 3S + 7H 2 O Выпадение осадка серы, образование зеленого раствора, обусловленного наличием иона Cr 3+ 5Na 2 S + 2KMnO 4 + 8H 2 SO 4 K 2 SO 4 + 2MnSO 4 +8H 2 O + 5S + 5Na 2 SO 4 Выпадение осадка серы. Обесцвечивание раствора перманганата калия.

5. Изучение окислительных свойств перманганата калия 5.1 Реакции с металлами. Взаимодействие раствора перманганата калия с металлами в кислой среде. После взаимодействие раствора перманганата калия с металлами в кислой среде

Протекание реакции. 1 2

После протекания реакций. 1 2

Взаимодействие раствора перманганата калия с металлами в кислой среде. Уравнения химических реакций Наблюдения 5Mg + 2KMnO 4 +8H 2 SO 4 2MnSO 4 + 5MgSO 4 + K 2 SO 4 + 8H 2 O MgSO 4 + 2NaOH Mg(OH) 2 + Na 2 SO 4 Обесцвечивание раствора перманганата калия. Обнаружены катионы Mg 2+ с помощью качественной реакции с выпадением осадка Mg(OH) 2 5Zn + 2KMnO 4 +8H 2 SO 4 2MnSO 4 + 5ZnSO 4 + K 2 SO 4 + 8H 2 O ZnSO 4 + Na 2 S ZnS + Na 2 SO 4 Обесцвечивание раствора перманганата калия. Обнаружены катионы Zn 2+ с помощью качественной реакции с выпадением осадка ZnS 10Fe + 6KMnO H 2 SO 4 5Fe 2 (SO 4 ) 3 + 6MnSO 4 + 3K 2 SO H 2 O Обесцвечивание раствора перманганата калия. Cu + KMnO 4 + H 2 SO 4 Обесцвечивание раствора перманганата калия. Катионов меди нет.

5.2. Окисление неметалла- белого фосфора. Уравнения химической реакции Наблюдения P 4 + 4KMnO 4 + 6H 2 SO 4 4H 3 PO 4 +4MnSO 4 + 2K 2 SO 4 Обесцвечивание раствора перманганата калия. Образование фосфат иона. Нагревание фосфора После добавление к фосфору подкисленного раствора перманганата калия. 12

5.3. Взаимодействие сложных веществ с подкисленным раствором перманганата калия. Реактивы и оборудование Результат взаимодействие веществ с подкисленным раствором перманганата калия 1 2

1 2

Уравнения химической реакций и наблюдения в опыте взаимодействия веществ с подкисленным раствором перманганата калия. Уравнения химической реакции Наблюдения 10KI + 2KMnO 4 + 8H 2 SO 4 5I 2 + K 2 SO 4 + 2MnSO 4 + 8H 2 O + K 2 SO 4 Изменение цвета на желтый. Образование йодной воды. 10KBr + 2KMnO 4 + 8H 2 SO 4 5Br 2 + K 2 SO 4 + 2MnSO 4 + 8H 2 O Выпадение бурого осадка. Образование бромной воды. 5Na 2 S + 2KMnO 4 + 8H 2 SO 4 5S + 5Na 2 SO 4 + 2MnSO 4 + К 2 SO 4 + 8H 2 O Выпадение желтоватого осадка – коллоидной серы. 6KMnO 4 + 6NH 4 OH 6KOH + 6MnO 2 + 3N 2 Выпадение бурого осадка - MnO 2

6. Изучение окислительных свойств концентрированной и разбавленной азотной кислоты. Оборудования и реактивы в опыте изучения свойств разбавленной азотной кислоты Взаимодействие разбавленной азотной кислоты с металлами 1 2

1 2

Уравнения химических реакций и наблюдения в опыте взаимодействия металлов с разбавленной азотной кислотой. Уравнения химической реакции Наблюдения 4Mg+10HNO 3 (разб.)4Mg(NO 3 ) 2 +NH 4 NO 3 +3H 2 O Растворение Mg. Сильное разогревание раствора. 5Zn+12HNO 3 (разб.) 5Zn(NO 3 ) 2 +N 2 +6H 2 O Выделение бесцветного газа N 2. Fe + 4HNO 3 (разб.) Fe(NO 3 ) 3 + NO + 2H 2 O Выделение бесцветного газа NO. 3Cu + 8HNO 3 (разб.) 3Cu(NO 3 ) 2 + 2NO + 4H 2 O Выделение бесцветного газа NO.

Изучение окислительных свойств концентрированной азотной кислоты Взаимодействие концентрированной азотной кислоты с металлами 1 2

Происходит выделение бурого газа во всех пробирках, кроме пробирки с медью.

Взаимодействие концентрированной азотной кислоты с медью после нагревания. 12

Уравнения химической реакции Наблюдения 4Mg+10HNO 3 (конц.) 4Mg(NO 3 ) 2 + N 2 O + 5H 2 O Выделение бесцветного газа N 2 O. Zn+4HNO 3 (конц.) Zn(NO 3 ) 2 +2H 2 O+2NO 2 Выделение бурого газа NO 2. Растворение Zn. Fe + 6HNO 3 (конц.) Fe(NO 3 ) 3 + 3NO 2 +3 H 2 O Бурый газ и образовался рыжий раствор.. В теории реакция не должна протекать. Cu+4HNO 3 (конц.) Cu(NO 3 ) 2 +2H 2 O+2NO 2 Выделение бурого газа NO 2. Растворение Cu. Раствор ярко-синий. Уравнения химических реакций и наблюдения в опыте взаимодействия металлов с концентрированной азотной кислотой.

7. Изучения окислительно- восстановительных свойств перекиси водорода Реакция перекиси водорода с кислым раствором перманганата калия, с кристаллическим перманганатом калия, диоксидом марганца Результаты реакции перекиси водорода с кристаллическим перманганатом калия, раствором перманганата калия и кристаллическим диоксидом марганца 1 2

После поднесения к пробиркам лучины, она вспыхивает. 1 2

Уравнения химических реакций и наблюдения в опыте восстановления перекиси водорода Уравнения химической реакции Наблюдения 5H 2 O 2 + 2KMnO 4 + 3H 2 SO 4 2MnSO 4 +K 2 SO 4 + 8H 2 O+ 5O 2 Обесцвечивание кислого раствора перманганата калия. Выделение кислорода. Лучина вспыхивает. 3H 2 O 2 + 2KMnO 4 2MnO 2 +2KOH + 2H 2 O + 3O 2 Выпадение бурого осадка MnO 2. Выделение кислорода. Лучина вспыхивает. 2H 2 O 2 O 2 + 2Н 2 ОКаталитическое окисление перекиси водорода в присутствии оксида марганца(IV). Выделение кислорода. Лучина вспыхивает..

Окисление перекиси водорода До взаимодействия: После взаимодействия: 1 2

После добавление крахмального клейтера.

Уравнения химических реакций и наблюдения в опыте окисления перекиси водорода Уравнения химической реакции Наблюдения H 2 O 2 + 2KI + H 2 SO 4 K 2 SO 4 + 2H 2 O+ I 2 Изменение цвета раствора на желтый. Посинение при добавлении крахмального раствора. H 2 O 2 + 2NaBr + H 2 SO 4 Na 2 SO 4 + 2H 2 O+ Br 2 Изменение цвета раствора на желтый.

Вывод 1. Проведены химические реакции, демонстрирующие химические свойства окислителей: перманганата калия, бихромата калия, азотной кислоты концентрированной и разбавленной. 2. Изучены окислительно-восстановительные свойства перекиси водорода. 3. С помощью прибора для получения газов получены вещества 1) хлор; 2)сереводород; 3) оксид азота (IV) и изучены их окислительно- восстановительные свойства.