Использование цифровой лаборатории Архимед на уроках химии

Использование цифровой лаборатории Архимед на уроках химии
Учитель химии школы №1740
Кузнецова Алевтина Олеговна
Новое поколение лабораторного оборудования с электронными датчиками и
регистраторами данных позволяет проводить эксперимент с высокой точностью и
наглядностью, отображать ход эксперимента в виде графиков, таблиц и показаний
приборов, а также представляет большие возможности по обработке и анализу
полученных данных.
Однако следует отметить, что проведение практических работ с цифровыми
датчиками увеличивает время эксперимента. На приобретение навыка работы с этим
оборудованием требуется дополнительное время, которое не всегда удается выделить в
плотном графике прохождения государственной программы. Да и учителю подготовка
оборудования для проведения подобных практических занятий доставляет много хлопот.
Наиболее сложным моментом является зарядка компьютеров, которую необходимо
проводить непосредственно перед экспериментом (так как электричество не подведено к
столам учащихся), кроме того зарядки не всегда хватает на целый урок, приходиться
менять регистраторы во время работы и т.п.
Но эти недостатки можно «простить» данной технике, так как с помощью неё можно
провести такие эксперименты, которые не удается сделать традиционными методами.
Впервые учащиеся начинают работать с датчиками в 8 классе на практической работе
«Анализ почвы и воды» (программа Габриеляна О.С.), где определяем рН почвенного
раствора. В 9 классе учащиеся используют это оборудование для изучения реакции
нейтрализации: Здесь они сразу фиксируют изменение кислотности среды и увеличение
температуры раствора. Разработка данной практической работы в приложении 1.
Целесообразно применение датчика рН и на практической работе в 9 классе
«Получение углекислого газа и изучение его свойств». Стандартные кислотно-основные
индикаторы (лакмус, метиленовый оранжевый) не позволяют фиксировать измененийе
кислотности среды от образующейся в растворе слабой угольной кислоты. С помощью
электронного датчика становиться возможным определение даже самых незначительных
изменений характера среды и на графике учащиеся наблюдают эти отклонения
(приложение 2).
В профильном 11 классе при изучении раздела темы ТЭД «Степень диссоциации.
Сильные и слабые электролиты» по изменению рН раствора кислоты можно проследить
зависимость степени диссоциации от концентрации электролита. При увеличении
концентрации соляной кислоты рН раствора увеличивается. Учащиеся должны сделать
вывод, что степень диссоциации уменьшается с ростом концентрации электролита и
рассчитать значение степени диссоциации при данном значении рН. Использование
датчиков позволяет учащимся изучить характер диссоциации слабого электролита –
уксусной кислоты и фиксировать количественные данные для расчета степени
диссоциации этой кислоты (приложение 3).
В дальнейшем в школе планируется использование лаборатории Архимед во
внеклассной работе и полевой практике при изучении природных явлений и
экологического мониторинга окружающей среды.
Приложение 1
Ионные реакции. Гидролиз солей
Опыт №1. Условия одностороннего протекания химических реакций. Проделайте
реакции между растворами:
1) Na2SO3 и НСl,
2) CuSO4 и NaOH, 3) КОН и Н2SO4.
Реакцию между гидроксидом калия и серной кислотой проделайте следующим
образом: налейте в стакан 25 мл раствора гидроксида калия и поместите в стакан датчики
для измерения рН раствора и температуры. Начните измерения и добавляйте по каплям
серную кислоту, постоянно перемешивая раствор. Следите за показаниями датчиков.
Когда значение рН приблизится к 7, значит, произошла нейтрализация раствора,
прекратите добавлять кислоту. Зарисуйте графики в тетрадь. Как изменилась температура
раствора? Сделайте вывод о тепловом эффекте данной реакции.
Опыт №2. Гидролиз солей. Исследуйте с помощью датчика рН характер среды
растворов следующих солей: сульфата цинка, нитрата натрия, сульфит натрия. Не
забывайте после каждого измерения опускать датчик в дистиллированную воду.
Объясните результаты наблюдений. Приведите уравнения реакций.
Приложение 2.
Получение оксида углерода (IV) и изучение его свойств
Опыт №1. Получение оксида углерода (IV).
В пробирку внесите 2-2,5 см гидрокарбоната натрия, закройте пробкой с газоотводной
трубкой и закрепите в штативе, как показано на рисунке. Конец трубки опустите в другую
пробирку, в которой находится 3-4 мл известковой воды. Прогрейте пламенем спиртовки
всю пробирку и затем несколько минут нагревайте соль. Какие изменения происходят с
известковой водой? Промойте конец газоотводной трубки дистиллированной водой.
Какой газ вы собрали? Как доказали его наличие?
Опыт №2. Изучение свойств оксида углерода (IV).
1) Опустите трубку в стакан с дистиллированной водой и опустите датчик для измерения
рН раствора. Пропуская газ через воду, запустите измерения и наблюдайте за изменением
графика. Если значение рН меньше 7, значит среда раствора кислая. Зарисуй график в
тетрадь, отметьте конечное значение рН. Напишите уравнение протекающей реакции.
Сделайте вывод.
2) В стакан налейте разбавленный раствор гидроксида натрия и опустите датчик для
измерения рН. Через раствор пропускайте оксид углерода (IV). Как изменяется график
значений рН? Зарисуй график в тетрадь, отметьте конечное значение рН. Напишите
уравнение протекающей реакции. Сделайте вывод.
Опыт №3. Распознавание карбонатов.
В четырех пробирках вам выданы кристаллические вещества: сульфат натрия,
хлорид цинка, карбонат калия и силикат натрия. Определите, какое вещество находится в
каждой пробирке. Составьте уравнения реакций в молекулярном, ионном и сокращенном
ионном виде.
Приложение 3.
Кислоты, основания, соли, как электролиты.
Задание №1. Измерить рН раствора соляной кислоты. Считая степень диссоциации
соляной кислоты 100%, рассчитайте концентрацию раствора.
Задание №2. Измерить рН раствора соляной кислоты с молярной концентрацией 0,2
моль/л. Рассчитайте степень диссоциации соляной кислоты.
ВЫВОД: степень диссоциации зависит от_______________________
Задание №3.
Измерить рН раствора уксусной кислоты с молярной концентрацией 0,1
моль/л. Рассчитайте степень диссоциации уксусной кислоты.
ВЫВОД: ______________________________________________________