Исследовательская работа по соединениям атомов VIВ группы»

Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«Курский государственный университет»

Факультет: Естественно-географический

Направление подготовки: 050100.68 Педагогическое образование

Магистерская программа: Химическое  образование

Очная форма обучения

Кафедра химии

Курсовая работа на тему:

«Исследовательская работа по соединениям атомов VIВ группы»

                                                                            Выполнила:

                                                                            студент(ка) 2 курса

                                                                            Направление подготовки:

                                                                            Педагогическое образование

                                                                            Магистерская программа:  

                                                                           Химическое  образование

                                                                           Филатова Татьяна Павловна

                                                                       Научный руководитель:

                                                                           канд. пед. наук, профессор

                                                                             Л.А.Гвоздева

 Курск 2014

Содержание

Введение…………………………………………………………………………..3

1 Теоретические основы исследовательской работы ………………………….5                                                                                   1.1. Методический замысел исследования……………………………………...5     1.2. Структура и содержание этапов исследовательского процесса…………10

1.3. Эмпирический и теоретический этапы исследования……………………16 2. Исследовательская часть……………………………………………………..22

2.1. Задачи с виртуальным экспериментом…………………………………….22

2.2.Практический эксперимент по теме «Свойства хрома и его соединений»…………………………………………………………………….29

2.3.Контрольные вопросы и задачи…………………………………………….34

Заключение………………………………………………………………………36

Литература……………………………………………………………………….37

Введение

Всякая наука основана на фактах. Она собирает факты, сопоставляет их и делает выводы - устанавливает законы той области деятельности, которую изучает. Способы получения этих фактов называются методами научного исследования.

          Наука - это сложное многогранное общественное явление: вне общества наука не может ни возникнуть, ни развиваться. Но наука появляется тогда, когда для этого создаются особые объективные условия: более или менее четкий социальный запрос на объективные знания; социальная возможность выделения особой группы людей, чьей главной задачей становится ответ на этот запрос; начавшееся разделение труда внутри этой группы; накопление знаний, навыков, познавательных приемов, способов символического выражения и передачи информации (наличие письменности), которые и подготавливают процесс возникновения и распространения нового вида знания – объективных общезначимых истин науки.

Актуальность исследования обусловлена изменившимися требованиями, предъявляемыми к выпускникам школы со стороны общества. Сегодня учебный предмет «химия» является одним из наиболее важных школьных предметов, т.к. изучение его в школе как раз и способствует, прежде всего, развитию учащихся, которое осуществляется через формирование общеучебных умений и навыков, исследовательских навыков и способов творческой деятельности, интеллектуальных умений и научного стиля мышления. Это неоднократно доказывалось работами нескольких поколений психологов, педагогов, методистов и учителей-практиков: Е.А. Аршанского, Е.В. Батаеву, В.П. Беспалько, А.Грабецкого,   И.Л. Дрижуна, А.П. Ершова, Д.П. Ерыгина, A.A. Журина,В. Загорского, JI.C. Зазнобину, Р.Г. Иванову, В.А. Извозчикова, М.В.Кларина, Н.Е.Кузнецову, Е.Е. Минченкова.

Современный этап развития общества ставит новые задачи реформирования школы, которые делают необходимым поиск нетрадиционных путей обучения подрастающего поколения.

Следовательно, тенденции развития образования таковы, что необходимо создавать условия для того, чтобы каждый ученик смог получать необходимые ему знания (социальный опыт - культуру), раскрыть свои внутренние возможности в движении по пути самореализации и получить, в конечном счете, возможность для своего общего развития.

Цель:

Формирование исследовательской компетенции на примере исследовательских заданий по соединениям атомов VI В группы.

Задачи:

1)    Анализ литературы по формированию исследовательской компетенции;

2)    Обзор содержания по виртуальным экспериментальным задачам и исследовательским экспериментом.

3)    Формирование мотивации и интересов у детей к научно- исследовательскому эксперименту.

Объект:

Научно-исследовательский процесс обучения химии в основной и полной (средней) школе.

Предмет:

Разработка исследовательских заданий, как фактор повышения мотивации к изучению химии.

Методы:

Анализ литературы, химический эксперимент.

Экспериментальные исследования проводились на базе муниципального бюджетного общеобразовательного учреждения «Средняя общеобразовательная школа №41  имени В.В.Сизова» города Курска в 9-11-х классах.

Глава 1. Теоретические основы исследовательской работы

1.1. Методический замысел исследования

Замысел исследования – это основная идея, которая связывает воедино все структурные элементы методики, определяет порядок проведения исследования, его этапы. В замысле исследования выстраиваются в логический порядок: цель, задачи, гипотеза исследования; критерии, показатели развития конкретного явления соотносятся с конкретными методами исследования; определяется последовательность применения этих методов, порядок управления ходом эксперимента, порядок регистрации, накопления и обобщения экспериментального материала. Замысел исследования определяет и его этапы. Обычно исследование состоит их трех основных этапов.

Первый этап работы включает в себя: – выбор проблемы и темы; – определение объекта и предмета, целей и задач; – разработку гипотезы исследования.

Второй этап работы содержит: – выбор методов и разработку методики исследования; – проверку гипотезы; – непосредственно исследование; – формулирование предварительных выводов, их апробирование и уточнение; – обоснование заключительных выводов и практических рекомендаций.

Третий этап (заключительный) строится на основе внедрения полученных результатов в практику. Работа литературно оформляется. Логика каждого исследования специфична. Исследователь исходит из характера проблемы, целей и задач работы, конкретного материала, которым он располагает, уровня оснащенности исследования и своих возможностей. Чем характерен каждый этап работы?

Первый этап состоит из выбора области сферы исследования, причем выбор обусловлен как объективными факторами (актуальностью, новизной, перспективностью и т. д.), так и субъективными – опытом исследователя, его научным и профессиональным интересом, способностями, складом ума и т.д.

Проблема исследования принимается как категория, означающая нечто неизвестное в науке, которое предстоит открыть, доказать.

Тема–в ней отражается проблема в ее характерных чертах. Удачная, четкая в смысловом отношении формулировка темы уточняет проблему, очерчивает рамки исследования, конкретизирует основной замысел, создавая тем самым предпосылки успеха работы в целом.

Объект–это совокупность связей, отношений и свойств, которая существует объективно в теории и практике и служит источником необходимой для исследователя информации.

Предмет исследования более конкретен и включает только те связи и отношения, которые подлежат непосредственному изучению в данной работе, устанавливают границы научного поиска. В каждом объекте можно выделить несколько предметов исследования. Из предмета исследования вытекают его цель и задачи. Цель формулируется кратко и предельно точно, в смысловом отношении выражая то основное, что намеревается сделать исследователь. Она конкретизируется и развивается в задачах исследования.

Первая задача, как правило, связана с выявлением, уточнением, углублением, методологическим обоснованием сущности, природы, структуры изучаемого объекта.

Вторая — с анализом реального состояния предмета исследования, динамики, внутренних противоречий развития.

Третья– со способностями преобразования, моделирования, опытно-экспериментальной проверки.

Четвертая – с выявлением путей и средств повышения эффективности совершенствования исследуемого явления, процесса, т. е. с практическими аспектами работы, с проблемой управления исследуемым объектом. Формулировка гипотезы Уяснение конкретных задач осуществляется в творческом поиске частных проблем и вопросов исследования, без решения которых невозможно реализовать замысел, решить главную проблему. В этих целях: изучается специальная литература, анализируются имеющиеся точки зрения позиции; выделяются те вопросы, которые можно решить с помощью уже имеющихся научных данных, и те, решения которых представляют прорыв в неизвестность, новый шаг в развитии науки и, следовательно, требуют принципиально новых подходов и знаний, предвосхищающих основные результаты исследования. Гипотезы бывают: – описательные (предполагается существование какого-либо явления); – объяснительные (вскрывающие причины его); – описательно-объяснительные.

К гипотезе предъявляются определенные требования: – она не должна включать в себя слишком много положений: как правило, одно основное, редко больше; – в ней не должны содержаться понятия и категории, не являющиеся однозначными, не уясненные самим исследователем; – при формулировке гипотезы следует избегать ценностных суждений, гипотеза должна соответствовать фактам, быть проверяемой и приложимой к широкому кругу явлений; – требуется безупречное стилистическое оформление, логическая простота, соблюдение преемственности. Гипотезы с различными уровнями обобщенности, в свою очередь, можно отнести к инструктивным или дедуктивным. Дедуктивная гипотеза, как правило, выводится из уже известных отношений или теорий, от которых отталкивается исследователь. В тех случаях, когда степень надежности гипотезы может быть определена путем статистической переработки количественных результатов опыта, рекомендуется формулировать нулевую, или отрицательную гипотезу. При ней исследователь допускает, что нет зависимости между исследуемыми факторами (она равна нулю). Формулируя гипотезу, важно отдавать себе отчет в том, правильно ли мы это делаем, опираясь на формальные признаки хорошей гипотезы: – адекватность ответа вопросу или соотнесенность выводов с посылками (иногда исследователи формулируют проблему в определенном, одном плане, а гипотеза с ней не соотносится и уводит человека от проблемы); – правдоподобность, т. е. соответствие уже имеющимся знаниям по данной проблеме (если такого соответствия нет, новое исследование оказывается изолированным от общей научной теории); – проверяемость.

Второй этап исследования носит ярко выраженный индивидуализированный характер, не терпит жестко регламентированных правил и предписаний. И все же есть ряд принципиальных вопросов, которые необходимо учитывать: вопрос о методике исследования, так как с ее помощью возможна техническая реализация различных методов. В исследовании мало составить перечень методов, необходимо их сконструировать и организовать в систему. Нет методики исследования вообще, есть конкретные методики исследования.

Методика–это совокупность приемов, способов исследования, порядок их применения и интерпретации полученных с их помощью результатов. Она зависит от характера объекта изучения, методологии, цели исследования, разработанных методов, общего уровня квалификации исследователя. Составить программу исследования, методику невозможно: – во-первых, без уяснения, в каких внешних признаках проявляется изучаемое явление, каковы показатели, критерии его развития; – во-вторых, без соотнесения методов исследования с разнообразными проявлениями исследуемого явления. Только при соблюдении этих условий можно надеяться на достоверные научные выводы. В ходе исследования составляется программа. В ней должно быть отражено: – какое явление изучается; – по каким показателям; – какие критерии оценки применяются; – какие методы исследования используются; – порядок применения тех или иных методов. Таким образом, методика – это как бы модель исследования, причем развернутая во времени. Определенная совокупность методов продумывается для каждого этапа исследования. При выборе методики учитывается много факторов, и прежде всего предмет, цель, задачи исследования. Методика исследования, несмотря на свою индивидуальность, при решении конкретной задачи имеет определенную структуру. Ее основные компоненты: – теоретико-методологическая часть, концепция, на основании которой строится вся методика; – исследуемые явления, процессы, признаки, параметры; – субординационные и координационные связи и зависимости между ними; – совокупность применяемых методов, их субординация и координация; – порядок применения методов и методологических приемов; – последовательность и техника обобщения результатов исследования; – состав, роль и место исследователей в процессе реализации исследовательского замысла. Хорошо продуманная методика организует исследование, обеспечивает получение необходимого фактического материала, на основе анализа которого и делаются научные выводы.

Реализация методики исследования позволяет получить предварительные теоретические и практические выводы, содержащие ответы на решаемые в исследовании задачи. Эти выводы должны отвечать следующим методическим требованиям: – быть всесторонне аргументированными, обобщающими основные итоги исследования; – вытекать из накопленного материала, являясь логическим следствием его анализа и обобщения. При формулировании важно избежать двух нередко встречающихся ошибок: – своеобразного топтания на месте, когда из большого и емкого эмпирического материала делаются весьма поверхностные, частичного порядка ограниченные выводы; – непомерно широкого обобщения, когда из незначительного фактического материала делаются неправомерно широкие выводы. Академик И. П. Павлов к ведущим качествам личности ученого-исследователя относил: – научную последовательность; – прочность познания азов науки и стремление от них к вершинам человеческих знаний; – сдержанность, терпение; – готовность и умение делать черновую работу; – умение терпеливо накапливать факты; – научную скромность; – готовность отдать науке всю жизнь. Академик К. И. Скрябин отмечал особую значимость в научном творчестве любви к науке, избранной специальности.

Третий этап– внедрение полученных результатов в практику.

1.2. Структура и содержание этапов исследовательского процесса

Под исследовательским процессом понимается один из видов целенаправленной деятельности, отличающийся от других видов тем, что: содержит творческую часть, которую можно назвать мысленным экспериментом с воображаемыми объектами; устремлен на выяснение существенных характеристик явлений, процессов, которые в итоге выступают как важные обобщения в форме принципов, закономерностей и законов; исследователь не имеет каких-либо алгоритмических предписаний успеха, нельзя также найти решение проблемы в литературе или выяснить это решение у своих коллег по науке; исследователь поставлен в положение, когда он оказывается перед лицом сложности научной проблемы, испытывает объективную недостаточность информации, очевидную неопределенность направления поиска.

А созданные до него средства исследования не являются адекватными проблеме. Это противоречие – источник творческого состояния исследователя, в условиях которого разрабатывается гипотеза и методика научного поиска. Каково же смысловое значение термина «структура» как философской, общенаучной категории? Функциональное значение структуры ограничено в названии раздела – «структура исследовательского процесса». Мы следуем толкованию, данному в Философской энциклопедии: «Структура (лат. struktura– строение, расположение, порядок) – относительно устойчивое единство элементов, их отношений и целостности объекта, инвариантный аспект системы». Конечно, в творческом процессе возможны всякого рода отклонения. Они возникают под влиянием особенностей предшествующего опыта работы, ассоциативных связей, обусловленных научной средой, состоянием разработанности проблемы. Однако всякого рода отклонения только оттого и допустимы (как поиск нетривиальных решений), что научный работник имеет возможность не упускать из виду главные вехи научно-исследовательского процесса. Структурные компоненты исследовательского процесса в оптимальном варианте выстраиваются следующим образом.

Этап I. Общее ознакомление с проблемой исследования, определение ее внешних границ.

На этом этапе устанавливается уровень ее разработанности, перспективность. Исследователь должен ясно осознавать и мотивировать потребности общества в знании по данной проблеме. Соотношение темы и проблемы – важный вопрос в методологии. Тема исследования не является частью проблемы. По отношению к теме наиболее общим понятием является «направление», представляющее собой связку однородных тем. Существует методологическая закономерность формулировок тем исследования и достаточно быстрой смены одного или нескольких проблемных аспектов исследовательской темы. Тема живет долго, а проблемные аспекты ее меняются и под влиянием научно-технического и социального прогресса, и под влиянием изменения мировоззренческих взглядов на природу изучаемого явления.

Этап II. Формулирование целей исследования

Цели исследования выступают как достижение неких новых состояний в каком-либо звене исследовательского процесса или как качественно новое состояние – результат преодоления противоречия между должным и сущим. Помимо формулирования общей цели формируются частные, промежуточные цели. Цели исследования должны конкретно формулироваться и находить свое выражение в описании того прогнозирующего состояния, в котором желательно видеть объект исследования в соответствии с социальным заказом. Цель исследования есть всегда описание проектируемого нормативного результата, вписанного в контекст связей более общей системы. Разработка иерархии целей завершается построением сетевого графа (или дерева целей), в котором выделяется критический путь, оптимизирующий последовательность выполнения научно-исследовательских операций и всевозможных работ для достижения конечной цели.

Этап III. Разработка гипотезы исследования

Гипотеза исследования становится прообразом будущей теории в том случае, если последующим ходом работы она будет подтверждена. Поэтому при разработке гипотезы исследователь должен иметь в виду основные функции научной теории. Поскольку речь идет о построении гипотезы как теоретической конструкции, истинность которой должна быть доказана экспериментально или массовым, организованным, контролируемым опытом, она уже в качестве проекта должна выполнять соответствующие функции в границах предмета исследования – описательную, объяснительную, прогностическую. Удовлетворяя этим требованиям, гипотеза описывает структурную композицию предмета исследования как проявления качества единства целого. Тем самым в руки исследователя даются средства и методы управления процессом экспериментального преобразования действительности, гипотеза прогнозирует конечные результаты преобразования и долговременность их существования. Исследовательская практика показывает, что в творческом процессе формирования гипотезы определенную роль играет отдельный факт, психологическое состояние исследователя. Здесь особенно велика роль аналогий, уровня развития ассоциативного мышления научного работника. Возможны и другие конструктивные способы построения гипотез: разработка множества вероятных «траекторий» движения объекта исследования, в результате чего последний приобретает качества, запланированные экспериментатором, если из всех возможных «траекторий» выяснена и реализована наилучшая.

Этап IV. Постановка задач исследования. Констатирующий эксперимент.

Гипотетически представленные внутренние механизмы функционирования исследуемого явления, предположительно описанные существенные его характеристики соотносятся с целями исследования, т. е. конечными проектируемыми результатами. Это соотнесение позволяет перейти к формулированию задач исследования. Такая теоретическая работа направлена на выработку формы и содержания конкретных поисков заданий, устремленных на оптимизацию, варьирование условий (внешних и внутренних, существующих и экспериментально приносимых), в результате которых гипотетическая причинно-следственная связь приобретает все черты объективной закономерности. В процессе формулирования исследовательских задач, как правило, возникает необходимость в проведении констатирующего эксперимента для установления фактического исходного состояния перед экспериментом основным, преобразующим. Проведение констатирующего эксперимента позволяет довести разработку исследовательских задач до высокой степени определенности и конкретности. Таким образом, констатирующий эксперимент не формирует каких-либо новых, заданных качеств у объекта, его задача в другом: в объективном исследовании и установлении наличных существенных количественных и качественных характеристик, в установлении законов функционирования процесса в исходном состоянии, в причинном объяснении этого состояния. Именно такого рода знания являются отправным основанием для формулирования целей и задач исследования.

Этап V. Вид преобразующего эксперимента и его организация

Новый этап движения научного поиска наступает после формулирования исследовательских задач. Должен быть представлен полный перечень существенных условий, как поддающихся регулированию, так и допускающих хотя бы стабилизацию. Из этого описания становится ясным вид, содержание, набор средств направленного преобразования объекта (процесса, явления) с целью формирования у него заранее заданных качеств. Программа экспериментальной работы (т. е. перечень работ на весь собственно экспериментальный период), методика эксперимента и техника регистрации текущих событий экспериментального процесса осуществляются прямыми и косвенными наблюдениями, проведением бесед, анкетированием, изучением всевозможной документации и материальных свидетельств. Основные качества исследуемых методик, которых надлежит добиваться при планировании эксперимента, состоят в том, чтобы обеспечить с их помощью репрезентативность, валидность эксперимента, его достаточную разрешающую способность для разделения фактического материала по типическим группам или различения ступеней интенсивности изучаемого качества, функционирования процесса.

Этап VI. Организация и проведение эксперимента

Организация и проведение эксперимента начинается с испытательной проверки экспериментальной документации: исследовательских методик, вопросников, анкет, программ бесед, таблиц или матриц для регистрации и накопления данных. Назначение такой проверки – внести возможные уточнения, изменения в документацию, отсечь излишества по сбору фактических данных, которые впоследствии окажутся обременительными, отнимающими время и отвлекающими внимание от центральных вопросов проблемы.

Экспериментальный процесс – наиболее трудоемкая, напряженная, динамичная часть научного исследования, остановить который невозможно, эксперимент не допускает каких-либо незапланированных пауз. В процессе эксперимента исследователь обязан: 1) непрерывно поддерживать условия, обеспечивающие неизменность темпа и ритма протекания эксперимента, сходство и различие экспериментальных и контрольных групп; 2) варьировать и дозировать управляемые условия и интенсивность факторов, оказывающих направленное влияние на конечные результаты, подлежащие сопоставлению; 3) систематически оценивать, измерять, классифицировать и регистрировать частоту и интенсивность текущих событий экспериментального процесса, включая такие его моменты, когда объект исследования приобретает устойчивые запланированные характеристики; 4) параллельно эксперименту вести систематическую первичную обработку фактического материала с тем, чтобы сохранить его свежесть и достоверность деталей, не допустить наслоения на него последующих впечатлений и интерпретаций.

Этап VII. Обобщение и синтез экспериментальных данных

На предшествующих этапах аналитическая стадия исследования закончилась. На этапе обобщения и синтеза экспериментальных данных начинается воссоздание целостного представления об исследуемом объекте, но уже с точки зрения сущностных отношений и на этой основе экспериментально преобразованного. Накопленный достаточный фактический материал, частично уже систематизированный в процессе эксперимента, переходит во внутреннюю лабораторию ученого, в которой логические и формализованные методы исследования экспериментального материала приобретают первостепенное значение. Фактический материал подвергается квалификации по разным основаниям, формируются статистические последовательности, полигоны распределения, обнаруживаются тенденции развития стабильности, скачков в формировании качеств объекта экспериментального воздействия и исследования. Индуктивные и дедуктивные обобщения фактического материала строятся в соответствии с требованиями репрезентативности, валидности и релевантности.

На основе объективно познанных закономерностей проводятся: – ретроспективная ревизия выдвинутой гипотезы с целью перевода ее в ранг теории, в той ее части, в которой она оказалась состоятельной; – формулирование общих и частных следствий в этой теории, допускающих контрольную ее проверку и воспроизведение экспериментального эффекта в иное время и в ином месте другими исследователями, но при строгом соблюдении ими условий эксперимента; – оценка адекватности методов исследования и исходных теоретических концепций с целью приращения и совершенствования методологического знания и включения его в общую систему методологии науки; – разработка прикладной части теории, адресуемой каким-либо категориям потребителей или уровням практики. Придерживаясь данных рекомендаций, научный работник получает своего рода нормативные методологические ориентиры организации исследовательской деятельности. Последовательное исполнение перечня работ, когда каждая из предшествующих логически обеспечивает исполнение последующей, формирует окончательный результат, который в этом случае будет иметь больше шансов отличаться полнотой, доказательностью и прикладными качествами.

1.3. Эмпирический и теоретический этапы исследования

В недалеком прошлом считалось, что познание имеет две ступени: 1. чувственное отражение действительности, 2. рациональное (разумное) отражение действительности. Затем, когда все больше прояснялось, что у человека чувственное в ряде моментов пронизывается рациональным, стали приходить к мнению, что уровнями познания являются эмпирические и теоретические, а чувственное и рациональное - это способности, на базе которых формируется эмпирическое и теоретическое знание. Эмпирическое познание, или чувственное, или живое созерцание - это сам процесс познания, включающий в себя три взаимосвязанные формы:

ощущение - отражение в сознании человека отдельных сторон, свойств предметов, непосредственное воздействие их на органы чувств;

восприятие - целостный образ предмета, непосредственно данный в живом созерцании совокупности всех своих сторон, синтез данных ощущений;

представление - обобщенный чувственно-наглядный образ предмета, воздействовавшего на органы чувств в прошлом, но не воспринимаемого в данный момент. Различают образы памяти и воображения. Образы предметов обычно нечеткие, расплывчатые, усредненные. Но зато в образах обычно выделены наиболее важные свойства предмета и отброшены несущественные. Ощущения по органу чувств, через который они получены, делятся на зрительные (самые важные) слуховые, вкусовые и др. Обычно ощущения являются составной частью восприятия. Как видим, познавательные способности человека связаны с органами чувств. Человеческий организм имеет экстерорецептивную систему, направленную на внешнюю среду (зрение, слух, вкус, обоняние и др.) и интерорецептивную систему, связанную с сигналами о внутреннем физиологическом состоянии организма. Теоретическое познание наиболее полно и адекватно выражено в мышлении.

Мышление - это процесс обобщенного и опосредованного отражения действительности, осуществляющейся в ходе практической деятельности и обеспечивающий раскрытие ее основных закономерных связей (на основе чувственных данных) и их выражение в системе абстракции. Различают два уровня мышления 1.рассудок - исходный уровень мышления, на котором оперирование абстракциями происходит в пределах неизменной схемы, шаблона; это способность последовательно и ясно рассуждать, правильно строить свои мысли, четко классифицировать, строго систематизировать факты. 2. Разум (диалектическое мышление) - высший уровень теоретического познания, творческое оперирование абстракциями и сознательное исследование их собственной природы. Рассудок - это обычное житейское мышление, здоровых высказываний и доказательств, обращая основное внимание на форму знания, а не на его содержание. С помощью разума человек постигает сущность вещей, их законы и противоречия. Главная задача разума - объединить многообразное, выявить коренные причины и движущие силы изучаемых явлений. Логика разума - диалектика, представленная как учение о формировании и развитии знаний в единстве их содержания и формы. Процесс развития включает в себя взаимосвязь рассудка и разума и их взаимные переходы из одного в другое и наоборот. Разум и рассудок имеют место и при живом созерцании, и при абстрактном мышлении, т.е на эмпирическом и теоретическом уровнях научного познания. Но процесс мышления не всегда осуществляется в развернутом и логическом виде.

Важное место в познании занимает интуиция (догадка). Интуицию издавна делят на чувственную и интеллектуальную. Также интуиция бывает технической, научной, обыденной, врачебной и т.п., в зависимости от специфики деятельности субъекта. Интуиция - это непосредственное знание, которое не опирается на логическое доказательство. Познание связано с практикой - материальным освоением общественным человеком окружающего мира, взаимодействием человека с материальными системами. В практике люди преобразуют и создают материальные вещи, т.е. идет опредмечивание, или материализация намерений людей. Практика имеет две взаимосвязанные сферы: производство предметов потребления и производство орудий труда. Практика и познание, практика и теория взаимосвязаны и воздействуют друг на друга. В их взаимоотношениях содержится противоречие.

Стороны могут быть в соответствии, гармонии, но могут быть и дисгармонии, доходящие до конфликта. Преодоление противоречий ведет к развитию и теории, и практики. Научными методами эмпирического исследования являются наблюдения, описания, измерения, эксперименты. Наблюдение - целенаправленное восприятие явлений объективной действительности. Описание - фиксация средствами естественного или искусственного языка сведений об объекте. Измерение - сравнение объекта по каким-либо сходным свойствам или сторонам. Эксперимент - наблюдение в специально создаваемых и контролируемых условиях, что позволяет восстановить ход явления при повторении условий. Существует несколько видов эксперимента:

1) лабораторный,

2) естественный,

3) исследовательский,

4) проверочный,

5) воспроизводящий,

6) изолирующий,

7) количественный,

8) физический,

9) химический и т.д. Среди научных методов теоретического исследования выделяют формализацию, оксиомотический метод и гипотетико-дедуктивный метод. Формализация - это отображение содержательного знания в знаковой форме (формализованный язык). Аксиоматический метод - способ построения научной теории, основанный на некоторых исходных положениях - аксиомах (постулатах), из которых остальные все утверждения этой теории выводятся чисто логическим путем, посредством доказательства. Для вывода теорем из аксиом (и вообще одних формул из других) формулируются специальные правила вывода. Гипотетико-дедуктивный метод - это создание системы дедуктивно связанных между собой гипотез, из которых в конечном счете выводятся утверждения об эмпирических (опытных) фактах. (Дедукция - выведение заключений из гипотез (предпосылок), истинное заключение которых неизвестно). Это значит, что заключение, вывод, полученный на основе этого метода, неизбежно будет лишь вероятностным. Таким образом, эмпирический и теоретический уровни исследования различны. Это различие основано на неодинаковости:

1. способов (методов) самой познавательной активности;

2. характером достигаемых научных результатов.

Для эмпирического познания характерна фактофиксирующая деятельность: вырабатываются исследовательские программы, организуются наблюдения, эксперименты, описание экспериментальных данных, их классификация, первичное обобщение. Теоретическое познание - это существенное познание, осуществляемое на уровне абстракции высоких порядков. Здесь орудием выступают понятия, категории, законы, гипотезы и др. Оба эти уровня связаны, предполагают друг друга, хотя исторически эмпирическое познание предшествует теоретическому.

В эмпирическом познании преобладает чувственный аспект, в теоретическом - рациональный (разумный). Их соотношение находит свое отражение в методах, используемых на каждом этапе. Любое научное исследование предполагает не только движение «вверх», ко всему более совершенному, разработанному теоретически аппарату, но и движение «вниз», связанное с ассимиляцией эмпирической информации.

Эмпирический уровень исследования связан с получением и первичной обработкой исходного фактического материала. Обычно разделяют: факты действительности и научные факты.

Факты действительности– это события, явления, которые происходили или происходят на самом деле, это различные стороны, свойства, отношения изучаемых объектов.

Научные факты– это подвергнутые анализу факты действительности, проверенные, осмысленные и зафиксированные в виде логических суждений.

Эмпирический этап состоит из 2 ступеней (стадий) работы: первая стадия – это процесс добывания, получения и фиксации фактов; вторая стадия – это первичная обработка и оценка фактов в их взаимосвязи, то есть включает в себя: – осмысление и строгое описание добытых фактов в терминах научного языка; – классификация фактов и выявление основных зависимостей между ними. В ходе этого этапа исследователь осуществляет: – критическую оценку и проверку каждого факта, очищая его от случайных и несущественных деталей; – описание каждого факта научным языком; – отбор из всех фактов типичных, наиболее повторяющихся и выражающих основные тенденции развития; – классификацию фактов по видам изучаемых явлений, по их существенности, приводит их в систему; – вскрывает наиболее очевидные связи между отобранными фактами, т. е. на эмпирическом уровне исследует закономерности, которые характеризуют изучаемые явления.

Теоретический уровень исследования связан с глубоким анализом фактов, проникновением в сущность исследуемых явлений, с познанием и формулированием в качественной и количественной форме законов, т. е. с объяснением явлений. Далее на этом этапе осуществляется прогнозирование возможных событий или изменений в изучаемых явлениях и вырабатываются принципы действия, рекомендации о практическом воздействии на эти явления. Великий первооткрыватель периодического закона Д. И. Менделеев так говорил о задачах научного исследования: «Изучать – значит: –не просто добросовестно изображать или просто описывать, но и узнавать отношение изучаемого к тому, что известно; – измерять все, что подлежит измерению; – определять место изучаемого в системе известного, пользуясь как качественными, так и количественными сведениями; – находить закон; – составлять гипотезы о причинной связи между изучаемыми явлениями; – проверять гипотезы опытом; – составлять теорию изучаемого».

Глава 2.Исследовательская часть

2.1. Задачи с виртуальным экспериментом

Задача 1.

 Даны три соли  А, В и С. Соль  В окрашивает пламя в желтый цвет, а при нагревании её с концентрированной серной кислотой отгоняется жидкость, в которой растворяется медь, с выделением бурого газа. При нагревании соли В выделяется 11,2 л газа. Соли А и С содержат одинаковый катион. При нагревании соли А наблюдается Явление, напоминающее подобие извержение вулкана с выделением 44,8л бесцветного, малоактивного газа. Соль С, взаимодействуя с раствором нитрата серебра, дает 57,4г белого творожистого осадка, а  при нагревании ее со щелочью выделяется газ с резким запахом. Определите количество и состав исходных солей.

Решение:

Соль А - дихромат аммония,  т.к. именно при её разложении наблюдается подобие вулканического извержения:

(NH₄)Cr₂O₇ = Cr₂O₃ + N₂ + 4H₂O

1моль          1моль    1моль

2моль                       2моль

Окрашивание пламени в желтый цвет указывает на присутствие в веществе натрия. Очевидно, вторая соль В – нитрат натрия т.к. при нагревании нитратов с концентрированной серной кислотой образуется азотная кислота, в которой растворяется медь:

2NaNO₃ + H₂SO₄=Na₂SO₄ + 2HNO₃

Cu + 4HNO₃ = Cu(NO₃)₂ + 2NO₂ + 2H₂O

При разложении нитрата натрия образуется нитрит натрия и кислород :

2NaNO₃  =2NaNO₂ + O₂

2моль        2моль       1моль

1моль                           0,5моль

Третья соль С – хлорид аммония, т.к. с нитратом серебра он дает белый творожистый осадок – хлорид серебра, а при нагревании с щелочью выделяется газ с резким запахом – аммиак:

NH₄Cl + AgNO₃ = AgCl + NH₄NO₃

 1моль                   1моль

0,4моль                  0,4моль

NH₄Cl +NaOH = NaCl + NH₃ + H₂O

n(N₂) =V/Vm = 44,8/22,4 = 2моль;

n((NH₄)Cr₂O₇) ₌ n(N₂) = 2 моль

m((NH₄)Cr₂O₇)=n×M=2×252=504г;

n(AgCl)=m/M=57,4/143,5=0,4моль

n(NH₄Cl) = n(AgCl)= 0,4моль

m(NH₄Cl)=n×M=0,4×53,5=21,4г;

n(O₂)=V/V_m=11,2/22,4=0,5моль;

n(NaNO₃)=2×0,5=1моль;

m(NaNO₃)= n×M=1×85=85г.

Ответ:

 m((NH₄)Cr₂O₇=504г;

m(NaNO₃)=85г.

m(NH₄Cl)= 21,4г;

Задача 2.

180,4 г.смеси хлорида алюминия и хлорида хрома (III) обработали избытком раствора гидроксида натрия и бромной воды. К полученному раствору прилили избыток раствора хлорида бария; при этом образуется 101, 2 г. желтого осадка. Определите количественный состав исходной смеси.

Решение:

AlCl₃+3NaOH=Al(OH)₃+3NACl

При действии избытком раствора гидроксида натрия осадок гидроксида алюминия растворяется:

Al(OH)₃+ NaOH=NaH₂AlO₃+H₂O

CrCl₃+3NaOH=Cr(OH)₃+3NACl

1моль               1моль

0,4моль             0,4моль

Гидроксид хрома(III) также растворяется в избытке раствора гидроксида натрия:

Сr(OH)₃+ NaOH=NaH₂CrO₃+H₂O

1моль                    1моль

0,4моль                 0,4моль

В щелочной среде, взаимодействуя с бромом, хромит натрия окисляется и переходит в хромат натрия-соль хромовой кислоты.

2NaH₂CrO₃+3Br₂+8NaOH=2Na₂CrO₄+6NaBr+6H₂O

2моль                                       2моль

0,4моль                                      0,4моль

Na₂CrO₄+BaCl₂=BaCrO₄+2NaCl

1моль                   1моль

0,4моль                0,4моль

n(BaCrO₄)=m/M=101,2/253=0,4моль

n(CrCl3)= n(BaCrO₄)=0,4моль из УХР; m(CrCl₃)=n×M=0,4×158,5=63,4г

m(AlCl₃)=m(смеси)-m(CrCl₃)=180,4-63,4=117г.

Ответ: m(AlCl₃)= 117г.

Задача 3.

Сколько граммов дихромата калия и миллилитров 36,5%-ного раствора

соляной кислоты с плотностью 1,19г/мл. было израсходовано, если получившийся  в результате их взаимодействия хлор способен полностью провзаимодействовать при нагревании с 1,12г. железа.

Решение:

n(Fe)=m\M=1,12\56=0,02моль; n(Cl₂)=0,02×3\2=0,03моль

2Fe    +   3Cl₂=2FeCl₃

2моль    3моль

0,02моль    0,03моль

K₂Cr₂O₇+14HCl=2KCl+3Cl₂+2CrCl₃+7H₂O

1моль      14моль          3моль 

0,01моль  0,14моль    0,03моль

n(HCl)=0,0314/3=0,14моль

n(K₂Cr₂O₇)=0,03×1/3=0,01моль

m(HCl)=n×M=0,1436,5=5,11г.

m(HClр-ра)=m(HCl)/w(HCl)=5,11/0,365=14г.

V(HClр-ра)=m(HClр-ра)/ρ=14/1,19=11,8мл.

m(K₂Cr₂O₇)= n×M=0,01×294=2,94г.

Ответ: V(HClр-ра)= 11,8мл,   m(K₂Cr₂O₇) =2,94г.

Задача 4.

В состав некоторой соли входит 26,52%калия, 35,37%хрома, 38,1% кислорода. Определите формулу соли. Рассчитайте массу соли, израсходованной на её взаимодействие с избытком соляной кислоты, если при этом образовался хлорид хрома(III) и выделилось 6,72 л. хлора.

Решение:

Искомая формула соли :KxCryOz. Найдем соотношение между количество атомов в молекуле по формуле n=w(Э)/Ar(Э):

x:y:z=26,53/39:35,37/52:38,1/16=2:2:7

Истинная формула соли- K₂Cr₂O_{7 ;}

n(CI₂)=V/V_m=6,72/22,4=0,3моль

K₂Cr₂O₇+14HCl=2KCl+3Cl₂+2CrCl₃+7H₂O

1моль                           3моль 

0, 1моль                      0, 3моль

n(K₂Cr₂O₇)=0,3×1/3=0,1моль

m(K₂Cr₂O₇)= n×M=0,1×294=29,4г.

Ответ: m(K₂Cr₂O₇)= 29,4г.

Задача 5.

На окисление сульфата двухвалентного металла в растворе серной кислоты потребовалось 58,8г. дихромата калия. Определите количество растворенной исходной соли, если известно, что прибавление её раствора к раствору красной кровяной соли вызывает выпадение интенсивно окрашенного синего осадка.

Решение:

Исходная соль : сульфат железа (2), так как с красной кровяной солью взаимодействуют катионы двухвалентного железа , вызывая выпадение интенсивно окрашенного синего осадка( турнбулевая синь):

3FeSO₄ +  2 K₃[Fe(CN)₆]=Fe₃ [Fe(CN)₆]₂  + 3K₂SO₄

n(K₂Cr₂O₇)=m/M=58,8/294=0,2моль;

n(FeSO₄ )=0,2×6/1=1,2моль

6FeSO₄  +  K₂Cr₂O₇ + 7H₂SO₄= 3Fe₂(SO₄)₃+ Cr₂(SO₄)₃+K₂SO₄ +7H₂O

6моль        1моль

1,2моль   0,2моль

m( FeSO₄ )=n×M=1,2×152=182,4г.

Ответ: m( FeSO₄ )= 182,4г.

Задача 6.

В замкнутом сосуде смешали три газа, полученные следующим образом: первый – действием избытком концентрированной соляной кислоты на 5,88г. дихромата калия, второй-при разложении 24,5г. бертолетовой соли, в присутствии катализатора –оксида марганца(IV), третий –действием разбавленной серной кислоты на 37 г. железа. Полученную газовую смесь взорвали. Какая кислота и какой концентрации образовалась.

Задача 7.

Водный раствор сернистого газа, полученного при сжигании сероводорода, полностью нейтрализован раствором гидроксида натрия. Образовавшаяся соль в растворе, подкисленном серной кислотой, может перевести 26,2 г дихромата натрия в соль сульфата хрома (III). Рассчитайте объем сожжённого сероводорода.

Задача 8.

При действии щелочи на сульфат трехвалентного металла образуется осадок зеленого цвета, при нагревании которого можно получить оксид, содержащий 68,5% металла трехвалентного. Рассчитайте количество алюминия, необходимое для восстановления металла из 38г этого оксида алюмотермическим способом. Назовите металл. Ответ подтвердите соответствующими уравнениями реакций.

Задача 9.

Хром, полученный в результате электролиза нитрата хрома (3), растворили в соляной кислоте . после чего раствор оставили на воздухе, а затем постепенно к нему прилили раствор гидроксида натрия. Выпавший в начале осадок затем полностью растворился .Всего было израсходовано 114,3гмл 40%-ного раствора гидроксида натрия с плотностью 1,4 г/мл. Рассчитайте количество хрома, выделившегося на катоде при электролизе. Определите, что и в каком количестве выделилось на аноде.

Задача 10.

В трех склянках без этикеток  находятся различные вещества, окрашивающие пламя в желтый цвет. При взаимодействии первого вещества с соляной кислотой выделяется 2.24л газа с неприятным запахом, при пропускании которого через раствор нитрата  свинца выпадает осадок черного цвета. При приливании  раствора хлорида бария к раствору третьего вещества выпадает 25,3г желтого осадка. При приливании  раствора хлорида бария к раствору второй соли выпадает 69,9г белого осадка. Определите, какие вещества и в каком количестве находятся в каждой склянке.

Задача 11.

В трех склянках без этикеток  находятся бесцветные растворы солей. При прибавлении раствора нитрата бария к первому раствору выпадает белый нерастворимый в воде и кислотах осадок. При добавлении нитрата серебра к двум другим растворам выпадают также белые осадки. Соль, содержащаяся во втором растворе, окрашивает пламя в фиолетовый цвет. При нагревании первой соли с гидроксидом натрия выделяется газ с резким запахом. Определите концентрацию раствора третьей соли, если при взаимодействии 200 г этого раствора с хроматом натрия образуется 25,3 г жёлтого осадка. Назовите неизвестные вещества, ответ подтвердите соответствующими уравнениями реакций.

Задача 12.

При обжиге 124,8г пирита получили 44,8л оксида серы (4), который предварительно тщательно очистили от примесей, а затем пропустили через 500мл 25%-ного раствора гидроксида натрия с плотностью 1,28г/мл. Какое количество дихромата калия можно восстановить, образовавшейся солью в растворе, подкисленном серной кислотой? Определите процентное содержание примесей в пирите.

Задача 13.

К 912г раствора соли МеSO₄ необходимо добавить раствор,  подкисленный серной кислотой и содержащий 29,4г дихромата калия, чтобы соль МеSO₄, содержащуюся в исходном растворе , полностью окислить до Ме₂(SO₄)₃.При реакции исходной соли МеSO₄ с красной кровяной солью образуется интенсивно окрашенный синий осадок, а при взаимодействии образовавшейся в результате окисления соли Ме₂(SO₄)₃  с желтой кровяной солью , выпадает темно-синий осадок. Определите катион неизвестного металла и рассчитайте процентную концентрацию МеSO₄    в исходном растворе.

Задача 14.

Даны три соли. Первая соль окрашивает пламя в фиолетовый цвет, вторая – в желтый. Раствор третьей соли дает белый осадок с раствором первой соли, желтый осадок с раствором второй и белый творожистый осадок с раствором нитрата серебра. При охлаждении насыщенного при 60⁰С

 раствора первой соли до 0⁰С выкристаллизовалось 108,5 г соли. Сколько было взято воды и соли для перекристаллизации, если растворимость этой соли при 60⁰С равна 18,2 г, а при 0⁰С составляет 7,35 г? Назовите заданные соли, ответ подтвердите соответствующими уравнениями реакций.

Задача 15.

В трёх пробирках находятся растворы нитрата серебра, бертолетовой соли и дихромата калия. При действии одного и того же реактива на содержимое трёх пробирок в первой из них выпадает 57,4 г белого осадка, а во второй и третьей пробирках за счёт протекающих в них реакций образуется по 13,44 л хлора. Назовите формулу использованного реактива. Определите исходные количества соли в пробирках.

2.2.Практический эксперимент по теме:

«Свойства хрома и его соединений»

Цель работы:

·     Изучить химические свойства хрома и его соединений.

·     Установить  зависимость  кислотно-основных  и  окислительно-восстановительных  свойств  соединений  хрома  от  степени  окисления. 

·     Применять  знания  по  общей  химии  для  характеристики  элементов  и  их  соединений.

Опыт 1. Получение и свойства гидроксида хрома(III)

К 3–5 каплям раствора соли хрома(III) прибавьте (осторожно) 1–2 капли разбавленного раствора гидроксида натрия. Полученный осадок разделите  на  две  пробирки.  К  осадку  в  одной  пробирке  прибавьте  несколько капель  раствора  любой  кислоты,  во  вторую –  раствор  щелочи  до  растворения  осадка.  О  каких  свойствах  гидроксида  хрома(III)  говорят  эти  реакции? Составьте молекулярные и ионно-молекулярные уравнения реакций. 

Опыт 2. Гидролиз солей хрома(III)

А) К 1–2 мл воды в пробирке добавьте несколько кристалликов сульфата  или  хлорида  хрома(III).  Определите  характер  среды  в  полученном растворе  с  помощью  универсального  индикатора  или  лакмусовой  бумажки.  Нагрейте пробирку  с  раствором  и  снова  определите  рН  раствора.  Как изменяется характер среды при нагревании раствора? Каким образом можно  ослабить  гидролиз  этой  соли?  Составьте  молекулярное  и  ионно-молекулярное уравнения реакции гидролиза. 

Б) К 3–4 каплям раствора сульфата хрома(III) прилейте такой же объем  раствора  карбоната  натрия  или  сульфида  натрия.  Что  происходит?  Какое  соединение  выпадает  в  осадок?  Какой  газ  при  этом  выделяется? Почему? Составьте молекулярное и ионно-молекулярное уравнения реакции гидролиза. 

Опыт 3. Восстановительные свойства солей хрома(III)

Соединения  хрома(III)  могут  проявлять  восстановительные  свойства и в кислой, и в щелочной среде.  К 2–3  каплям  раствора  соли  хрома(III)  добавьте  по  каплям  раствор гидроксида  натрия  до  растворения  образовавшегося  вначале  осадка.  К  полученному  раствору  прибавьте 4–5  капель  хлорной (или  бромной)  воды. Нагрейте раствор на водяной бане до перехода зеленой окраски в желтую  окраску.  Напишите  уравнения  протекающих  реакций.  Для  реакции окисления  хромита  калия K₃[Cr(OH)₆]  в  хромат  калия K₂CrO₄  составьте электронно-ионные уравнения. 

Опыт 4. Получение малорастворимых хроматов и дихроматов

В три пробирки внесите по 2–3 капли раствора хромата калия и прибавьте  по 2–3  капли  растворов:  в  первую –  хлорида  бария,  во  вторую – нитрата свинца, в третью – нитрата серебра. Отметьте цвета осадков и составьте  молекулярные  и  ионно-молекулярные  уравнения  реакций.  Такие же реакции проведите с раствором дихромата калия.  Дихромат  серебра  малоустойчив,  поэтому  окраску  осадка  отмечать сразу после его образования. Дихромат серебра разлагается с образованием хромата серебра и оксида хрома(VI).     Реакция образования желтых осадков ВаCrO₄, PbCrO₄, красно-бурого осадка Ag₂CrO₄  и  темно-красного Ag₂Cr₂О₇  используется  в  качественном анализе для обнаружения хромат- и дихромат-ионов. 

Опыт 5. Взаимный переход хроматов и дихроматов

К 3–4  каплям  раствора  хромата  калия  прибавьте  по  каплям  раствор серной  кислоты.  Отметьте  окраску  исходного  раствора  и  раствора,  полученного после прибавления кислоты. Присутствием, каких ионов обуславливается окраска раствора?  К 3–4 каплям раствора дихромата калия прибавьте по каплям раствор щелочи  до  изменения  окраски  раствора.  Отметьте  окраску  раствора  исходного, и после добавления щелочи. Почему изменяется окраска раствора? Составьте уравнения реакций. 

Опыт 6. Окислительные свойства дихроматов

Опыт 6-1. Окисление иодида калия

К 2–3 каплям раствора дихромата калия прибавьте 2–3 капли раствора серной  кислоты,  а  затем  к  подкисленному  раствору  прилейте 3–4  капли

раствора  иодида  калия.  Как  изменилась  окраска  раствора?  Что  произойдет,  если  к  полученному  раствору  прилить  несколько  капель  раствора крахмала? Проверьте это на опыте. Составьте уравнение реакции и на основании электронно-ионных уравнений расставьте коэффициенты. На основании  окислительно-восстановительных  потенциалов  докажите  возможность протекания этой реакции. 

Опыт 6-2. Окисление сульфита натрия

К 2–3 каплям раствора дихромата калия прибавьте столько же капель раствора  серной  кислоты.  К  полученному  подкисленному  раствору  добавьте  несколько  кристалликов  сульфита  натрия  до  изменения  окраски

раствора.  Как  изменилась  окраска  раствора?  О  появлении  каких  ионов  в

растворе  говорит  эта  окраска?  Составьте  уравнение  реакции  и  на  основании электронно-ионных уравнений расставьте коэффициенты. На основании  окислительно-восстановительных  потенциалов  докажите  возможность протекания этой реакции. 

   Опыт 6-3. Окисление сульфата  железа(II)

К 2–3 каплям раствора дихромата калия прибавьте столько же капель раствора  серной  кислоты.  К  полученному  подкисленному  раствору  добавьте  несколько кристалликов сульфата железа(II) до изменения окраски раствора.  Как  изменилась  окраска  раствора?  О  появлении  каких  ионов  в

растворе  говорит  эта  окраска?  Составьте  уравнение  реакции  и  на  основании электронно-ионных уравнений расставьте коэффициенты. На основании  окислительно-восстановительных  потенциалов  докажите  возможность протекания этой реакции. 

Опыт 6-4. Окисление спиртов

К 3–5 каплям раствора дихромата калия прибавьте 2–3 капли концентрированной  серной  кислоты.  К  полученному  подкисленному  раствору добавьте 5–6 капель этилового спирта. Как изменилась окраска раствора? О  появлении  каких  ионов  в  растворе  говорит  эта  окраска?  Обратите  внимание  на  появление  специфического  яблочного  запаха,  характерного  для уксусного альдегида СН₃СНО. Составьте уравнение реакции и на основании электронно-ионных уравнений расставьте коэффициенты. На основании  окислительно-восстановительных  потенциалов  докажите  возможность протекания этой реакции. 

Опыт 7.  Качественные  реакции,  используемые  для  обнаружения  ионов Cr³⁺

 Опыт 7-1. Взаимодействие солей хрома(III) со щелочами 

При  осторожном  действии  разбавленных  растворов  щелочей  на  растворы солей хрома(III) выпадает серо-зеленый осадок, состоящий из смеси  гидроксида  хрома(III)  и  основных  солей.  Гидроксид  хрома(III)  проявляет  амфотерные  свойства  и  растворятся  в  избытке  кислоты и щелочи (см. опыт 2): 

Опыт 7-2. Взаимодействие солей хрома(III) с гидроксидом аммония

При  действии  на  соли  хрома(III)  раствора  аммиака  выпадает  амфотерный  осадок  серо-зеленого  цвета,  растворимый  в  избытке аммиака  в присутствии хлорида аммония: 

Cr(ОН)₃↓  +  3 NH₄C1  +  3 NH₃  =  [Cr(NH₃)₆]Cl₃  +  3 Н₂О

Раствор окрашивается в фиолетовый цвет. 

 К 2–3  каплям  раствора  соли  хрома(III)  добавьте  по  каплям  раствор аммиака  до  образования  осадка.  К  образовавшемуся  осадку  добавьте 2–3

капли  насыщенного  раствора  хлорида  аммония  и 3–4  капли  раствора 

аммиака. 

Опыт 7-3. Окисление ионов хрома(III) в хромат или дихромат-ионы и их последующее обнаружение 

А) Окисление ионов хрома(III) в щелочной среде 

К 2–3 каплям раствора соли хрома(III) зеленого или фиолетового цвета добавьте по каплям раствор гидроксида натрия до растворения образовавшегося вначале осадка. К полученному раствору прибавьте 4–5 капель пероксида водорода. Нагрейте раствор на водяной бане до перехода зеленой окраски в желтую. 

Б) Окисление ионов хрома(III) в кислой среде 

Ионы Cr³⁺ окисляются  в  кислой  среде  сильными  окислителями

(NaBiO₃, KMnO₄, (NH₄)₂S₂O₃ и др.)

В пробирку налейте воды примерно на 1/3 ее объема. В воду добавьте 3–4  кристаллика  персульфата  аммония (NH₄)₂S₂O₈  и 2–3  капли  раствора азотной  кислоты,  и 1–2  капли  нитрата  серебра,  который  в  этой  реакции

играет роль катализатора. Нагрейте раствор почти до кипения и добавьте в

него 1–2 капли раствора соли хрома(III).  Отметьте изменение окраски раствора. Как изменилась степень окисления хрома? Напишите уравнение реакции. Азотная кислота в реакции не участвует, она определяет характер среды. Эта реакция используется в количественном  анализе  для  определения  содержания  солей  хрома  в  исследуемом растворе. 

2.3.  Контрольные вопросы и задачи

1.  Укажите  различия  в  строении  атомов  элементов  подгруппы  кислорода  и  подгруппы  хрома.  В  чем  проявляется  сходство  свойств  элементов  главной  и  побочной подгрупп и в чем отличие? Совпадают ли для них: а) число валентных электронов,  б)  число  валентных  атомных  орбиталей,  в)  максимальная  степень окисления? Как это отражается на их свойствах?

2.  Дайте  общую  характеристику  элементов  подгруппы  хрома  на  основании  электронной структуры их атомов. Чем объясняется большая близость свойств молибдена и вольфрама?

3.  Хром (VI)  и  сера (VI)  дают  одинаковые  по  форме  соединения:  ЭО₃,  Н₂ЭО₄, Н₂Э₂О₇, К₂Э₂О₇ и др., назовите каждое соединение, напишите его графическую формулу, укажите принадлежность к тому или иному классу.

4.  В  виде  каких  ионов  находятся  хром(III)  и  хром(VI)  в  кислых  и  щелочных  растворах?

5.  Какие  оксиды  получают  при  термическом  разложении  дихромата  аммония  и вольфрамата аммония? Напишите уравнения этих реакций и укажите различие в их характере.

6.  Какими реакциями можно получить оксиды хрома? Как меняется их характер с увеличением степени окисления хрома? Какова растворимость оксидов хрома в воде,  и  какому  из  них  соответствует  гидроксид,  который нельзя  выделить  в свободном состоянии?

7.  Напишите  в  ионно-молекулярной  форме  уравнение  той  реакции,  которая  обуславливает  среду  в  растворе KCr(SO₄)₂.  Что  образуется  при  взаимодействии раствора хлорида хрома(III) и сульфида натрия при нагревании?

8.  Какие вещества образуются при гидролизе сульфата и сульфида хрома(III)? Что следует  добавить  в  раствор  сульфата  хрома(III),  чтобы  уменьшить  гидролиз этой соли?

9.  Почему  при  растворении  металлического  хрома  в  соляной  или  разбавленной серной кислотах образуются растворы различной окраски в зависимости от того, проводится ли реакция в контакте с воздухом или в среде инертного газа?

10.  Сколько л хлора (н.у.) выделится при взаимодействии 11,76 г дихромата калия с избытком концентрированной соляной кислоты?

11. Какой объем раствора гидроксида натрия с молярной концентрацией 1 моль/л, и  какой  объем 3 %-го  раствора  Н₂О₂ (р = 1г/мл)  потребуются  для  реакции  с хлоридом хрома(III) массой 100 г?

12. Как можно осуществить следующие превращения: 

Сr₂О₃  →  Cr₂(SO₄)₃  → К₃[Сr(ОН)₆]  → К₂СrО₄  →  K₂Cr₂O₇  →  Cr₂(SO₄)₃?

13. Как можно осуществить следующие превращения: 

(NH₄)₂Cr₂O₇ → Cr₂O₃→ CrCl₃→ K₂Cr₂O_{7 →}  K₂CrO₄ → Cr₂(SO₄)₃ → K₃[Cr(OH)₆]?

14.  Закончите уравнения реакций: Cr₂(SО₄)₃   +   NaBiO₃ + HNO₃ →  …;

K[Cr(OH)₄] + Br₂ + КОН  → …

15.  Закончите уравнения реакций:  КСrО₂  +  РbО₂  +  КОН  →  К₂РbО₂ + ...

К₂Сr₂О₇  +  KI  +  H₂SO₄ → …

Выводы:

В ходе проведения исследовательской  работы:

1.Был проведен анализ литературы по формированию исследовательской компетенции обучающихся;

2.Обзор содержания по виртуальным экспериментальным задачам и исследовательским экспериментом.

3.Формирование мотивации и интересов у детей к научно- исследовательскому эксперименту. 

4.Была отработана методика проведения исследовательского эксперимента по теме: «Соединения атомов VIB группы».

Заключение

Формирование исследовательской компетенции на примере исследовательских заданий по соединениям атомов VI В группы, является целью нашей работы .

Тема данной курсовой работы актуальна, т.к. обусловлена изменившимися требованиями, предъявляемыми к выпускникам школы со стороны общества, что является  первоочередной задачей создание условий для разностороннего развития школьников. Учебный предмет «химия» является одним из наиболее важных школьных предметов, т.к. изучение его в школе как раз и способствует, прежде всего, развитию учащихся, которое осуществляется через формирование общеучебных умений и навыков, методологических знаний, исследовательских навыков и способов творческой деятельности, интеллектуальных умений и научного стиля мышления.

Следовательно, тенденции развития образования таковы, что необходимо создавать условия для того, чтобы каждый ученик смог получать необходимые ему знания (социальный опыт - культуру), раскрыть свои внутренние возможности в движении по пути самореализации и получить, в конечном счете, возможность для своего общего развития.

Литература

1.  Глинка  Н.  Л.  Общая  химия /  Н.  Л.  Глинка. –  Л.:  Химия, 1987. – 

702 с.

2.  Коровин Н. В. Общая химия / Н. В. Коровин. – М.: Высшая школа,

1998. – 557 с.

3.  Суворов  А.  В.  Общая  химия /  А.  В.  Суворов,   А.  Б.  Никольский. –

СПб.: Химия, 1994. – 624 с.

4.  Карапетьянц  М.  Х.  Общая  и  неорганическая  химия /  М.  Х.  Кара-петьянц, С. И. Дракин. – М.: Химия, 1993. – 592 с.

5.  Степин Б. Д. Неорганическая химия / Б. Д. Степин, А. А. Цветков. –

М.: Высшая школа, 1994. – 608 с.

6.  Петров М. М.  Неорганическая химия / М. М. Петров, Л. А. Михилев, Ю. Н. Кукушкин. – Л.: Химия, 1976. – 480 с. 

7.  Литвинова Т. Н. Химия в задачах для поступающих в ВУЗы/ Т. Н. Литвинова  - М.:  Мир и  образование, 2009. - 229с.

8.  Коровин  Н.  В.  Лабораторные  работы  по  химии /  Э.  И.  Мингулина,

Н. Г.  Рыжова. – М.: Высшая школа, 1986. – 239 с.

9.  Практикум по неорганической химии / под ред. В. И. Спицина. – М.:

Изд-во Моск. ун-та, 1984. – 288 с. 

10.  Практикум по общей и неорганической химии / под ред. Н. Н. Павлова, С. В. Петрова. – М.: Высшая школа, 1986. – 296 с.

11.  Васильева  З.  Г.  Лабораторные  работы  по  общей  и  неорганической

химии / З. Г. Васильева, А. А. Грановская, А. А. Таперова. – М.: Химия, 1979. – 336 с.

12.  Платонов Ф. П. Практикум по неорганической химии / Ф. П. Платонов, З. Е. Дейкова.  – М.: Высшая школа, 1985. – 255 с.

13.  Калюкова  Е.  Н.  Свойства  металлов  и  их  соединений:  учебное  пособие / Е. Н. Калюкова. – Ульяновск: УлГТУ, 2003. – 112 с. 

14.Сорокин В.В.Задачи химических олимпиад/ В.В.Сорокин. – М.:Изд-во МГУ,1989. – 91с.

15.Володина М.А. Сборник конкурсных задач по химии / М.А. Володина. – М.: Изд-во МГУ,2000. – 7с.

16. http://www.xumuk.ru/encyklopedia

17.http://www.bestreferat.ru

18.http://www.chemport.ru

Размещено на