Практические работы по химии в 9 классе. Точка роста.

Разработка перечня практических работ в курсе химии 9 класс Курс «Цифровая образовательная среда. содержательно-методические и технологические аспекты применения цифровых лабораторий в рамках реализации дисциплин естественнонаучного профиля» Выполнила Дюжева Е.А. МАОУ Ветлужская СОШ 2022г

Практические работы

Практическая работа 1. Изучение влияния условий проведения химической реакции на ее скорость

Теоретическая часть Существуют разные модификации прибора для изучения химических реакций. В одной конструкции роль реактора выполняет обычная пробирка, в другой, более современной, — сосуд Ландольта. Однако техника демонстрации эксперимента остаётся одинаковой. Меняется лишь порядок смешивания реагирующих веществ. Сначала в пробирку — реактор заливается раствор кислоты, а в него помещается твёрдое вещество  (цинк, мрамор). Практическая часть Цель работы: изучить влияние различных факторов наскорость химической реакции. Перечень датчиков цифровой лаборатории: датчик температуры платиновый. Прибор для определения скорости химическихреакций Дополнительное оборудование: прибор для изучения скорости химических реакций; электрическая плитка; стакан химический на 250 мл; шпатель; кристаллизатор для промывания сосудов Ландольта; пробирки ПХ-21 (3 шт.). Материалы и реактивы: соляная кислота 4 %; соляная кислота 10 %; кусочки мрамора; порошок мрамора; уксусная кислота 6 %; цинк; пероксид водорода 3 %; диоксид марганца (IV). Техника безопасности: Соблюдать правила работы с кислотами и нагревательными электрическими приборами. Инструкция к выполнению : 1. Опыт 1. Влияние природы реагирующих веществ на скорость химической реакции В одно колено сосуда Ландольта налейте 3 мл 1 М раствор уксусной кислоты (6 % раствор), в другое колено поместите 2―3 гранулы цинка. Во второй сосуд Ландольта налейте 3 мл 1 М соляной кислоты (`4 %), в другое колено — 2―3 гранулы цинка. Присоедините сосуды Ландольта к манометрическим трубкам. Обратите внимание! Одновременно перелейте кислоты в сосудах Ландольта к гранулам цинка. Сравните уровни жидкости в манометрических трубках. Учащиеся делают вывод о разной скорости химических реакций. 2. Опыт 2. Влияние концентрации реагирующих веществ на скорость химической реакции В одно колено сосуда Ландольта налейте 3 мл 4 % соляной кислоты, в другое колено поместите 2―3 гранулы цинка. Во второй сосуд Ландольта налейте 3 мл 10 % соляной кислоты, в другое колено — 2―3 гранулы цинка. Присоедините сосуды Ландольта к манометрическим трубкам. Обратите внимание! Одновременно перелейте кислоты в сосудах Ландольта к гранулам цинка. Сравните уровни жидкости в манометрических трубках. Учащиеся делают вывод о разной скорости химических реакций. 3. Опыт 3. Влияние температуры реагирующих веществ на скорость химической реакции В одно колено сосуда Ландольта налейте 3 мл 10 % соляной кислоты, в другое колено поместите 2―3 гранулы цинка. Во второй сосуд Ландольта налейте 3 мл 10 % соляной кислоты, нагретой на водяной бане до 50 C, в другое колено  — 2―3 гранулы цинка. Присоедините сосуды Ландольта к манометрическим трубкам. Обратите внимание! Одновременно перелейте кислоты в сосудах Ландольта к гранулам цинка. Сравните уровни жидкости в манометрических трубках. Учащиеся делают вывод о разной скорости химических реакций. 4. Опыт № 4. Влияние поверхности соприкосновения реагирующих веществ на скорость химической реакции В одно колено сосуда Ландольта налейте 3 мл 4 % соляной кислоты, в другое колено поместите 1 г мрамора, взятого в виде кусочка. Во второй сосуд Ландольта налейте 3 мл 4 % соляной кислоты, в другое колено  — 1 г порошка мрамора. Присоедините сосуды Ландольта к манометрическим трубкам. Обратите внимание! Одновременно перелейте кислоты в сосудах Ландольта к гранулам цинка. Сравните уровни жидкости в манометрических трубках. Учащиеся делают вывод о разной скорости химических реакций. 5. Опыт 5. Влияние катализатора на скорость химической реакции В стакан с водой, нагретой до 50 C, поместите 2 демонстрационные пробирки с 2 мл 3 % раствора пероксида водорода. Выдерживают пробирки в воде около 2 мин. Извлеките пробирки из водяной бани и продемонстрируйте учащимся результат  — на стенках  пробирки появились пузырьки газа кислорода. В  одну из пробирок внесите на кончике шпателя диоксид марганца (IV). Наблюдают энергичное выделение кислорода. Контрольные вопросы: 1. От каких факторов зависит скорость химической реакции? 2. Почему разложение пероксида водорода в присутствии диоксида марганца (IV) сначала идёт очень быстро, а затем замедляется? 3. Задания для развития функциональной грамотности. В три одинаковые пробирки ученики налили по 5 мл раствора соляной кислоты одинаковой концентрации. В  первую пробирку положили стружки железа, во вторую  стружки цинка, в третью  — стружки неизвестного светлого ярко блестящего металла. Наиболее интенсивно выделение газа наблюдали в третьей пробирке с неизвестным металлом. Во второй пробирке с цинком интенсивность выделения газа была меньше, чем втретьей. В первой пробирке с железом интенсивность выделения газа была наименьшей. а) Действие какого фактора, влияющего на скорость реакции, наблюдали учащиеся? б) Какой металл мог находиться в третьей пробирке? Запишите название металла. 4. На графике представлена зависимость концентрации исходных веществ и продуктов реакции от времени протекания реакции: Определите, какая кривая описывает изменение концентрации исходных веществ, а какая — продуктов реакции. Дополнительная информация Леенсон И. А.  Химические реакции: Тепловой эффект, равновесие, скорость. — М.: ООО «Издательство Астрель, 2002. — 192 с.

Практическая работа 2. Свойства кислот оснований, солей как электролитов

Теоретическая часть Растворы гидроксида бария и серной кислоты являются сильными электролитами. При их взаимодействии образуется осадок сульфата бария и вода: Ba2+ + 2OH− + 2H+ + 2OH− = BaSO4 + 2H2O Поэтому при титровании раствора гидроксида бария раствором серной кислоты происходит уменьшение электропроводности исходного раствора. В точке эквивалентности электропроводность раствора будет близкой к нулю. При дальнейшем добавлении раствора серной кислоты в растворе вновь появляется электролит (серная кислота) и электропроводность снова растёт. Практическая часть Цель работы: сформировать представление об ионной и молекулярной формах реакций ионного обмена. Продолжить формирование представлений о реакциях ионного обмена на микроскопическом уровне. Перечень датчиков цифровой лаборатории: датчик электропроводности (диапазон до 10 мкСм/см). Дополнительное оборудование: бюретка, химический стакан (150 мл), штатив с зажимом, промывалка, магнитная мешалка. Материалы и реактивы: дистиллированная вода; 10 мл 0,1 М раствора серной кислоты; 50 мл 0,01 М раствора гидроксида бария. Техника безопасности: Ссоблюдать правила работы с электрическими приборами и специальные меры безопасности с растворами кислот и растворами щелочей. Инструкция к выполнению: 1. В стакан налейте 50 мл раствора гидроксида бария. Поместите химический стакан на магнитную мешалку и закрепите над ним бюретку, заполненную раствором серной кислоты. 2. Опустите в стакан датчик электропроводности, закреплённый в лапке штатива. Включите магнитную мешалку. 3. Из бюретки добавляйте в химический стакан серную кислоту порциями по 0,2―0,5 мл. 4. Наблюдайте за изменением значения электропроводности. 5. Данные измерений занесите в таблицу и постройте зависимость электропроводности раствора от объёма добавленного раствора серной кислоты. 6. После перелома на кривой зависимости электропроводности от объёма реагента добавьте еще 1―2 мл серной кислоты. Обратите внимание на изменение электропроводности раствора. Результаты измерений/наблюдений V(р-ра) серной кислоты (мл) 0,2 0,4 0,6 0,8 1 1,2 1.4 1,6 …. Электропроводность Выводы: Объяснить ход полученной кривой титрования. Контрольные вопросы: 1. Какие внешние признаки указали на то, что между гидроксидом бария и серной кислотой происходит химическое взаимодействие? Запишите уравнение реакции в молекулярном и ионном виде. 2. На какие два участка можно разделить полученную кривую титрования? Чему соответствует граница между участками? 3. Задание для развития функциональной грамотности. На двух рисунках представлены кривые титрования (зависимость рН от объёма добавленного титранта)    На каком рисунке отражена кривая титрования раствора кислоты раствором щелочи? Контрольные вопросы: 1. Как с помощью датчика электропроводности определите окончание данной реакции нейтрализации? Можно ли воспользоваться данными критерием при проведении любой реакции нейтрализации? 2. Рассчитайте точную концентрацию гидроксида бария, если точная концентрация серной кислоты 0,1 моль/л.

Практическая работа 3. Получение соляной кислоты и изучение ее свойств

«Реакции нейтрализации. Взаимодействие гидроксида натрия с соляной кислотой» Оборудование и реактивы: химический стакан на 250 мл, бюретка на 25 мл, магнитная мешалка, штатив, крышка к стакану из пенопласта, цифровая лаборатория Архимед; раствор фенолфталеина, 0,1 М раствор едкого натра, 0,1 М раствор соляной кислоты, датчик температуры, датчик рН.  Настройка параметров измерения: частота измерений – каждую секунду; число замеров – 500. Меры безопасности: при работе с цифровой лабораторией Архимед, растворами кислот и щелочей.  Ход опыта В химический стакан наливают 25 мл 0,1 н. раствора соляной кислоты, добавляют 2-3 капли раствора фенолфталеина. Закрывают стакан крышкой из пенопласта. В стакан, через отверстие в крышке, помещают рН-метр и датчик температур, а также носик бюретки, предварительно заправленной 0,1 М раствором едкого натра. Стакан помещают на магнитную мешалку. Далее одновременно начинают добавлять по каплям 0,1 М раствор едкого натра и включают магнитную мешалку. Отмечаем момент изменения окраски раствора в стакане (до розовой). Опыт повторяют 3 раза. Форма отчета для учащегося. Тема: Цель: Результаты: построить график зависимости рН и температуры от времени при прохождении реакции нейтрализации.  Контрольные вопросы: 1. Что такое реакция нейтрализации? 2. Проведенная реакция нейтрализации является экзо- или эндотермической? 3. Что такое рН раствора?  Вывод:

Практическая работа 4. Решение экспериментальных задач по теме «Подгруппа кислорода»

«Определение рН в разных средах» Теоретическая часть В чистой воде и в нейтральных растворах значение рН равно 7,0. Из-за малых примесей (в первую очередь, растворённого углекислого газа и аммиака) в дистиллированной воде в лаборатории рН может колебаться от 6,0 до 8,0, то среду с этим диапазоном рН считают нейтральной. Чем меньше рН, тем среда кислее. рН концентрированных кислот примерно равен −1. Чем рН больше, тем среда оснóвнее. В концентрированных растворах щелочей рН около 14,0. В кислотах 0,1 моль/л рН ≈ 1,0, в щелочах той же концентрации рН ≈ 13,0. Практическая часть Цель работы: сформировать представление о шкале рН. Перечень датчиков цифровой лаборатории: датчик рН. Дополнительное оборудование: штатив с зажимом; пять химических стаканов (25 мл); промывалка. Материалы и реактивы: универсальная индикаторная бумага, 0,1 М растворы хлороводорода HCl и гидроксида натрия NaOH, водопроводная вода, сульфид калия, сульфат калия, сульфит калия, бромид калия. Техника безопасности: 1. Работать в очках. 2. Специальные меры безопасности при работе со щелочами и разбавленными кислотами. 3. Чувствительный элемент датчика рН — стеклянный шарик в его нижней части. Он очень хрупкий, поэтому не следует касаться им любых твёрдых поверхностей или ронять. Инструкция к выполнению: 1. Закрепите датчик pH в лапке штатива. 2. В стакан налейте соляную кислоту. 3. Погрузите электрод в раствор, не менее чем на 3 см. Когда показания прибора стабилизируются, запишите значение рН в отчёт. 4. Поместите в этот раствор кусочек универсальной индикаторной бумаги и оцените значение рН по его окраске. Сравните показания датчика рН и индикаторной бумаги. 5. Тщательно ополосните стакан и датчик рН дистиллированной водой из промывалки и погрузите его в раствор гидроксида натрия NaOH. Запишите значение рН в результаты измерений. Поместите в раствор кусочек индикаторной бумаги и оцените значение рН по его окраске. Сравните показания. 6. Проведите измерения рН остальных растворов. Результаты измерений/наблюдений Исследуемый раствор Значение рН по датчику Значение рН по универсальному индикатору Выводы: Отразить возможности определения кислотности среды с помощью индикатора и датчика рН. Контрольные вопросы: 1. В каком из исследуемых растворов самая высокая концентрация кислоты? 2. Какие растворы, применяемые в быту, имеют щелочную реакцию среды? 3. В каких растворах близкое значение водородного показателя? 4. Задания для развития функциональной грамотности. 1) Метеослужба города зафиксировала выпадение дождевых осадков с рН = 2,5. Какую окраску примут известные вам индикаторы в такой дождевой воде? 2) Ученик решил исследовать раствор стирального порошка с помощью лакмуса. Однако выбранный индикатор незначительно изменил свою окраску. Как иначе проверить, какая среда в исследуемом растворе? 3) Как будет изменяться значение рН насыщенного водного раствора углекислого газа при нагревании? Почему? 4) Хозяйки давно приметили и используют свойство свекольного отвара. Чтобы борщ был ярко-красным, в него перед окончанием варки добавляют немного пищевой кислоты — уксусной или лимонной. Цвет меняется буквально на глазах. Объясните это явление.

Практическая работа 5. Получение  аммиака и изучение его свойств

Теоретическая часть Аммиак и уксусная кислота – слабые электролиты. Их растворы почти не проводят электрический ток. Однако при реакции между ними образуется сильный электролит: CH3COOH + NH3 = CH3COO- + NH4+ Поэтому после смешения двух растворов этих веществ электропроводность резко возрастает. Практическая часть Цель работы: экспериментально показать образование ионов при реакции аммиака с кислотами. Перечень датчиков цифровой лаборатории: датчик электропроводности. Дополнительное оборудование: стаканы на 50 мл — 2 шт.; промывалка с дистиллированной водой; стакан для слива. Материалы и реактивы: фильтровальная бумага; растворы NH3 и CH3COOH 0,05 моль/л. Техника безопасности: Соблюдайте специальные правила работы с растворами кислот и правила работы с едко- и сильнопахнущими веществами. Инструкция к выполнению: 1. В один стакан налейте 20―25 мл 0,05М раствора NH3, в другой – столько же раствора CH3COOH той же концентрации. 2. Измерьте их электропроводность (не забывая ополаскивать датчики каждый раз, когда их переносите из одного раствора в другой). 3. Теперь смешайте эти растворы и измерьте электропроводность продукта реакции. 4. Сравните её с электропроводностью реагентов. Данные занесите в таблицу. Результаты измерений Электропроводность растворов Уксусная кислота Аммиак После смешивания исходных растворов Выводы: Отразить принадлежность исходных веществ и продукта реакции к сильным или слабым электролитом. Контрольные вопросы: 1. Почему растворы реагентов почти не проводят электрический ток? 2. О чём говорит резкое увеличение электропроводности продуктов по сравнению с реагентами? Запишите ионную форму уравнения реакции (уксусная кислота имеет формулу СН3СООН, а ацетат-ион ― СН3СОО-). 3. Задание для развития функциональной грамотности Дистиллированная вода не проводит электрический ток. Но если оставить дистиллированную воду в открытом сосуде в лаборатории химии, то электропроводность воды будет увеличиваться. Как это можно объяснить?

Практическая работа 6. Получение оксида углерода (IV) и изучение его свойств. Распознавание карбонатов

Теоретическая часть Если в раствор гидроксида кальция пропускать углекислый газ, то образуется нерастворимый карбонат кальция: Ca(OH)2 + CO2 = CaCO3 + H2O Электропроводность раствора по мере выпадения карбоната кальция будет снижаться. Когда все ионы кальция перейдут в осадок, электропроводность раствора будет минимальной. При дальнейшем пропускании углекислого газа будет происходить растворение карбоната кальция CaCO3 + H2O + CO2 = Са(НСО3)2 и электропроводность раствора увеличивается. Практическая часть Цель работы: установить факт образования средней и кислой соли в процессе реакции известковой воды с углекислым газом. Перечень датчиков цифровой лаборатории: датчик электропроводности. Дополнительное оборудование: стакан химический (50 мл); прибор для получения газов, заряженный мрамором и соляной кислотой; штатив с зажимом. Материалы и реактивы: дистиллированная вода; 20 мл известковой воды, соляная кислота (1:2); мрамор (кусочки). Техника безопасности: Соблюдать правила работы с электрическими приборами и кислотами. Инструкция к выполнению: 1. В стакан налейте 20 мл раствора известковой воды, опустите в него датчик электропроводности, закреплённый в лапке штатива. 2. Наблюдайте за изменением значения электропроводности. Когда показания электропроводности перестанут изменяться, запишите значение в таблицу. 3. В течение нескольких минут пропускайте через известковую воду углекислый газ. Наблюдайте за изменением в растворе и изменениями значения электропроводности. 4. Пропускайте углекислый газ до получения прозрачного раствора. 5. Налейте в пробирку 2 мл полученного прозрачного раствора и нагрейте на пламени спиртовки. Что наблюдаете? Какой газ выделяется? Каков состав осадка? Результаты измерений / наблюдений № опыта Исследуемый раствор Электропроводность, мкСм/см 1 Известковая вода 2 Раствор с осадком* 3 Раствор после растворения осадка Выводы: Отразить процессы, протекающие в растворе, и изменения значений электропроводности. Контрольные вопросы : 1. Почему изменяется значение электропроводности известковой воды при пропускании через неё углекислого газа? Запишите уравнения химических реакций, протекающих при этом. 2. В  построенном графике зависимости электропроводности от времени выделите точку, отражающую полноту осаждения ионов кальция. 3. Задания для развития функциональной грамотности. 1) Химические процессы, исследованные в данной работе, происходят в природе. Образование сталактитов связано с выделением карбоната кальция из раствора гидрокарбоната кальция. Как этот процесс провести в лаборатории? 2) На рисунке изображён процесс ручной стирки, в ходе которой образуются пузыри. 3) Сформулируйте вывод о том, в какой воде стирает хозяйка: мягкой или жёсткой. Какие признаки подтверждают Ваш вывод? 4. Задания для подготовки к ГИА, ВПР. 1) Напишите уравнения реакций, с помощью которых можно осуществить превращения по схеме Са →СаО →Са(ОH)2 →Са(NO3)2 Для третьего превращения составьте сокращённое уравнение реакции. 2) Гашёная известь реагирует с 1) сернистым газом 3) соляной кислотой 2) угарным газом 4) едким натром

Практическая работа 7. Решение экспериментальных задач по теме «Металлы и их соединения»

Теоретическая часть Химические свойства металлов обусловлены, главным образом, их способностью отдавать электроны, при этом атомы металлов превращаются в катионы: Me − ne ` Men+, т. е. металлы в химических реакциях проявляют восстановительные свойства. Однако восстановительные свойства металлов различаются. Если взять две пластинки, например из цинка и меди, и опустить их в раствор электролита, то получится простейший гальванический элемент. Между металлическими электродами возникнет разность потенциалов, которую можно измерить с помощью вольтметра. Чем больше разница в активности металлов, тем выше значение разности потенциалов. Цинк активнее меди, поэтому он легче окисляется, отдавая электроны и превращаясь в катионы Zn2+: Zn  − 2e ` Zn2+, которые переходят в раствор. Электрод, на котором происходит окисление, называется анодом, в гальваническом элементе он заряжен отрицательно. На медном катоде происходит процесс восстановления, например 2H2O + 2e ` H2 + 2OH–. В данном элементе медная пластинка заряжена положительно. Сравнение электродных потенциалов гальванических пар, состоящих из различных металлов, позволяет составить последовательность с учётом уменьшения их активности. Такую последовательность называют электрохимическим рядом напряжений металлов. Практическая часть Цель работы: сравнить активность выданных металлов на основании измерения потенциалов гальванических пар. Перечень датчиков цифровой лаборатории: датчик напряжения (до 2,5 В). Дополнительное оборудование: химический стакан на 100 мл. Материалы и реактивы: цинковая, свинцовая, медная, железная (стальная), алюминиевая пластинки (вместо пластинок можно использовать фольгу или проволоку); 1 М раствор хлорида натрия. Техника безопасности: Соединения свинца и других тяжёлых металлов  — высокотоксичные вещества, при работе с данными металлами необходимо соблюдать осторожность, после работы следует тщательно вымыть руки с мылом. Инструкция к выполнению: 1. Подключите клеммы датчика напряжения к медной и цинковой пластинкам. 2. Опустите пластинки в стакан с раствором хлорида натрия так, чтобы пластинки не касались друг друга. Начните регистрацию данных. Когда показания датчика стабилизируются, запишите значение разности потенциалов в тетрадь. 3. Поменяйте полярность подключения клемм датчика к пластинкам, как изменились показания регистратора данных? Почему? 4. Аккуратно извлеките пластины из раствора, отсоедините их от датчика, а затем аналогично исследуйте следующую пару металлов. 5. Результаты занесите в таблицу. 1. Для каждой пары металлов заполните следующую таблицу. Результаты измерений №  опыта Исследуемые металлы Разность  потенциалов, мВ В каком направлении перемещаются электроны во внешней  цепи? Вывод об относительной активности исследуемых металлов 1 2 Вывод об относительной активности исследуемых металлов 1. 2. … Выводы: Указать самый активный и металл с наименьшей активностью. Контрольные вопросы: 1. Между какими металлами наблюдается максимальная разность потенциалов? 2. Какой из исследуемых металлов самый активный, а какой — наименее активный? 3. На основании данных таблицы расположите исследуемые металлы в ряд по убыванию активности, сравните полученные результаты с электрохимическим рядом напряжений металлов. 4. Задание для развития функциональной грамотности. На медных и бронзовых изделиях часто появляется зеленовато-коричневый налёт, именуемый «патина». Патина (итал. рatina) представляет собой появляющийся со временем слой оксидно-карбонатной плёнки на поверхности меди и её сплавов. Сформулируйте гипотезу, объясняющую с химической точки зрения причину появления патины.