Некоторые элементы организации химического эксперимента с экологической направленностью



В статье рассматриваются некоторые элементы экологии и организации химического эксперимента.

Ключевые слова: экологическое образование, химический эксперимент, безвредные соединения, индикатор, экспериментальные задачи

This article discusses some elements of the environment and the organization of chemical experiment.

Keywords: environmental education, chemistry experiment, harmless compounds, indicator, experimental tasks

Приоритетной, жизненно важной задачей мирового сообщества в XXI веке становится обеспечение экологической безопасности как качественно нового элемента общественного достояния.

Всевозрастающее обострение экологических проблем выдвигает на первый план разработку новых подходов по взаимоотношениях «человек-общество-природа» на основе смены ценностей, ограничение роста потребностей, применения экологических технологии, модернизации химического образования и воспитания.

Экологическая образования рассматривает в настоящее время не как часть общего образования, а как новый смысл этого процесса.

Целью и ожидаемым результатом экологического образования являются экологическая культура личности, развития ответственности человека в решении экологических проблем, задач устойчивого (поддерживаемого) развития биосферы и общества.

Среди предметов естественного цикла химия занимает особое место в решении проблем сохранения природной среды, в предотвращении экологической катастрофы на планете, в улучшении здоровья людей, сохранении генофонда.

Учитывая большой опят российских ученых и ученых других стран, в Кыргызстане были разработаны три программы по химии для средних школ. Так первая программа была базой, вторая углубленного изучения, а третья имела экологическую направленность [1].

Анализ обновленных программ по химии показал, что в, их содержании химический эксперемент представлен достаточно полно. Составители программ уделяют значительное внимание химическому эксперементу (демонстрация, лабораторные работы, практические занятия). Кроме этого, уделено большое внимание экспериментальным задачам.

На основе ознакомления с действующей программой по химии можно отметить, что вопрос примениия химического эксперимента с экологическим содержанием решен недостаточно.

Анализ состояния вопроса использования химического эксперемента с экологическим содержанием в общеобразовательных школах России и зарубежья позволяет нам сделать следующие выводы:

1. Общие вопросы использования химического эксперемента с элементами экологии в преподавании химии в средней школе теоретически хорошо разработаны и принципиально реализованы Российскими учеными [2].
2. Вопросы сочетания химического эксперемента с элементами экологии в школе применительно к курсу химии изучены недостаточно.

В этой связи считаем нужным:

1) рассмотреть приниципы построения и использования химического эксперемента с элементами экологии в методических пособиях курса химии для Кыргызстана;

2) изучить эффективность методических приемов работы по проведению химических эксперементов с элементами экологии;

3) разработать методические рекомендации по проведению химического эксперемента с элементами экологии.

При решении современных учебно-воспитательных задач, стоящих перед курсам школьной химии, возрастает роль учебного химического эксперемента. В настоящее время наметились определенные подходы к разработке теоритических основ его использования в учебном процессе. Ученые (Еримбетова С. К., 1996; Посечник Б. М., 1995; Примеренко З. Н., 1987; Оманов Х. Т., 1989) уделяют основные внимание вопросам материального обеспечения школьного химического эксперемента, а также методике и технике проведения различных форм эксперемента по усовершенствованной программе, с использованием традиционного и нового образования.

В связи с этим методика работы ученика при поведение экологизированного эксперемента проводилась по следующим методическим этапом:

1. Осознание цели опыта;
2. Изучение веществ с точки зрения экологии;
3. Сборка или использования готового прибора;
4. Выполнение опыта;
5. Анализ результатов и выводы с экологическим содержанием;
6. Объяснение полученных результатов и состовление химических уравнении;
7. Подготовка и описание отчета с учетом экологического действия.

Для прведения практического занятия по химии по новой программе [1] мы предложили экспериментальные задачи с экологическим содержанием.

Принципы экологического образования и безотходной технологии могут быть реализованы при решении экспериментальных задач. Многие варианты переработки отходов химических производств можно моделировать при выполнении известных и простых опытов.

В нижеследующих опытах нами рассматриваются общие принципы переработки отходов в промышленности.

Эти опыты доступно объясняются при решении экспериментальных задач по теме «Обобщение сведений об основных классов неорганических соединений».

1. Нейтрализация кислот и щелочей.
2. Сохранения, накапливание и повторное восстановление соединений, содержащих драгоценные металлы (золото, серебро, платину).
3. Перевод растворимых веществ в нерастворимые, которые значительно безопаснее, если они не находятся в пылевидном состоянии в воздухе.
4. Перевод соединении, обладающих токсическими (ядовитыми) свойствами, в безвредные вещества.
5. Перевод нерастворимых, по неустойчивых соединений в более устойчивые формы.
6. Использование отходов одного производства в качестве исходных продуктов для другого.

Для этого мы дополнили методику выполнения практических работ, включив этап разработки отходов веществ в каждый опыт.

Такой подход способствует более полному объяснению учащимся такой важной промышленно-технической процедуры, как утилизация отходов химических производств [3, 4].

Задача 1. Опытным путем доказать наличие следующих веществ в трёх пробирках; хлорид натрия, гидроксида натрия, соляной кислоты.

В каждую из пробирок с растворами веществ добавляют несколько капель лакмуса или используют лакмусовую бумажку.

1. Хлорид натрия — соль, не подвергающаяся гидролизу, поэтому ее раствор имеет нейтральную среду. Цвет индикатора не изменяется (фиолетовая окраска).
2. Гидроксид натрия — лакмус синеет (среда щелочная).
3. Соляная кислота — красный цвет индикатора (среда кислая).

В целях охраны окружающей среды растворы, содержащие кислоты и щелочи, нейтрализуют.

В результате проведения реакции нейтрализации образуются безвредные соединения (NaCl и H₂O);

Na OH + HCl NaCl+ H₂O

Задача 2. В двух пробирках находятся раствор хлорида калия и дистиллированная вода. Определить каждое из этих веществ.

В качестве определяющего реактива можно использовать раствор Ag NO₃ (1 %);

Ag NO₃ + KCl AgCl + KNO₃

Ag NO₃ + H₂O? (реакция не происходит)

Соли, содержащие драгоценные металлы (золото, серебро, платину и др.), используют повторно, а если это невозможно, то сохраняет в отдельной посуде и направляют на переработку. Поэтому продукты реакции с участием Ag NO₃ сливают в отдельную посуду.

Раствор соли и чистую воду можно различать и без нитрата серебра, с экономив ценный реактив. Достаточно на предметном стекле выпарить капельки жидкостей.

Задача 3. Экспериментальным путем определить оксид кальция и оксид цинка.

CaO + H₂O → Ca (OH)₂ + Q (после охлаждения закрыть пробкой)

ZnO + H₂O →? (реакция не происходит)

Испытать индикатором жидкости над веществами;

Ca (OH)₂ — гашенная известь. Она широко используются в стороительстве и при исвестковании почв, а также для улавливания кислых газов и нейтрализации кислот.

Один из принципов безотходности заключается в использовании отходов одного производства в других процессах. В вашем случае Са(ОН)₂ можно использовать для выполнения задания № 4.

Нерастворимые вещества, в частности, оксид не находятся в виде пыли в воздухе.

Задача № 4. Осуществить следующие превращения;

Са(ОН)₂ → Ca СO₃ → Са Сl₂

Взять пробирку с реакционной смесью, полученной в задаче 3, — это Са(ОН)₂. Отфильтровать несколько капель этого раствора в пустую пробирку.

Фильтрат представляет собой свежеприготовленный раствор гидроксида кальция, который можно ичспользовать для указанных превращений.

Для получения карбоната кальция необходимо пропустить выдыхаемый воздух через этот раствор с помощью чистой стеклянной трубки. Через некоторое время выпадает осадок Са СО₃ (помутнение)

Ca (OH)₂+ CO₂ → Ca CO₃↓ H₂O

Добавление в реакционную смесь небольшой порции разбавленной соляной кислоты можно получить раствор хлорида кальция;

Ca CO₃+2НСl→ Ca Сl₂+ CO₂↑ H₂O

Задача 5. Осуществить следующее превращение: Cu → Cu (OH)₂

Оксид меди (II) при взаимодействии с разбавленной серной кислотой образует сульфат меди (II):

CuO + H₂SO₄ → Cu SO₄ + H₂O

Из растворимых солей меди при помощи щелочей можно получить Cu(OH)_2:

Cu SO₄ + 2NaOH → Cu (OH)₂↓ + Na₂SO₄

В первом случае кислоту добавить в меньшем количестве, чтобы в растворе не оказалась лишняя доля H₂SO₄.

По окончании второй реакции в реакционную смесь добавить немного раствора хлорида кальция:

Na₂SO₄ + CaCl₂ → CaSO₄ ↓+ 2NaCl

В результате последней реакции образуется малорастворимый сульфат кальция и безвредная поваренная соль.

Задача 6. Осуществить следующие превращения:

FeCl₃ → Fe₂O₃

Если добавить раствор щелочи к раствору хлорного железа, то получается осадок гидроксида железа (III):

FeCl₃ + 3NaOH → Fe(OH)₃ ↓ + 3NaCl

Осадок отфильтровать. Прокрашиванием осадка можно получить оксид железа (III):

2Fe (OH)₃ ^t Fe₂O₃ + 3 H₂O

Эти превращения сами по себе представляют пример ликвидации растворимых веществ (ионы которых могут быть токсичными). Сначала их переводят в нерастворимое соединение, а затем полезно превратить их в более устойчивое (в данном случае это Fe₂O₃– гематит, или красный железняк)

Решение таких и др. экспериментальных задач способствует усвоению учащимся техники и методики химического эксперимента, укреплению их знаний по ходу и механизму химических процессов, формированию умений и навыков по составлению уравнений реакции, объяснению способа переработки отходов данного эксперимента в сравнении с аналогичным способом переработки отходов данного эксперимента в сравнении с аналогичным способом переработки подобных веществ в промышленности, а также формирует у учащихся умение составлять комментарии, объясняющие наблюдаемые явления.

Литература:

1. Кособаева Б. М., ж.б. Химия. Жалпы билим берүүчү мектептер үчүн программа (8–11 класстар учун). Бишкек, 2013.
2. Назаренко В. М. Программа экологизированного курса химии для средней общеобразовательной школы VIII-XI классы. Химия в школе, 1993, № 5, — С. 35–39.
3. Лозановская И. Н., Орлов Д. С., и др. Экология и охрана биосферы при химическом загрязнении. М; Высшая школа, 1998. – 405 с.
4. Яковлева И. Н., Обезопасных условиях труда и обучения кабинете химии. Химия в школе, 1992, № 7. — С. 36–52.