close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

№ 5-6

код для вставкиСкачать
ИЗДАЕТСЯ С 1992 г.
УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКИЙ ЖУРНАЛ ДЛЯ УЧИТЕЛЕЙ ХИМИИ И ЕСТЕСТВОЗНАНИЯ № 05–06 (868)
h im . 1 s e p te m b e r. ru
Ситуационные
задачи по химии
Урок буквоеда
Таблица Д.И.Менделеева
на защите Родины
Военные профессии
веществ
К 70-летию Великой
Победы
– применение химических
знаний в жизни и для
оценки информации,
предлагаемой СМИ
с. 35, 43
– материалы ко Дню Победы
с. 3, 4, 6
Решение расчетных задач
Решение задач на
нахождение молекулярной
формулы вещества
Кислая или средняя соль?
– для подготовки к сдаче ЕГЭ
по химии
с. 9, 13, 21
Хитросплетение
молекул…
– для тех, кто
увлечен химией
Понятие об окислительновосстановительных
реакциях
Предельные и
непредельные
углеводороды
– конспекты и сценарии уроков
для 9 и 10 классов
с. 24, 32
нн
ая
версия жур
на
ла
о
c. 47
w
ww
.1septem
ru
каби
ном
айте
на с
ч
в Ли
r.
элек
тр
ные
тель ы
и
н
л
допо териал
ма
не те
be
май–июнь
1september.ru
Х ИМИЯ
Подписка на сайте www.1september.ru или по каталогу «Почта России» – 79151 (бумажная версия), 12765 (CD-версия)
2015
ТВОРЧЕСТВО ЮНЫХ
ОТ РЕДАКЦИИ
Т.Закараия, И.Закараия
ПРАВИЛА ДЛЯ АВТОРОВ ............... 34
ТАБЛИЦА Д.И.МЕНДЕЛЕЕВА
НА ЗАЩИТЕ РОДИНЫ.
К празднованию Дня Победы ......... 3
А.В.Аббакумов
Е.Агошкова
ВОЕННЫЕ ПРОФЕССИИ ВЕЩЕСТВ ... 4
ИЗ ОПЫТА РАБОТЫ
К 70-ЛЕТИЮ ВЕЛИКОЙ ПОБЕДЫ.
Неделя, посвященная
Дню Победы ................................... 6
ПОДГОТОВКА К ЕГЭ ПО ХИМИИ
В.Н.Доронькин, В.А.Февралева,
А.Г.Бережная
май–июнь
2015
СИТУАЦИОННЫЕ ЗАДАЧИ
ПО ХИМИИ. 10 класс ................... 35
Г.В.Пичугина
О.С.Кондаурова
Х ИМИЯ
ХИМИЯ В ШКОЛЕ И ДОМА
РЕШЕНИЕ РАСЧЕТНЫХ ЗАДАЧ ......... 9
УРОК БУКВОЕДА.
Ситуационные задания по химии.
8–11 классы ................................. 43
О ЧЕМ НЕ ПИШУТ В УЧЕБНИКАХ
М.М.Левицкий
ХИТРОСПЛЕТЕНИЕ МОЛЕКУЛ.
ЭСТАФЕТА ПРОДОЛЖАЕТСЯ .......... 47
В.А.Белоногов, Г.У.Белоногова
Читайте
в номере
РЕШЕНИЕ ЗАДАЧ НА НАХОЖДЕНИЕ
МОЛЕКУЛЯРНОЙ ФОРМУЛЫ
ВЕЩЕСТВА .................................... 13
Е.Г.Шмуклер
Ж.А.Кочкаров
В ЖИВОЙ ПРИРОДЕ ...................... 50
ХИМИЧЕСКИЙ ЭЛЕМЕНТ
КРЕМНИЙ И ЕГО РОЛЬ
КИСЛАЯ ИЛИ СРЕДНЯЯ СОЛЬ? ...... 21
ХИМИЯ
Учебно-методический
журнал для учителей химии
и естествознания
И зд а н и е ос нова но в 19 9 2 г.
Выходит один раз в месяц
РЕДАКЦИЯ:
Гл. редактор: О.Г.Блохина
Редакторы: Т.В.Богатова,
О.Р.Валединская
Дизайн: И.Е.Лукьянов
Верстка: С.В.Сухарев
Графика: Д.В.Кардановская
Корректор: Е.Е.Полячек
Набор: М.В.Королева
Фото: фотобанк Shutterstock,
если не указано иное
Журнал распространяется по подписке
Цена свободная
Тираж 12 000 экз.
Тел. редакции: (499) 249-0468
Тел./факс: (499) 249-3138
E-mail: him@1september.ru
http://him.1september.ru
© Химия, 2015. При перепечатке ссылка
на журнал «Химия» обязательна.
Редакция не несет ответственности за содержание
и оформление рекламных объявлений
ПОДПИСНЫЕ ИНДЕКСЫ:
Почта России:
79151 (бумажная версия)
12765 (CD-версия)
Х ИМИЯ
май–июнь
2015
ТВОРЧЕСТВО ЮНЫХ
В ПОМОЩЬ МОЛОДОМУ УЧИТЕЛЮ
В.П.Артеменко
ПОНЯТИЕ ОБ ОКИСЛИТЕЛЬНОВОССТАНОВИТЕЛЬНЫХ РЕАКЦИЯХ.
План-конспект в свете требований
ФГОС. 9 класс ............................... 24
Д.Джонсон,
И.Никитин,
И.Н.Крайнева
ПОЛУЧЕНИЕ БУМАГИ
ИЗ ВТОРИЧНОГО СЫРЬЯ.
Проектная работа ......................... 53
КОНКУРС «Я ИДУ НА УРОК»
Л.В.Харитонова
ПРЕДЕЛЬНЫЕ И НЕПРЕДЕЛЬНЫЕ
УГЛЕВОДОРОДЫ. Повторительнообобщающий урок. 10 класс ........ 32
А.Хайрушева
ЕСТЕСТВЕННО-НАУЧНЫЙ
КРОССВОРД «ХИМИКОН» ............. 59
К материалам, помеченным этим символом, есть дополнительные тексты или презентации в вашем
Личном кабинете на сайте www.1september.ru
Облачные технологии от Издательского дома «Первое сентября»
Уважаемые подписчики бумажной версии журнала!
Дополнительные материалы к номеру и электронная версия журнала находятся в вашем Личном кабинете на
сайте www.1september.ru
Для доступа к материалам воспользуйтесь, пожалуйста, кодом доступа, вложенным в январский номер журнала
(№ 1/2015). Срок действия кода с 1 января по 30 июня 2015 года.
Для активации кода:
΢ зайдите на сайт www.1september.ru;
΢ откройте Личный кабинет (зарегистрируйте, если у вас его еще нет);
΢ введите код доступа и выберите свое издание.
Справки: podpiska@1september.ru или через службу поддержки на портале «Первого сентября».
2
ТВОРЧЕСТВО ЮНЫХ
ИЗДАТЕЛЬСКИЙ ДОМ
«ПЕРВОЕ СЕНТЯБРЯ»
Главный редактор:
Артем Соловейчик
(генеральный директор)
Коммерческая деятельность:
Константин Шмарковский
(финансовый директор)
Развитие, IT и координация проектов:
Сергей Островский
(исполнительный директор)
Реклама, конференции
и техническое обеспечение
Издательского дома:
Павел Кузнецов
Производство:
Станислав Савельев
Административно-хозяйственное обеспечение:
Андрей Ушков
Педагогический университет:
Валерия Арсланьян
(ректор)
ЖУРНАЛЫ
ИЗДАТЕЛЬСКОГО ДОМА:
Английский язык – гл. ред. Е.Богданова,
Библиотека в школе – гл. ред. О.Громова,
Биология – гл. ред. Н.Иванова,
География – и.о. гл. ред. А.Митрофанов,
Дошкольное образование –
гл. ред. Д.Тюттерин,
Здоровье детей – гл. ред. Н.Семина,
Информатика – гл. ред. С.Островский,
Искусство – гл. ред. О.Волкова,
История – гл. ред. А.Савельев,
Классное руководство и воспитание
школьников – гл. ред. М.Битянова,
Литература – гл. ред. С.Волков,
Математика – гл. ред. Л.Рослова,
Начальная школа – гл. ред. М.Соловейчик,
Немецкий язык – гл. ред. М.Бузоева,
ОБЖ – гл. ред. А.Митрофанов,
Русский язык – гл. ред. Л.Гончар,
Спорт в школе – гл. ред. О.Леонтьева,
Технология – гл. ред. А.Митрофанов,
Управление школой – гл. ред. Е.Рачевский,
Физика – гл. ред. Н.Козлова,
Французский язык – гл. ред. Г.Чесновицкая,
Химия – гл. ред. О.Блохина,
Школа для родителей – гл. ред. Л.Печатникова,
Школьный психолог – гл. ред. М.Чибисова
УЧРЕДИТЕЛЬ:
ООО «Издательский дом
“Первое сентября”»
К ПРАЗДНОВАНИЮ ДНЯ ПОБЕДЫ
Таблица
Д.И.Менделеева
на защите Родины
Материал подготовили
Т.ЗАКАРАИЯ, И.ЗАКАРАИЯ,
ученики 8 класса
средней школы № 4,
г. Тихорецк,
Краснодарский край
Небольшие рассказы о химических элементах и их использовании во время Великой
Отечественной войны помогут
повысить интерес к изучаемому на уроках материалу и, главное, напомнить учащимся об
одном из важнейших событий
в истории нашей страны.
Почти все химические элементы таблицы Д.И.Менделеева принесли
пользу Родине. Расскажем о некоторых из них.
Железо. Колоссальная масса железа истрачена на земном шаре в ходе
войн. Только за Первую мировую войну было израсходовано не менее
200 млн т стали, за Вторую мировую – примерно 800 млн т. Сколько этого
металла было выброшено в снарядах, бомбах, минах, гранатах! Сплавы
железа в виде броневых плит и литья толщиной 10–100 мм использовались
при изготовлении корпусов и башен танков, бронеавтомобилей, самоходных артиллерийских установок, бронепоездов. Толщина брони военных кораблей и установок береговой обороны доходит до 500 мм. Ответственные
узлы боевых самолетов тоже защищает броня.
Алюминий. «Крылатый» металл алюминий виде сплавов с другими
металлами использовался в самолетостроении для обшивки летательных
аппаратов, изготовления лопастей винтов. Из сплава алюминия, меди и
марганца делали корпуса судов на подводных крыльях, баки для хранения
и перевозки сжиженного газа. Тончайший алюминиевый порошок использовали для получения горючих и взрывчатых смесей.
http://www.comgun.ru/uploads/posts/2012-l1/
thumbs/l351804420_16.jpg
Зарегистрировано
ПИ № ФС77-58434 от 25.06.14
в Роскомнадзоре
Подписано в печать:
по графику 11.03.15,
фактически 11.03.15
Заказ №
Отпечатано в ОАО «Первая Образцовая типография»
Филиал «Чеховский Печатный Двор»
ул. Полиграфистов, д. 1, Московская область,
г. Чехов, 142300
Сайт: www.chpd.ru, e-mail: sales@chpd.ru
Факс 8(496) 726-54-10, тел. 8(495) 988-63-76
АДРЕС РЕДАКЦИИ
И ИЗДАТЕЛЯ:
ул. Киевская, д. 24,
Москва, 121165
Тел./Факс: (499) 249-3138
Отдел рекламы:
(499) 249-9870
Сайт: 1september.ru
facebook.com/School.of.Digital.Age
ИЗДАТЕЛЬСКАЯ ПОДПИСКА:
Телефон: (499) 249-4758
E-mail: podpiska@1september.ru
Советский бомбардировщик Су-2
времен Великой Отечественной войны
Ванадий. Из ванадиевой стали изготавливали солдатские каски, шлемы, броневые плиты на пушках, бронебойные снаряды, паровозные цилиндры, тормозные колодки, гидросамолеты, морские корабли.
3
Х ИМИЯ
май–июнь
2015
ТВОРЧЕСТВО ЮНЫХ
http://forum.guns.ru/forums/icons/attachmen
ts/16_000140_000046_18510.jpg
Лантан. Сплав лантана, церия и железа дает так
называемый кремень, использовавшийся в солдатских
зажигалках. Из него же изготавливали специальные
артиллерийские снаряды, которые во время полета при
трении о воздух искрят. Лантановые стекла применяли
в полевых оптических приборах.
Вольфрам. Из вольфрамовых сталей и сплавов изготавливали танковую броню, оболочки торпед и снарядов, наиболее важные детали самолетных двигателей.
Германий. Без германия не было бы радиолокаторов. В начале Великой Отечественной войны на основе свойства германия превращать тепловую энергию в
электрическую советские ученые создали генераторы
для питания раций партизанских отрядов.
Свинец. Это тяжелый металл, его плотность
11,34 г/см3. Именно она является причиной широкого использования свинца в
огнестрельном оружии.
Свинцовые снаряды использовались еще в древности.
Некоторые добавки к свинцу увеличивают его твердость.
В производстве подшипников для военной техники очень
важны сплавы свинца – баббиты, свинцовые бронзы.
Медь. В годы Великой Отечественной войны оборонные производства были главным потребителем
меди. Сплав 90 % меди и 10 % олова – это так называемый пушечный металл. Сплав 68 % меди и 32 % цинка – латунь – использовался для изготовления гильз
артиллерийских снарядов и патронов. Сплав меди,
цинка, олова – морские латуни.
Свинцовая пуля, порох (взрывчатое вещество), латунная гильза
Азот. Азот обязательно входит в состав взрывчатых
веществ. Ни одно взрывчатое вещество нельзя приготовить без азотной кислоты или ее солей: например,
тринитроглицерин – основа динамита. Нитраты бария,
стронция, свинца использовались в пиротехнике для изготовления сигнальных огней, цветных ракет, салютов.
Серебро. Серебро в сплавах с индием использовали для изготовления прожекторов для противовоздушной обороны. Зеркала применяли врачи, сигнальщики,
подводники. Обеззараживающие свойства серебра и
его соединений использовали в медицине, соединения
серебра с бромом – в фотографии.
Военные профессии веществ
Материал подготовила
Е.АГОШКОВА,
ученица 11 класса
средней школы № 8,
ст. Новорождественская,
Тихорецкий р-н,
Краснодарский край
70-летию Победы советского народа в Великой Отечественной войне должны быть посвящены специальные уроки и внеклассные мероприятия. Но и на обычных уроках химии можно обратиться к данной теме.
Вам помогут в этом небольшие заметки, публикуемые
ниже.
Пять лет над планетой бушевала война, в ходе которой было убито 55 млн и ранено более 35 млн
человек. Она закончилась 9 мая 1945 г. благодаря победе советского народа над гитлеровской Германией. Эта
победа означала спасение человечества от фашизма.
Она избавила народы от порабощения и уничтожения.
Оставшиеся в живых должны помнить, а их внуки и
потомки знать, какой ценой эта победа завоевана.
å Шел 1941 год. Немецкие танки рвались к
Москве. Бойцы Красной Армии буквально грудью
сдерживали врага. Не хватало обмундирования, про-
Х ИМИЯ
май–июнь
2015
довольствия и боеприпасов, катастрофически не хватало противотанковых средств. В этот критический
период на помощь воинам пришли ученые-энтузиасты: за два дня на одном из военных заводов наладили
выпуск бутылок КС (Качугина–Солодовникова), или
просто бутылок с горючей смесью. Это химическое
устройство уничтожало немецкую технику. К обыкновенной бутылке с бензином, керосином или маслом
резинкой прикреплялись ампулы с бертолетовой солью, концентрированной серной кислотой и сахарной
пудрой (это был запал). Как только такая бутылка при
4
В о е н н ы е п р о ф е с си и в е щ еств
жения свет постепенно делался более ровным, ярким и
белым – это загорался магний.
å В 1943 г. датский физик, лауреат Нобелевской
премии Нильс Бор, спасаясь от гитлеровских оккупантов, был вынужден покинуть Копенгаген. Но у него
хранились две золотые нобелевские медали: его и немецкого коллеги. Не рискуя взять медали с собой, ученый растворил их в «царской водке»:
ударе разбивалась о броню, в запале шли химические
реакции:
3KСlO3 + H2SО4 = 2СlO2 + KClO4 + K2SO4 + Н2O,
2СlO2 = Сl2 + 2O2,
С12Н22O11 + 12О2 = 12СО2 + 11Н2О,
и горючее воспламенялось.
Многие наши сверстники в военные годы во время
налетов дежурили на крышах домов, тушили зажигательные бомбы. При ударе бомбы о крышу срабатывал
детонатор, воспламеняющий зажигательный состав, и
все вокруг начинало гореть:
Au + HNO3 + 4HCl = H(AuCl4) + NO + 2Н2O.
Бутылку он поставил на полку, где пылилось много
таких же бутылок и пузырьков с различными жидкостями. После войны Бор нашел ее, и по его просьбе
сотрудники лаборатории выделили из раствора золото
и заново изготовили обе медали.
å С золотом связана еще одна интересная история.
В конце войны правители «независимой» Словацкой
республики, созданной Гитлером и его пособниками на
территории Чехословакии, задумали припрятать часть
золотого запаса страны. Когда линия фронта значительно приблизилась, эсэсовцы окружили здание банка, и офицер, угрожая служащим расстрелом, приказал
сдать ценности. Через несколько минут ящики с золотом перекочевали из сейфов в грузовики эсэсовцев.
Немцы и не подозревали, что в ящиках хранятся слитки
«золота», предусмотрительно изготовленные директором монетного двора из… олова! Настоящее же золото
осталось в тайниках дожидаться окончания войны.
å Помимо зенитных орудий небо над городами защищали наполненные водородом aэростаты, которые
мешали пикированию немецких бомбардировщиков.
Для заполнения шаров водородом использовали силиконовый способ, основанный на взаимодействии
кремния с раствором гидроксида натрия:
Hg(CNO)2 = Hg + 2СО + N2 + Q,
4Al + 3О2 = 2Al2О3,
2Mg + О2 = 2MgO,
Горение термита –
«начинки» зажигательных бомб
Si + 2NaOH + Н2О = Na2SiО3 + 2Н2.
Горящий зажигательный состав нельзя потушить водой, поэтому для тушения огня применяли
песок.
å Алюминий использовали не только в зажигательных бомбах, но и для так называемой активной защиты самолетов. Так, при отражении налетов авиации
на Гамбург операторы немецких радиолокационных
станций обнаружили на экранах приборов неожиданные помехи, которые делали невозможным распознавание сигналов от приближающихся самолетов.
Помехи были вызваны лентами из алюминиевой фольги, которые сбрасывали самолеты союзников. При налетах на Германию было сброшено примерно 20 000 т
алюминиевой фольги.
å Во время ночных налетов для освещения цели
бомбардировщики сбрасывали на парашютах осветительные ракеты. При их запуске высоко над землей
красивым, ярким пламенем горел запал; по мере сни-
Аэростаты заграждения были способны
поднимать стальные
тросы на высоту до
1 км и выше и применялись для защиты
городов от налетов
вражеской авиации
http://www.aviationsweb.
ru/userfiles/aerostat7.jpg
http://img.4plebs.org/boards/pol/
image/1399/32/1399328484603.jpg
3Fe3O4 + 8Al = 9Fe + 4Al2O3.
å В начале войны, когда от торпед и бомб тонуло
немало кораблей, возникла необходимость в надежном
средстве защиты от акул. В решении этой проблемы
приняли участие не только ученые, но и многие охотники на акул. Например, Эрнест Хемингуэй показал
места, где сам не раз охотился на морских хищниц.
Оказалось, что акулы не переносят сульфат меди(II):
они за версту обходили приманки, содержащие это вещество, и с жадностью хватали приманки, в которых
этой соли не было.
5
Х ИМИЯ
май–июнь
2015
И З О П Ы ТА РА Б ОТ Ы
НЕДЕЛЯ, ПОСВЯЩЕННАЯ ДНЮ ПОБЕДЫ
К 70-летию Великой Победы
Бой идет святой и правый.
Смертный бой не ради славы,
Ради жизни на земле.
А.Т.Твардовский
посвящены нуждам обороны и медицины. Так, в марте 1943 г. физик-оптик С.И.Вавилов писал Арбузову:
«Обращаюсь к Вам с большой просьбой – изготовить
в вашей лаборатории 15 г. 3,6-диаминофталимида.
Оказалось, что этот препарат, полученный от Вас, обладает ценными свойствами в отношении флуоресценции и адсорбции и сейчас нам необходим для изготовления нового оборонного оптического прибора».
Препарат был получен, его использовали при изготовлении оптики для танков. Это имело большое значение для обнаружения врага на далеком расстоянии.
В дальнейшем А.Е.Арбузов выполнял и другие заказы
оптического института на изготовление различных реактивов.
å С именем академика Николая Дмитриевича Зелинского связана целая эпоха в истории
отечественной
химии.
Еще в Первую мировую войну он создал
противогаз. В период
1941–1945 гг. Зелинский
возглавлял
научную
школу, исследования которой были направлены Н.Д.Зелинский
на разработку способов получения высокооктанового
топлива для авиации, мономеров для синтетического
каучука.
å Вклад академика
Николая Николаевича
Семенова определялся
разработанной им теорией цепных реакций, которая позволяла управлять
химическими
процессами: ускорять реакции
вплоть до образования
взрывной лавины, замедлять их и даже останавливать на любой промежуточной стадии. В на- H.H.Ceмeнов
Цель. Ознакомить учащихся с вкладом наших
ученых-химиков в победу над фашизмом в Великой
Отечественной войне.
План мероприятия
1. Вступление.
2. Рассказ учеников «Вклад ученых-химиков в победу» об А.Е.Арбузове, Н.Д.Зелинском,
Н.Н.Семенове и др.
3. Викторина, занимательные опыты, конкурсы
стенгазет: «Химия и оборона Родины», «Химические
элементы на страже Родины», «Ученые – фронту»,
«Посвящается Дню Победы».
4. Подведение итогов конкурсов и награждение
победителей.
5. Салют Победы.
http://nailtimler.com/people_page/people_01a/
arbuzov_alexander_erminingeldovich.jpg
ВКЛАД УЧЕНЫХ-ХИМИКОВ В ПОБЕДУ
(ВЫСТУПЛЕНИЯ УЧЕНИКОВ)
Чем дальше в прошлое уходят года, тем ярче и полнее проявляется величие подвига советского народа,
который в невиданно жестокой борьбе отстоял свою
Родину. Ученые-химики принимали самое активное
участие в обеспечении
победы над фашистской
Германией.
å Академик Александр
Ерминингельдович Арбузов – основоположник
химии
фо с фор органиче ских
соединений. Его деятельность была неразрывно
связана с прославленной Казанской школой
химиков. Исследования
А.Е.Арбузов
Арбузова были всецело
Х ИМИЯ
май–июнь
2015
6
http://dlm6.meta.ua/pic/0/52/21/
Iu7dLJueIA.jpg
Материал будет полезен при проведении мероприятий, посвященных победе советского народа в Великой Отечественной войне. Об этом надо говорить на всех уроках,
в том числе и на уроках химии, и во внеурочное время.
http://ww.mirmarok.ru/edimg/000ShortHistory/USSR/
CHistSU55.JPG
О.С.КОНДАУРОВА,
учитель химии,
г. Тихорецк,
Краснодарский край
http://www.tverlife.ru/img/
news/53852/29389_329_246.jpg?2
http://www.coldwar.ru/conflicts/
china/17.jpg
http://dic.academic.ru/dic.nsf/bse/16135
6/%D0%94%D1%83%D0%B1%D0%B8
%D0%BD%D0% B8%D0%BD
http://img0.liveinternet.ni/images/
attach/c/0/44/656/44656912_
Knunyants_ivan_lydvigovitch.JPG
К 70- л ет и ю В ел и ко й П о беды
чале 1940-х гг. Семенов и его сотрудники исследовали
процессы взрыва, горения, детонации. Их результаты
использовались во время войны при производстве
патронов, артиллерийских снарядов, взрывчатых веществ, зажигательных смесей для огнеметов.
å Профессор Военной
академии
химической
защиты
Иван
Людвигович Кнунянц
разработал
надежные
средства индивидуальной защиты людей от
отравляющих веществ.
За эти исследования в
1945 г. он был удостоен
И.JI.Кнунянц
Государственной премии
СССР.
å Еще до начала
войны
Михаил
Михайлович Дубинин,
профессор Военной академии химической защиты, проводил исследования сорбции газов, паров
и растворенных веществ
твердыми
пористыми
телами. Дубинин – признанный авторитет по
М.М.Дубинин
вопросам, связанным с
противохимической защитой органов дыхания.
å Крупнейший химик-технолог
Семен
Исаакович Вольфкович
исследовал соединения
фосфора, был директором НИИ удобрений и инсектицидов. Сотрудники
этого института создавали фосфорно-серные
сплавы для бутылок, коС.И.Вольфкович
торые служили противотанковыми «бомбами»;
изготавливали химические грелки для бойцов,
дозорных; разрабатывали
необходимые санитарной
службе средства против
обморожений, ожогов,
другие
лекарственные
препараты.
å Исследования Валентина Алексеевича
Каргина
охватывали
вопросы физической химии, электрохимии и фиВ.А.Каргин
зикохимии высокомолекулярных соединений. Каргин
разработал специальные материалы для изготовления
одежды, защищающей от действия отравляющих веществ, химические составы, делающие валяную обувь
непромокаемой, специальные типы резин для боевых
машин нашей армии.
На фронтах Отечественной войны сражались десятки тысяч представителей науки, проявляя мужество, стойкость и преданность Родине.
…Ничто не забыто, ничто не забыто,
Никто не забыт!
Не старят года, не изменят века
Черты дорого лица.
Героев своих мы найдем имена
И впишем навечно в сердца!
ВИКТОРИНА
1. Какое вещество входит в состав бездымного
пороха, наиболее часто использовавшегося в годы
войны?
а) Глюкоза;
б) крахмал;
в) тринитроцеллюлоза;
г) caxaроза.
Вторая Мировая война
(Ответ. в.)
2. Детонатором зажигательных бомб служит гремучая ртуть Hg(CNO)2. Смесь каких веществ является
начинкой для них?
а) Алюминия, железа и меди;
б) магния, цинка и оксида цинка;
в) алюминия, магния и оксида железа.
(Ответ. в.)
3. Какой неметалл входит в состав дымовых завеc?
а) Бор;
б) кремний;
в) углерод;
г) фосфор белый.
(Ответ. г.)
4. Кто изобрел противогаз?
а) В.В.Марковников;
б) Д.И.Менделеев;
в) Н.Д.Зелинский;
г) С.В.Лебедев.
(Ответ. в.)
7
Х ИМИЯ
май–июнь
2015
И З О П Ы ТА РА Б ОТ Ы
11. Наши солдаты в 1941 г. всеми силами старались
остановить немецкие танки, рвавшиеся к Москве. Им
не хватало продовольствия, обмундирования, но главное, боеприпасов. В этот критический момент на одном из заводов наладили выпуск бутылок с горючей
смесью КС (Качугина–Солодовникова). Это незамысловатое химическое устройство уничтожало немецкие
танки не только под Москвой в 1941 г., но и в 1945 г.
в Берлине. Что представлял собой запал для горючей
смеси?
а) Серная кислота, поваренная соль, сахар;
б) серная кислота, бертолетова соль, сахарная пудра;
в) серная кислота, поваренная соль, питьевая сода.
(Ответ. б.)
12. В воздух взвилась красная сигнальная ракета.
Соли какого элемента обусловили ее окраску?
Танк Т-34
Красный цвет сигнальной ракете придают соединения
стронция
http://ruturu.ru/pict.raw?id=_ARWBOWPHB
http://vignette4.wikia.nocookie.net/zombie/
images/3/36/Bыcтpeл_cигнaльнoй_paкeты.jpg/
revision/latest?cb=20140927064652&path-prefix=ru
5. Какой сплав использовали для изготовления артиллерийских снарядов и патронов?
а) Сталь;
б) латунь;
в) чугун;
г) дюралюминий.
(Ответ. б.)
6. Ученый-химик, работавший в период Великой
Отечественной войны в области агрохимии над проблемами повышения урожайности зерновых и овощных культур и являющийся автором одной из теорий
происхождения жизни на Земле:
а) А.Н.Несмеянов;
б) Н.М.Жаворонков;
в) A.И.Опарин;
г) Д.И.Менделеев.
(Ответ. в.)
7. О каком танке маршал И.С.Конев писал: «Не
было лучшей боевой машины ни в одной армии. До
самого конца он оставался непревзойденным»?
а) Т-34;
б) «Тигр»;
в) «Пантера»;
г) ИС-3.
(Ответ. а.)
8. Какой неметалл является обязательным компонентом всех взрывчатых веществ?
а) Углерод;
б) кремний;
в) бром;
г) азот.
(Ответ. г.)
9. В 1943 г. Гитлер запретил экипажам своих танков
вступать в бой с советскими танками ИС-2 на расстоянии 1 км, т.к. фашистские снаряды не могли пробить
лобовую танковую броню. Какой металл использовался для изготовления мощной брони ИС-2?
а) Алюминий;
б) медь;
в) титан;
г) цинк.
(Ответ. в.)
10. Кто из ученых-химиков разработал специальные материалы для одежды, защищающие от действия
отравляющих веществ, и специальные типы резин для
боевых машин?
а) В.А.Каргин;
б) Д.И.Менделеев;
в) В.В.Марковников;
г) H.Н.Семенов.
(Ответ. а.)
Х ИМИЯ
май–июнь
2015
(Ответ. Стронция.)
13. Назовите ученого-химика, автора книги «Война
и стратегическое сырье».
(Ответ. Академик А.Е.Ферсман.)
14. Где и каким образом в годы войны применялся
водород?
(Ответ. Для наполнения аэростатов
заграждения и наблюдения,
в блокадном Ленинграде жидкий водород
использовали в качестве топлива.)
Наконец пришла долгожданная Победа, и 9 мая
1945 г. в 22 часа пурпурная заря салюта встала над
Москвой. Великая Победа!
Она была необходима человечеству, чтобы сохранить на земле жизнь. И поэтому память о сорок пятом
вечна, как сама жизнь!
Л И Т Е РАТ У РА
Белоногова Г.У. Химия и война. Химия – Первое
сентября, 2005, № 2, c. 8–18.
8
П ОД ГОТО В КА К Е Г Э П О Х И М И И
Решение расчетных задач
по химии
В.Н.ДОРОНЬКИН,
В.А.ФЕВРАЛЕВА,
Ростовский государственный
университет путей сообщения,
А.Г.БЕРЕЖНАЯ,
Южный федеральный университет,
г. Ростов-на-Дону
В публикуемом материале представлены задачи, в которых требуется определить состав смесей веществ
с похожими свойствами, вычислить массовую долю
вещества в растворе, образованном в результате
реакции с выделением газа, а также рассмотрена
задача на замещение одного металла другим.
Окончание. См. также № 11, 12/2014; № 1, 2, 3/2015.
Содержание
I. Типовые расчеты.
1. Теоретические расчеты по
химическим уравнениям.
2. Решение задач на «чистые» вещества и «избыток-недостаток».
3. Решение задач на «выход
продукта реакции».
II. Комплексные задачи.
II. КОМПЛЕКСНЫЕ ЗАДАЧИ
Пример 13. При сгорании
15,4 г смеси магния и цинка образовалось 20,2 г смеси продуктов реакции. Определить массовые доли веществ в исходной
смеси.
Дано:
m(Zn + Mg) = 15,4 г, ω(Zn) – ?
m(ZnO + MgO) =
ω(Mg) – ?
= 20,2 г.
Основные формулы для расчета:
ν = m(в-ва) / М(в-ва),
ν = V / VM,
ω = m(в-ва) / m(р-ра),
r = m / V.
1. Проводим анализ условия.
«При сгорании 15,4 г смеси
магния и цинка образовалось
20,2 г смеси продуктов реакции».
В условии речь идет о следующих
химических реакциях:
2Zn + O2 = 2ZnO,
(1)
2Mg + O2 = 2MgO.
(2)
2. Устанавливаем логические
связи:
1) Требуется определить состав смеси веществ с похожими
свойствами.
2) Массовая доля вещества в
смеси находится по формуле:
ω = m(в-ва)/m(смеси).
3) Массы цинка и оксида цинка
связаны с количеством вещества
цинка.
4) Массы магния и оксида магния связаны с количеством вещества магния.
3. План решения задачи.
1) Обозначить количества веществ цинка и магния через x и y
соответственно.
2) Рассчитать массы цинка и
магния, используя введенные обозначения.
3) Рассчитать массу оксида
цинка по уравнению (1).
4) Рассчитать массу оксида
магния по уравнению (2).
5) Составить и решить систему
уравнений.
6) Вычислить массовую долю
цинка и магния в смеси.
Решение
1) Пусть в исходной смеси x
моль Zn и y моль Mg.
2) M(Zn) = 65 г/моль,
m(Zn) = 65x г,
9
M(Mg) = 24 г/моль,
m(Mg) = 24y г,
m(смеси Zn + Mg) =
= 65x + 24y = 15,4 г.
3) По уравнению (1):
ν(ZnO) = ν(Zn) = x моль,
M(ZnO) = 81 г/моль,
m(ZnO) = 81x г.
4) По уравнению (2):
ν(MgO) = ν(Mg) = y моль,
M(MgO) = 40 г/моль,
m(MgO) = 40y г,
5) m(смеси ZnO + MgO) =
= 81x + 40y = 20,2 г.
65 x + 24 y = 15, 4

81x + 40 y = 20, 2
x = 0,2 моль Zn,
y = 0,1 моль Mg.
6) m(Zn) = 65æ0,2 = 13 г,
m(Mg) = 24æ0,1 = 2,4 г,
ω(Zn) = 13/15,4 ≈ 0,8442,
или 84,42 %,
ω(Mg) = 100 – 84,42 = 15,58 %.
Ответ. ω(Zn) = 84,42 %;
ω(Mg) = 15,58 %.
Х ИМИЯ
май–июнь
2015
П ОД ГОТО В КА К Е Г Э П О Х И М И И
Пример 14. Смесь алюминиевого и магниевого порошков
обработали избытком разбавленной серной кислоты, при этом
выделилось 22,4 л (н.у.) водорода. Если такую же массу смеси
обработать избытком раствора
гидроксида натрия, то выделяется 13,44 л (н.у.) водорода. Рассчитайте массовую долю магния
в исходной смеси.
Дано:
V1(H2) = 22,4 л,
V2(H2) = 13,44 л.
ω(Mg) – ?
Основные формулы для расчета:
ν = m(в-ва) / М(в-ва),
ν = V / VM,
ω = m(в-ва) / m(р-ра).
1. Разбиваем условие на смысловые фрагменты, выделяем ключевые слова и понятия и составляем уравнения реакций (химическая часть задачи).
1-й фрагмент. «Смесь алюминиевого и магниевого порошков обработали избытком разбавленной серной кислоты, при
этом выделилось 22,4 л (н.у.) водорода». В этом фрагменте описаны
реакции:
2Al + 3H2SO4 =
= Al2(SO4)3 + 3H2↑,
(1)
Mg + H2SO4 = MgSO4 + H2↑. (2)
2-й фрагмент. «Если такую же
массу смеси обработать избытком
раствора гидроксида натрия, то
выделяется 13,44 л (н.у.) водорода».
2Al + 2NaOH + 6H2O =
= 2Na[Al(OH)4] + 3H2↑, (3)
Mg + NaOH ¹ не реагируют. (4)
2. Устанавливаем логические
связи.
1) Требуется определить состав смеси веществ с похожими
свойствами.
Х ИМИЯ
май–июнь
2015
2) Из условия следует, что:
3) По уравнению (3):
V(H2)Al + V(H2)Mg = V1(H2)
ν(H2)Al = 1,5x моль,
и V(H2)Al = V2(H2),
1,5x = 0,6.
или, переходя к количеству вещества,
4) Находим количества веществ
алюминия и магния в смеси:
ν(H2)Al + ν(H2)Mg = ν1(H2)
x = 0,4 моль Al,
и ν(H2)Al = ν2(H2).
y = 0,4 моль Mg.
3) Объемы выделяющегося водорода связаны с количеством вещества алюминия и магния.
4) Массы алюминия и магния
связаны с их количеством веществ.
5) Массовая доля вещества в
смеси находится по формуле:
ω = m(в-ва) / m(смеси).
3. План решения задачи.
1) Рассчитать количества вещества водорода, выделяющегося
при взаимодействии смеси с кислотой и щелочью.
2) По уравнениям (1) и (3) найти количества вещества водорода,
выделяющегося при взаимодействии алюминия с кислотой и щелочью.
3) По уравнению (2) найти количество вещества водорода, выделяющегося при взаимодействии
магния с кислотой.
4) Найти количества веществ
алюминия и магния.
5) Рассчитать массы металлов
в смеси.
6) Вычислить массовую долю
магния в смеси.
Решение
1) ν1(H2) = 22,4/22,4 = 1,0 моль,
ν2(H2) = 13,44/22,4 = 0,6 моль.
2) Пусть в смеси содержится x
моль Al и y моль Mg.
Тогда по уравнениям (1) и (2):
5) Рассчитываем массы металлов и массу смеси:
m(Al) = 27x г,
m(Mg) = 24y г,
m(смеси Al + Mg) = (27x + 24y) г;
m(Al) = 0,4æ27 = 10,8 г,
m(Mg) = 0,4æ24 = 9,6 г,
m(смеси) = 9,6 + 10,8 = 20,4 г.
6) Рассчитываем
долю магния:
массовую
ω(Mg) = 9,6/20,4 = 0,4706,
или 47,1 %.
Ответ. ω(Mg) = 47,1 %.
Пример 15. 10 г мела опустили в 200 г раствора, содержащего
1 моль соляной кислоты. Определите массовую долю соли в
образовавшемся растворе.
Дано:
m(CaCO3) = 10 г,
m(р-ра HCl) = 200 г,
ν(HCl) = 1 моль.
ω(CaCl2) – ?
Основные формулы для расчета:
ν = m(в-ва) / М(в-ва),
ν = V / VM,
ω = m(в-ва) / m(р-ра).
ν(H2)Mg = y моль,
1. Проводим анализ условия.
«10 г мела опустили в 200 г
раствора, содержащего 1 моль соляной кислоты». Речь идет о химической реакции:
1,5x + y = 1.
CaCO3 + 2HCl = CaCl2 + H2O + CO2↑.
ν(H2)Al = 1,5x моль,
10
Ре ше н и е ра сч ет н ы х з а да ч п о х и ми и
2. Устанавливаем логические
связи.
1) Массовая доля соли в образовавшемся растворе вычисляется
по формуле:
ω(CaCl2) =
= m(CaCl2) / m(образов. р-ра).
2) Масса CaCl2 связана с количествами веществ мела и соляной
кислоты уравнением реакции.
3) Массу образовавшегося раствора находим, анализируя условие задачи и уравнение реакции,
по формуле:
m(образов. р-ра) = m(CaCO3) +
+ m(р-ра НCl) – m(CО2).
4) Формула для вычисления
массовой доли хлорида кальция:
ω(CaCl2) =
=
m(CaCl 2 )
.
m( р − ра HCl) − m(CO2 )
m(CaCO3 ) + m(
3. План решения задачи.
1) Рассчитать количество вещества CaCO3.
2) По уравнению реакции вычислить количество вещества и
массу CaCl2.
3) По уравнению реакции вычислить количество вещества и
массу CO2.
4) Вычислить массовую долю
CaCl2.
Решение
1) M(CaCO3) = 100 г/моль,
ν(CaCO3) = 10/100 = 0,1 моль.
2) По уравнению реакции:
CaCO3 находится в недостатке,
HCl находится в избытке в количестве (1,0 – 0,2) = 0,8 моль; расчет
надо проводить по CaCO3.
ν(CaCl2) = ν(CaCO3) = 0,1 моль.
M(CaCl2) = 111 г/моль,
m(CaCl2) = 0,1æ111 = 11,1 г.
3) По уравнению реакции:
ν(CO2) = ν(CaCO3) = 0,1 моль,
2. Устанавливаем логические
связи.
1) Массовая доля вещества в
растворе вычисляется по формуле:
M(CO2) = 44 г/моль,
m(CO2) = 0,1æ44 = 4,4 г.
4) ω(CaCl2) =
= 11,1/(10 + 200 – 4,4) » 0,05399,
или 5,40 %.
Ответ. ω(CaCl2) = 5,4 %.
Пример 16. Нитрит калия
массой 34 г внесли при нагревании в 400 г раствора бромида аммония с массовой долей
17,15 %. Какой объем (н.у.) азота выделится при этом и какова
массовая доля солей в образовавшемся растворе?
Дано:
m(KNO2) = 34 г,
V(N2) – ?
m(р-ра NH4Br) =
ω(KBr) – ?
= 400 г, ω(исх. соли) – ?
ω(NH4) = 17,15 %,
или 0,1715.
Основные формулы для расчета:
ν = m(в-ва) / М(в-ва),
ν = V / VM,
ω = m(в-ва) / m(р-ра).
1. Разбиваем условие на смысловые фрагменты, выделяем ключевые слова и понятия и составляем уравнение реакции (химическая часть задачи).
1-й фрагмент. «Нитрит калия
массой 34 г внесли при нагревании в 400 г раствора бромида аммония с массовой долей 17,15 %».
KNO2 + NH4Br = N2↑ + KBr + 2H2O.
2-й фрагмент. «Какой объем
(н.у.) азота выделится при этом и
какова массовая доля солей в образовавшемся растворе?»
Химические превращения в
условии не описываются. Вероятно, имеет место указанная выше
реакция.
11
ω = m(в-ва) / m(р-ра).
2) В растворе будут находиться
соли: KBr (продукт реакции) и находящийся в избытке либо KNO2,
либо NH4Br. Массовая доля солей
для решаемой задачи будет вычисляться по формулам:
ω(KBr) =
=
m(KBr )
,
m(KNO2 ) + m
m(( р- ра NH 4 Br) − m(N2 )
ω(KNO2) =
=
m(KNO2 )
,
m(KNO2 ) + m
m(( р- ра NH 4 Br) − m(N2 )
ω(NH4Br) =
=
m(NH4Br )
.
m(KNO2 ) + m
m(( р- ра NH 4 Br) − m(N2 )
3) Количества веществ азота
и бромида калия равны количеству вещества того из исходных
веществ, которое прореагирует
полностью (находится «в недостатке»).
3. План решения задачи.
1) Вычислить количества веществ для исходных веществ.
2) По уравнению реакции
определить количество вещества
того из исходных веществ, которое
находится «в избытке» и его массу.
3) По уравнению реакции рассчитать количество вещества, массу и объем азота.
4) По уравнению реакции рассчитать количество вещества и
массу бромида калия.
5) Рассчитать массовые доли
солей в растворе.
Решение
1) а) M(KNO2) = 85 г/моль,
ν(KNO2) = 34/85 = 0,4 моль;
б) m(NH4Br) = 0,1715æ400 =
= 68,6 г,
M(NH4Br) = 98 г/моль,
Х ИМИЯ
май–июнь
2015
П ОД ГОТО В КА К Е Г Э П О Х И М И И
ν(NH4Br) = 68,6/98 = 0,7 моль.
2) В избытке находится NH4Br
в количестве:
(0,7 – 0,4) = 0,3 моль,
m(NH4Br) = 0,3æ98 = 29,4 г.
3) По уравнению реакции:
ν(N2) = ν(KNO2) = 0,4 моль,
V(N2) = 0,4æ22,4 = 8,96 л,
Основные формулы для расчета:
ν = m(в-ва) / М(в-ва),
ν = V / VM,
ω = m(в-ва) / m(р-ра),
r = m / V.
1. Проводим анализ условия.
«Сколько граммов металлического натрия надо растворить в
200 мл 10%-го раствора гидроксида натрия…» Речь идет о химической реакции натрия с водой
раствора:
2Na + 2H2O = 2NaOH + H2↑.
M(N2) = 28 г/моль,
m(N2) = 0,4·28 = 11,2 г.
4) По уравнению реакции:
2. Устанавливаем логические
связи.
1) Массовая доля вещества в
растворе вычисляется по формуле:
ν(KBr) = ν(KNO2) = 0,4 моль,
M(KBr) = 119 г/моль,
m(KBr) = 0,4æ119 = 47,6 г.
5) m(р-ра) = 34 + 400 – 11,2 =
= 422,8 г;
ω(NH4Br) = 29,4 / 422,8 = 0,0695,
или 6,95 %;
ω(KBr) = 47,6 / 422,8 = 0,1126,
или 11,26 %.
Ответ. V(N2) = 8,96 л;
ω(KBr) = 11,26 %;
ω(NH4Br) = 6,95 %.
Пример 17. Сколько граммов металлического натрия
надо растворить в 200 мл 10%-го
раствора гидроксида натрия
(ρ = 1,1 г/мл), чтобы концентрация вещества в растворе возросла до 30 %?
Дано:
V(р-ра NaOH) =
m(Na) – ?
= 200 мл,
ω1(NaOH) = 10 %,
или 0,1,
r = 1,1 г/мл,
ω2(NaOH) = 30 %,
или 0,3.
Х ИМИЯ
май–июнь
2015
Масса гидроксида натрия увеличивается в результате протекания химической реакции. Масса
раствора увеличивается за счет добавленного натрия и уменьшается
за счет выделяющегося водорода.
ω2(NaOH) =
= m(NaOH)общ / m2(р-ра NaOH) =
m(NaOH)по ур - ю + m
m((NaOH)в р- ре
m( р- ра NaO
NaOH
N
m(Na) + m(
aOH
H) − m(H2 )
.
2) Количество вещества и масса образующегося гидроксида натрия связаны с количеством вещества добавленного натрия уравнением реакции.
3) Количество вещества и масса
выделяющегося водорода связаны
с количеством вещества добавленного натрия уравнением реакции.
3. План решения задачи.
1) Вычислить массу NaOH в
1-м растворе.
2) Обозначить количество добавленного натрия через x моль и
найти массу натрия.
3) По уравнению реакции рассчитать количество вещества и
массу образующегося гидроксида
натрия.
12
m(NaOH)в р-ре = 0,1æ220 = 22 г.
2) Пусть ν(Na) = x моль,
тогда:
m(Na) = 23x г.
3) По уравнению реакции
ν(NaOH) = ν(Na) = x моль.
m(NaOH)по ур-ю = 40x г.
ω = m(в-ва) / m(р-ра).
=
4) По уравнению реакции рассчитать количество вещества и
массу выделяющегося водорода.
5) Вычислить количество вещества и массу добавленного натрия.
Решение
1) m(р-ра NaOH) = 1,1æ200 =
= 220 г,
4) По уравнению реакции:
ν(H2) = 0,5ν(Na) и 0,5x моль H2.
M(H2) = 2 г/моль,
m(H2) = 0,5æxæ2 = x г.
5) По формуле для вычисления
массовой доли:
0,3 = (22 + 40x) / (220 + 23x – x),
x » 1,32 моль,
m(Na) = 1,32æ23 = 30,36 г.
Ответ. m(Na) = 30,36 г.
Пример 18. Железную пластинку опустили в раствор нитрата серебра. Через некоторое
время пластинку вынули, промыли водой, высушили и взвесили. Ее масса увеличилась на
3,2 г. Найдите массу серебра,
выделившегося из раствора.
Дано:
Dm(пластинки) =
= 3,2 г.
m(Ag) – ?
Основная формула для расчета:
ν = m(в-ва) / М(в-ва).
Ре ше н и е ра сч ет н ы х з а да ч п о х и ми и
1. Разбиваем условие на смысловые фрагменты, выделяем ключевые слова и понятия и составляем уравнение реакции (химическая часть задачи).
1-й фрагмент. «Железную
пластинку опустили в раствор
нитрата серебра».
Fe + 2AgNO3 = Fe(NO3)2 + 2Ag¯.
Графически
происходящие
процессы
можно
изобразить
cледующей схемой.
Cоставленная схема показывает, что железо при протекании
реакции будет удаляться с поверхности пластинки и при этом масса
пластинки будет уменьшаться. Серебро будет выделяться на поверхности пластинки, и масса ее будет
увеличиваться.
2-й фрагмент. «Через некоторое время пластинку вынули,
промыли водой, высушили и взве-
сили. Ее масса увеличилась на
3,2 г». Химические реакции в этом
фрагменте не описываются.
2. Устанавливаем логические
связи.
Количество вещества растворившегося железа связано с количеством выделившегося серебра
уравнением реакции.
3. План решения задачи.
1) По уравнению реакции вычислить массы прореагировавших
железа и серебра.
2) Составить уравнение материального баланса для изменения
массы пластинки:
m0(Fe-пластинки) – m(Fe) + m(Ag) =
= m1(Fe-пластинки).
Преобразуем уравнение:
m1(Fe-пластинки) –
– m0(Fe-пластинки) =
= m(Ag) – m(Fe),
Dm(Fe-пластинки) =
= m(Ag) – m(Fe).
3) Рассчитать по уравнению
материального баланса количество вещества и массу выделившегося серебра.
Решение
1) Пусть ν(Fe) = x моль,
тогда:
M(Fe) = 56 г/моль;
m(Fe) = xæ56 г.
2) По уравнению реакции:
ν(Ag) = 2ν(Fe) = 2x моль,
M(Ag) = 108 г/моль;
m(Ag) = 2xæ108 = 216x г.
3) По уравнению материального баланса:
3,2 = – xæ56 + 216x.
x = 0,02,
m(Ag) = 0,02æ 216 = 4,32 г.
Ответ. m(Ag) = 4,32 г.
П ОД ГОТО В КА К Е Г Э П О Х И М И И
Решение задач на нахождение
молекулярной формулы вещества
Для нахождения формулы вещества существуют разные способы.
В публикуемом материале рассмотрены решения, где используются общие формулы классов веществ. Также предложены задачи и
алгоритмы их решений, в основе которых лежат умения составления уравнений реакций. Эти умения необходимы как для вывода
формулы по продуктам сгорания вещества, так и для нахождения
Продолжение. См. также № 4/2015.
ее на основе закона сохранения массы веществ в реакции.
В.А.БЕЛОНОГОВ,
Г.У.БЕЛОНОГОВА,
г. Уфа
Содержание
1. Вывод формулы вещества
по массовым долям элементов.
2. Вывод формулы вещества
по массовой доле одного
из элементов и общей формуле класса веществ.
3. Вывод формулы вещества по общей формуле
класса веществ и какимлибо другим данным.
4. Вывод формулы вещества по продуктам сгорания.
13
5. Вывод формулы вещества на основе закона сохранения массы.
6. Вывод формулы вещества по уравнениям реакций.
7. Комбинированные задачи.
8. Олимпиадные задачи.
Х ИМИЯ
май–июнь
2015
П ОД ГОТО В КА К Е Г Э П О Х И М И И
ВЫВОД ФОРМУЛЫ ВЕЩЕСТВА
ПО ОБЩЕЙ ФОРМУЛЕ КЛАССА
ВЕЩЕСТВ И КАКИМ-ЛИБО ДРУГИМ
ДАННЫМ
В условиях задач указан класс
соединения, может быть дана
плотность паров по другому газу
или удельная плотность.
Алгоритм нахождения
химической формулы вещества
по общей формуле класса
и каким-либо другим данным
1) Прочитайте текст задачи.
2) Запишите условия и требования задачи.
3) Найдите молярную массу
неизвестного вещества.
4) Запишите общую формулу
класса неизвестного вещества; проведите соответствующие расчеты и
определите п.
5) Запишите ответ.
Пример.
1) Прочитайте текст задачи.
44. Выведите молекулярную
формулу предельной одноосновной кислоты, пары которой в
3,03 раза тяжелее воздуха.
2) Запишите условия и требования задачи.
Дано:
Dвозд = 3,03.
CnH2n+1COOH – ?
3) Найдите молярную массу
неизвестного вещества, учитывая плотность этого вещества
по воздуху.
М(CnH2n+1COOН) = 3,03æ29 =
= 88 г/моль.
4) Проведите соответствующие расчеты, учитывая общую
формулу класса предельных органических кислот, определите количество атомов углерода.
М(CnH2n+1COOН) =
= 14n + 1 + 12 + 32 + 1 = 88,
14n = 42,
n = 3,
следовательно, кислота –
C3H7COOH.
Х ИМИЯ
май–июнь
2015
5) Запишите ответ.
Ответ. C3H7COOH.
Задачи для самостоятельного
решения
45. Пары некоторого хлоралкана в 3,19 раз тяжелее воздуха.
Установите молекулярную формулу этого соединения.
(C4H9Cl.)
46. Относительная плотность
дихлоралкена по воздуху равна
3,345. Установите молекулярную
формулу дихлоралкена.
(С2H2Сl2.)
47. Установите молекулярные
формулы алкена и продукта взаимодействия его с 1 моль бромоводорода, если это монобромпроизводное имеет относительную
плотность по воздуху 4,24.
(C3H6; С3H7Br.)
Пример.
1) Прочитайте текст задачи.
48. Изобразите структурную
формулу предельного одноатомного спирта и назовите его по
систематической номенклатуре,
если известно, что плотность
его паров по воздуху равна 2,55
и что он не окисляется оксидом
меди(II) при нагревании.
2) Запишите условия и требования задачи.
Дано:
Dвозд = 2,55.
CnH2n+1OH – ?
3) Найдите молярную массу
неизвестного вещества, учитывая плотность этого вещества
по воздуху.
Найдите молярную массу
спирта:
М(CnH2n+1OН) = 2,55æ29 =
= 74 г/моль.
4) Проведите соответствующие расчеты, учитывая общую
формулу класса предельных одноатомных спиртов, определите количество атомов углерода.
М(CnH2n+1OН) =
= 14n + 1 + 16 + 1 = 74,
14
14n = 56,
n = 4,
следовательно, спирт – С4Н9ОН.
По условию спирт не окисляется оксидом меди(II), следовательно, это третичный спирт – 2-метилпропанол-2.
5) Запишите ответ.
CH3
|
Ответ. CH3 − C − CH3 ,
|
OH
2-метилпропанол-2.
Пример.
1) Прочитайте текст задачи.
49. Установите молекулярную формулу газообразного алкена, 1 л (н.у.) которого имеет
массу 2,5 г.
2) Запишите условия и требования задачи.
Дано:
V(CnH2n) = 1 л,
m(CnH2n) = 2,5 г.
CnH2n – ?
3) Найдите молярную массу
неизвестного вещества.
В условии задачи указано, что
такая-то масса вещества занимает
такой-то объем. Эта информация
необходима для нахождения молярной массы истинной формулы,
т.е. 2,5 г вещества занимает объем
1 л, а х г вещества занимает объем
22,4 л, отсюда:
1 л – 2,5 г,
22,4 л – х г,
x = 56 г/моль.
4) Проведите соответствующие расчеты, учитывая общую
формулу класса алкенов, определите количество атомов углерода.
M(CnH2n) = 12n + 2n = 56,
14n = 56,
n = 4,
следовательно, газообразный алкен – бутен.
5) Запишите ответ.
Ответ. С4Н8.
Решен ие задач н а н ахо ж д е н и е м ол е кул я р н о й ф о р м ул ы в е щ ества
Задачи для самостоятельного
решения
50. Установите молекулярную
формулу газообразного циклоалкана, 5 л (н.у.) которого имеют
массу 9,375 г.
(C3H6.)
51. Установите молекулярную
формулу газообразного циклоалкана, 1 л (н.у.) которого имеет массу 2,5 г.
(C4H8.)
52. Установите молекулярную
формулу газообразного диенового
углеводорода, 10 л (н.у.) которого
имеют массу 17,86 г.
(C3H4.)
ВЫВОД ФОРМУЛЫ ВЕЩЕСТВА
Пример.
1) Прочитайте текст задачи.
53. При сгорании газообразного органического вещества, не
содержащего кислород, выделилось 2,24 л (н.у.) углекислого газа,
1,8 г воды и 3,65 г хлороводорода.
Установите молекулярную формулу сгоревшего вещества.
2) Запишите условия и требования задачи.
Дано:
V(CО2) = 2,24 л,
m(H2О) = 1,8 г,
m(HCl) = 3,65 г.
CxHyClz – ?
СхНуСlz + (х +
ПО ПРОДУКТАМ СГОРАНИЯ
В условиях таких задач указана
масса вещества и массы или объемы продуктов сгорания.
Алгоритм нахождения
химической формулы
вещества по его плотности
и продуктам сгорания
1) Прочитайте текст задачи.
2) Запишите условия и требования задачи.
3) Найдите количества веществ продуктов реакции.
4) Найдите количества веществ элементов, входящих в состав сгоревшего
вещества.
5) Определите, входит ли в
состав вещества кислород: сложите числовые
значения масс элементов,
входящих в состав вещества, сопоставьте с массой сгоревшего вещества.
6) Найдите отношение количеств веществ исходных
элементов и предложите
простейшую формулу вещества, приняв самое маленькое число за единицу.
7) Найдите молярную массу
истинной формулы вещества.
8) Сравните молярную массу
истинной и простейшей
формул. Выведите истинную формулу вещества.
9) Запишите ответ.
2,224 л
y−z
)O2 ®
4
 y − z
1,8 г
3,665 г
H O + zHCl.
® xCO2 + 
36,5 г / моль
 2  2
22,4 л / моль
18 г / м
моль
3) Найдите количества веществ продуктов реакции.
ν(CO2) = 2,24 / 22,4 = 0,1 моль,
ν(HCl) = 3,65 / 36,5 = 0,1 моль,
ν(H2O) = 1,8 / 18 = 0,1 моль.
4) Найдите количества веществ элементов, входящих в состав сгоревшего вещества.
ν(Cl) = ν(HCl) = 0,1 моль,
ν(C) = ν(CO2) = 0,1 моль.
При нахождении количества
вещества водорода необходимо
учитывать, что водород входит в
состав воды и хлороводорода:
ν(H) = 2ν(H2O) + ν(HCl) =
= 0,1æ2 + 0,1 = 0,3 моль.
Поскольку по условию задачи
в состав вещества кислород не
входит, можем сразу приступить к
выводу простейшей формулы.
5) Найдите отношение количеств веществ исходных элементов и предложите простейшую
15
формулу вещества, приняв самое
маленькое число за единицу.
ν(С) : ν(H) : ν(Cl) =
= 0,1 : 0,3 : 0,1 = 1 : 3 : 1.
Искомая формула – CH3Cl.
6) Запишите ответ.
Ответ. CH3Cl.
Задачи для самостоятельного
решения
54. При сгорании газообразного органического вещества, не содержащего кислород, выделилось
2,24 л (н.у.) углекислого газа и 4 г
фтороводорода. Установите молекулярную формулу сгоревшего соединения.
(CH2F2.)
55. При сгорании газообразного органического вещества, не содержащего кислород, выделилось
4,48 л (н.у.) углекислого газа, 1,8 г
воды и 4 г фтороводорода. Установите молекулярную формулу сгоревшего вещества.
(C2H4F2.)
56. При сгорании газообразного органического вещества, не
содержащего кислород, выделилось 4,48 л (н.у.) углекислого газа,
3,6 г воды и 3,65 г хлороводорода.
Установите молекулярную формулу сгоревшего вещества.
(C2H5Cl.)
57. При сгорании газообразного органического вещества, не содержащего кислород, выделилось
6,72 л (н.у.) углекислого газа, 3,6 г
воды и 7,3 г хлороводорода. Установите молекулярную формулу
сгоревшего вещества.
(C3H6Cl2.)
П р и м е р.
1) Прочитайте текст задачи.
58. При полном сгорании циклического углеводорода образовалось 27 г воды и 33,6 л СО2
(н.у.). Относительная плотность
этого вещества по аргону равна
1,05. Установите молекулярную
формулу этого углеводорода.
Х ИМИЯ
май–июнь
2015
П ОД ГОТО В КА К Е Г Э П О Х И М И И
2) Запишите условия и требования задачи.
Дано:
m(H2О) = 27 г,
V(CО2) = 33,6 л,
DAr(X) = 1,05.
X–?
X + O2 ®
33,6 л
CO2
22,4 л / моль
27 г
O.
+ H 2O
18 г / м
моль
3) Найдите количества веществ продуктов реакции.
ν(CO2) = 33,6 / 22,4 = 1,5 моль,
ν(H2O) = 27 / 18 = 1,5 моль.
4) Найдите количества веществ элементов, входящих в состав сгоревшего вещества.
ν(C) = ν(CO2) = 1,5 моль,
ν(H) = 2ν(H2O) = 3 моль.
5) Найдите отношение количеств веществ исходных элементов и предложите простейшую
формулу вещества, приняв самое
маленькое число за единицу.
ν(С) : ν(H) = 1,5 : 3 = 1 : 2,
следовательно, СН2 – простейшая
формула.
6) Найдите молярную массу
истинной формулы вещества.
M(X) = 1,05æ40 = 42 г/моль.
7) Сравните молярную массу
истинной и простейшей формул.
Выведите истинную формулу вещества.
M (X)
42
=
= 3.
M (CH2 )
14
Значит, индексы в истинной
формуле будут в 3 раза больше,
чем в простейшей формуле, т.е. истинная формула вещества – С3Н6.
8) Запишите ответ.
Ответ. С3Н6.
Х ИМИЯ
май–июнь
2015
Задачи для самостоятельного
решения
59. При сгорании вторичного
амина симметричного строения
выделилось 0,896 л углекислого
газа, 0,99 г воды и 0,112 л азота.
Определите молекулярную формулу амина. Изобразите его структурную формулу.
(C4H11N, (C2H5)2NH.)
60. При сгорании третичного
амина выделилось 0,896 л углекислого газа, 0,99 г воды и азота и
0,112 л азота. Определите молекулярную формулу амина. Изобразите его структурную формулу.
(C4H11N, C2H5N(CH3)2.)
П р и м е р.
1) Прочитайте текст задачи.
61. При сгорании органического вещества массой 7,2 г образовалось 8,1 г воды и 9,9 г СО2.
Относительная плотность этого
вещества по водороду равна 16.
Установите молекулярную формулу вещества.
2) Запишите условия и требования задачи.
Дано:
m(X) = 7,2 г,
m(H2O) = 8,1 г,
m(CО2) = 9,9 г,
DH2(X) = 16.
X– ?
7,2 г
9,9 г
8,1 г
44 г / м
моль
18 г / м
моль
X + O2 ® CO2 + H2O
O.
3) Найдите количества веществ продуктов реакции.
ν(CO2) = 9,9 / 44 = 0,225 моль,
ν(H2O) = 8,1 / 18 = 0,45 моль.
4) Найдите количества веществ элементов, входящих в состав сгоревшего вещества.
ν(C) = ν(CO2) = 0,225 моль,
ν(H) = 2ν(H2O) = 0,9 моль.
5) Определите, входит ли в
состав вещества кислород: сло-
16
жите числовые значения масс
элементов, входящих в состав
вещества, сопоставьте с массой
сгоревшего вещества.
Когда в задачах дана масса сгоревшего вещества, необходимо
проверить возможное наличие в
этом веществе кислорода.
m(С) = 0,225æ12 = 2,7 г,
m(H) = 0,9æ1 = 0,9 г,
2,7 + 0,9 < 7,2, следовательно,
искомое вещество содержит кислород:
m(O) = 7,2 – 2,7 – 0,9 = 3,6 г,
ν(O) = 3,6 / 16 = 0,225 моль.
6) Найдите отношение количеств веществ исходных элементов и предложите простейшую
формулу вещества, приняв самое
маленькое число за единицу.
ν(С) : ν(H) : ν(О) =
= 0,225 : 0,9 : 0,225 = 1 : 4 : 1.
Следовательно,
простейшая
формула вещества – СН4О.
7) Найдите молярную массу
истинной формулы вещества.
M(X) = 16æ2 = 32 г/моль.
8) Сравните молярную массу
истинной и простейшей формул.
Выведите истинную формулу вещества.
M (X)
32
=
= 1.
M (CH4O)
32
Значит, истинная формула соответствует простейшей.
9) Запишите ответ.
Ответ. СН3ОН.
Задачи для самостоятельного
решения
62. Сожгли органическое вещество массой 3 г, образовалось 3,6 г
Решен ие задач н а н ахо ж д е н и е м ол е кул я р н о й ф о р м ул ы в е щ ества
воды и 3,36 л углекислого газа.
Относительная плотность этого
вещества по воздуху равна 2,07.
Установите молекулярную формулу сгоревшего вещества.
(C3H8O.)
63. При сгорании 24,6 г вещества образовалось 26,88 л углекислого газа (при н.у.), 9 г воды, 2,24 л
азота (н.у.). 1 литр паров этого вещества (н.у.) имеет массу 5,491 г.
Найдите молекулярную формулу
вещества.
(C6H5NO2.)
64. При сгорании 4,5 г органического вещества было получено
5,04 л углекислого газа (н.у.) и
5,4 г воды. Относительная плотность паров данного вещества по
воздуху 2,069. Установите формулу вещества.
(C3H8O.)
Рассмотрим еще один пример,
где известен только один продукт
реакции.
П р и м е р.
1) Прочитайте текст задачи.
65. При сгорании 0,9 г некоторого предельного первичного
амина выделилось 0,224 л азота.
Определите молекулярную формулу этого амина.
2) Запишите условия и требования задачи.
Дано:
m(RNH2) = 0,9 г,
V(N2) = 0,224 л.
RNH2 – ?
0,9 г
2R − N
NH2 ®
0,224 л
N.
2
22,4 л / моль
3) Найдите количество вещества продукта реакции.
ν(N2) = 0,224 / 22,4 = 0,01 моль.
Определим количества вещества
амина по схеме реакции:
ν(R–NH2) = 2ν(N2) = 0,02 моль.
4) Найдите молярную массу
исходного амина.
M(R–NH2) = 0,9 / 0,02 =
= 45 г/моль.
5) Проведите соответствующие расчеты, учитывая общую
формулу класса аминов, определите количество атомов углерода.
М(CnH2n+1NH2) = 45 г/моль,
14n + 1 + 14 + 2 = 45,
14n = 28,
n = 2,
следовательно, искомый амин –
C2H5NH2.
6) Запишите ответ.
Ответ. C2H5NH2.
Задача для самостоятельного
решения
66. При сгорании 1,8 г некоторого первичного амина выделилось
0,448 л (н.у.) азота. Установите молекулярную формулу этого амина.
(C2H5NH2.)
ВЫВОД ФОРМУЛЫ ВЕЩЕСТВА
НА ОСНОВЕ ЗАКОНА СОХРАНЕНИЯ
МАССЫ
Алгоритм нахождения
химической формулы
по закону сохранения массы
вещества
1) Прочитайте текст задачи.
2) Запишите условия и требования задачи.
3) Рассчитайте по закону
сохранения массы массу
вещества с известной молярной массой.
4) Найдите количества веществ известного вещества и веществ, участвующих в реакции.
5) Определите
молярные
массы веществ, участвующих в реакции.
6) По общей формуле класса
определите
количество
атомов углерода и химические формулы соединений.
7) Запишите ответ.
17
П р и м е р.
1) Прочитайте текст задачи.
67. При щелочном гидролизе
6 г некоторого сложного эфира
получено 6,8 г натриевой соли
предельной одноосновной кислоты и 3,2 г спирта. Установите
возможную химическую формулу этого соединения и назовите
его.
2) Запишите условия и требования задачи.
Дано:
m(эфира) = 6 г,
m(RCOONa) = 6,8 г,
m(RROH) = 3,2 г.
Эфир – ?
Для решения задач данного
типа необходимо записать реакции
получения эфира и его гидролиза:
RCOOH + RROH ® RCOORR + H2O,
6г
RCOORR
OOR + NaOH ®
OORR
6,8 г
3,2 г
OH .
® RCOONa + RRO
3) Рассчитайте по закону сохранения массы массу вещества с
известной молярной массой.
По закону сохранения массы
найдем m(NaOH):
m(NaOH) = m(RCOONa) +
+ m(RROH) – m(RCOORR) =
= 6,8 + 3,2 – 6 = 4 г.
4) Найдите количества веществ известного вещества и веществ, участвующих в реакции.
ν(NaOH) = 4 /40 = 0,1 моль.
По уравнению реакции:
ν(RCOOR') = ν(RCOONa) =
= ν(R'OH) = ν(NaOH) = 0,1 моль.
5) Определите молярные массы веществ, участвующих в реакции.
M(RCOORR) = 6 / 0,1 = 60 г/моль;
M(RROH) = 3,2 / 0,1 = 32 г/моль.
Х ИМИЯ
май–июнь
2015
П ОД ГОТО В КА К Е Г Э П О Х И М И И
6) По общей формуле класса
определите количество атомов
углерода и химические формулы
соединений.
М(RR) = 32 – 17 = 15 г/моль,
следовательно, радикал RR – СН3, а
спирт – СН3ОН.
M(RCOORR) = 60 г/моль,
М(R) = 60 – 15 – 32 – 12 = 1 г/моль,
следовательно, это – Н.
7) Запишите ответ.
Искомый эфир – НCOOCH3 –
метилформиат.
Ответ. НCOOCH3,
метилформиат.
Задачи для самостоятельного
решения
68. Некоторая предельная одноосновная кислота массой 6 г
требует для полной этерификации
такой же массы спирта. При этом
получается 10,2 г сложного эфира.
Установите химическую формулу
эфира и назовите его.
(CH3COOC3H7, пропилацетат.)
69. Некоторый сложный эфир
массой 7,4 г подвергнут щелочному гидролизу. При этом получено
9,8 г калиевой соли предельной
одноосновной кислоты и 3,2 г
спирта. Установите возможную
химическую формулу эфира и назовите его.
(CH3COOCH3, метилацетат.)
70. Некоторый сложный эфир
массой 30 г подвергнут щелочному гидролизу. При этом получено
34 г натриевой соли предельной
одноосновной кислоты и 16 г
спирта. Установите возможную
химическую формулу эфира и назовите его.
(HCOOCH3, метилформиат.)
71. При щелочном гидролизе
37 г некоторого сложного эфира
получено 49 г калиевой соли предельной одноосновной кислоты и
16 г спирта. Установите возможную химическую формулу этого
соединения и назовите его.
(CH3COOCH3, метилацетат.)
Х ИМИЯ
май–июнь
2015
72. Некоторый сложный эфир
массой 37 г подвергнут щелочному гидролизу. При этом получено
34 г натриевой соли предельной
одноосновной кислоты и 23 г
спирта. Установите возможную
химическую формулу эфира и назовите его.
(НСООС2Н5, этилформиат.)
73. В результате нейтрализации
18,5 г предельной одноосновной
карбоновой кислоты гидроксидом
натрия получены продукты реакции общей массой 28,5 г. Определите молекулярную формулу карбоновой кислоты.
(C2H5COOH.)
74. В результате нейтрализации 12 г предельной одноосновной карбоновой кислоты гидроксидом калия получены продукты
реакции общей массой 23,2 г.
Определите молекулярную формулу карбоновой кислоты.
(CH3COOH.)
ВЫВОД ФОРМУЛЫ ВЕЩЕСТВА
ПО УРАВНЕНИЯМ РЕАКЦИЙ
В условии этих задач указаны
массы или объемы участников реакции и класс искомого вещества.
Алгоритм нахождения
химической формулы
вещества по уравнению
реакции
1) Прочитайте текст задачи.
2) Запишите условия, уравнения реакций и требования задачи.
3) Определите количество
вещества с известной молярной массой.
4) Определите количество
вещества неизвестного
вещества по уравнению
реакции.
5) Найдите молярную массу
неизвестного вещества.
6) По общей формуле класса
определите
количество
атомов углерода и химическую формулу соединения.
7) Запишите ответ.
18
П р и м е р.
1) Прочитайте текст задачи.
75. На окисление предельного одноатомного спирта пошло
10 г оксида меди(II). В результате реакции получили альдегид массой 10,75 г, медь и воду.
Определите молекулярную формулу исходного спирта.
2) Запишите условия и требования задачи.
Дано:
m(CuO) = 10 г,
m(RCHO) = 10,75 г.
CnH2n+1OH – ?
10 г
®
CnH2n+1OH + 80CuO
г/м
моль
10,75 г
® C nH2 nO + Cu + H2O.
(14 n+16 ) г / моль
1-й способ решения.
3) Определите количество вещества с известной молярной
массой.
M(CuO) = 64 + 16 = 80 г/моль;
ν(CuO) = 10 / 80 = 0,125 моль.
4) Определите количество вещества неизвестного вещества
по уравнению реакции.
ν(CuO) = ν(CnH2nO) = 0,125 моль.
5) Найдите молярную массу
неизвестного вещества.
M(CnH2nO) = 10,75 / 0,125 =
= 86 г/моль.
6) По общей формуле класса
определите количество атомов
углерода и химическую формулу
соединения.
M(CnH2nO) = 12n + 2n + 16 =
= (14n + 16) г/моль,
14n + 16 = 86,
14n = 70,
n = 5,
следовательно, спирт – C5H11OH.
Решен ие задач н а н ахо ж д е н и е м ол е кул я р н о й ф о р м ул ы в е щ ества
7) Запишите ответ.
Ответ. C5H11OH.
2-й способ решения.
По уравнению реакции составим равенство, используя общую
формулу класса:
10
10, 75
.
=
80
14 n + 16
Проведем
соответствующие
расчеты и найдем число атомов
углерода:
10(14n + 16) = 80æ10,75,
140n + 160 = 860,
140n = 700,
n = 5,
следовательно, формула спирта –
C5H11OH.
Ответ. C5H11OH.
Задачи для самостоятельного
решения
76. Предельный одноатомный
спирт обработали хлороводородом. В результате реакции получили вещество массой 39,94 г и 6,75 г
воды. Определите молекулярную
формулу исходного спирта.
(C5H11OH.)
77. В результате реакции предельного одноатомного спирта с
хлороводородной кислотой массой 18,25 г получили органический продукт массой 46,25 г и
воду. Определите молекулярную
формулу спирта.
(C4H9OH.)
Задачи данного вида решаются
так же и для газообразного продукта реакции.
П р и м е р.
1) Прочитайте текст задачи.
78. Предельный одноатомный спирт обработали металлическим натрием. В результате реакции получили вещество
массой 20,5 г и выделился газ
объемом 2,8 л (н.у.). Определите
молекулярную формулу исходного спирта.
2) Запишите условия и требования задачи.
Дано:
m(CnH2n+1ONa) = 20,5 г,
V(H2) = 2,8 л.
CnH2n+1OH – ?
2-й способ решения.
По уравнению реакции составим равенство, используя общую формулу класса и коэффициенты:
20,5
2,8
.
=
2(14
14 n + 4400)
22, 4
1-й способ решения.
2CnH2n+1OH + 2Na ®
20,5 г
2,8 л
(14 n+17 + 23) г/моль
22,4 л / моль
ONa + H2 ↑ .
® 2C nH2 n+1O
При решении этой задачи необходимо правильно расставить
коэффициенты.
3) Определите количество вещества водорода.
ν(H2) = 2,8 / 22,4 = 0,125 моль.
4) Определите количество вещества неизвестного вещества
по уравнению реакции.
По уравнению реакции:
ν(CnH2n+1ONa) = 2ν(H2) = 0,25 моль.
5) Найдите молярную массу
неизвестного вещества.
М(CnH2n+1ONa) =
= 12n + 2n + 1 + 16 + 23 =
= (14n + 40) г/моль.
М(CnH2n+1ONa) = 20,5 / 0,25 =
= 82 г/моль.
6) По общей формуле класса
определите количество атомов
углерода и химическую формулу
соединения.
14n + 40 = 82,
14n = 42,
n = 3,
следовательно, формула спирта –
С3Н7ОН.
7) Запишите ответ.
Ответ. С3Н7ОН.
19
Проведем
соответствующие
расчеты и найдем число атомов
углерода:
20,5æ22,4 = 2,8(28n + 80),
459,2 = 78,4n + 224,
78,4n = 235,2,
n = 3,
следовательно, формула спирта –
С3Н7ОН.
Ответ. С3Н7ОН.
Для решения задач на определение формулы многоатомных
спиртов важно правильно написать уравнение реакции в общем
виде с учетом коэффициентов.
П р и м е р.
1) Прочитайте текст задачи.
79. Предельный двухатомный спирт массой 9,5 г может
полностью прореагировать с
5,75 г натрия. Запишите уравнение реакции в общем виде.
Определите молекулярную формулу спирта.
2) Запишите условия и требования задачи.
Дано:
m(CnH2n(OH)2) = 9,5 г,
m(Na) = 5,75 г.
CnH2n(OH)2 – ?
9,5 г
5,775 г
(14 n+ 34 ) г/моль
23 г / м
моль
C nH2 n (OH)2 + 2Na ®
® CnH2n(ONa)2 + H2↑.
Х ИМИЯ
май–июнь
2015
П ОД ГОТО В КА К Е Г Э П О Х И М И И
3) Определите количества веществ натрия и спирта.
ν(Na) = 5,75 / 23 = 0,25 моль,
ν(CnH2n (OH)2 = 0,5ν(Na) =
= 0,125 моль.
4) Найдите молярную массу
неизвестного спирта.
M(CnH2n(OH)2 ) = 9,5 / 0,125 =
= 76 г/моль.
5) Определите число атомов
углерода в молекуле и установите
молекулярную формулу спирта.
14n + 34 = 76,
n = 3,
следовательно, формула спирта –
C3H6(OH)2.
Ответ. C3H6(OH)2.
Задачи для самостоятельного
решения
80. Предельный двухатомный спирт массой 13,5 г может
полностью прореагировать с 6,9 г
натрия. Запишите уравнение реакции в общем виде. Определите
молекулярную формулу спирта.
(C4H8 (OH)2.)
81. При действии на 17,25 г натрия избытка предельного одноатомного спирта получили 51 г алкоголята. Определите молекулярную формулу исходного спирта.
(C2H5OH.)
82. При взаимодействии 1,48 г
предельного одноатомного спирта с металлическим натрием выделился водород в количестве,
достаточном для гидрирования
224 мл этилена (н.у.). Определите
молекулярную формулу спирта.
(C4H9OH.)
Х ИМИЯ
май–июнь
2015
83. При взаимодействии 35,52 г
некоторого предельного одноатомного спирта с металлическим натрием получено 0,48 г водорода.
Определите молекулярную формулу спирта.
(C4H9OH.)
84. При взаимодействии 30 г
предельного одноатомного спирта с металлическим натрием выделилось 5,6 л (н.у.) газа. Определите молекулярную формулу
спирта.
(C3H7OH.)
85. При взаимодействии 18,5 г
предельного одноатомного спирта
с металлическим натрием выделилось 2,8 л (н.у.) газа. Определите
молекулярную формулу данного
спирта.
(С4Н9ОН.)
86. В результате окисления
предельного одноатомного спирта оксидом меди(II) образовалось
33 г альдегида, медь и 13,5 г воды.
Определите молекулярную формулу данного спирта.
(С2Н5ОН.)
87. При взаимодействии предельной одноосновной карбоновой кислоты с карбонатом магния
выделилось 1120 мл (н.у.) газа и
образовалось 7,1 г соли. Запишите
уравнение реакции в общем виде.
Определите молекулярную формулу кислоты.
(CH3COOH.)
88. При взаимодействии 22 г
предельной одноосновной кислоты с избытком раствора гидрокарбоната натрия выделилось 5,6 л
(н.у.) газа. Определите молекулярную формулу кислоты.
(С3Н7СООН.)
89. В результате взаимодействия 30 г предельной одноосновной карбоновой кислоты с избытком гидрокарбоната калия выделился газ объемом 11,2 л. Определите молекулярную формулу
карбоновой кислоты.
(СН3СООН.)
90. Для нейтрализации предельной одноосновной карбоновой кислоты массой 3,68 г
требуется раствор, содержащий
20
4,48 г гидроксида калия. Определите молекулярную формулу
кислоты.
(НСООН.)
91. На нейтрализацию 18,5 г
предельной карбоновой одноосновной кислоты потребовался раствор, содержащий 10 г гидроксида
натрия. Определите молекулярную формулу кислоты.
(С2Н5СООН.)
92. На нейтрализацию предельной одноосновной карбоновой кислоты массой 3,68 г требуется 16,95 мл 22,4%-го раствора
гидроксида калия (r = 1,18 г/мл).
Определите молекулярную формулу кислоты.
(НСООН.)
93. В результате сплавления натриевой соли карбоновой кислоты
с гидроксидом натрия получено
24,38 г карбоната натрия и газообразное органическое вещество
массой 6,9 г. Определите молекулярную формулу полученного газообразного соединения.
(С2Н6.)
94. В результате сплавления натриевой соли карбоновой кислоты
с гидроксидом натрия массой 4,8 г
получили карбонат натрия и газообразное органическое вещество
массой 3,6 г. Определите молекулярную формулу полученного газообразного соединения.
(С2Н6.)
95. Раствор, содержащий 29,4 г
калиевой соли предельной монокарбоновой кислоты, подвергли
электролизу. В результате реакции
был получен алкан массой 4,5 г.
Определите исходную соль.
(СН3СООK.)
При решении этой задачи
нужно правильно написать уравнение реакции электролиза солей
монокарбоновых кислот:
электролиз
2R–COОK + 2Н2О →
® R–R + H2↑ +
2KHCO3 .
(2CO2 ↑ + 22KO
KOH
H)
П ОД ГОТО В КА К Е Г Э П О Х И М И И
Кислая или средняя соль?
Ж.А.КОЧКАРОВ,
проф. Кабардино-Балкарского
государственного университета,
г. Нальчик
1. ОКИСЛЕНИЕ АЛКЕНОВ
Уравнение реакции окисления
пропилена:
СН3СН=СН2 + 7[O] ®
® СН3СОО– + CO32− + ОН– + H2O.
Пример 1.
1.1. Запишем схему реакции
окисления пропилена перманганатом калия и расставим степени
окисления:
−1
−2
+7
CH3 CH = CH2 + KMnO4 (тв..) +
+3
В экзаменационных заданиях по химии встречаются расчетные задачи, связанные с определением типа соли
(кислые или средние). В публикуемом материале рассмотрены реакции жесткого окисления органических соединений (при нагревании, с разрывом кратной связи)
в нейтральной среде с образованием карбонатов и/или
гидрокарбонатов.
Как видно из уравнения, образуются 3 моль кислоты, 3 моль
кислотного оксида и 10 моль щелочи. Но необходимо учесть реакции нейтрализации. 3 моль уксусной кислоты будут полностью
нейтрализованы
образующейся
щелочью:
3СН3СООН + 3KОН ®
® 3СН3СООK + 3H2O.
ν(KОН) = ν(СН3СООН) = 3 моль.
В растворе остается:
+4
+ H2O ® CH3 COOH + CO2 +
ν(KОН) = 10 – 3 = 7 моль.
+4
+ KОН + MnO2 .
1.2. Запишем электронный баланс.
В н и м а н и е ! При написании
электронного баланса советуем использовать не многоэтажную запись, как это принято, а одну полуреакцию, в которую записаны процессы окисления:
На реакцию с 3 моль СО2 расходуется 3 моль KОН и образуется
также 3 моль кислой соли:
3СО2 + 3KОН = 3KНСО3,
ν(KОН) = ν(СО2) = 3 моль.
−2
C + C – 10e ®
+3
3 окисление,
+4
® C + C
+7
+4
Mn + 3e ® Mn
10 восстановление.
1.3. Составим уравнение реакции:
3СН3СН=СН2 + 10KMnO4 (тв.) +
+ 2H2O ®
® 3СН3СООН + 3СО2 + 10KОН +
+ 10MnO2.
3СН3СН=СН2 + 10KMnO4 (тв.) ®
® 3СН3СООK + 3K2СО3 + KОН +
+ 10MnO2 + 4H2O.
Пример 2.
1.1. Аналогичным образом
можно показать образование средней соли в реакции окисления этилена:
−2
−2
−
+7
CH2 = CH2 + KMnO4 (тв..) + H2O ®
+4
Далее на реакцию с 3 моль
KНСО3 расходуется еще 3 моль
KОН и образуется также 3 моль
средней соли:
3KНСО3 + 3KОН = 3K2СО3 + 3H2O,
ν(KОН) = ν(KНСО3) = 3 моль.
В растворе остается:
ν(KОН) = 4 – 3 = 1 моль.
Таким образом, щелочь в избытке, а продукты (СО2 и СН3СООН)
полностью нейтрализованы с образованием средних солей.
21
+4
® MnO2 + CO2 + KОН.
В растворе остается:
ν(KОН) = 7 – 3 = 4 моль.
−1
В результате этих реакций
нейтрализации образуется 6 моль
H2O. При сокращении 2 моль H2O
в левой части, в правой части
уравнения остается 4 моль воды.
Таким образом, вода не вступает в
реакцию, а образуется в результате
реакции.
1.4. С учетом вышеизложенных расчетов, напишем уравнение
реакции в окончательном виде:
1.2.
−2
+4
2C – 12e ® 2C
+7
+4
Mn + 3e ® Mn
1 окисление,
4 восстановление.
1.3. СН2=СН2 + 4KMnO4 (тв.) ®
® 4MnO2 + 2СО2 + 4KОН.
Понятно, что при соотношении
ν(KОН) : ν(СО2) = 2 : 1 образуется
средняя соль:
СО2 + 2KОН = K2СО3 + Н2О.
Х ИМИЯ
май–июнь
2015
П ОД ГОТО В КА К Е Г Э П О Х И М И И
1.4. В окончательном виде получим следующее уравнение реакции:
3. ОКИСЛЕНИЕ АЛКИНОВ
Уравнение реакции пропина в
общем виде:
С2Н4 + 4KMnO4 (тв.) =
= 2K2СО3 + 4MnO2 + 2Н2О.
СН3С≡СН + 8[O] →
→ СН3СОО– + CO32− + HCO3− .
2. ОКИСЛЕНИЕ АЛКАДИЕНОВ
Уравнение реакции окисления
бутадиена в общем виде:
СН2=СН–СН=СН2 + 13[O] ®
® OOC–COO + CO
+ 3Н2О.
–
2−
3
–
+ HCO +
−
3
−1
−
−1
−1
+4
+4
® MnO2 + CO2 + KОН.
+7
+ KMnO4 + H2O ®
+3
+4
+ CO2 + KОН.
2.2.
−1
−2
2C + 2C – 20e ®
+3
3 окисление,
+4
® 2C + 2C
+7
+4
Mn + 3e ® Mn
20 восстановление.
2.3.
3СН2=СН–СН=СН2 + 20KMnO4 +
+ 4Н2О ®
® 3HOOC–COOH + 20MnO2 +
+ 6СО2 + 20KОН.
3HOOC–COOH + 6KОН =
= 3KOOC–COOK + 6Н2О,
6СО2 + 12KОН = 6K2СО3 + 6Н2О.
ν(KОН)изб = 20 – 6 – 12 = 2 моль.
2.4. В окончательном виде получим:
3СН2=СН–СН=СН2 + 20KMnO4 ®
® 3KOOC–COOK + 20MnO2 +
+ 6K2СО3 + 2KОН + 8Н2О.
Х ИМИЯ
май–июнь
+7
2015
0
−1
C + C – 8e ®
3 окисление,
+4
® C + C
+4
+4
Mn + 3e ® Mn
+4
® HOOC − COOH + MnO2 +
3.2.
+3
2C – 10e ® 2C
−2
окисление
СН3С≡СН + KMnO4 (тв.) + H2O ®
® СН3СООН + СО2 + MnO2 + KОН.
+7
−1
−1
Пример 2.
3.1. Рассмотрим
пропина:
HC ≡ CH + KMnO4 (тв..) + H2O ®
CH2 = CH − CH=CH2 +
+3
окисление
3.2.
Пример.
2.1.
−2
Пример 1.
3.1. Рассмотрим
ацетилена:
3НС≡СН + 10KMnO4 (тв.) ®
® 10MnO2 + 2KНСО3 + 4K2СО3 +
+ 2H2O.
+7
3 окисление,
10 восстановление.
3.3.
3НС≡СН + 10KMnO4 (тв.) +
+ 2H2O ® 10MnO2 + 6СО2 + 10KОН.
На реакцию с 6 моль СО2 расходуется 6 моль КОН и образуется
также 6 моль кислой соли:
6СО2 + 6KОН = 6KНСО3,
ν(KОН) = ν(СО2) = ν(KНСО3) =
= 6 моль.
В растворе остается:
ν(KОН) = 10 – 6 = 4 моль.
Далее, на реакцию с 4 моль
KОН расходуется 4 моль KНСО3
и образуется также 4 моль средней
соли:
4KНСО3 + 4KОН = 4K2СО3 + 4H2O,
ν(KОН) = ν(KНСО3) =
= ν(K2СО3) = 4 моль.
В растворе остается:
ν(KНСО3) = 6 – 4 = 2 моль.
3.4. Таким образом, образуются две соли: 2 моль KНСО3 и
4 моль K2СО3:
22
+4
Mn + 3e ® Mn
8 восстановление.
3.3.
3СН3С≡СН + 8KMnO4(тв.) +
+ 4H2O ® 3СН3СООН + 3СО2 +
+ 8MnO2 + 8KОН.
Как видно, образуются 3 моль
кислоты, 3 моль кислотного оксида и 8 моль щелочи. При этом
3 моль уксусной кислоты будут
полностью нейтрализованы щелочью:
3СН3СООН + 3KОН →
→ 3СН3СООK + 3H2O,
ν(KОН) = ν(СН3СООН) = 3 моль.
В растворе остается:
ν(KОН) = 8 – 3 = 5 моль.
На реакцию с 3 моль СО2 расходуется 3 моль KОН и образуется
также 3 моль кислой соли:
3СО2 + 3KОН = 3KНСО3,
ν(KОН) = ν(СО2) = ν(KНСО3) =
= 3 моль.
В растворе остается:
ν(KОН) = 5 – 3 = 2 моль.
Далее, на реакцию с 2 моль
KОН расходуется 2 моль KНСО3
и образуется также 2 моль средней
соли:
К и сл а я и л и ср е д н я я с ол ь ?
2KНСО3 + 2KОН =
= 2K2СО3 + 2H2O,
ν(KОН) = ν(KНСО3) =
= ν(K2СО3) = 2 моль.
−2
ν(KНСО3) = 3 – 2 = 1 моль.
В результате этих реакций
нейтрализации образуется 5 моль
H2O. При сокращении 4 моль H2O
в левой части, в правой части
уравнения остается 1 моль воды.
Таким образом, вода не вступает в
реакцию, а образуется в результате
реакции.
3.4. Образуются две соли:
1 моль KНСО3 и 2 моль K2СО3:
3СН3С≡СН + 8KMnO4 (тв.) ®
® 3СН3СООK + 2K2СО3 + KНСО3 +
+ 8MnO2 + H2O.
4.1. Рассмотрим
этилбензола:
−2
−3
окисление
+7
C6H5 − CH2 − CH3 + KMnO4 (р-р) ®
+3
5. ОКИСЛЕНИЕ МЕТАНОЛА
5.1.
В растворе остается:
4. ОКИСЛЕНИЕ АРЕНОВ
C6H5–C2H5 + 4KMnO4 (р-р) ®
® C6H5–COOK + 4MnO2¯ +
+ K2CO3 + KOH + 2H2O.
+4
® C6H5 − COOH + MnO2¯ +
+4
+ CO2 + KOH.
+7
CH3OH + KMnO4 (гор. р-р) ®
+4
−2
+3
+4
® C + C
+7
+4
Mn + 3e ® Mn
1 окисление,
5.2.
−2
+4
C – 6e ® C
+7
1 окисление,
+4
Mn + 3e ® Mn
2 восстановление.
5.3.
СН3OH + 2KMnO4 (гор. р-р) ®
® СО2 + 2MnO2 + 2KOH + H2O.
ν(KОН) : ν(СО2) = 2 : 1.
5.4. Следовательно, образуется
средний карбонат:
СН3OH + 2KMnO4 (гор. р-р) ®
® K2СО3 + 2MnO2 + 2H2O.
6. ОКИСЛЕНИЕ ФОРМАЛЬДЕГИДА
6.1.
C6H5–C2H5 + 4KMnO4 (р-р) ®
® C6H5–COOH + 4MnO2 + CO2 +
+ 4KOH.
Из 4 моль KOH 1 моль расходуется
на
нейтрализацию
C6H5–СOOН; на нейтрализацию
1 моль CO2 до средней соли расходуется всего 2 моль KOH, 1 моль
щелочи остается в избытке.
4.4. Таким образом, образуется
только средний карбонат:
+7
HCHO + KMnO4 ®
+4
+4
® CO2 + KОН + MnO2 + H2O.
В растворе остается:
На реакцию с 1 моль KОН расходуется 1 моль KНСО3 и образуется также 1 моль средней соли:
KНСО3 + KОН = K2СО3 + H2O,
ν(KОН) = ν(KНСО3) = ν(K2СО3) =
= 1 моль.
В растворе остается:
ν(KНСО3) = 3 – 1= 2 моль.
6.4.
3НСНO + 4KMnO4 ®
® K2СО3 + 2KНСО3 + 4MnO2 + 2H2O.
* * *
В соответствии с уравнениями
реакции:
СО2 + KОН = KНСО3,
ν(СО2) : ν(KОН) = 1 : 1,
СО2 + 2KОН = K2СО3 + H2O,
ν(СО2) : ν(KОН) = 1 : 2
приходим к выводам:
4 восстановление.
4.3.
ν(KОН) = ν(СО2) = ν(KНСО3) =
= 3 моль.
ν(KОН) = 4 – 3 = 1 моль.
0
−3
3СО2 + 3KОН = 3KНСО3,
+4
® CO2 + MnO2 + KОН + H2O.
4.2.
C + C – 12e ®
СО2 расходуется 3 моль KОН и
образуется также 3 моль кислой
соли:
6.2.
6.3.
3НСНO + 4KMnO4 ®
® 3СО2 + 4KОН + 4MnO2 + H2O.
1) при соотношении 1 : 1 и
1 : x (x < 1) образуется только кислая соль;
2) при соотношении 1 : 2 и 1 : x
(x > 2) образуется только средняя
соль;
3) при промежуточном соотношении 1 : х (1 < x < 2) всегда будут
одновременно образовываться обе
эти соли.
Как видно, образуются 3 моль
кислотного оксида и 4 моль щелочи. При этом на реакцию с 3 моль
ЛИТЕРАТУРА
Кочкаров Ж.А. Химия в уравнениях реакций: Учебное пособие,
Ростов-на-Дону: Феникс, 2015.
0
+4
C – 4e ® C
+7
3 окисление,
+4
Mn + 3e ® Mn
23
4 восстановление.
Х ИМИЯ
май–июнь
2015
В П О М О Щ Ь М О Л ОД О М У У Ч И Т Е Л Ю
ПЛАН-КОНСПЕКТ УРОКА В СВЕТЕ ТРЕБОВАНИЙ ФГОС. 9 КЛАСС
Понятие об окислительновосстановительных реакциях
Государственные стандарты нового поколения выдвигают новые
требования к оформлению планов-конспектов уроков и, в частности, к составлению технологических карт уроков. Публикуемый материал будет полезен тем учителям, которые затрудняются в оформлении сопровождающей урок документации.
В.П.АРТЕМЕНКО,
учитель химии
средней школы № 28,
г. Белгород
Материал сопровождается презентацией, размещенной
на сайте www.1september.ru в вашем Личном кабинете.
Метапредметные. Формирование умений сотрудничать с учителем и одноклассниками при решении
познавательных задач, планировать деятельность, давать оценку своей деятельности на уроке, проводить ее
корректировку, выявлять причинно-следственные связи, выбирать средства реализации цели и применять
их на практике.
Предметные. Формирование умений определять
понятие ОВР, разделять процессы окисления и восстановления и одновременно рассматривать их как неразрывные; определять вещества окислители и восстановители, писать электронные уравнения; описывать
роль ОВР в природе, жизни человека, производственных процессах; формирование научного мировоззрения.
Тип урока. Изучение и первичное закрепление новых знаний (по Шамовой Т.И.).
Методы обучения. Объяснительно-иллюстративный, проблемный, эвристический.
Средства обучения. Электронные образовательные ресурсы (презентация, фрагмент видеоурока),
плакат, учебник, тесты, маршрутные листы.
Девиз урока: «С малой удачи начинается большой
успех!»
Цели урока (по Шаталову М.А.).
Деятельностная. Продолжить формирование
универсальных учебных действий (УУД) на примере
окислительно-восстановительных реакций.
Предметно-дидактическая. Cформировать представление об окислительно-восстановительных реакциях (ОВР), процессах окисления и восстановления как неразрывно связанных, веществах окислителях и восстановителях, электронных уравнениях, роли ОВР в природе, жизни человека и производственных процессах.
Планируемые образовательные результаты.
Личностные. Формирование умений управлять
своей учебной деятельностью, осознавать выбор дальнейшей образовательной траектории; формирование
интереса к химии, умения проводить анализ своих
успехов и неудач при освоении темы; осознание значимости химических знаний для понимания основных
гео- и биохимических процессов на Земле.
Технологическая карта урока
Деятельность учителя
Деятельность
учащихся
Формируемые УУД
Э т а п 1. Актуализация субъективного опыта учащихся
1. Зачитывает стихотворение-загадку (задание 1, см. приложение)
об ОВР, содержащую
проблемный вопрос. Организует погружение в
проблему
Х ИМИЯ
май–июнь
2015
1. Слушают стихотворение, пытаются решить задачу известным
способом. Фиксируют проблему.
Отвечают на проблемный вопрос
24
Познавательные: умение выделять и формулировать познавательные цели, составлять различные виды планов.
Регуляторные: умение самостоятельно обнаруживать и формулировать учебную проблему,
понимать и сохранять учебную цель и задачу.
По н я тие о б о к и сл и тел ь н о - в о сста н о в и тел ь н ы х р е а кци ях
Технологическая карта урока (продолжение)
Деятельность
учащихся
Деятельность учителя
Формируемые УУД
2. Организует фронтальную беседу об ОВР вокруг нас
2. Участвуют в беседе
3. Обеспечивает постановку учащимися цели
урока, формулирование
темы урока и составление плана урока
3. Определяют цели урока, формулируют тему, составляют план
урока
Коммуникативные: умение слушать, выражать
свои мысли, четко формулировать цели и тему
урока, строить понятные для собеседника высказывания.
Логические: умение выдвигать гипотезы и их
обосновывать.
Общеучебные: умение самостоятельно выделять и формулировать познавательные цели,
умение настраиваться на занятие
Оценивание. Учащиеся начитают заполнять «Маршрутный лист», который затем оценивается
(см. приложение)
Э т а п 2. Изучение новых знаний и способов деятельности
1. Объясняет классификацию
химических
реакций по признаку изменения степени окисления на ОВР и не ОВР, используя схемы реакций:
+2 +4 −2
+2 −2
1. Записывают схемы реакций
разных типов, расставляют степени окисления, сравнивают, делают выводы, смотрят, фрагмент
видеоурока
+4 −2
CaCO3 ® CaO + CO2 ,
0
0
+4 −2
C + O2 ® CO2
и фрагмент видеоурока
2. Дает определение понятий «ОВР», «окислитель», «восстановитель»,
«окисление», «восстановление»
2. Ведут словарную работу по
определению ОВР
3. Обеспечивает усвоение понятий «окисление», «восстановление»,
«окислитель», «восстановитель», как неразрывно связанных и взаимопротивоположных
3. В процессе игрового момента
«Умники и умницы» заполняют
таблицу в «Маршрутном листе»
(задание 5, см. приложение).
Обосновывают ответ на вопрос
«Может ли процесс окисления
протекать без процесса восстановления?»
4. Объясняет методику
написания электронных
уравнений, используя таблицу «Процессы окисления и восстановления», спрашивает, какая
закономерность прослеживается во всех электронных уравнениях.
Организует работу по
выполнению задания 6
в «Маршрутном листе»
(см. приложение)
4. Совместно с учителем выполняют несколько упражнений на
составление электронных уравнений, выявляют главную закономерность при написании данных
уравнений (количество отданных
электронов всегда равно количеству присоединенных).
Логические: умение анализировать схемы, выбирать критерии для сравнения реакций разных
типов, заполнять таблицу.
Общеучебные: умение структурировать знания,
составлять план последовательности действий,
вести словарную работу.
Познавательные: умение анализировать, сравнивать, классифицировать и обобщать факты и
явления; выявлять сходство и отличие некоторых явлений, строить логическое рассуждение,
включающее установление причинно-следственных связей; преобразовывать информацию из одного вида в другой; фиксировать в
графической модели и буквенной форме выделенные связи и отношения.
Регуляторные: принимать и сохранять цель и
задачу, регулировать учебную деятельность
Познавательные: умение анализировать, сравнивать, классифицировать и обобщать факты и
явления; выявлять причины и следствия простых явлений; преобразовывать информацию
из одного вида в другой
Выполняют задание 6 – над
стрелками записывают количество электронов, знаками «+» и
«–» показывают, отдает или принимает элемент электроны
25
Х ИМИЯ
май–июнь
2015
В П О М О Щ Ь М О Л ОД О М У У Ч И Т Е Л Ю
Технологическая карта урока (продолжение)
Деятельность учителя
Деятельность
учащихся
5. Организует эвристическую беседу о роли ОВР
в природе, жизни человека, производственных
процессах
5. Активно участвуют в беседе,
приводят свои примеры, определяют возможные направления использования ОВР в современных
производственных процессах
Формируемые УУД
Познавательные: развитие способности построения речевого высказывания в устной и
письменной форме.
Коммуникативные: умение формулировать собственное мнение и позицию, аргументировать
их, вступать в диалог и выражать свои мысли в
соответствии с условиями коммуникации.
Личностные: умение осознавать личностную,
социальную значимость изучаемого учебного
материала
Оценивание. Устное поощрение учителя
Э т а п 3. Информация о домашнем задании
1. Сообщает номера параграфа и упражнений
1. Записывают задание в дневник
Общеучебные: умение работать с дневником
2. Обеспечивает прослушивание творческого задания в виде химической
сказки «Хлорид натрия»
(см. приложение)
2. Знакомятся с творческим заданием, обсуждают возможные
варианты решения, записывают в
«Маршрутный лист» (задание 8)
пропущенные слова, уравнение
реакции, указывают окислитель и
восстановитель
Познавательные: умение переводить информацию из графического или символьного представления в текст и наоборот; устанавливать
взаимосвязь описанных в тексте событий, явлений, процессов; проявлять творческие способности
Э т а п 4. Закрепление изученного материала
1. Организует работу
учащихся с тестом по
теме «ОВР» (см. приложение)
1. Работают с тестом
2. Организует взаимопроверку работ учащихся
2. Проводят взаимопроверку с соседом по парте
Регулятивные: умение сравнивать результаты
своей работы с работой партнера по группе;
контролировать степень понимания вопросов,
корректировать знания; точно выражать свою
мысль, использовать речь для регулирования
своего действия
Оценивание. После заполнения в «Маршрутном листе» таблицы для ответов на тест учащиеся обмениваются
листами и осуществляют взаимопроверку
Э т а п 5. «Обобщение и систематизация знаний»
1. Зачитывает небольшой рассказ «Пролитая
ртуть», содержащий проблемную
ситуацию.
Предлагает найти варианты решения данной
проблемной ситуации;
подводит к ответу, что
пролитую ртуть лучше
всего засыпать серой,
предлагает
написать
уравнение данной в рассказе реакции и разобрать ее с точки зрения
процессов окисления и
восстановления
Х ИМИЯ
май–июнь
2015
1. Слушают рассказ (задание 10
в «Маршрутном листе», см. приложение), выделяют проблему,
предлагают пути ее решения, работают над оформлением реакции взаимодействия ртути и серы
26
Коммуникативные: умение проводить самоконтроль понимания вопросов, формулировать
собственное мнение и позицию.
Познавательные: развивать мышление, умение
анализировать предложенную информацию и
делать выводы на основе собственных наблюдений и из рассказа учителя и других учеников.
Личностные: умение применять знания на
практике в нестандартной ситуации, анализировать полученный результат; осуществлять
выбор наиболее эффективных способов решения поставленной задачи в зависимости от конкретных условий
По н я тие о б о к и сл и тел ь н о - в о сста н о в и тел ь н ы х р е а кци ях
Технологическая карта урока (окончание)
Деятельность учителя
Деятельность
учащихся
2. Обеспечивает выполнение задания по основным терминам и понятиям урока в форме «Проверь себя»
2. Выполняют задание, заканчивают предложения, находят
ошибки в предложениях (задание
11 в «Маршрутном листе», см.
приложение)
Познавательные: умение переводить информацию из графического или символьного представления в текст и наоборот
3. Организует проведение самооценки учащихся на данном этапе
3. Проводят самооценку своей деятельности на данном этапе
Регулятивные: умение самоосознавать степень
усвоения учебного материала и выявлять пробелы; адекватно оценивать свои возможности
достижения цели определенной сложности в
различных сферах самостоятельной деятельности
Формируемые УУД
Оценивание. Оценивание проводится с помощью «Маршрутного листа» и фронтальной беседы с учителем
Э т а п 6. Подведение итогов
Организует самооценку
учащихся на уроке:
более 80 % от максимального
количества
баллов – «5»; 60–80 % –
«4»; 40–60 % – «3»
Анализируют таблицу самооценки по этапам урока, подсчитывают количество баллов, определяют свою оценку (см. задание 12 в
«Маршрутном листе»)
Регулятивные: умение адекватно оценивать
свои возможности достижения цели определенной сложности в различных сферах самостоятельной деятельности; осознанно и грамотно
строить речевые высказывания в устной форме
Оценивание. Самооценка
Э т а п 7. Рефлексия
Организует выбор учащимися адекватной оценки своего отношения к
уроку и состояния после
проведенного урока
Выполняют оценку своих ощущений после проведенного урока
(см. Маршрутный лист» – рефлексия)
Познавательные: умение обобщать результаты
своей деятельности по достижению цели, выстраивать причинно-следственные связи; контролировать и оценивать процесс и результаты
деятельности.
Коммуникативные: умение выражать собственное мнение о работе и полученном результате,
контроль, коррекция, самооценка действий,
способности выражать свои мысли.
Регулятивные: умение анализировать правильность выполненных действий, уровень усвоения, контролировать с целью сличения результата с заданным эталоном; развивать способности к волевому усилию; осознавать качество
уровня усвоения; развивать умение определять
область знаемого и незнаемого
ПРИЛОЖЕНИЕ
Маршрутный лист
Фамилия, имя …………………………………,
класс ……………………
Тема урока. .......................................................................................................................................................................
Цель урока. .......................................................................................................................................................................
План урока. ......................................................................................................................................................................
............................................................................................................................................................................................
............................................................................................................................................................................................
............................................................................................................................................................................................
............................................................................................................................................................................................
............................................................................................................................................................................................
27
Х ИМИЯ
май–июнь
2015
В П О М О Щ Ь М О Л ОД О М У У Ч И Т Е Л Ю
Маршрутный лист
№
п/п
1
2
3
Задание
Предполагаемый ответ
Прослушайте стихотворениезагадку.
……………………………………………………….…….……
.…….…….…….…..….…….…….…….…….…….…….……
.…….…….…….…….…….…….…….….…….…….…….….
…….…….…….…….……...…….…….…….…….…….…….
…….…….…….……...…….…….…….…….…….…….……
.…….…….…….…….…….…….…….…….…….…….……
.…………………………….…….…….…….…….…….……
.….………………….…….…….…….…….…….…….….….
…….….….…….….….…….….………………………………
……………………….…….…….…….…….…….…..….……
.…….…….…….…….…….…….…….…….…….…….…….
…….…….….…….…….…….….…….…….…….…….……..
.…….…….…….…….…….…….…….…….…….……...……
.…….…….…….…….…….…….…….…….…….…….…….
…….…….…….…….…….…….…………………………….
…….…….…….…….…….…….….………………….…….…
….…….…….…….…….….….…….….….…….….….…….…
.…….…….…….…….…….…….…….…….…….…….…….
…….…….….…….…….…….….…….…….…….…….……
Крошка сын к отцу пришел,
И спросила кроха:
– Если скисло молоко,
Это очень плохо?
– Нет, сынок! – сказал отец, –
Будем есть сметану…
Окислительный процесс
Я ругать не стану!
– Что же это за процесс?
Как его понять?
– Будешь химию учить –
Сможешь все узнать!
Ответьте на проблемный вопрос: «О каких реакциях в нем
идет речь? Чем они отличаются от других реакций?»
Сформулируйте тему, цели и
план урока
…….…….…….…….…….…….…………..…….……
.…….…….…….…….…….…….…….…….…………
….…….…….…….…….…….…….…….…….……...
………………….…….…….…….…….…….…….…
...…….……...………………….…….…….……...…
Внимательно изучите видеофрагмент «Степень окисления». Вспомните правила
определения степени окисления химических элементов в
соединениях. Запишите схемы
реакций и расставьте степени
окисления элементов, сравните их до и после реакции, сделайте выводы
CaCO3 ® CaO + CO2,
Словарная работа
4
Х ИМИЯ
май–июнь
2015
С + О2 ® СО2.
Вывод:
…….…….…….…….…….…….…………..…….…….……
.…….…….…….…….…….…….…….…………….…….…
….…….…….…….…….…….…….……...…………………
.…….…….…….…….…….…….…...…….……...…………
……….…….…….……...……….…….…….…….…….…
….…………..…….…….…….…….…….…….…….…….…
….…….…………….…….…….…….…….…….…….……
.…….……...………………….…….…….…….…….…….
…….…...…….……...………………….…….…….……...…
Окислительно-восстановительные реакции – это ……………
……………………………………………………………………
……………………………………………………………………
…………………………………………………………………… .
Процесс окисления – это ……………………………………
…………………………………………………………………… .
Процесс восстановления – это …………………………………
……………………………………………………………………
………………………………………………………………….. .
Окислитель – это …………………………………………
………………………………………………………………….. .
Восстановитель – это ……………………………………
…………………………………………………………………… .
28
Балл
По н я тие о б о к и сл и тел ь н о - в о сста н о в и тел ь н ы х р е а кци ях
Маршрутный лист (продолжение)
№
п/п
Задание
5
Игра «Умники и умницы».
Заполните таблицу. Ответьте
на вопрос: может ли процесс
окисления протекать без процесса восстановления?
Упражнения на составление
электронных уравнений
Предполагаемый ответ
Название
процесса
0
Что происходит
с электронами?
Балл
Чем является
вещество?
+2
Cu ¾® Cu
−1
+7
+3
0
Cl ¾® Cl
6
Al ¾® Al
0
+6
S ¾® S
Приведите свои примеры роли
ОВР в жизни человека, производственных процессах
1. …………………………………………………….……………
2. …………………………………………………….……………
3. …………………………………………………….……………
4. …………………………………………………….……………
5. …………………………………………………….……………
8
Прослушайте
химическую
сказку «Хлорид натрия». Запишите пропущенные слова.
Составьте уравнение реакции,
укажите окислитель и восстановитель
Пропущенные слова. ………………………….………………
……………………………………………………………………
……………………………………………………………………
Уравнение реакции.…………………………….………………
Окислитель…………………………………….…………………
Восстановитель………………………………….………………
9
Выполните тест по теме урока. Проведите взаимопроверку с соседом по парте и самооценку
10
Рассказ «Пролитая ртуть».
«Собираясь сегодня к вам на
урок, я случайно разбила ртутный градусник. Времени было
очень мало. Я взяла веник,
быстренько замела всю ртуть
на совок и выкинула на улицу. По дороге я задумалась,
а правильно ли я поступила?
Может быть, нужно было протереть место сырой тряпочкой
или собрать ртуть пылесосом?
Что вам известно по этой проблеме?»
Напишите уравнение реакции,
укажите окислитель и восстановитель, предложите свои
пути решения данной проблемной ситуации
7
Вариант
Задание
1
2
3
4
Уравнение реакции. …………………………………..…………
Окислитель ………………………..……………………………
Восстановитель …………….……………………………………
Я думаю, что собрать пролитую ртуть можно …….…………
……………………………………………………………………
……………………………………………………………………
……………………………………………………………………
29
Х ИМИЯ
май–июнь
2015
В П О М О Щ Ь М О Л ОД О М У У Ч И Т Е Л Ю
Маршрутный лист (окончание)
№
п/п
Задание
Предполагаемый ответ
«Проверьте себя»
Вставьте пропущенные слова.
1) Число …………….. электронов всегда равно числу
……………… электронов.
2) Окисление – это процесс ……………………. электронов, а
окислитель – это химический элемент, …………. электроны.
В каком предложении и какая ошибка сделана?
1) Окислительно-восстановительные реакции всегда протекают с изменением степеней окисления элементов.
2) Вещество, отдающее электроны другому химическому элементу, называется окислителем.
3) При присоединении электронов к электронейтральному
атому он приобретает положительный заряд
Проведите самооценку деятельности на всех этапах урока. Поставьте итоговую оценку.
Если вы заработали «4» или
«5», скажите вслух: «Я молодец!»
Количество набранных за урок баллов ………….. .
Оценка за урок « ……………… »
Рефлексия.
Подберите из предложенного
списка слова, соответствующие вашему состоянию и
ощущению после данного
урока
1. На уроке я работал ………………………………..
2. Своей работой на уроке я …………………………
3. Урок для меня показался ………………………….
4. За урок я ……………………………………………
5. Мое настроение…………………………………….
6. Материал урока мне был …………………….……
7. Домашнее задание мне кажется……………….….
активно/пассивно; доволен/не доволен; коротким/длинным; не устал/
устал; стало лучше/стало хуже; понятен/не понятен; полезен/бесполезен; интересен/скучен; легким/трудным; интересно/не интересно
Оценка учителем деятельности ученика на уроке и индивидуальные рекомендации
« …….. »
…………………………………………………………
…………………………………………………………
…………………………………………………………
…………………………………………………………
11
12
13
14
Балл
Каждый правильный ответ оценивается в 1 балл. Максимальное количество баллов – 38; оценка «5» – более 31
балла; оценка «4» – 20–30 баллов; оценка «3» – 16–20 баллов.
Тест
№
задания
1
Вариант I
Вариант II
К окислительно-восстановительным не относится реакция:
а) N2 + 3Н2 = 2NН3;
К окислительно-восстановительным относится
реакция:
а) H2O + CaO = Ca(OH)2;
б) Mg + 2HCl = MgCl2 + H2↑;
б) H2O + N2O5 = 2HNO3;
t
в) Na2CO3 + 2HCl = 2NaCl + H2O + CO2;
в) MgCO3 = MgO + CO2↑;
t
г) CuO + H2 = Cu + H2O
t
г) 2CuO = 2Cu + O2↑
2
Х ИМИЯ
В каком соединении степени окисления элементов равны –3 и +1?
а) NF3; б) Cl2O3; в) NH3; г) AlCl3
май–июнь
2015
30
В каком соединении степени окисления элементов равны +3 и –2?
а) NF3; б) Cl2O3; в) NH3; г) AlCl3
По н я тие о б о к и сл и тел ь н о - в о сста н о в и тел ь н ы х р е а кци ях
Т е с т (окончание)
№
задания
Вариант I
0
Вариант II
+1
0
−1
3
Схема Na ® Na отражает процесс:
а) окисления;
б) восстановления;
в) нейтрализации; г) диссоциации
Схема Cl ® Cl отражает процесс:
а) окисления;
б) восстановления;
в) нейтрализации; г) диссоциации
4
Восстановительные свойства простых веществ,
образованных элементами второго периода, с увеличением заряда ядра:
а) уменьшаются;
б) усиливаются;
в) изменяются периодически;
г) не изменяются
Окислительные свойства простых веществ, образованных элементами седьмой группы главной
подгруппы, с увеличением заряда ядра:
а) уменьшаются;
б) усиливаются;
в) изменяются периодически;
г) не изменяются
Ответ.
Вариант
Задание
1
2
3
4
Проверил. ……………………………………………….……… . Оценка ………………………………. .
Химическая сказка
«Хлорид натрия»
В некотором царстве, в некотором государстве под
названием «Периодическая система» жили-были две
семьи. Одно семейство звалось «Щелочные металлы»,
а другое – «Галогены». Эти семейства не дружили и
даже, можно сказать, воевали. Отчего началась война,
уже никто и не помнил.
В царстве том был строгий указ Царя: «Каждый
может иметь столько богатства, т.е. электронов, каков номер его дома». А вот про то, как распоряжаться
законным добром, в указе ничего не говорилось. Поэтому Щелочные металлы (в силу своей щедрости)
отдавали электроны и звались ………………… , а Галогены были скупы и агрессивны, даже были случаи,
когда они нападали на тех, кто послабее, и грабили их.
Поэтому прозвали их …………….. – грабители.
Случилась эта история на Третьей периодической
улице, когда повстречались Na (Натрий) и Cl (Хлорина). Очень они понравились друг другу. Но принадлежали они враждующим семействам, поэтому решили
встречаться тайно.
Натрий жил в доме под номером 11 и мечтал подарить свой электрон Хлорине. Он был достойным
женихом: серебристо-белый, с блеском, по характеру мягкий и очень ранимый, легкоплавкий и легкий.
О дружбе Натрия и Хлорины узнали их семейства. Натрий заперли в сейфе, в банке под керосином, а Хлорину запаяли в сосуд и наклеили этикетку «ЯД!». Она
затосковала, стала желто-зеленого цвета.
Щелочные металлы и Галогены думали тем самым
вылечить Хлорину и Натрий от влюбленности, но
влюбленным становилось все хуже. Натрий плавился
и терял блеск, а Хлорина под давлением превратилась
в жидкость, и это при нормальной температуре. Ничего не оставалось родственникам, как встретиться на
«амфотерной» территории (линия от Бора до Астата) и
начать переговоры.
Забыли старые обиды и решили: быть свадьбе. Натрий подарил свой электрон Хлорине и стал
……………….. , а Хлорина взяла его электрон и превратилась в ………………. . Связь между ними стала
называться …………………….. , а союз между Натрием и Хлориной люди назвали «Поваренной солью».
Много полезного они стали делать совместно, например, в крови они создают необходимые условия для существования красных кровяных телец (эритроцитов).
Даже в названии многих городов и поселков разных
стран присутствует слово «соль»: Соликамск, СольИлецк, Усолье, Зальцбург, Марсель (морская соль).
ЛИТЕРАТУРА
Новошинский И.И., Новошинская Н.С. Химия.
9 класс. М.: Русское слово, 2008; Хомченко Г.П., Севастьянова К.И. Окислительно-восстановительные
реакции. М.: Просвещение, 1985; Гаврусейко Н.П.
Проверочные работы по неорганической химии. М.:
Просвещение, 1990.
31
Х ИМИЯ
май–июнь
2015
КО Н КУ Р С
«Я
ИДУ НА УРОК»
ПОВТОРИТЕЛЬНО-ОБОБЩАЮЩИЙ УРОК. 10 КЛАСС
Предельные и непредельные
углеводороды
Л.В.ХАРИТОНОВА,
учитель химии
Усадской средней школы,
Высокогорский р-н,
Республика Татарстан
Повторять и обобщать изученное можно по-разному. В предлагаемой публикации урок построен на самостоятельной работе
учащихся с самооценкой результатов этой работы, проводимой по слайдам презентации в пошаговом режиме – каждое
сделанное задание тут же проверяется и исправляется.
Материал сопровождается презентацией, размещенной
на сайте www.1september.ru в вашем Личном кабинете.
Цели урока.
1. Систематизировать и обобщить знания учащихся
о предельных и непредельных углеводородах
2. Совершенствовать «перевод» информации с разговорного языка на язык химии и обратно.
3. Развивать коммуникативные навыки, грамотную
речь.
4. Развивать способность вести диалог, выслушивать мнение другого учащегося.
5. Совершенствовать умение аргументированно отстаивать свою точку зрения.
Планируемые результаты.
Личностные: развитие представлений о коммуникативных ценностях, процессе общения, умения участвовать в дискуссии.
Метапредметные: использование для решения познавательных задач различных источников информации,
различных методов для познания окружающего мира.
Предметные: систематизация и обобщение знаний
о предельных и непредельных углеводородах; углубление знаний о составе и строении веществ, их важнейших физических и химических свойствах.
Оборудование и реактивы.
Презентация к уроку; штативы, пробирки; бромная
вода, набор органических соединений (предельных и
непредельных углеводородов).
Рис. 1. Тема урока – углеводороды (слайд презентации)
качественную реакцию на распознавание непредельных углеводородов и решить задачи для подготовки к
ЕГЭ.
«Мозговой штурм».
При проведении фронтальной беседы учащиеся
дают ответы на следующие вопросы по алканам.
· Какие вещества называются алканами? Приведите примеры.
· Общая формула гомологического ряда алканов.
· Строение, виды гибридизации.
· Виды изомерии, характерные для алканов.
· Номенклатура алканов.
Затем заполняют колонку «Алканы» в таблице.
Также при фронтальной беседе учащиеся повторяют и обобщают знания об алкенах и алкинах, заполняют колонки в таблице. Затем самостоятельно по аналогии дают характеристику алкадиенам.
После выполнения задания учащиеся проводят самооценку работы по слайду презентации.
ХОД УРОКА
Учитель. Определите тему урока. Посмотрите
на слайд презентации (рис. 1). Что объединяет эти
вещества? Какие это вещества? (Органические вещества, углеводороды.)
Итак, тема урока: «Предельные и непредельные
углеводороды».
Определим цели урока.
Цели – расширить и углубить наши познания о
предельных и непредельных углеводородах; провести
Х ИМИЯ
май–июнь
2015
32
Пр е д ел ь н ы е и н е п р е д ел ь н ы е у гл е в о д ороды
Таблица
Характеристика углеводородов
Класс углеводородов
Признаки
сравнения
Алканы
Алкены
Алкадиены
Алкины
Общая формула
СnH2n+2
СnH2n
СnH2n–2
СnH2n–2
Строение, виды
гибридизации
Незамкнутая цепь.
Все связи С–С.
sp3-гибридизация
Незамкнутая цепь.
Одна связь С=С.
sp2- и
sp3-гибридизация*
Незамкнутая цепь.
Две связи С=С.
sp2- и
sp3-гибридизация*
Незамкнутая цепь.
Одна связь С≡С.
sp- и
sp3-гибридизация*
Виды изомерии
Скелетная
Скелетная, положения кратной связи
Скелетная, положения кратных связей
Скелетная, положения кратной связи
Номенклатура
-ан
-ен
-диен
-ин
* Отсутствует у первого члена гомологического ряда.
Решение задач повышенного уровня сложности
(часть В).
Установите соответствие между формулой и названием вещества.
Формула вещества
Название вещества
«Узнай вещество».
Учитель показывает изображение конформаций
пентана (рис. 2). Учащиеся называют вещество, дают
определение понятия конформации (поворотные изомеры).
А) CH3–CH(CH3)–CH3.
Б) CH2=C(CH3)–CH2–CH3.
В) CH3–C(CH3)2–CH=CH2.
Г) C5H12.
Правильный ответ (по слайду презентации).
А – 6; Б – 1; В – 3; Г – 5.
Рис. 2. Конформации пентана
Практическая часть.
Учитель. Как экспериментально различить предельные и непредельные углеводороды?
Проведите соответствующие опыты, запишите
наблюдения и уравнения реакций. Осуществите самооценку проделанной работы по слайду презентации.
Уравнения реакций:
СnH2n+2 + Br2 ≠ ,
Решение задач c развернутым ответом (часть С).
(Задача на выбор с повышением уровня сложности.)
В а р и а н т 1.
Установите молекулярную формулу диена, относительная плотность паров которого по воздуху равна
1,862.
В а р и а н т 2.
Установите молекулярную формулу алкена, если
известно, что 0,5 г его способны присоединить 200 мл
водорода.
В а р и а н т 3.
В результате сжигания 1,74 г органического соединения получено 5,58 г смеси углекислого газа и воды.
Количества веществ углекислого газа и воды оказались равными. Определите молекулярную формулу
органического соединения, если относительная плотность его по кислороду равна 1,8125.
СnH2n + Br2 = СnH2n Br2.
Самостоятельная работа.
Решение задач базового уровня сложности
(часть А).
1. Этилен реагирует с каждым веществом из ряда:
а) Br2, N2, O2;
в) HCl, H2, CO2;
1) 2-Метилбутен-1.
2) 2,2-Диметилбутин-3.
3) 3,3-Диметилбутен-1.
4) Бутан.
5) Пентан.
6) 2-Метилпропан.
б) H2O, Br2, O2;
г) Cl2, N2, KMnO4.
Правильный ответ (по слайду презентации).
Вариант 1 – С4Н6 (бутадиен);
вариант 2 – С4Н8 (бутен);
вариант 3 – С3Н6О.
2. Бромная вода реагирует с каждым веществом из
ряда:
а) этан, этен, пропен;
б) этин, пропан, бутен-2;
в) бутадиен-1,3, этен, этин; г) бутен-1, бутан, этен.
Осуществите цепочку превращений (на выбор).
· Этан ® этилен ® ацетилен ® бензол.
· Метан ® ацетилен ® этаналь.
Правильный ответ (по слайду презентации).
1-б; 2-в.
33
Х ИМИЯ
май–июнь
2015
П р е д ел ь н ы е и н е п р е д ел ь н ы е у гл е в о дороды
1
3



· Этиловый
спирт ® этилен ®1,2-дибромэтан.



C 2H 4
→
 СН2 Br–СН2 Br.
С2Н5ОН →
↓
2
«‚®„
«‚®„
↓
полиэтилен
( −CH2 − CH2 −)n


ˆ©
ˆ
Æåëàþùèå
ñòàòü
àâòîðàìè
íàøåé ãàçåòû
Æåëàþùèå
ñòàòü
t,
, H SO àâòîðàìè íàøåé ãàçåòû Правильный ответ (по слайдам презентации).
®
²®



→
1) С2Нíàïðàâëÿòü
ОН ìàòåðèàëû
С2Н4â+ðåäàêöèþ,
Н2О.â ðåäàêöèþ,‚½
5
äîëæíû
íàïðàâëÿòü
äîëæíû
ìàòåðèàëû
‚
· Этан ® этилен ® ацетилен ® бензол.
 кат.
ка
кат
т..
 

→
Н
(–СН
–СН
–)
.
2)
nС

 
ðóêîâîäñòâóÿñü
ïðèâåäåííûìè
ðóêîâîäñòâóÿñü
ïðèâåäåííûìè
íèæå
ïðàâèëàìè.
2 4
2 íèæå
2 nïðàâèëàìè.
Š§³„
Š§³„
1
2
3
3)
С
Н
+
Br
®
СН
Br–СН
Br.
«‚®„
→
 С2Н4 
→ С2Н2 →
 С6Н6.
С2Н«
2 4
2
2
2
Š
6ˆ
«
ˆ
…­
…­

ˆ©

, кат.

­

­
Æåëàþùèå
ñòàòü
àâòîðàìè
íàøåé ãàçåòû
Š‚
Š‚ 1) С2Н6 t,t
→ С2Н4 + Н2,
Творческие
задания.
®
‚
‚ ìàòåðèàëû â ðåäàêöèþ,

­

äîëæíû
íàïðàâëÿòü
‚½
´
­

‚
Сообщения учащихся на тему «Применение угле t , кат.
t,
ªˆ
→ С2Н2 + Н2,
ªˆ


2)
С2
Н4 

£±
¦£


ðóêîâîäñòâóÿñü
ïðèâåäåííûìè
íèæå
ïðàâèëàìè.
водородов
в
народном
хозяйстве
и
быту».
Š§³„
­
’¹¢£„‚
’¹¢£„‚
C(
ак
акт
т
.),
t
‡€
Š

→ С6Н6.
3) 3Сˆ
Н 
‡€
«
…­
2 2
ƒ
© 

©
ƒ
© 

© 
†
†

€

Домашнее
задание.

­
Š‚






· Метан ® ацетилен ® этаналь.
‡€ˆ
‡€ˆ
Подготовка
к
контрольной
работе:
§
3–8
по
учебни ‚
 ­ 
ˆ
‚
ˆ
µ¨
ку ‚® О.С.Габриеляна «Химия. 10 класс» (базовый уро1
2
ªˆ


£µ¨


‚® →



→
СН
С
Н
СН
СНО.
4
2 ­‚
2
3
­‚
­
вень»
(М.: Дрофа, 2009); ЕГЭ-2013, вариант 15, зада- 
’¹¢£„‚
‚…
‚…
‡€
t
€

‰


ния
А13,
В1,
С3,
С5.
ƒ
©


©
→

1)
2СН
С
Н
+
3Н
,
  ‚
  ‚ 
€
†
4
2 2
2
…‚
ˆ

Œ
ˆ

Œ


†
„
†
„

†
†
‡€ˆ
2)
С
Н
+
Н
O
®
СН
CHO.
ˆ
2 2
2
3


Рефлексия,
итог
’
 

’
урока.

µ¨
‚® ˆ‚ ˆ‚
На заключительном
урока
учащиеся





этапе
»¼›‚
®
º—¡
’¢
»¼›‚
® вспоми
·
Этиловый
спирт
® этилен ®1,2-дибромэтан. º—¡ ’¢
­‚

ˆ‚…
ˆ
‚…
нают
то,
чем
они
занимались
на
уроке,
оценивают
эф



‚
‚
↓
€
Š‹
  Š
  ‚
полиэтилен
фективность
своей работы.
Šˆ
Šˆ


…‚
ŒŽ
Œ
ˆ

Œ
†
„
†
‡Ž
‡Ž
‘
‘

„

’
 
‰
‰
€
€


ОТ
Р Е
ДА
КЦИ
И
ˆ‚


’
’
º—¡
’¢
»¼›‚
®






…­‚
…­‚
ˆ‚…
‰
‰


‚
­‚
­‚
Š‹
“
ˆ
ˆ
Šˆ

ŒŽ
‰…
‰
‚‰‹Š
‚‰‹Š
Ïî ìàòåðèàëàì,
íå
ñîäåðæàùèì
óêàçàííûõ
äàííûõ,
Ïî
ìàòåðèàëàì,
íå
ñîäåðæàùèì
óêàçàííûõ
äàííûõ,
‡Ž
‘

•
•
ãîíîðàðãîíîðàð
âûïëà÷èâàòüñÿ
íå áóäåò.
âûïëà÷èâàòüñÿ
íå áóäåò.


‰


€

’
‚
ŠŒ
ŠŒ
Желающие стать авторами нашего журнала долж-   …­‚
ÄÀÍÍÛÅ
ÀÂÒÎÐÀ
ÄËß ÂÛÏËÀÒÛ
ÃÎÍÎÐÀÐÀ
ÄÀÍÍÛÅ
ÀÂÒÎÐÀ
ÄËß ÂÛÏËÀÒÛ
ÃÎÍÎÐÀÐÀ 
‰
ны направлять материалы в редакцию, руководствуясь
­
„
­
„
­‚
“
следующими
ˆ
Š
Ôàìèëèÿ
правилами.
Ôàìèëèÿ
Š
Š
‰…
•
В
редакцию
принимаются
статьи,
которые
не
пубÈìÿ
Èìÿ íå ñîäåðæàùèì óêàçàííûõ äàííûõ,
‚‰‹Š
Ïî ìàòåðèàëàì,
•


ликовались
в
других
специализированных
газетах
и
Îò÷åñòâî
Îò÷åñòâî
ãîíîðàð
âûïëà÷èâàòüñÿ
íå
áóäåò.


журналах.
‚‚
‚‚
«ÕÈÌÈß»
Ãàçåòà
«ÕÈÌÈß»
‚
ŠŒ
• Текст статьи или заметки готовится в печатномÃàçåòàЖурнал
‚‰
‚‰
ÄÀÍÍÛÅ ÀÂÒÎÐÀ ÄËß ÂÛÏËÀÒÛ ÃÎÍÎÐÀÐÀ

•
‡
•
варианте (через 2 интервала) в 1 экземпляре.
­
„
Š
äàííûå
Ïàñïîðòíûå
äàííûå
Ôàìèëèÿ Ïàñïîðòíûå

‰“

‰
•
Иллюстративный
материал
–
рисунки,
фотограŠ
’‚
фии – оформляется на отдельных листах. Если вы при-Èìÿ
’
ñåðèÿ ñåðèÿ
¹
¹




€
сылаете иллюстрации в электронном виде, то каждаяÎò÷åñòâî
êîãäà
âûäàí
êîãäà
âûäàí
­
быть

­
в отдельном файле формата
иллюстрация
должна


‚‚
êåì âûäàí
êåì
âûäàí
Ãàçåòà
«ÕÈÌÈß»

TIF илиˆ
JPG и иметь
разрешение не менее 300 dpi. ПодŠ

ˆ

© 
‚‰
•
‡
рисуночные подписи выполняются также на отдельном
Àäðåñ Àäðåñ
ïðîïèñêè
ïðîïèñêè
Ïàñïîðòíûå
äàííûå

‰“
листе. В тексте даются ссылки на рисунки, а на полях

„ „ ’‚
èíäåêñèíäåêñ
ãîðîä¹
ãîðîä
указывается месторасположение каждого. Обязатель-ñåðèÿ

€
но
указывайте
автора
иллюстрации, правооблада-óëèöà
ˆ
‚
‰

ˆ
—
“
—
óëèöà
êîãäà
âûäàí
­
из которого вы ее взяли!

теля или источник,
’
’
äîì âûäàí
êîðïóñêîðïóñ
êâàðòèðà

äîì
êâàðòèðà
êåì


ˆ

©•
• Если
вы присылаете текст на дисках или по элек•


тронной почте, то сохраняйте файлы в форматах RTF

Àäðåñ
ïðîæèâàíèÿ
Àäðåñ
ïðîæèâàíèÿ
Àäðåñ
ïðîïèñêè
(предпочтительно) или DOC. Перед отправкой проверьте


‚† 


„ èíäåêñèíäåêñ
ãîðîä ãîðîä
диск на вирус.

‚«
‚«

ˆ
• Если вы
хотите приложить к статье презентацию,óëèöà óëèöà
—
“
Š‚
Š
ˆ
ˆ
то присылайте ее вместе со всеми включенными в нееäîì äîì
’
‚‚
êîðïóñêîðïóñ
êâàðòèðà
êâàðòèðà ‚‚

файлами (картинки, видео, аудио, флеш анимация).Äàòà ðîæäåíèÿ
•
¶
¶
Äàòà ðîæäåíèÿ

Презентация будет размещена в Личном кабинете под
‹£·¸¸„‚®
‹£·¸¸„‚®
Ìåñòî
ðîæäåíèÿ
Ìåñòî
ðîæäåíèÿ
Àäðåñ
ïðîæèâàíèÿ
писчиков на сайте www.1september.ru (при подписке


½
ƒ‡´
ƒ‡´
ãîðîä
на бумажную или электронную версию) и на компакт-èíäåêñ

®
®
‚«
Òåëåôîí
(äîìàøíèé,
ðàáî÷èé)
диске (при подписке на CD-версию).
Òåëåôîí
(äîìàøíèé,
ðàáî÷èé)
óëèöà


Š‚

ˆ
• Каждому автору, публикующемуся в нашем журнале,äîì
‚‚
¢
ÁÁ
¢
êîðïóñ
êâàðòèðà
„
Œ„
необходимо заполнить карточку «Данные автора для вы¶
„
„
Íåîáõîäèìîñòü
ïî÷òîâîãî
ïåðåâîäà
(äà/íåò)
Íåîáõîäèìîñòü
ïî÷òîâîãî
ïåðåâîäà
(äà/íåò)
Äàòà
ðîæäåíèÿ
‚
®®
ˆ
ˆ
‚
ˆ данные, дата и место рожплаты
гонорара»
(паспортные


‹£·¸¸„‚®
Íîìåð
ñòðàõîâîãî
ïîëèñàïîëèñà
ïåíñèîííîãî
Íîìåð
ñòðàõîâîãî
ïåíñèîííîãî
Ìåñòî
ðîæäåíèÿ
дения, адреса прописки и места жительства, номер стра½
Š
Š
 
’­

ƒ‡´
ôîíäàôîíäà
хового свидетельства пенсионного фонда, ИНН), сделать
®

‚
®
 

Òåëåôîí
(äîìàøíèé,
ðàáî÷èé)
ксерокопию страхового свидетельства пенсионного фонда
Íîìåð
ñâèäåòåëüñòâà
î ïîñòàíîâêå
Íîìåð
ñâèäåòåëüñòâà
î ïîñòàíîâêå


­

‚ и представить их в редакцию вместе с текстом статьи. íà ó÷åòíàâ ó÷åò
‚
¢
ÁÁ ’
íàëîãîâîì
îðãàíå
ïî ìåñòó
â
íàëîãîâîì
îðãàíå
ïî ìåñòó
„
Мы не сможем выплатить гонорар авторам, не со„
‡€ƒ
‡
Íåîáõîäèìîñòü
ïî÷òîâîãî
ïåðåâîäà
(äà/íåò)
æèòåëüñòâà
æèòåëüñòâà
‚ ® ˆ
общившим
указанных данных.

Íîìåð ñòðàõîâîãî ïîëèñà ïåíñèîííîãî
Š
  ’­
ôîíäà
 ‚ ®

ñâèäåòåëüñòâà î ïîñòàíîâêå
Íîìåð
­
‚ Х ИМИЯ май–июнь 2015
’
íà34
ó÷åò â íàëîãîâîì îðãàíå ïî ìåñòó
2
4
Правила для авторов
æèòåëüñòâà
‡€ƒ
Х И М И Я В Ш КО Л Е И Д О М А
10 КЛАСС
Ситуационные задачи
по химии
А.В.АББАКУМОВ,
учитель химии,
г. Благовещенск,
Амурская обл.
См. также № 1–3/2015
Краткая история знакомства человечества с этиловым
спиртом; рассказ об ацетоне, о диэтиловом эфире
и его медицинском применении, о муравьиной кислоте, о мыле и его важности для людей, о синтетических моющих средствах и о многом другом – все
это вы найдете в предлагаемом материале.
воздухе,
попадают
микроорганизмы, которые способны питаться содержащимся
в соке сахаром. При
этом они превращают
сахар в спирт, а выделяющуюся энергию
используют для своего размножения и роста. Перебродивший
виноградный сок наОпьяняющий напиток – вино –
зывается вином.
люди научились делать за нескольОднако
прошло ко тысячелетий до нашей эры
достаточно много времени, прежде чем химики научились выделять из вина
винный спирт. В Европе впервые это проделали в Италии в XI в. Вино нагревали в реторте до кипения, а потом охлаждали образующиеся пары, пропуская их через
согнутую в спираль медную трубку. Эта трубка играла
роль холодильника, и ее часто опускали в бочку с водой.
В средние века люди считали этиловый спирт одним из сильнейших лекарственных средств и поэтому
называли его «жизненной водой». Знаменитый немецкий врач и естествоиспытатель Теофраст Парацельс –
первый, по словам А.И.Герцена, «профессор химии от
сотворения мира» – назвал этиловый спирт алкоголем.
Задания
1. Объясните строение молекулы этилового спирта
и взаимное влияние атомов в ней.
2. Объясните причины того, что выделение спирта
из вина произошло довольно поздно.
3. Проведите презентацию этилового спирта.
4. Объясните принципы, лежащие в основе применения этилового спирта как пищевого продукта.
5. Изложите в форме эссе свое понимание опасности злоупотребления этиловым спиртом.
6. Выскажите критическое суждение о роли этилового спирта как основного продукта для пополнения
государственной казны.
Содержание
Введение.
Разработка ситуационной задачи и правила работы с ней.
Литература.
8 класс.
Атомы химических элементов.
Простые вещества и их свойства.
Соединения химических элементов.
Изменения, происходящие с химическими веществами.
Растворы. Растворение.
9 класс.
Металлы.
Неметаллы.
10 класс.
Углеводороды.
Кислородсодержащие органические соединения.
Азотсодержащие органические соединения.
Биологически активные вещества.
Искусственные и синтетические полимеры.
11 класс.
Строение вещества.
Химические реакции.
Вещества и их свойства.
10 К Л А С С
Кислородсодержащие органические
соединения
Ситуационная задача № 13.
«Вещества с гидроксильной группой»
История этилового спирта теряется в глубине веков.
Более чем за четыре тысячи лет до нашей эры древние
народы Средиземноморья умели делать из виноградного сока опьяняющий напиток – вино. Такой процесс
сейчас называют брожением. Он состоит в том, что в
фруктовые соки, стоящие продолжительное время на
35
Х ИМИЯ
май–июнь
2015
Х И М И Я В Ш КО Л Е И Д О М А
Ситуационная задача № 14.
«Этиловый спирт – мифы и реальность»
Спирты (алкоголи) –
органические соединения,
содержащие в молекуле
одну или несколько гидроксильных групп. По
количеству этих групп различают одноатомные (иногда термин «алкоголи» от- Модель молекулы
носят только к одноатом- этилового спирта
ным спиртам), двух-, трех- и многоатомные спирты.
Этиловый спирт, вернее, хмельной растительный
напиток, его содержащий, был известен человечеству
с глубокой древности. Считается, что не менее чем
за 8000 лет до н.э. люди были знакомы с действием
перебродивших фруктов на организм человека, а позже с помощью брожения получали из фруктов и меда
хмельные напитки, содержащие этанол. Археологические находки свидетельствуют, что в Западной Азии
виноделие существовало еще в 5400–5000 гг. до н.э.,
а на территории современного Китая, в провинции
Хэнань найдены свидетельства производства «вина»,
вернее ферментированных смесей из риса, меда, винограда и, возможно, других фруктов, в эпоху раннего
неолита: от 6500 до 7000 гг. до н.э.
Впервые спирт из вина получили в VI–VII вв. арабские химики, а первую бутылку крепкого алкоголя
(прообраза современной водки) изготовил персидский
алхимик Ар-Рази в 860 г. В Европе этиловый спирт был
получен из продуктов брожения в XI–XII вв. в Италии.
В Россию спирт впервые попал в 1386 г., когда генуэзское посольство привезло его с собой под названием «аква вита» и презентовало царскому двору.
Задания
1. Прочитайте самостоятельно дополнительную
информацию об использовании этилового (питьевого)
спирта.
2. Объясните причины того, что он использовался
нашими предками как пищевой продукт.
3. Обоснуйте использование этилового спирта в
медицине.
4. Раскройте особенности химического строения
молекулы этилового спирта.
5. Предложите свой собственный способ получения этилового спирта из непищевого сырья.
6. Где вы видите применение этилового спирта в
будущем?
многие органические вещества (ацетилцеллюлозу и
нитроцеллюлозу, воск, резину и др.), а также ряд солей
(хлорид кальция, йодид калия), является одним из метаболитов, производимых человеческим организмом.
Структурная формула и шаростержневая модель
молекулы ацетона
Задания
1. Охарактеризуйте строение молекулы кетона.
2. Объясните причины того, что кетоны не вступают в реакцию «серебряного зеркала».
3. Предложите способ, позволяющий доказать, что
ацетон является хорошим растворителем многих органических веществ.
4. Раскройте особенности химических свойств кетонов.
5. Найдите какой-либо необычный способ, позволяющий продемонстрировать свойства кетонов.
6. Оцените значимость кетонов для химической
промышленности.
http://www.vokrugsveta.ru/img/
cmn/2014/03/07/011.jpg
Ситуационная задача № 16.
«Медицинская жизнь диэтилового эфира»
Зубной техник Уильям Мортон решил изучать медицину у доктора Чарлза Джексона, который был одновременно и профессором химии. Джексон многое
поведал ученику о действии этилового эфира. Мортон
жадно впитывал все, что рассказывал ему учитель. Узнавая каждый раз новое об эфире, зубной техник начал
эксперименты на собаках. Все шло настолько хорошо,
что он решил испытать действие эфира на себе. Он
несколько раз усыплял себя и настолько убедился в
Ситуационная задача № 15.
«Ацетон – растворитель органических
соединений»
Ацетон (диметилкетон, систематическое наименование пропан-2-он) – простейший представитель
кетонов; формула – CH3–C(O)–CH3; бесцветная легкоподвижная летучая жидкость с характерным запахом;
полностью смешивается с водой и большинством органических растворителей. Ацетон хорошо растворяет
Х ИМИЯ
май–июнь
2015
Первая публичная демонстрация анестезии была проведена
Уильямом Мортоном 16 октября 1846 г. в Массачусетском
госпитале
36
С и туа ц и о н н ы е з а да ч и п о х ими и
4. Проанализируйте строение молекулы муравьиной кислоты с точки зрения перераспределения электронных плотностей.
5. Разработайте план, позволяющий подтвердить
химические свойства муравьиной кислоты.
6. Оцените значимость муравьиной кислоты для
консервирования фруктов.
необычайных свойствах этого вещества, что предложил использовать его доктору Уоррену. Однажды,
усыпив больного, Мортон обратился к хирургу со словами: «Приступайте, мистер Уоррен. Ваш пациент уже
так далеко!» После операции хирург не мог скрыть изумления и восторга: «Джентльмены, это не обман!».
Стоматологу Уильяму Томасу Мортону в г. Бостоне был воздвигнут памятник. Надпись на нем гласит:
«Открывшему наркоз Мортону».
Задания
1. Найдите и прочитайте самостоятельно материал
о применении эфирного наркоза в медицине.
2. Объясните причины того, что открытие эфирного
наркоза сыграло важную роль в развитии медицины.
3. Почему данный процесс нашел широкое применение в хирургической практике?
4. Объясните строение молекулы диэтилового эфира. Как он образуется?
5. Предложите свой вариант его применения.
6. Оцените значение использования диэтилового
эфира в медицинской практике.
Ситуационная задача № 18.
«А нечистым трубочистам стыд и срам»
О значении мыла знают все. С помощью мыла мы
умываемся, купаемся. Мыло – страшный враг всех
микробов. По годичному потреблению мыла судят о
культуре нации. Еще не так давно мыло использовалось для стирки тканей. Мы и сейчас иногда применяем его для этих целей. Такое мыло называют хозяйственным.
Ситуационная задача № 17.
«Муравьиная кислота»
При укусе лесного красного муравья вы испытываете болезненное ощущение потому, что он впускает в
ранку почти незаметное количество муравьиной кислоты. Кстати, само название «муравьиная» связано с
муравьями, из которых эта кислота была впервые выделена. Из-за этой же кислоты жгутся листья крапивы,
если их неосторожно задеть рукой.
а
По годичному употреблению мыла судят о культуре нации
Следует сказать, что соли высших карбоновых кислот с числом углеродных атомов меньше десяти моющим действием не обладают, а свыше двадцати – трудно растворяются в воде. Поэтому оптимальное число
углеродных атомов в высших карбоновых кислотах
12–18. Растворимость мыла в воде зависит также и
от катиона: калиевое мыло («жидкое мыло») растворяется лучше, чем натриевое, а соли кальция, магния,
бария в воде нерастворимы. Поэтому моющая способность обычных мыл в жесткой воде, содержащей соли
кальция и магния (например, морская вода), сильно
падает.
Существует несколько сортов мыла. Наибольшее
распространение получили туалетные мыла. В них
присутствуют различные душистые вещества (отдушки), красители, антисептики и другие добавки.
Специальные сорта мыла входят в состав кремов для
бритья, зубных паст и т.д. А вот нерастворимые мыла
нашли применение в технике. Например, добавляя
кальциевое мыло в нефтяные масла, получают смазки
для автотранспорта (солидол), а обрабатывая плотную
хлопчатобумажную ткань алюминиевым мылом, изготовляют брезент.
б
Модель молекулы муравьиной кислоты (а);
муравей, в честь которого кислота получила свое имя (б)
Муравьиную кислоту используют в текстильной
отрасли промышленности в качестве протравы при
крашении тканей, в кожевенной – при дублении кож,
в пищевой – для консервирования фруктов, а также в
производстве некоторых полимеров.
Задания
1. Прочитайте самостоятельно материал о строении молекулы муравьиной кислоты.
2. Объясните причины того, что для муравьиной
кислоты характерны двойственные свойства.
3. Сравните муравьиную и уксусную кислоты и
обоснуйте наличие у них кислотных свойств.
37
Х ИМИЯ
май–июнь
2015
Х И М И Я В Ш КО Л Е И Д О М А
3. Проведите эксперимент, подтверждающий сделанные вами выводы при выполнении задания 2.
4. Выявите принципы, лежащие в основе действия
выбранных вами СМС.
5. Изложите в форме рассказа для ученика начальной школы свое мнение об СМС.
6. Оцените развитие химии СМС в будущем.
Задания
1. Найдите самостоятельно материал о применении
других видов мыла.
2. Объясните причины того, что наибольшее распространение получили туалетные мыла.
3. Разработайте эксперимент, подтверждающий,
что мыла – это натриевые или калиевые соли высших
карбоновых кислот.
4. Раскройте особенности производства мыла.
5. Расскажите в форме сказки для учащихся начальных классов о необходимости соблюдения личной
гигиены.
6. Оцените роль мыла для развития цивилизации.
Ситуационная задача № 20.
«Основа запахов в природе»
Сложные эфиры низших карбоновых кислот и простейших одноатомных спиртов – летучие бесцветные
жидкости с характерным, зачастую фруктовым запахом.
Ситуационная задача № 19.
«Основные помощники домохозяек»
Синтетические моющие средства (СМС) – многокомпонентные композиции, применяемые в водных
растворах для интенсификации удаления загрязнений
с различных твердых поверхностей: тканей, волокон,
металлов, стекла, керамики. В более узком смысле под
синтетическими моющими средствами обычно понимают бытовые средства для стирки белья и одежды.
Ароматные палочки
для дома с фруктовым запахом
Сложные эфиры высших карбоновых кислот и простейших одноатомных спиртов – твердые вещества
(воски).
Задания
1. Вспомните и напишите три уравнения химических реакций получения ароматов, используемых в
пищевой отрасли промышленности.
2. Постройте прогноз применения сложных эфиров
как ароматизаторов.
3. Предложите способ, позволяющий длительное
время сохранять сложные эфиры.
4. Постройте классификацию сложных эфиров на
основании образовавших их кислоты и спирта.
5. Придумайте игру, которая поможет быстро осваивать способ получения сложных эфиров.
6. Выскажите критическое суждение об использовании сложных эфиров в пищевой отрасли промышленности.
СМС бывают
разные
По товарной форме синтетические моющие средства разделяют на сыпучие (порошкообразные, хлопьевидные), пастообразные, жидкие и кусковые; по
назначению – на бытового и технического назначения; по сфере применения и специфике отмываемого
субстрата – на универсальные средства для стирки,
средства для машинной стирки сильно загрязненного
белья, стирки изделий из тонких, чувствительных к
повреждению и усадке тканей, стирки и отбеливания с
кипячением, для предварительного замачивания, средства с ферментами для низкотемпературной стирки,
средства с противоусадочным, мягчительным, антистатическим, освежающим цвет или иным эффектом,
специальные синтетические моющие средства для
детского белья и т.д.
Задания
1. Перепишите с этикеток трех СМС их состав.
2. Объясните причины того, что СМС пришли на
смену мыла.
Х ИМИЯ
май–июнь
2015
Азотсодержащие органические соединения
Ситуационная задача № 21.
«Боевое взрывчатое вещество»
Иногда случается и так, что человек из химии созидающей превращает ее в химию разрушающую. При
этом одно и то же вещество может оказаться с двумя
лицами: по-доброму помогать человеку и одновременно быть направленным против него. Примером может
служить хорошо знакомый нам нитроглицерин. Эта
тяжелая бесцветная жидкость обладает чрезвычайно
38
С и туа ц и о н н ы е з а да ч и п о х ими и
Задания
1. Внимательно изучите материал об анилине.
2. Объясните причины того, что выделение анилина дало мощный толчок развитию промышленного получения красителей.
3. Проведите презентацию анилина.
4. Выявите принципы, лежащие в основе получения красителей.
5. Предложите возможный вариант развития химической промышленности, если бы не был открыт анилин.
6. Оцените роль красителей для развития промышленности и сельского хозяйства.
http://www.physchem.chimfak.rsu.ru/Source/
History/Persones/photos/Runge.jpg
опасным свойством:
мгновенно
взрывается от трения, удара
или нагревания.
Н и т р о гл и ц е р и н
впервые получил в
1847 г. итальянский
химик
А.Собреро,
действуя на глицерин
азотной кислотой.
Во время КрымМодель молекулы нитроглицерина
ской войны (1853–
1856) Н.Н.Зинин решил использовать это вещество в
военных целях. Подводные мины заполняли нитроглицерином и взрывали их на расстоянии электрическим
током. Эти взрывы были огромной мощности. Однако
мины иногда взрывались случайно и служили причиной гибели русских солдат и матросов.
Задания
1. Запишите структурную формулу соединения, о
котором идет речь.
2. Приведите конкретные примеры того, как применяется данное соединение.
3. Почему данное соединение может по-доброму
служить человеку?
4. Объясните причины того, что оно обладает столь
опасным свойством.
5. Разработайте правила техники безопасности при
работе с нитроглицерином.
Ситуационная задача № 23.
«Белки»
Белки – высокомолекулярные природные полимеры, построенные из остатков аминокислот, соединенных амидной (пептидной) связью –СО–NH–. Каждый
белок характеризуется специфической аминокислотной последовательностью и индивидуальной пространственной структурой. На долю белков приходится не менее 50 % сухой массы органических соединений животной клетки. Функционирование белков
лежит в основе важнейших процессов жизнедеятельности организма.
Ситуационная задача № 22.
«И из каменноугольной смолы, и из индиго»
В 30-е гг. XIX в. немецкий химик Ф.Рунге начал
интенсивные работы по изучению
каменноугольной
смолы. Германия сильно отставала от Англии в этих исследованиях. Это тревожило
ученого как патриота своей
страны. Англия, в отличие от
Германии, располагала большими запасами каменного
Фридлиб Фердинанд
угля. Хорошо поставленное
Рунге (1794–1867)
шахтное дело позволило
Англии наладить производственное получение кокса
для металлургии, а светильный газ использовать для
освещения городов. В то же время Германия даже во
второй половине XIX в. вынуждена была закупать значительную часть каменного угля для пароходов и паровозов. Рунге был первым химиком, который взялся
за систематическое изучение этого ископаемого. В результате в каменноугольной смоле ученый обнаружил
несколько новых органических соединений, в том числе и анилин, полученный впоследствии Ю.Ф.Фрицше
из индиго (красителя).
Гемоглобин человека. Альфа и бета субъединицы выделены
разным цветом. Гем-группа показана в виде шаростержневой
модели
Задания
1. Приведите общее название составных частей
белков и отдельные примеры.
2. Объясните причины того, что не все существующие белки входят в состав живых организмов.
3. Сделайте эскиз рисунка, который показывает
строение важнейшего для человека белка – гемоглобина.
4. Поясните, в виде каких структур может существовать белок в природе.
39
Х ИМИЯ
май–июнь
2015
Х И М И Я В Ш КО Л Е И Д О М А
5. Предложите необычный способ, чтобы научить
детей не бояться лекарственных препаратов.
6. Оцените влияние лекарственных препаратов на
иммунную систему человека.
5. Разработайте план, позволяющий построить действующую установку для получения белка в лаборатории.
6. Оцените значимость белков как пищи.
Биологически активные вещества
Ситуационная задача № 25.
«Растительные помощники»
Большинство витаминов не синтезируются в организме человека. Поэтому они должны регулярно
и в достаточном количестве поступать в организм с
пищей или в виде витаминно-минеральных комплексов и пищевых добавок. Исключения составляют витамин K, достаточное количество которого в норме
синтезируется в толстом кишечнике человека за счет
деятельности бактерий, и витамин В3, синтезируемый бактериями кишечника из аминокислоты триптофана.
Ситуационная задача № 24.
«Атака на боль»
Люди веками мечтали победить боль. При операциях человек часто погибал не только от заражения,
потери крови, ошибок хирурга, но и от болевого шока.
История медицины – это в том числе и история поиска
обезболивающих средств.
Древние египтяне и ассирийцы, чтобы избавиться
от боли, применяли всевозможные снадобья, например жир крокодила и порошок из его кожи. Греки и
римляне использовали тертые корни мандрагоры (род
многолетних трав семейства пасленовых). Об этом
средстве говорится и в одном из старинных русских
«лечебников». Использовались и наркотические средства (опий, алкоголь и др.). Однако в небольших дозах
они не вызывали заметного обезболивания, а в больших нередко сами приводили к смерти. Прибегали и
к сильному охлаждению организма с помощью льда
и снега. Но все эти попытки, по словам Гиппократа,
были далеки от «божественного искусства уничтожать
боль».
Задания
1. Внимательно прочитайте данный отрывок и проанализируйте его.
2. Как называется процесс обезболивания в медицине?
3. Проведите презентацию по данному вопросу.
4. Объясните общие принципы работы обезболивающих лекарственных препаратов.
Витамины должны
регулярно поступать
в организм человека
с пищей или, в
крайнем случае, в виде
лекарственных средств
http://www.homeo.su/apteca/foto/Mandragora.jpg
С нарушением поступления витаминов в организм
связаны три принципиальных патологических состояния: недостаток витамина – гиповитаминоз, отсутствие витамина – авитаминоз и избыток витамина –
гипервитаминоз.
Задания
1. Вспомните и запишите витамины, которые вы
получаете при употреблении в пищу говяжьей печени.
2. Объясните причины того, что все витамины делят на две группы.
3. Разработайте электронную презентацию о значении витаминов для человека.
4. Проанализируйте структуру витамина А.
5. Предложите свою классификацию витаминов.
6. Оцените значимость витаминов для сохранения
здоровья.
Искусственные и синтетические полимеры
Ситуационная задача № 26.
«Полимеры в медицине»
Началом применения полимерных материалов
в медицине следует считать 1788 г., когда во время
Саженец растения мандрагора
Х ИМИЯ
май–июнь
2015
40
С и туа ц и о н н ы е з а да ч и п о х ими и
рованной стали или алюминия. Только наши дедушки
с бабушками еще могут похвастаться наличием таковых.
В медицине
полимеры
находят себе
разнообразное
применение: из
них, например,
делается
специальная
упаковочная
тара; некоторые
наполнители
для таблеток
также имеют
полимерное
строение
операции А.Шумлянский прибег к каучуку. Затем в
1895 г. был использован целлулоид для закрытия костных дефектов после операций на черепе.
В настоящее время из полимеров изготавливается
более трех тысяч различных видов медицинских изделий. Вполне понятно, что дальнейшие успехи в этой
области зависят от кооперирования и творческого содружества между химиками и медиками. Химическая
промышленность выпускает различные полимеры с
точным соблюдением тех требований, которые к ним
предъявляют. Однако специальных полимеров для
применения в медицине выпускается пока еще мало.
Первостепенной задачей является разработка технических условий на «медицински чистые» полимеры, которые не оказывали бы вредного действия на организм
человека.
С накоплением опыта применения синтетических
материалов появился обоснованный скептицизм. Более того, сложные проблемы восстановительной хирургии до сих пор окончательно не решены.
В научной медицинской литературе появились сведения о канцерогенной опасности полимеров. Поэтому стали уделять больше внимания рассасывающимся
материалам, которые в процессе регенерации постепенно замещались собственными тканями живого организма.
Задания
1. Найдите и прочитайте дополнительный материал о применении полимеров в медицине.
2. Какие свойства полимеров позволяют применять
их в медицине? Приведите примеры: свойства – применение.
3. Приготовьте электронную презентацию о применении искусственных и синтетических полимеров
в медицине.
4. Оцените роль полимеров в развитии нашей цивилизации.
Использование полимеров в быту многогранно
Полимерные материалы при своей низкой стоимости вполне способны обеспечить изготовляемым из
них изделиям требуемые характеристики и свойства.
Сегодня из полипропилена делают все, начиная от
тары для напитков и вакуумной упаковки и заканчивая
трубами горячего водоснабжения.
Несмотря на все свои преимущества перед металлом, полимеры все-таки уступают ему по прочности.
Широкое распространение получили так называемые
композитные материалы, представляющие собой изделия, включающие в свой состав довольно разнородные материалы: композитные панели из слоев металла
и полимерного материала, цельнометаллические изделия, покрытые слоем полимера и др.
При изготовлении стеклопакетов применяется органическое стекло – не что иное, как полимер. Причем
для придания изделию прозрачности не требуется прибегать к дополнительным средствам, скорее для того,
чтобы придать непрозрачность, требуется придание
цвета.
Задания
1. Найдите и прочитайте дополнительный материал о применении полимеров в быту.
2. Какие свойства полимеров позволяют применять
их в быту? Приведите примеры: свойства – применение.
3. Оцените возможность расширения применения
полимеров при дальнейшем развитии нашей цивилизации.
4. Составьте сообщение для учащихся начальной
школы на 2–3 минуты о применении полимеров в быту.
Ситуационная задача № 27.
«Полимеры в быту»
Использование полимерных материалов для изготовления предметов быта сегодня является перспективным направлением химической промышленности.
Сейчас cложно найти ведро, изготовленное из эмали-
41
Х ИМИЯ
май–июнь
2015
РЕКЛАМА
Х ИМИЯ
май–июнь
2015
42
Х И М И Я В Ш КО Л Е И Д О М А
СИТУАЦИОННЫЕ ЗАДАНИЯ ПО ХИМИИ. 8–11 КЛАССЫ
Урок буквоеда
Г.В.ПИЧУГИНА
Современный человек в повседневной жизни использует многочисленные химические соединения, однако, к сожалению, часто не замечает безграмотную информацию об этих соединениях и их смесях.
Публикуемый фрагмент занятия 14 из пособия «Ситуационные задания по химии. 8–11 классы», выпущенного в издательстве «Вако»,
призван помочь школьникам научиться находить ошибки и предлагать правильные варианты информации, связанной с химией.
З а д а н и я**
14.1. В детской энциклопедии в одной из статей так
объяснены причины жесткости воды: «Углекислота
растворяет в воде углекислую известь и окисляет
магниевую соль, делая воду жесткой. В жесткой воде
сложно намылить руки. Если ее вскипятить, она оставляет в кастрюле известковый налет». И далее: «В воде,
кроме газов, присутствуют и солевые растворы. А на
поверхности речной воды нередко плавают и различные органические вещества…» Согласны ли вы, что
ученикам начальных классов можно так объяснять
жесткость воды? А как бы вы это сделали?
14.2. В книге о свойствах пищевых растений приведена такая информация о химическом составе злаков:
«В зернах пшеницы содержится 13 % белка, около
66 % углеводов, 1,5 % жира, 3 % клетчатки, минеральные соли (фосфор, калий, магний и др.), ферменты,
витамины В1, В6, Е.
Рисовая крупа содержит примерно 75 % углеводов,
7,7 % белков, 0,4 % жиров, 2,2 % клетчатки, 0,5 % золы
и 14 % воды.
В пшене содержится 81 % крахмала, 12 % белков,
3,5 % жира, 1 % клетчатки, минеральные вещества, витамин В1».
Можно ли на основании приведенной информации
определить, в какой из трех зерновых культур содержится больше всего углеводов?
14.3. В сюжете программы на одном телеканале
ведущий, рассказывая о проблемах качества питьевой
воды, так сформулировал свою мысль: «Кипячение
не убивает хлор в воде». Удалось ли вам понять, что
именно он хотел сказать? Если да, то какими бы словами вы изложили эту же информацию?
14.5. В передаче на радиостанции было рассказано
о тяжелой экологической обстановке в г. Тольятти, вызванной работой одного промышленного предприятия.
В частности, сообщалось о повышенном содержании
в воздухе оксидов азота, механизм воздействия которых на организм человека журналисты объяснили так:
«Окислы азота, смешиваясь с водяной пылью, образуют азотную кислоту, которая, попадая при дыхании в
Здесь собраны задания, цель которых – формировать у учащихся культуру использования химических терминов в повседневной жизни, научить
их содействовать распространению этой культуры в
обществе, развить умение критически воспринимать
информацию, предлагаемую СМИ.
Оборудование: пустые упаковки или этикетки
от различных продуктов питания и одежды, вырезки
(или ксерокопии) статей из газет и журналов, содержащие информацию, связанную с химией.
Методические рекомендации по проведению занятия. При разработке сценария занятия использовались положения концепции практического медиаобразования, разработанной Л.С.Зазнобиной*.
Эпиграфом к этому уроку может служить анекдот.
«На больничной койке лежит молодой человек,
весь в бинтах. Сосед по палате спрашивает:
– Что, автомобильная авария?
– Нет, опечатка в справочнике по химии».
Действительно, в химии, а особенно в химической
технологии, нередко даже небольшая неточность может привести к тяжелым последствиям, и даже если
обойдется без травм, то материальный ущерб может
быть очень большим. Поэтому одна из главных заповедей химика: с первых дней изучения этого предмета
соблюдать строжайшую точность во всем, в том числе и в употреблении терминов, названий соединений.
Настоящий химик просто обязан быть буквоедом, т.к.
от этого зависит не только успех его профессиональной деятельности, но нередко здоровье и жизнь.
К сожалению, несмотря на широкое использование
в повседневной жизни современного человека различных химических соединений, химической грамотности в обществе не прибавляется. В телепрограммах,
на страницах газет и журналов и даже в книгах для
школьников нередко появляется безграмотная с точки зрения химии информация. Человек, изучающий
химию, должен уметь ее обнаружить и предложить
своим друзьям и знакомым правильный вариант изложения этой информации.
* Зазнобина Л.С. Стандарт медиаобразования, интегрированного с различными школьными дисциплинами. Стандарты
и мониторинг в образовании, 1998, № 3, c. 26–34.
** В публикуемом занятии 14 приведены не все задания и
ответы на них, имеющиеся в пособии. – Прим. ред.
43
Х ИМИЯ
май–июнь
2015
Х И М И Я В Ш КО Л Е И Д О М А
организм, смешивается с соляной кислотой, содержащейся в желудочном соке, образуя гремучую смесь,
которая называется “царской водкой”». Журналисты
утверждают также, что «окислы азота легко увидеть,
так как они представляют собой бурый газ». Насколько
эта информация грамотна с точки зрения химии?
14.6. В популярном журнале мод дана такая реклама оттеночной пены для волос: «Даже при частом применении наша оттеночная пена не наносит ни малейшего вреда волосам, т.к. она не содержит ни аммиака,
ни других окисляющих веществ». Что вы можете сказать по поводу этой информации?
14.7. В рекламе одного из дезодорантов для женщин
авторы так объясняют его специфическое действие:
«Женский уровень pH при потоотделении обычно
отличается от мужского. Наш дезодорант взаимодействует с женским уровнем pH, надежно устраняя запах
пота». Насколько грамотно изложена эта информация
с точки зрения химии? Предложите свой вариант.
14.8. В одной газете приведена следующая информация о составе колбасы: «Расходы россиян на покупку колбасы в два раза выше, чем на покупку мяса.
И это при том, что в колбасе лишь 10–15 % белка, зато
много мышечной ткани и более 30 % жира. А в говядине жира в 4 раза меньше, белка в 1,5–2 раза больше. Да
и микроэлементы, полученные из мяса, будут ценнее
колбасных».
Есть там и такая фраза: «Человеческий организм,
как известно, разбивает получаемые питательные вещества на отдельные аминокислоты и формирует их
в белок».
Информация о качестве белков пищи приведена в
такой редакции: «В некоторых продуктах питания, например в яйцах, молоке, содержатся так называемые
“укомплектованные” белки – те, которые включают
сразу все необходимые аминокислоты. Растения же не
содержат “укомплектованных” белков. Поэтому, если
рацион состоит из одних овощей и фруктов, их нужно
употреблять во всем многообразии и в больших количествах. Только тогда организм сможет “склеивать”
полноценный белок. Если же с пищей поступает неполный комплект аминокислот, организм начинает забирать “строительный материал” у самого себя. Идет
интенсивный распад белка, и мышечный слой неумолимо утончается».
Что в этой информации является спорным или вообще неверным с точки зрения химии?
14.9. В программе одного телеканала в сюжете о
развитии промышленности в регионах России была
дана информация о производстве рапсового масла,
«столь ценимого на Западе за низкий процент жирности». Какие особенности рапсового масла имели в
виду авторы текста? Как можно их описать корректно
с точки зрения химии?
14.10. На этикетке крема для рук приведена такая
информация: «Богатый натуральными питательными
компонентами крем для рук смягчает, восстанавливает
и оживляет сухую, разрушенную кожу. Состав: стеарин
Х ИМИЯ
май–июнь
2015
косметический, спирты высших жирных кислот, воск
эмульсионный, моноглицериды, масло парфюмерное,
триэтаноламин, лимонная кислота, натуральный экстракт ромашки, пищевой краситель, консерванты (метиловый эфир, пропиловый эфир), отдушка, вода».
Что вы можете сказать о составе этого крема (обратите
особое внимание на названия компонентов)?
14.11. На этикетках многих предметов одежды –
женских блузок, мужских рубашек, а также синтетических тканей нередко можно прочитать: «100%-й
полиэстер» или даже «полиэстр». Если этикетка написана на английском языке, можно увидеть обозначение
«Polyester 100 %». Как вы думаете, из какого волокна
изготовлены эти изделия? Почему авторы русскоязычной информации так его назвали? Как бы вы рекомендовали называть такие волокна?
14.12. Многие предметы, необходимые для стирки, – ведра, бачки, корыта, тазы – изготовлены из металла, покрытого тонким слоем цинка. Обычно говорят, что эти предметы изготовлены из оцинкованного
железа или из оцинкованной жести. В обыденной жизни эти названия равнозначны. Но равнозначны ли они
с точки зрения химии?
14.13. Об открытии элемента йода рассказывают такую историю. В тот день французский ученый Бернар
Куртуа, как обычно, завтракал за рабочим столом своего небольшого химического кабинета. У него на плече
восседал любимый кот. На столе рядом с пищей стояли
две бутыли, в одной из которых был настой морских
водорослей в спирте, а в другой – смесь концентрированной серной кислоты с железными опилками. Коту
надоело сидеть на плече, и он спрыгнул, но неловко:
бутыли упали на пол и разбились. Хранившиеся в них
жидкости смешались, и в результате химической реакции в воздух поднялись фиолетовые клубы газа. Когда
они осели, Куртуа заметил на лабораторном оборудовании фиолетовый кристаллический налет. Так при помощи кота было сделано крупное открытие. Но при этом
Куртуа нарушил сразу несколько правил безопасной
работы в химических лабораториях. Какие именно?
Попытайтесь ответить и на другие вопросы.
1. Какое вещество, содержащееся в водорослях,
могло образовать при взаимодействии с серной кислотой свободный йод? Попробуйте написать уравнение
реакции получения йода.
2. Можно ли отнести эту реакцию к окислительновосстановительным?
3. Как называют процесс, в результате которого из
паров йода образовались кристаллы?
4. Как лучше всего можно было очистить от образовавшегося налета оборудование в лаборатории?
Ответы и решения
14.1. Начнем с явных ошибок.
Первая ошибка – термин «углекислота» некорректен, химикам известна угольная кислота Н2СО3. Не
следует говорить и «углекислая известь», т.к. известью принято называть оксид кальция СаО (негаше44
Ур о к бу квоеда
ная известь) или гидроксид кальция Са(ОН)2 (гашеная известь). Возможно, автор имел в виду известняк
СаСО3? Действительно, при взаимодействии СаСО3 с
СО2 нерастворимый известняк, который присутствует
в воде в виде суспензии и может быть удален фильтрованием, переходит в раствор.
Вторая ошибка – угольная кислота не может окислить магниевую соль, а может только вступить с ней в
реакцию обмена.
Третья ошибка – нельзя говорить, что в воде «присутствуют солевые растворы», т.к. природная вода и
есть раствор солей. Следует сказать: «В воде присутствуют растворенные соли».
Можно заключить, что приведенное автором объяснение не только слишком сложно для детей, но и содержит много ошибок.
Детям можно предложить следующее объяснение
жесткости воды. Вода всех природных источников –
озер, рек, колодцев – бывает жесткой потому, что содержит много растворенных солей, обычно карбонатов
(солей угольной кислоты) кальция и магния. Эти соли
попадают в воду из горных пород, почвенных слоев,
через которые протекает вода. При кипячении жесткой
воды вещества, которые образовались при разложении
этих солей, выпадают в осадок, и вода становится более мягкой.
14.2. Приведенная информация изложена некорректно с точки зрения химии. В составе пшеницы и
риса отдельно указано содержание углеводов и клетчатки, которая также относится к углеводам. Поэтому
непонятно, входит клетчатка в общее содержание
углеводов или нет. Правильно представлена информация о составе пшена, в котором содержание крахмала
и клетчатки указано отдельно. Приведенные сведения
не позволяют сравнить содержание углеводов в трех
продуктах. В описании состава риса есть еще одна
неточность: указано содержание золы, в то время как
следовало указать содержание зольных элементов, т.е.
минеральных веществ, которые переходят в золу при
сжигании риса. В самом рисе золы быть не может.
14.3. Действительно, для обработки питьевой воды
применяют свободный хлор, следы которого остаются
в воде в растворенном виде, и мы нередко замечаем
их по запаху. Свободный (химически не связанный)
хлор улетучивается даже при отстаивании воды, а тем
более при кипячении. Но хлор еще вступает во взаимодействие с органическими соединениями, которые
присутствуют в природной воде. При этом происходят
разложение крупных молекул на более мелкие фрагменты и их хлорирование (образование связей С–Сl).
Эти соединения очень прочные и зачастую более вредны для организма, чем те органические загрязнения,
которые присутствовали в воде. При кипячении воды
они не разрушаются. Очевидно, именно это имел в
виду телеведущий. Можно предложить такой вариант
изложения данной информации: «Хлорирование воды
приводит к образованию вредных для организма хлорорганических соединений, которые не разрушаются
при кипячении». Конечно, слово «убивает» недопустимо применительно к химическим соединениям. Так
можно сказать о болезнетворных бактериях, а химические соединения не убивают, их разрушают.
14.5. Из оксидов азота при взаимодействии с водяными парами действительно может образоваться азотная кислота по реакции, уравнение которой:
4NО2 + 2Н2О + О2 = 4HNО3,
но все, что сказано дальше, – из области фантастики.
«Царской водкой» называют смесь концентрированных азотной и соляной кислот в объемном соотношении 1 : 3. Эта смесь растворяет даже золото и платину
и применяется в аналитической химии.
Содержание хлороводорода в желудочном соке не
превышает 0,5 %, образующаяся в воздухе азотная
кислота также не является концентрированной, поэтому образование «царской водки» в желудке абсолютно
невозможно. Надо учесть и то, что в желудок азотная
кислота при вдыхании загрязненного воздуха вряд ли
попадет, скорее, она осядет в органах дыхания.
Некорректно и выражение «гремучая смесь» – в
химии так принято называть смесь водорода и кислорода в объемном соотношении 2 : 1.
Но авторы сообщения, безусловно, правы в том,
что содержание оксидов азота в воздухе очень опасно
для здоровья людей. При попадании их в дыхательные
пути образующаяся азотная кислота вызывает раздражение слизистых оболочек ротовой полости, горла,
трахеи, бронхов и легких. Поэтому в больших городах
всегда очень много людей, страдающих хроническими воспалительными заболеваниями горла и органов
дыхания.
Из всех оксидов азота бурым газом является только
оксид азота(IV) NО2.
14.6. Аммиак (точнее, гидрат аммиака, который
обычно входит в состав красителей для волос) не является окислителем.
14.7. Нет, неграмотно. Авторы рекламного текста
правы только в том, что уровень pH женского пота отличается от мужского, потому что в состав пота входят и половые гормоны – соответственно мужские или
женские. Показатель pH можно использовать только
применительно к растворам (в данном случае к поту),
а не к физиологическим процессам (потоотделение).
Правильнее сказать: значение (можно «уровень») pH
женского пота обычно отличается от мужского.
Абсолютно неверно выражение «дезодорант взаимодействует с женским уровнем pH». Последний –
не вещество и не реагент, а показатель концентрации
ионов водорода в растворе и вступать в химическое
взаимодействие не может по определению. Дезодорант
может вступать во взаимодействие не с pH, а с компонентами пота, которые определяют уровень pH.
Можно предложить такой вариант рекламы:
«Значение pH женского пота обычно отличается от
мужского, и мы учли это при разработке состава
45
Х ИМИЯ
май–июнь
2015
Х И М И Я В Ш КО Л Е И Д О М А
дезодоранта. Наш дезодорант рассчитан именно на
этот уровень pH, поэтому он особенно эффективно
устраняет запах женского пота».
14.8. Начнем с состава колбасы. Если в ней, по мнению автора, много мышечной ткани, то в ней много
и животного белка, кстати, самого ценного – мышечного, т.к. белки соединительной ткани (хрящи, сухожилия) менее ценны для человека (например, в них
очень мало цистина и почти полностью отсутствует
незаменимая аминокислота триптофан). Это первая
неточность.
Приведенные данные о составе мяса и колбасы
тоже неточны. Состав мяса может изменяться в широких пределах, особенно содержание в нем жира. То же
самое можно сказать и о составе колбасы: он зависит
от сорта и в немалой степени – от добросовестности
изготовителей.
Сомнительно утверждение о большей ценности микроэлементов, полученных из мяса. Микроэлементный
состав мяса в основном сохраняется при его переработке в колбасу (по закону сохранения массы веществ),
хотя при варке некоторое их количество теряется. Но
поскольку и мясо мы едим только после тепловой обработки, то, скорее всего, микроэлементы в мясных блюдах и в колбасе содержатся в виде одних и тех же химических соединений, значит, и ценность их одинакова.
Некорректен и термин «укомплектованные белки». Принятые термины – «сбалансированные по аминокислотному составу» или «полноценные белки».
Кроме того, организм не «разбивает», а расщепляет
белки пищи и не «склеивает», а синтезирует белки
собственных тканей.
14.9. Процент жирности, т.е. содержание триглицеридов высших жирных кислот, в любом масле близок к 100 %, но состав жира различен у разных видов
растительных масел. Основное различие заключается
в соотношении триглицеридов насыщенных и ненасыщенных кислот, а также моно- и полиненасыщенных
кислот. Рапсовое масло содержит только 3–6 % остатков насыщенных кислот (для сравнения: оливковое –
9–20 %, льняное – 9–11 %). Очевидно, именно это и
имели в виду авторы телесюжета.
14.10. В этом тексте много некорректных с точки
зрения химии терминов. Первый – «спирты высших
жирных кислот». Химикам известны высшие жирные спирты – это общепринятое техническое название одноатомных спиртов, содержащих от 6 до 20
атомов углерода, и высшие жирные кислоты – этим
термином иногда обозначают одноосновные карбоновые кислоты алифатического ряда с таким же количеством атомов углерода. Скорее всего, имеются в
виду все-таки высшие жирные спирты, которые очень
широко применяются в косметической промышленности. «Моноглицериды», в общем, термин правильный, но неточный. Глицеридами называют сложные
эфиры глицерина и высокомолекулярных карбоновых
кислот. Термин «моноглицериды» означает, что в молекуле эфира только один кислотный остаток, но каХ ИМИЯ
май–июнь
2015
ких именно кислот – не указано. То же самое можно
сказать и о терминах «метиловый эфир», «пропиловый
эфир». О каких эфирах идет речь – простых или сложных? Если о простых, то это могут быть диметиловый,
дипропиловый или метилэтиловый, пропилэтиловый
эфиры и т.д. Если о сложных, то с остатком какой кислоты?
В целом с точки зрения химии достоверной информации о составе этого крема на этикетке нет. К этой рекламе могут быть претензии и со стороны учителя русского языка: «разрушенная кожа» – не самый удачный
термин, лучше было бы сказать «поврежденная кожа».
Хотя не исключено, что авторы имели в виду именно
частичное разрушение химических связей в молекулах кератина поверхностного слоя кожи, восстановить
который поможет крем. К сожалению, химически грамотному покупателю остается только догадываться.
14.11. В переводе с английского polyester – это полиэфир. Все волокна, о которых шла речь, относятся
к полиэфирным (пример такого волокна – лавсан).
Откуда появились термины «полиэстер» и «полиэстр»? Скорее всего, работники торговли взяли русскую транскрипцию слова polyester, не потрудившись
заглянуть в словарь.
14.12. Нет, не равнозначны. «Оцинкованное железо» с позиции химии – бессмысленное понятие, т.к.
железо – название химического элемента. Все, что называют железом в быту, представляет собой не чистое
железо, а его сплавы. Все предметы, о которых шла
речь, изготовлены из оцинкованной жести – тонкого
стального проката. Поэтому человеку, изучающему
химию, следует употреблять термин «оцинкованная
жесть».
14.13. Куртуа нарушил следующие правила.
1. В химических лабораториях запрещается хранить, а тем более употреблять пищевые продукты.
2. В химических лабораториях запрещается нахождение животных.
3. Нельзя хранить концентрированные кислоты на
лабораторном столе, их надо хранить под вытяжкой.
4. Нельзя держать рядом вещества с сильными
окислительными и восстановительными свойствами.
(В оправдание Куртуа по этому пункту можно сказать,
что он не знал ни о содержании в водорослях йодидов,
ни об их сильных восстановительных свойствах, как,
впрочем, и никто другой в то время.)
Морские водоросли содержат много йода в виде
иона I–. При взаимодействии раствора, содержащего
эти ионы, с серной кислотой произошло окисление I– с
образованием молекулярного йода:
2NaI + 2H2SО4 = Na2SО4 + I2 + SО2 + 2H2О.
Это окислительно-восстановительная реакция.
Процесс образования кристаллов из паров называется кристаллизацией, а обратный процесс – возгонкой. Налет йода можно легко удалить с помощью органических растворителей.
46
О Ч Е М Н Е П И Ш У Т В У Ч Е Б Н И КА Х
Хитросплетение молекул.
Эстафета продолжается
М.М.ЛЕВИЦКИЙ
Материал посвящен соединениям, в которых кольцевые молекулы химически не связаны, а объединены механически, наподобие колец, продетых одно в другое, как звенья в металлических
цепочках. Рассмотрены также одиночные кольцевые молекулы,
завязанные в узлы, и хитросплетенные молекулы, распадающиеся на части при удалении любого из их звеньев.
Передать эстафету просто,
если эстафетная палочка
не очень тяжелая.
Статьи в научных журналах, описывающие получение подобных молекул, всегда заметны, в них
минимальное количество химических формул, основное внимание сосредоточено на замысле, планирующем сборку молекулы, что обычно иллюстрируют различными геометрическими схемами.
Далее химики, используя рецепт Саважа, синтезировали совершенно удивительные соединения,
которые получили специальные названия. Одно из
них названо борромеевыми кольцами, молекула содержит три цикла, однако катенановое зацепление
отсутствует, если мысленно удалить любое из трех
колец, то два оставшихся свободно разъединяются
(рис. 2, б).
Предыдущие успехи
Вначале посмотрим на пройденный ранее путь.
В 1964 г. немецкий химик Г.Шилл получил первое такое соединение – два сплетенных кольца, затем он синтезировал также три соединенных кольцевых молекулы
(рис. 1), это было результатом тщательно продуманных
органических синтезов, включающих более 20 стадий.
В результате появился новый класс соединений, получивший название «катенаны» (лат. catena – цепь).
а
б
Рис. 2. Схематическое изображение молекул «клеверный
лист» (а) и «борромеевы кольца» (б)
Рис. 1. Первые катенаны Шилла, изображенные схематически
Столь необычный способ соединения колец был
детально изучен, в итоге удалось разработать схему
создания подобных зацеплений. На рис. 3 показана
цепочка из пяти колец, собранных особым образом.
При удалении одного кольца, причем любого, цепочка
полностью рассыпается. До получения подобных молекул пока далеко.
Заметное усовершенствование процесса, позволяющего получать такие молекулы, сделал французский
химик Ж.Саваж в 1992 г. Он предложил новый и весьма
простой способ сборки катенанов: при «монтаже» молекулы используются координирующие свойства ионов
металлов. (Об этом подробно рассказано в журнале «Химия – Первое сентября», 2008, № 10.) С помощью разработанного им метода Саважу удалось получить не только
катенаны из нескольких колец, но и кольцевую молекулу,
завязанную в узел, которую чаще называют трилистником, или клеверным листом (рис. 2, а). Несмотря на то,
что в «клеверном листе» присутствует всего один цикл,
молекулу относят к классу катенанов, поскольку основные идеи сборки узлов и катенанов совпадают.
Рис. 3. Цепочка, распадающаяся при удалении любого
элемента
Сравнительно недавно (см. журнал «Химия – Первое сентября», 2013, № 3) была описана пятилучевая
звезда – кольцевая молекула с пятью переплетениями,
авторы этой молекулы назвали ее «Печать Соломона»
(рис. 4, см. с. 48). По преданию, этот библейский царь
запечатывал сосуды именно таким символом.
47
Х ИМИЯ
май–июнь
2015
О Ч Е М Н Е П И Ш У Т В У Ч Е Б Н И КА Х
Рис. 5. Схема сборки шестилучевой звезды
Все шесть исходных заготовок одинаковы, они
окрашены в разные цвета для того, чтобы подчеркнуть
образование двух химически не связанных циклов.
Размещение заготовок в пространстве происходит
нужным образом благодаря тому, что ионы Fe(II) координируют атомы азота, которые расположены в пиридиновых фрагментах. В результате атомы N располагаются в
вершинах мысленного октаэдра вокруг иона Fe(II) (рис. 6).
Своеобразие выбранной стратегии состоит в том,
что, в отличие от способов синтеза борромеевых колец
и печати Соломона, не требуются никакие дополнительные молекулы для того, чтобы замкнуть заготовки
в циклы. На концах заготовок предусмотрены аллильные группы –CH2–CH=CH2, которые взаимодействуют
между собой, соединяя заготовки. Это необычное превращение осуществляют с помощью реакции метатезиса, которая позволяет из двух алкенов (соединений
с двойной связью) получить два новых алкена (рис. 7).
(Об этой реакции рассказано в журнале «Химия – Первое сентября», 2005, № 24.)
Рис. 4. Схематическое изображение
молекулы «Печать
Соломона»
Продолжение эстафеты
В 2014 г. Д.Лейт (университет г. Манчестера, Великобритания) сообщил о синтезе шестилучевой звезды. В отличие от пятилучевой, это не единый цикл, а
два цикла, трижды переплетенные друг с другом. Основная идея синтеза та же, что и у показанных ранее
молекул, процессом сборки «командуют» ионы поливалентного металла, в данном случае Fe(II). Общая
схема включает всего три стадии. Вначале заготовки
располагаются в пространстве определенным образом
вокруг ионов железа. Затем хвосты заготовок соединяют, в результате два цикла замыкаются. Последняя
стадия – извлечение ионов железа (рис. 5).
Рис. 6. Схема синтеза катенана – шестилучевой звезды. Циклы окрашены в различные цвета для того, чтобы подчеркнуть переплетения
Х ИМИЯ
май–июнь
2015
48
Хитро с п л ете н и е м ол е кул . Э ста ф ета п р о д ол жа ется
похожее, но истинная четырехлучевая звезда выглядит
иначе, в ней присутствует еще одно переплетение, такая молекула пока не получена (рис. 9).
Рис. 7. Реакция метатезиса: из двух алкенов можно получить
два других алкена
Процесс проходит с использованием именного катализатора Ховейды–Граббса, представляющего собой комплексное соединение рутения. За создание катализаторов,
позволяющих проводить такие превращения, Р.Граббс
был удостоен в 2005 г. Нобелевской премии по химии.
Рассмотрим некоторые дополнительные детали
синтеза. Для того, чтобы перевести ионы Fe(II) в органическую среду, анион SO2−
заменяют двумя аниона4
ми PF6− (см. рис. 6). Ионы Fe(II) извлекали из собранной молекулы, обрабатывая вещество широко известным «захватчиком» ионов поливалентных металлов –
препаратом «Трилон Б» (двунатриевая соль этилендиаминтетрауксусной кислоты).
Шестилучевая звезда – эмблема весьма древнего происхождения, она была известна в Индии задолго до того,
как появилась на Ближнем Востоке и в Европе. Этот строгий симметричный символ с давних времен использовали
в дизайне, например, в мозаиках при украшении зданий,
он также весьма популярен в геральдике (т.е. в изображениях на гербах), например присутствует в гербах немецких городов Шера, Гамбурга (рис. 8, а), Гербштедта
и украинских городов Полтавы (рис. 8, б), Тернополя,
Конотопа. Этот символ находился также на существовавшем ранее колониальном флаге Нигерии (1914–1960), в
настоящее время изображен на неофициальном флаге Северной Ирландии. В гербах городов он представляет собой фигуру, полностью залитую цветом. Наиболее близок
по строению к синтезированной молекуле символ в виде
двух пересекающихся треугольников, изображенный
на флаге государства Израиль (рис. 8, в), потому авторы
этой молекулы назвали ее в память о библейском царе
«Звездой Давида». Забавное совпадение – автора новой
молекулы зовут Дэвид Лейт, можно предположить, что
коллеги Лейта горячо одобрили такое название новой молекулы, поскольку в нем появился второй смысл.
а
б
Рис. 9. Обычный
катенан (а)
и четырехлучевая
звезда (б)
У химиков, увлеченных хитросплетением молекул,
впереди большой простор для творчества. Существуют различные катенановые переплетения, не реализованные пока в виде молекул (рис. 10).
Рис. 10. Некоторые варианты катенановых переплетений
Одиночные кольцевые молекулы, завязанные в хитроумные узлы, тоже могут быть многообразны, в том
числе среди них присутствует шестилучевая звезда, но
построенная не из двух треугольников, а из единого
кольца, переплетенного шесть раз.
Большую коллекцию таких переплетений можно
увидеть, обратившись к статьям «Теория узлов и зацеплений» в математических энциклопедиях и справочниках, где подробно описан этот раздел топологии.
Кому все это нужно?
В заключение отметим, что все рассмотренные
структуры интересны не только как результат воображения и фантазии увлеченных химиков, мастерски
владеющих экспериментом. Оказалось, что катенаны
существуют в живой природе. У внутриклеточных образований – митохондрий – часть молекул ДНК имеет
катенановое строение. Разработанные методики синтеза катенанов позволили биохимикам приступить к созданию молекул ДНК с подобной геометрией с целью
изучения действия различных ферментов (биокатализаторов) на процессы, протекающие в живой клетке.
К классу катенанов относят также ротаксаны, они
представляют собой молекулы-гантели, у которых на
«ось» (линейная молекула) насажена кольцевая молекула. Объемные заглушки на концах «оси» не позволяют
кольцевой молекуле соскользнуть. Появились сообщения, что на основе ротаксанов удалось изготовить первый опытный образец работающего блока памяти, который может хранить 20 килобайт информации на площади в 100 раз меньше, чем срез человеческого волоса.
Подобные молекулы перспективны для создания
различных подвижных наноустройств – микромоторов, микротележек. Такие конструкции могут быть
использованы при создании компьютеров нового типа.
И все же нельзя не упомянуть о том эстетическом
удовольствии, которое получает химик, спланировавший и реализовавший получение подобных молекул.
а
б
в
Рис. 8. Шестилучевая звезда в эмблемах городов Гамбурга (а)
и Полтавы (б), а также на флаге государства Израиль (в)
Итак, получены трехлучевая (клеверный лист), пятилучевая и шестилучевая звезды. В этом ряду отсутствует четырехлучевая молекула. Если деформировать
обычный двухкольцевой катенан, то получим что-то
49
Х ИМИЯ
май–июнь
2015
О Ч Е М Н Е П И Ш У Т В У Ч Е Б Н И КА Х
Химический элемент кремний
и его роль в живой природе
Сколько кремния в живых организмах и где он находится –
об этом ученые еще спорят. Единого мнения пока нет.
О проблемах, связанных с дефицитом кремния, о том, как кремний попадает в организм человека, о биологической роли этого элемента рассказано в публикуемом материале.
Е.Г.ШМУКЛЕР
Не подлежит сомнению, что никакой живой
организм не может существовать без кремния,
он вырисовывается в мироздании как элемент,
обладающий исключительным значением.
В.И.Вернадский (1944)
Следует сказать о содержании и роли кремния в
неживой природе, достаточно известной, более того,
выдающейся: на его долю приходится 27,6 % земной
коры (второе место после кислорода – 49,4 %).
Кремний находится исключительно в химически
связанном виде: SiO2 (кварциты, кремень, кремнезем,
горный хрусталь...), полевые шпаты (на их долю приходится 50 % земной коры), глины, слюды – порядка
500 минералов. В земной коре на каждый атом углерода приходится 133 атома кремния. Есть основания
утверждать, что зарождение жизни на нашей планете
связано с преобладанием в природе кремния.
Без кремния нет жизни, нет роста, невозможно
исцеление.
Эдит Мурил Карлисле (1986)
Четыре химических элемента – органогены –
составляют бόльшую часть массы организма
(96,2 %) животных и человека: кислород (О) – 62,4 %,
углерод (С) – 21 %, азот (N) – 3,1 %, водород (Н) –
9,7 % (по данным А.П.Виноградова). Именно из этих
элементов построены все углеводы (крахмал, целлюлоза, или клетчатка, глюкоза, фруктоза, сахароза, лактоза, мальтоза...), жиры (растительные и животные),
простые белки (содержат атомы азота). ДНК, РНК,
АТФ и другие в своем составе содержат еще и фосфор
(Р) – 0,95 %. Для полноты информации укажем на содержание железа (Fe) – 0,01 %, кальция (Са) – 1,9 %,
магния (Мg) – 0,03 %, калия – 0,27 %, натрия (Na) –
0,1 %, серы (S) – 0,16 %. А на долю кремния приходится всего 0,001 % (по данным М.Г.Воронкова). Почти
столько же в организме содержится йода (І), фтора (F),
несколько больше – цинка (Zn).
Остановимся на кремнии – химическом элементе,
роль которого в живой природе широкому кругу людей
неизвестна, да и в научном плане не все еще понятно.
Кремний – везде, но более всего его в щитовидной железе (1,9æ10–2 %), поджелудочной железе, надпочечниках, гипофизе (3,8æ10–2 %), в крови (3,9 мг/л), максимально – в волосах (до 0,36 % сухого вещества). Кремний связан с коллагеном – белком соединительной
ткани – и другими сложными органическими молекулярными структурами, обеспечивающими прочность
и упругость кожи, эластичность кровеносных сосудов.
Есть кремний в легких, радужной и роговой оболочке
глаза (есть он и в хрусталике глаза – 1,9æ10–2 %), сухожилиях, ногтях, эмали зубов.
Х ИМИЯ
май–июнь
2015
Место кремния в периодической системе
химических элементов Д.И.Менделеева
Третий период, четвертая группа, главная подгруппа; [ 1428 Si 2, 8, 4]°. Нижний индекс показывает место
элемента в периодической системе – число протонов и
заряд (положительный) атомного ядра; верхний индекс – массовое число (сумма числа протонов и нейтронов) самого распространенного в природе изотопа
Si (92,27 %). Номер периода – это число электронных
оболочек; предвнешний электронный уровень завершен, с этой оболочки нельзя ни «оторвать» электроны,
ни присоединить к ней новые, иначе говоря, окислительно-восстановительные процессы на этом уровне
невозможны. На внешней электронной оболочке «вра••
щается» четыре валентных электрона: [ • Si • ]0 (два спаренных и два неспаренных).
Поскольку у атома кремния на одну электронную
оболочку больше, чем у углерода, радиус его атома
больше. Одинаковое число внешних электронов делает эти элементы аналогами (похожими) и, в частности, максимально четырехвалентными в соединениях
с другими элементами (кислородом, хлором, фтором),
а различие в радиусе атома делает их принципиально
непохожими.
Особенность атомов углерода – способность, соединяясь ковалентными связями, образовывать цепи,
например, линейные (неразветвленные):
…–С–С–С–С–С–С–С–С–С–С–С–С–… .
50
Хим ичес к ий элем е н т кр е м н и й и е го р ол ь в ж и в о й п р и роде
– туберкулез;
– диабет;
– проказа;
– гепатит;
– гипертония;
– артриты;
– рак;
– развитие остеопороза.
Признаками дефицита кремния являются болезни костей, связок, остеопороз, пародонтоз, артрозы
(все это связано с состоянием соединительной ткани);
кроме того, ранний атеросклероз, повышенный холестерин, сухая кожа, ломкость ногтей, их замедленный
рост; заболевания, связанные с легкими, и др.
Для кремния подобное не характерно. Атомы кремния образуют прочную химическую связь с атомами
кислорода (прочность связи Е = 464 кДж/моль), группируясь в трехмерную кристаллическую решетку. Периферийные атомы кислорода насыщают свою валентность атомами водорода:
Поэтому состав диоксида кремния (природного или промышленного) представляют формулой –
mSiO2ænH2O или даже SiO2æxH2O. На самом деле
диоксид кремния является неорганическим полимером, поэтому правильнее его формулу записывать так:
(SiO2)n. Очевидно, что в воде диоксид кремния практически не растворяется и не вступает с ней в химическую реакцию.
В воде (пресной, морской и др.) диоксид кремния
находится в коллоидном состоянии. Коллоиды – микрогетерогенные системы с размером коллоидных частиц 1–100 нм (1 нанометр = 10–9 м). Строение коллоидной частицы можно представить одной из схем:
Потребление кремния
Источники кремния – пища и вода. Во многие составы лекарственных форм в качестве одного из наполнителей входит получаемый по специальной технологии коллоидный диоксид кремния, или аэросил.
Информация о том, сколько мы должны потреблять
кремния в сутки, различна: от 3,5 мг этого химического
элемента до 20–30 мг и даже 40–60 мг. Есть признание
в том, что суточная норма потребления не выяснена.
Большие расхождения есть и в другом. Один источник утверждает, что в организме человека содержится 7 г кремния. По данным С.Киффер (1990) в
человеке массой 70 кг содержится 1,4 г кремния как
химического элемента. Если воспользоваться данными А.П.Виноградова, то получается намного меньше:
0,007 г. По данным той же Киффер, в теле человека
массой 70 кг содержится 3æ1022 атомов кремния, а в
одной клетке – 3æ108 (триста миллионов).
Назовем продукты питания, которые содержат
атомы кремния (мг на 100 г продукта): ячневая крупа
(600); гречка (120); фасоль (92); жимолость (90); горох
(83); чечевица (80); кукуруза (60); фисташки (60); пшеница (48); овсянка (43).
А в целом живое вещество растений на 0,02–0,15 %
состоит из кремния.
Кремний входит в состав многих растений и их
плодов: чеснок, хвощ полевой, порей, крапива, мать-имачеха, горец птичий, осока, пальмы, бамбук, стебли
зерновых культур (именно кремний придает им механическую прочность), трава, тростник. Сюда можно и нужно присовокупить рожь, овес, редис, листья
одуванчика, семечки подсолнечника, помидоры, репу,
сельдерей, медуницу, петрушку, крапиву, грибы.
Есть кремний и в кислом молоке. В золе хвои ели –
84 % диоксида кремния, в золе шелухи риса – 93 %.
Среди продуктов, содержащих много целлюлозы
и кремния, следует назвать овсяные хлопья, муку грубого помола, черный хлеб, отруби. Есть кремний и в
мясе, субпродуктах, морской рыбе, в курином яйце.
Кроме культурных растений и пищевых продуктов,
назовем лишайники (в них особая химия, связанная
2−
{mSiO2 , nSiO3 , 2(n – x)Na+}2x– 2xNa+;
{[nH2SiO3], nHSiO3− , (n – x)Na+}x– xNa+.
(запятыми указаны границы структурирования динамической системы золя коллоида).
Концентрация диоксида кремния в морской воде
составляет 5 мг/л, в речной воде – 15 мг/л, в подземной
воде – до 40 мг/л. Значительно больше его концентрация в термальных водах – до 300 мг/л. Богаты диоксидом кремния минеральные источники, например в
воде «Боржоми» – 46 мг/л.
Проблемы, связанные с дефицитом кремния
в организме
Перечислим основные из них:
– размягчение костей (так называемая остеомаляция);
– ускоренное изнашивание суставных хрящей;
– заболевание глаз (катаракта);
– проблемы с зубами;
– проблемы с ногтями;
– заболевания кожи (рожистое воспаление кожи);
– проблемы, связанные с волосами (ломкость, облысение);
– камни в печени и почках;
– дисбактериоз;
– атеросклероз;
– сердечно-сосудистые заболевания;
51
Х ИМИЯ
май–июнь
2015
О Ч Е М Н Е П И Ш У Т В У Ч Е Б Н И КА Х
с силикатами горных пород), папоротники (в золе –
50 % диоксида кремния), силикатные бактерии, вирусы (протеиновая матрица вирусов содержит 0,2–0,6 %
кремнезема).
верть органического вещества планеты. Кремниевые
губки и радиолярии – морские животные, которые как
раз и поедают диатомовые водоросли. Функция кремния в них – построение панцыря, участие в процессе
размножения, в синтезе ДНК, синтезе полимеразы
(фермент); в присутствии ортокремниевой кислоты –
Si(OH)4, или H4SiO4, – ускоряется синтез аминокислот
и белков.
В форме каких соединений присутствует кремний
в организме растений и животных, в том числе человека? Каков механизм участия кремния в биохимических
процессах? Есть много других вопросов.
Внимание на роль кремния в процессах жизнедеятельности в живой природе обратили еще в 1977 г.
В Стокгольме состоялся Нобелевский симпозиум, на
котором успешно выступили советские биохимики,
и было признано, что кремний – это элемент жизни,
«биофильный элемент», что он существенно влияет на
жизнедеятельность растений и животных.
Если заглянуть в далекую историю, то первым
медиком, который обратил внимание на соединения
кремния, был легендарный Парацельс (1493–1541).
Именно он объяснил природу болезни, известной как
силикоз.
В России слово и понятие «кремний» вошло в научный оборот «с подачи» Г.И.Гесса (1802–1850) в 1834 г.
Химическая индивидуальность кремния была доказана
в 1811 г. (Ж.Л.Гей-Люссак, Ж.Л.Тенар). Название и знак
химического элемента (1814), а также получение в чистом виде (1825) связаны с именем автора химической
азбуки – Й.Я.Берцелиусом (1779–1848). Соединения
кремния широко использовались, в том числе для придания воде целебных качеств. Поэтому не удивительно, что еще в 1878 г. Л.Пастер (1822–1895) выступил с
докладом «Химические методы лечения. Перспективы
применения кремния», где высказал убежденность, что
«кремнезему принадлежит большое будущее». Прошло 100 лет – и эта гипотеза была доказана. Но тема
эта и на сегодня не является исчерпанной.
Биологическая роль кремния
Прежде всего, кремний обеспечивает функционирование эпителиальной, костной и соединительной
ткани, способствует синтезу коллагена, сохранению
упругости кожи, образованию белых кровяных телец.
Он участвует и в жировом обмене. Входя в состав
стенок сосудов, препятствует проникновению жиров
в плазму крови, оказывает сосудорасширяющее действие, в результате чего снижается артериальное давление. И что удивительно – влияет на усвоение организмом важнейших металлов: железа и кальция. Для
последнего выявлена закономерность, которую удобно
выразить математически: [Ca2+] = 1/[Si4δ+] (дельта – частичный электрический заряд – он меньше 1). Уменьшение концентрации кремния в организме ведет к его
замещению кальцием с вытекающими отсюда последствиями: потеря соединительной тканью своей эластичности, следовательно, появление медицинских
проблем.
Иммунная система организма тоже нуждается в
кремнии. Он способствует заживлению ран, повышению аппетита.
Кремний усиливает каталитическую активность
многих ферментов, действие витамина Е (токоферол);
участвует в обмене фтора, магния, алюминия, серы,
цинка, кобальта, молибдена, марганца, хлора.
Процесс старения напрямую связан с дефицитом
кремния. Полагают, что кремний связан с атомами азота белковых молекул или азотсодержащих углеводов
(так называемые гликозаминогликаны), азот структурно связан с углеродом, находящимся в полипептидной
цепи или в молекулах других структур. Метаболизм
кремния регулируется гормональной системой.
Посмотрим на те «объекты» природы, где кремний
играет определяющую роль. Панцырь диатомовых водорослей построен из кремнезема: его доля – 95,6 %.
Диатомовые водоросли – это микроскопические (диаметр – около 50 мкм) организмы, составляющие чет-
http://bioorgchem.bio.msu.ru/wp-content/
uploads/2013/02/diatomeen16..jpg
ЛИТЕРАТУРА
Колесников М.П. Формы кремния в растениях.
Успехи биологической химии, 2001, т. 41, с. 301–332;
Кривенко В.В., Хмелевская А.В., Потебня Г.П. Литотерапия. Лечение минералами. М.: Педагогика-Пресс,
1994; Михеева Э. Целительные свойства кремния.
СПб.: Невский проспект, 2003; Гогулан М. Законы
полноценного питания. Ростов-на-Дону: Проф-Пресс,
1999; Мосин О.В. Много кремния в воде – хорошо или
плохо? http://www.dwater.ru/index.php?act=37/; Воронков М.Г., Кузнецов И.Г. Земная кремниевая жизнь. Химия и жизнь, 1983, № 12, с. 95–99; Воронков М.Г., Кузнецов И.Г. Кремний в живой природе. Новосибирск:
Наука. Сиб. отд-ние, 1984; Дьяков В.М. Кремний – элемент жизни. http://vakul.ru/eto-interesno/kremnij-element-zhizni/.
Диатомовые водоросли
Х ИМИЯ
май–июнь
2015
52
ТВОРЧЕСТВО ЮНЫХ
ПРОЕКТНАЯ РАБОТА
Получение бумаги
из вторичного сырья
Д.ДЖОНСОН,
И.НИКИТИН,
ученики 8 класса;
руководитель –
И.Н.КРАЙНЕВА,
учитель химии и биологии
средней школы № 1,
г. Дмитров
Бумага, приготовленная из вторичного сырья, является уникальной по своим качествам (форме, цвету, фактуре) продукцией.
В предлагаемом исследовательском проекте рассказано о проблеме сбора вторичного сырья – макулатуры, об этапах изготовления бумаги на целлюлозно-бумажных комбинатах, описаны опыты учащихся по изготовлению бумаги в различных
условиях: при нагревании, добавлении в бумажную массу некоторых веществ. Проведено сравнение полученных образцов.
Материал сопровождается презентацией, размещенной
на сайте www.1september.ru в вашем Личном кабинете.
ры хоть и не способно полностью остановить вырубку лесов, но все же существенно экономит древесину.
Мы попробовали получить бумагу в условиях химической лаборатории путем переработки вторичного
сырья, оценить ее качество и сделать вывод о том,
возможно ли использование этой бумаги в хозяйственных целях.
Содержание
Введение.
Литературный обзор.
История сбора макулатуры.
Сбор макулатуры школьным лесничеством
«Зеленая планета».
Продукция из макулатуры.
Производство бумаги.
Экспериментальная часть.
Результаты.
Заключение.
Литература.
ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР
История сбора макулатуры
Макулатура – это отходы производства, переработки и потребления всех видов бумаги и картона,
пригодные для дальнейшего использования в качестве
волокнистого сырья. Вместо термина «макулатура» в
литературе используют как синонимы термины «вторичное волокно» или «вторичное сырье».
Использование макулатуры существенно экономит
древесину (1 т макулатуры заменяет около 4 куб. м
древесины, иными словами 100 кг макулатуры спасают 1 дерево) и позволяет уменьшить вырубку лесов.
Макулатура может быть переработана не более чем
5–7 раз, прежде чем ее волокна станут короткими и непригодными для изготовления бумаги.
На 2004 г. уровень сбора макулатуры в России относительно последующего выпуска бумаги составил
12 %, в мире – 49 %, в США – 50 %, в Европе – 59,4 %.
Самый высокий уровень сбора макулатуры был в Германии и составил 73,6 %. По данным на начало 2008 г.
Европа по-прежнему остается мировым лидером по
сбору макулатуры с уровнем в 64,5 %.
По потреблению переработанной макулатуры
Китай – мировой лидер. И лидерство это заслужено. Страна в одиночку обеспечивает бόльший объем
потребления переработанной макулатуры, чем весь
ВВЕДЕНИЕ
Цель проекта. Получение бумаги путем переработки вторичного сырья – макулатуры.
Задачи проекта.
· Изучить проблему сбора и переработки вторичного сырья.
· Подобрать условия, осуществимые в лаборатории
для получения бумажной массы и бумажных листов.
· Изготовить бумагу из вторичного сырья. Проанализировать качество полученной бумаги, рассчитать ее
плотность.
· Подсчитать выход готовой бумаги из сырья.
Актуальность темы проекта. В наше время вырубка лесов является серьезной экологической проблемой. Только в Российской Федерации на нужды
целлюлозно-бумажной отрасли промышленности
ежегодно вырубается 43 млн кубометров леса. Однако есть множество других способов производства
бумаги, например использование вторичного сырья –
макулатуры. Известно, что использование макулату53
Х ИМИЯ
май–июнь
2015
ТВОРЧЕСТВО ЮНЫХ
остальной мир. Авторитетный отечественный журнал
«Бумага и жизнь» определяет эту долю как 54 % от общих мировых показателей.
По статистике в России наблюдается низкий уровень заготовки макулатуры, и это объясняется низким
уровнем вовлеченности населения в раздельный сбор
мусора. Согласно экспертным оценкам, через приемные пункты заготавливается только порядка 2–3 % макулатуры, в то время как потенциал этого канала оценивается в 15–20 % от общего объема сбора.
При низкой активности сбора макулатуры у населения основными поставщиками отходов являются
предприятия целлюлозно-бумажной отрасли и крупные коммерческие организации. Доля макулатуры в
объеме производимой картонно-бумажной продукции – 18,3 %. По статистике в Москве и Московской
области заготавливается почти половина всей российской макулатуры – 500 тыс. т. 30 % этого вторсырья
поставляет Санкт-Петербург и около 20 % заготовки
макулатуры приходится на другие регионы России.
Собирая макулатуру, можно не только спасти от вырубки целые леса, но и получить экономическую выгоду. Переработка вторсырья обходится дешевле, чем
изготовление бумаги непосредственно из древесины.
Известно, что переработка одной тонны макулатуры
экономит до 20 000 л воды и до 1000 кВт электроэнергии. К тому же человек, сдающий макулатуру в пункт
приема вторсырья, получает небольшое денежное вознаграждение.
Акция «Собери макулатуру – спаси дерево!»
Сбор макулатуры школьным лесничеством
«Зеленая планета»
На базе Дмитровской средней школы № 1
им. В.И.Кузнецова на протяжении многих лет успешно работает школьное лесничество «Зеленая планета».
Приоритетным направлением работы лесничества
является формирование экологической культуры как
части реализуемой в школе программы воспитания
духовно-нравственной личности школьников. Лесничество каждый год организует в школе акции по сбору макулатуры, таким образом спасая сотни деревьев.
Постоянно проводятся классные часы «Собери макулатуру – спаси дерево!»
Что можно сдать? Сдать можно почти все отходы –
тетради и книги, картонные упаковки, газетно-журнальный сбор.
Нельзя сдавать бумажные салфетки, одноразовую
посуду, грязную или масляную бумагу. Влажную бумагу следует просушить. В 2014 г. было собрано около
900 кг макулатуры. Вся собранная бумага была сдана
в пункт приема, а все дети, которые приняли участие в
данной акции, получили призы.
Но только ли деньгами и призами измеряется польза от подобной акции? Сбор макулатуры – это совместные дела, крепкая дружба, посильный вклад в оказание помощи другим людям, сохранение окружающей
среды в чистоте и многое другое, что делает нашу
жизнь лучше.
Х ИМИЯ
май–июнь
2015
Собранная бумага
Продукция из макулатуры
Как принято считать, в России из макулатуры изготавливаются изделия исключительно низкого сорта,
например упаковочная и туалетная бумага. Хоть эти
изделия действительно часто производятся из макулатуры, но из нее также производится офисная бумага, техническая бумага, полиграфическая продукция,
картон и многие другие. В том числе макулатура используется как сырье при изготовлении строительных
материалов, ткани, одноразовой посуды и средств личной гигиены.
ПРОИЗВОДСТВО БУМАГИ
Бумага – волокнистый материал с минеральными
добавками; изготавливается в виде листов для письма,
рисования, упаковки и прочего, получают его из целлюлозы (источник – растения), а также из вторсырья
(тряпье и макулатура).
Китайские летописи сообщают, что бумага
была изобретена в 105 г. н.э. Цай Лунем. Однако
в 1957 г. в пещере Баоця северной провинции Китая Шаньси была обнаружена гробница, и в ней найдены обрывки листов бумаги. Бумагу исследовали и
установили, что она была изготовлена во II в. до н.э.
До Цай Луня бумагу в Китае делали из пеньки, а еще
54
П ол уч е н и е бу м а г и и з в то р и ч н о го с ырья
тем выше качество изображения. Гладкость бумаги
определяется в секундах с помощью специальных приборов, дающих наглядное представление о характере
поверхности бумаги. Различные способы печати предъявляют к бумаге различные требования по гладкости.
Для глубокой печати может использоваться мелованная
бумага – она отличается повышенной гладкостью.
Газетная бумага не может быть гладкой в силу своей высокой пористости. Шероховатость – обратная
величина гладкости, меряется в микрометрах. Она
напрямую характеризует микрорельеф поверхности
бумаги. Как правило, в технических спецификациях
бумаги указывают одну из двух этих величин. Важной
геометрической характеристикой бумаги наряду с толщиной и массой 1 м² является пухлость. Она характеризует степень спрессованности бумаги и очень тесно
связана с такой оптической характеристикой, как непрозрачность. Пухлость измеряется в см³/г. Пухлость
печатных бумаг колеблется в среднем от 2 см³/г (для
рыхлых, пористых) до 0,73 см³/г (для высокоплотных
каландрированных бумаг). В практическом приложении это означает, что, если брать более пухлую бумагу
меньшей массы, то при равной непрозрачности в тонне бумаги будет больше листов.
Пористость непосредственно влияет на впитывающую способность бумаги, и вполне может служить
характеристикой структуры бумаги. Бумага является
пористо-капиллярным материалом, при этом различают макро- и микропористость.
Бумагу часто классифицируют по степени отделки
поверхности. Это может быть бумага без отделки – матовая, бумага машинной гладкости и глазированная
(иначе каландрированная) бумага, которую дополнительно обрабатывали в суперкаландрах для придания
ей высокой плотности и гладкости.
Особое место среди печатных свойств бумаги занимают ее оптические свойства, т.е. белизна, непрозрачность, лоск (глянец). Оптическая яркость – это способность бумаги отражать свет рассеянно и равномерно
во всех направлениях. Высокая оптическая яркость
для печатных бумаг весьма желательна, т.к. четкость,
удобочитаемость издания зависит от контрастности
отдельных участков оттиска. Для повышения оптической яркости в дорогие высококачественные сорта бумаги добавляют так называемые оптические отбеливатели – люминофоры, а также синие и фиолетовые красители, устраняющие желтоватый оттенок, присущий
целлюлозным волокнам. Этот технологический прием
называют подцветкой.
Еще одним важным практическим свойством печатной бумаги является ее непрозрачность. Особенно
важна непрозрачность при двухсторонней печати. Для
повышения непрозрачности подбирают композицию
волокнистых материалов, комбинируют степень их помола, вводят наполнители.
К оптическим свойствам бумаги относится также
ее лоск, или глянец. Это результат зеркального отражения поверхностью бумаги падающего на нее света.
раньше – из шелка, который изготавливали из бракованных коконов шелкопряда. Цай Лунь растолок волокна шелковицы, древесную золу, тряпки и пеньку.
Все это он смешал с водой и получившуюся массу
выложил на форму (деревянная рама и сито из бамбука). После сушки на солнце он эту массу разгладил с
помощью камней. В результате получились прочные
листы бумаги.
Целлюлозно-бумажное производство – технологический процесс, направленный на получение целлюлозы, бумаги, картона и других сопутствующих продуктов конечного или промежуточного передела.
Технологические этапы изготовления бумаги
Производство бумаги можно разделить на три этапа.
Этап 1
Первым делом производится обработка сырья.
Еловая древесина распиливается дисковыми пилами
на куски длиной 1,2 м, а затем очищается от оставшейся коры в специальных барабанах.
Этап 2
На втором этапе получается древесная масса путем
истирания древесины на вращающемся камне. Дефибрер – машина, предназначенная для разделения древесины на волокна. Полученная древесная масса проходит обработку, включающую в себя очистку, отбелку
и сортировку.
Этап 3
Третий и заключительный этап – производство самой бумаги. Полученная древесная масса, термомеханическая масса и беленая сульфатная целлюлоза являются основой бумаги. Полученная масса поступает в
специальную машину, где происходит формирование
полотна. Из полученного бумажного полотна под давлением прессовых валов удаляют влагу.
Далее бумажное полотно проходит через вращающиеся сушильные цилиндры. Остаточный уровень содержания влаги полотна – 7 %.
Осталось пропустить бумагу через каландровые
валы, чтобы она стала гладкой. Каландр – машина для
непрерывного формования листа полимера или бумаги
методом пропуска его через зазор между вращающимися валами. В результате каландрирования получается полотно необходимой толщины и ширины.
Готовая бумага наматывается на вал наката, затем
на резательном станке разрезается на рулоны требуемых размеров и упаковывается.
Качество, параметры и свойства бумаги
Свойства, которыми обладает бумага, – это гладкость, толщина и масса 1 м², плотность и пористость.
Чем выше гладкость бумаги, тем больше полнота контакта между ее поверхностью и печатной формой, тем
меньшее давление нужно приложить при печатании,
55
Х ИМИЯ
май–июнь
2015
ТВОРЧЕСТВО ЮНЫХ
Обычно с повышением гладкости лоск тоже увеличивается. Глянец глазированной бумаги может составлять 75–80 %, а матовой – до 30 %.
Деформационные свойства проявляются при воздействии на материал внешних сил и характеризуются
временным или постоянным изменением формы или
объема. Основные технологические операции полиграфии сопровождаются существенным деформированием бумаги: растяжением, сжатием, сгибом. От того,
как ведет себя бумага при этих воздействиях, зависит
нормальное (бесперебойное) течение технологических процессов печатания и последующей обработки
печатной продукции.
Прочность бумаги зависит от прочности самой
структуры бумаги, которая формируется в процессе
бумажного производства. Это свойство характеризуется обычно разрывной длиной в метрах или разрывным
усилием в ньютонах.
Сорбционные свойства, которыми обладают картон
и бумага различных видов, это гидрофобность – стойкость к действию воды, впитывающая способность
растворителей печатных красок.
дали воде возможность стечь, после чего раскатали массу тонким слоем и оставили просыхать на двое суток.
О п ы т 2. Изготовление цветного образца листа
бумаги с использованием метиленового синего и нагревания.
Для этого опыта мы использовали 5,53 г тетрадной
бумаги, предварительно разорванной на клочки размером примерно 2´2 см. Эта бумага была помещена
в керамическую посуду, куда затем было добавлено
200 мл дистиллированной воды. Потом мы измельчили
бумагу миксером, поставили посуду со смесью бумаги
и воды на плиту и выдержали при температуре около
70 °С в течение 40 мин. После чего посуду сняли с
плиты и остудили. После этого добавили 25 мл метиленового синего, выложили получившуюся однородную
массу ярко-голубого цвета на тканевый фильтр (сетку)
и дали воде стечь. После чего мы раскатали массу тонким слоем и оставили просыхать на двое суток.
О п ы т 3. Изготовление образца листа бумаги с использованием 1%-го раствора крахмала и нагревания.
Для этого опыта мы использовали 4,39 г тетрадной
бумаги, предварительно разорванной на кусочки размером примерно 2×2 см. Эта бумага была помещена
в керамическую посуду, куда затем было добавлено
200 мл дистиллированной воды и 50 мл 1%-го раствора крахмала. Потом мы измельчили бумагу миксером
и поставили посуду с бумагой на плиту, где выдержали
при температуре около 70 °С в течение 40 мин. После этого посуду сняли с плиты и остудили. Далее мы
выложили получившуюся однородную массу на тканевый фильтр и дали воде стечь, после чего раскатали массу тонким слоем и оставили просыхать на двое
суток.
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ
Одной из задач нашего проекта стало изготовление
бумаги из вторичного сырья в лабораторных условиях.
Для этого нам понадобились:
1) бумага (тетрадная, газетная);
2) миксер;
3) тканевые фильтры;
4) краситель – метиленовый синий;
5) керамическая посуда;
6) 1%-й раствор крахмала;
7) 3%-й раствор крахмала;
8) концентрированный раствор гипохлорита натрия;
9) дистиллированная вода.
Мы поставили перед собой задачу по проведению
пяти опытов, целью которых являлся подбор условий для изготовления листов бумаги из вторичного
сырья. Мы решили сделать один контрольный образец, а другие четыре образца изготовить, нагревая
при этом пульпу и добавляя различные химические
вещества для того, чтобы увидеть, будет ли отличаться качество контрольного образца от качества других
образцов.
О п ы т 4. Изготовление образца листа бумаги с использованием 3%-го раствора крахмала и нагревания.
Для этого опыта мы использовали 4,98 г газетной
бумаги, предварительно разорванной на клочки размером примерно 2×2 см. Эта бумага была помещена
в керамическую посуду, куда затем было добавлено
200 мл дистиллированной воды и 20 мл 3%-го раствора
Описание опытов
О п ы т 1. Изготовление контрольного образца листа бумаги с использованием вторичного сырья.
Для этого опыта мы использовали 6,22 г тетрадной
бумаги, предварительно измельченной на части размером примерно 2´2 см. Эта бумага была помещена в керамическую посуду, куда затем было добавлено 200 мл
дистиллированной воды. Потом мы измельчили эту
смесь миксером. После превращения смеси бумаги и
воды в относительно однородную пульпу мы выложили
получившуюся однородную массу на тканевый фильтр и
Х ИМИЯ
май–июнь
2015
Процесс изготовления бумаги в условиях лаборатории
56
П ол уч е н и е бу м а г и и з в то р и ч н о го с ырья
4. О б р а з е ц № 4 изготовлен из газетной бумаги
с использованием нагревания и 3%-го раствора крахмала в качестве связывающего компонента. Плотность
бумаги, полученной таким способом, возросла, но, в
отличие от предыдущего, образец стал более ломким
и твердым.
5. О б р а з е ц № 5 изготовлен из цветной газетной
бумаги с использованием концентрированного раствора гипохлорита натрия как отбеливающего агента. Бумага получилась более рыхлая.
В итоге мы смогли увидеть, что опыт 5, целью проведения которого являлось обесцвечивание цветной
газетной бумаги, удался не в полной мере. Полностью
отбелить газетную бумагу не удалось, как мы думаем,
из-за использования устойчивой типографской краски,
обесцвечивание наблюдалось незначительное. Также
возможной причиной стала недостаточная активность
хлора в отбеливающем агенте.
Ниже приведены характеристики получившихся
образцов бумаги.
1) О б р а з е ц № 1. Контрольный образец, тетрадная бумага, масса равна 1,26 г, длина – 88 мм, ширина – 59 мм, толщина – 5 мм. Рассчитанная плотность:
1,26/(8,8×5,9×0,5) = 0,048 г/см3.
2) О б р а з е ц № 2. Добавление красителя, тетрадная бумага, масса равна 2,37 г, длина – 112 мм, ширина – 95 мм, толщина – 8 мм. Рассчитанная плотность –
0,028 г/см3.
3) О б р а з е ц № 3. Добавление раствора 1%-го раствора крахмала, тетрадная бумага, масса равна 2,32 г,
длина – 88 мм, ширина – 66 мм, толщина – 10 мм. Рассчитанная плотность 0,040 г/см3.
4) О б р а з е ц № 4. Добавление 3%-го раствора
крахмала, газетная бумага, масса равна 2,25 г, длина –
77 мм, ширина – 68 мм, толщина – 12 мм. Рассчитанная плотность – 0,036 г/см3.
5) О б р а з е ц № 5. Обесцвечивание хлором, газетная бумага, масса равна 0,73 г, длина – 54 мм, ширина – 46 мм, толщина – 18 мм. Рассчитанная плотность – 0,016 г/см3.
Характеристики полученных образцов изображены
на схеме 1.
Схема 1
крахмала. Потом мы измельчили бумагу миксером, поставили посуду с бумагой на плиту и выдержали при
температуре около 70 °С в течение 40 мин. После этого
посуду сняли с плиты и остудили. Далее мы выложили
получившуюся однородную массу на тканевый фильтр
и дали воде стечь, после чего раскатали массу тонким
слоем и оставили просыхать на двое суток.
О п ы т 5. Изготовление образца листа бумаги с
использованием в качестве отбеливающего агента концентрированного раствора гипохлорита натрия.
Для этого опыта мы использовали 4,18 г газетной
бумаги с цветными иллюстрациями, предварительно
разорванной на клочки размером примерно 2×2 см. Эта
бумага была помещена в керамическую посуду, куда затем было добавлено 200 мл дистиллированной воды.
Потом мы измельчили бумагу миксером и добавили
20 мл концентрированного раствора гипохлорита натрия. Далее после окончания химической реакции мы
выложили получившуюся однородную массу на тканевый фильтр, дали воде стечь. После чего раскатали массу тонким слоем и оставили просыхать на двое суток.
РЕЗУЛЬТАТЫ
В результате проведенных пяти опытов мы получили пять разных образцов бумаги.
1. О б р а з е ц № 1 – контрольный образец, изготовленный с использованием тетрадной бумаги без
применения дополнительных технических операций и
реактивов. Он являлся образцом для сравнения.
2. О б р а з е ц № 2 – цветной образец из тетрадной
бумаги, изготовленный с использованием нагревания
и метиленового синего в качестве красителя. Окрашивание получилось однородное и равномерное, после
высушивания цвет стал более бледным. Интенсивность окрашивания зависит от количества используемого красителя.
3. О б р а з е ц № 3 изготовлен из тетрадной бумаги
с использованием нагревания и 1%-го раствора крахмала как дополнительного связывающего компонента.
По сравнению с контрольным образцом, бумага получилась более плотная и прочная.
Получившиеся образцы бумаги
57
Х ИМИЯ
май–июнь
2015
ТВОРЧЕСТВО ЮНЫХ
В том случае, когда, используя тетрадную бумагу,
удается изготовить более однородную бумажную массу (пульпу), получается более плотная бумага. Газетная бумага хуже поддается переработке.
По своим свойствам полученные образцы близки к
декоративной бумаге и картону.
Расчет выхода готовой бумаги от массы используемого сырья (см. схему 1).
О б р а з е ц № 1. Затрачено бумаги 6,22 г. Получен образец массой 1,26 г. Выход полезной продукции:
1,26/6,22æ100 = 20 %.
О б р а з е ц № 2. Затрачено бумаги 5,53 г. Получен образец массой 2,37 г. Выход полезной продукции:
2,37 / 5,53æ100 = 43 %.
О б р а з е ц № 3. Затрачено бумаги 4,39 г. Получен образец массой 2,32 г. Выход полезной продукции:
2,32 / 4,39æ100 = 53 %.
О б р а з е ц № 4. Затрачено бумаги 4,98 г. Получен
образец массой 2,25 г. Выход полезной продукции:
2,25 / 4,98æ100 = 45 %.
О б р а з е ц № 5. Затрачено бумаги 4,18 г. Получен образец массой 0,73 г. Выход полезной продукции:
0,73 / 4,18æ100 = 17 %.
Средний выход полезной продукции: 35,6 %.
Подсчеты производительности наших экспериментов приведены на схеме 2.
Схема 2
· Были подобраны и изучены условия, осуществимые в лаборатории для получения бумажной массы и
бумажных листов.
· Была изготовлена бумага, рассчитана ее плотность.
· Был подсчитан выход полезной продукции из сырья.
Как было отмечено ранее, полученная бумага является уникальной по своим качествам продукцией с
практически неограниченными возможностями для
придания ей нужных свойств – формы, цвета, фактуры
и т.п. Такой метод приготовления бумаги распространен в разнообразных «хэнд-мэйд» технологиях, широко применяется дизайнерами и в декоративно-прикладном творчестве.
Если учитывать промышленный масштаб переработки макулатуры и изготовления из нее бумаги высшего качества, то можно отметить, что производство
бумаги на промышленных предприятиях со всем необходимым оборудованием остается главной, хоть и
не идеальной альтернативой производству бумаги и
других бумажных изделий путем переработки дерева.
Бумага, произведенная из вторичного сырья, имеет
несколько преимуществ перед бумагой, изготовленной
из древесины. Она значительно дешевле, ее переработка уменьшает количество отходов, позволяет сэкономить воду и электроэнергию. В процессе ее производства используется минимальное количество химикатов, а что самое главное, прием макулатуры сокращает
интенсивность вырубки лесов.
Старая пресса и упаковочный материал в среднем
составляет около 14 % бытовых отходов. В нашей
стране сбор и переработка этого сырья находятся на
недостаточном уровне, в результате теряется ценный
ресурс, не говоря уже о гигиене и экологии.
Мы надеемся, что в будущем нам удастся изобрести способ, благодаря которому нам больше не придется использовать дерево как главный компонент в
изготовлении бумаги.
А пока пусть совершенствуются способы по переработке вторичного сырья и пусть бумага, полученная
таким способом, находит как можно больше новых
применений в жизни человека.
Основные потери произошли на этапах фильтрования, сушки и придания образцу нужной формы.
Для письма данная бумага практически непригодна. Возможно использование в оформительских и декоративных целях. Изготовленной таким способом бумаге можно придать любой цвет, размер, форму, а также любую поверхностную фактуру. Эти особенности
расширяют возможности использования такой бумаги
в дизайне открыток, паспарту, различных декоративных панно и других интересных творческих изделий.
Иллюстрации предоставлены авторами статьи.
ЛИТЕРАТУРА И ИНТЕРНЕТ-РЕСУРСЫ
Габриелян О.С. Химия. 8 класс. Учебник для общеобразовательных учреждений. М.: Дрофа, 2011; История целлюлозно-бумажной промышленности России.
Архангельск: Правда Севера, 2009; Кнунянц И.В.
Большой энциклопедический словарь по химии. М.:
Большая Российская энциклопедия, 1998; Гитис С.С.,
Глаз А.И., Иванов А.В. Практикум по органической химии. Органический синтез. М.: Высшая школа, 1999;
Гроссе Э., Вайсмантель Х. Химия для любознательных. М.: Дрофа, 2002; http://www.arzpuck.ru/arz064.
html
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Цель данного проекта – получение бумаги путем
переработки вторичного сырья – была успешно достигнута. Выполнены и все те задачи, что мы ставили
перед собой.
· Была изучена проблема сбора и переработки вторичного сырья.
Х ИМИЯ
май–июнь
2015
58
ТВОРЧЕСТВО ЮНЫХ
Естественно-научный
кроссворд «ХИМИКОН»
Составитель А.ХАЙРУШЕВА, ученица 11-го класса
Новинской средней общеобразовательной школы,
с. Новинка, Володарский р-н, Астраханская обл.
тория. 30. Немецкий химик-экспериментатор, конструктор многих лабораторных приборов, в частности для работы в инертной
атмосфере (пробирки, сосуды, специальные
линии). 32. Одна из основных физических
характеристик материи. 34. Газообразное
состояние вещества вблизи точки конденсации. 35. Одно из названий класса органических соединений, содержащих одну двойную
связь. 36. Ряд подводных скал, образованных
колониями кораллов. 37. Главная артерия
большого круга кровообращения. 39. Изогнутая трубка с коленами разной длины для
переливания жидкостей из сосуда с более высоким уровнем в сосуд с более низким уровнем. 41. Продукт перегонки.
ПО ВЕРТИКАЛИ. 1. Химический элемент, изотоп которого дает цепную ядерную
реакцию. 2. Способность аналогичных по
свойствам атомов (ионов) химических элементов замещать друг друга в кристаллических соединениях, образуя аналогичные
по структуре кристаллы переменного состава. 3. Элемент, заканчивающий 2-й период.
4. Единица массы, применяемая в ювелирном
деле при взвешивании драгоценных камней.
5. Представитель отряда насекомых, имеющих на лапках пузыревидные присоски.
6. Горючая жидкость, получаемая перегонкой пищевого
сырья растительного происхождения, подвергнутого брожению. 7. Смазочное масло для карбюраторных двигателей. 8. Способ получения металлов и сплавов из соединений восстановительным действием кремния. 11. Класс
органических соединений, углеводы, многие встречаются
в растениях и животных организмах. 13. Темно-коричневая прозрачная краска из древесной сажи, смешанной с
растворимым в воде растительным клеем. 15. Приставка, обозначающая свойства продукта высшего качества.
16. Частица света с нулевой массой. 17. Светящаяся, сверкающая частица. 18. Расплавленная масса в глубинах Земли.
19. d-Элемент 4-го периода. 20. Тонкозернистая осадочная
порода. 21. Химический элемент, галоген. 26. Соль сернистой кислоты. 28. Бытовое название CaCO3. 29. Жалящие
насекомые, не относящиеся к пчелам и муравьям. 30. Совокупность делений и отметок в измерительном приборе.
31. Лабораторный стеклянный сосуд с горлышком. 32. Знак
электрического заряда, приписываемый электрону. 33. Отрицательно заряженный ион. 38. Внесистемная единица
поглощенной дозы ионизирующего излучения. 40. Мера
длины в английской системе мер.
ПО ГОРИЗОНТАЛИ. 1. Английский химик-органик,
один из основоположников металлоорганической химии,
открыл катализатор гидрирования олефинов и ацетиленовых углеводородов. 4. Наименьшее количество энергии.
6. Липкий, твердеющий на воздухе сок хвойных растений.
8. Простое вещество, используется при приготовлении
красок, производстве спичек, борьбе с болезнями растений. 9. Аминокислота, служит исходным веществом для
биосинтеза адреналина. 10. Химически неделимая частица. 12. Трубка, в которой заключены системы линз микроскопа. 14. Торговое название отечественной охлаждающей жидкости для двигателей автомобиля. 16. Японский
химик, лауреат Нобелевской премии по химии (1981).
18. Тяжелое нефтяное топливо. 20. Название однородной
смеси (в косметике, кулинарии) в виде тестообразной массы. 22. Плоды абрикоса, высушенные на солнце в виде
половинок, без косточек. 23. Бесцветная жидкость с резким запахом, содержится в растительной смоле стиракс,
сланцевом масле, каменноугольной смоле; мономер в производстве пенопласта, каучука и др. 24. Узаконенная установленная мера; средняя величина. 25. Соединение мышьяка с водородом, ядовитый газ. 27. Минерал, силикат
59
Х ИМИЯ
май–июнь
2015
Продолжается прием заявок
на 2015/16 учебный год
Фестиваль педагогических идей «Открытый урок»
festival.1september.ru
Свидетельство о регистрации СМИ Эл. № ФС77-53231
В течение 12 лет – самый массовый, представительный
и посещаемый педагогический форум Рунета. Самая
большая коллекция авторских разработок учителей.
Разместить публикацию может каждый педагог.
Всем авторам предоставляются документы о публикации.
По итогам каждого учебного года выпускаются электронные
и бумажные сборники.
Диск 1
2013/2014
Администрирование школы, Организация школьной
библиотеки, Преподавание астрономии,
Преподавание биологии, Преподавание информатики,
Преподавание математики, Преподавание ОБЖ,
Диск
Д
Дис
Ди
иск
и 2
Преподавание русского языка,
Преподавание физики,
Преподавание химии
2013/2014
Коррекционная педагогика, Логопедия, Преподавание
географии, Преподавание иностранных языков,
Преподавание истории и обществознания,
Преподавание литературы,
Преподавание музыки,
Преподавание технологии,
Работа с дошкольниками
Диск 3
2013/2014
13/2
/220
Внеклассная работа, Классное руководство,
Общепедагогические технологии, Преподавание
в начальной школе, Преподавание МХК и ИЗО,
Преподавание экологии, Преподавание экономики,
Работа с родителями, Социальная педагогика,
Спорт в школе и здоровье детей,
Школьная психологическая
служба
В рамках фестиваля для желающих проводится конкурс
презентаций. Всем участникам конкурса высылаются
специальные дипломы.
Удобный Личный кабинет участника фестиваля, возможность
автоматического создания личного профессионального
портфолио. В помощь участникам – квалифицированные
сотрудники оргкомитета. Единственный в России
образовательный сайт, имеющий службу поддержки
в режиме on-line 7 дней в неделю.
Участвуйте в фестивале, размещайте свои работы,
получайте документы о публикации!
Фестиваль творческих и исследовательских
работ учащихся «Портфолио ученика»
project.1september.ru
Свидетельство о регистрации СМИ Эл. № ФС77-53211
Площадка для публикации работ учащихся, выполненных
под руководством педагогов.
Всем ученикам и педагогам предоставляются документы
о публикации. По итогам каждого учебного года
выпускаются электронные и бумажные сборники.
«Ïîðòôîëèî ó÷åíèêà»
2014
2013
project.1september.ru
Диск
В рамках фестиваля для желающих проводится конкурс
проектных работ.
1
«Ïîðòôîëèî
«Ïî
îðò
îð
ó÷åíèêà»
Диск
май–июнь
2015
2
История, археология; Искусствоведение; Лингвистика;
Химия; Физкультура и спорт; Экология; Художественное
творчество; Техническое творчество;
Информационные технологии; Литературное
творчество; Музыкальное творчество;
Краеведение
Все участники конкурса награждаются специальными
дипломами.
Х ИМИЯ
2014
20133
Астрономия, космонавтика и авиация; Биология;
География; Литературоведение;
Математика; Религиоведение;
Экономика, социология и право;
project.1september.ru
proj
ojjec
ect.
ect
ct.
t.11s
t.
1s
1september.ru
1sep
1se
Физика; Здоровье человека
Участвуйте вместе
с учениками!
60
П е д а го гич е с к ий у н ив е р с итет
«Первое сентября»
Лицензия Департамента образования г. Москвы 77 № 000349, рег. № 027477 от 15.09.2010
ДИСТАНЦИОННЫЕ КУРСЫ
ПОВЫШЕНИЯ КВАЛИФИКАЦИИ
(с учетом требований ФГОС)
Ведется прием заявок на первый поток 2015/16 учебного года
образовательные программы:
НОРМАТИВНЫЙ СРОК ОСВОЕНИЯ – 108 УЧЕБНЫХ ЧАСОВ
Стоимость – 4990 руб.
НОРМАТИВНЫЙ СРОК ОСВОЕНИЯ – 72 УЧЕБНЫХ ЧАСА
Стоимость – от 3990 руб.
По окончании выдается удостоверение о повышении квалификации
установленного образца
Перечень курсов и подробности – на сайте
edu.1september.ru
Пожалуйста, обратите внимание:
заявки на обучение подаются только из Личного кабинета,
который можно открыть на любом сайте портала www.1september.ru
61
Х ИМИЯ
май–июнь
2015
журнал
Химия – Первое сентября
2-е полугодие 2015 года
П ОД П И С КА
Индекс
Периодичн.
в полугодие
на сайте www.1september.ru и в почтовых отделениях РФ
Название издания
1 месяц
Каталожная
цена
(руб.)
Подписная
цена
(руб.)
6 месяцев
Каталожная
цена
(руб.)
Подписная
цена
(руб.)
Название ПЕРВОЕ СЕНТЯБРЯ. ЖУРНАЛЫ ИЗДАТЕЛЬСКОГО ДОМА
блока
(499)249-31-38
в разделе
«Журналы»
79151
Химия – Первое сентября. Бумажная версия
5
440.00
2200.00
12765
Химия – Первое сентября. Электронная версия на CD
(полная копия бумажной версии)
5
160.00
800.00
5
–
–
С дополнительными материалами и презентациями на сайте
www.1september.ru
В июле не выходит.
Подписка на июль не принимается
(-) 160 г 64 стр.
С дополнительными материалами и презентациями
В июле не выходит.
Подписка на июль не принимается
cайт
1september.ru
Химия – Первое сентября. Электронная версия
(-) 75 г
500.00
Подписку принимают во всех отделениях связи Российской Федерации, а также на сайте www.1september.ru
При подключении школы к проекту «Школа цифрового века» (см. digital.1september.ru) каждый учитель получает доступ ко всем журналам
Издательского дома «Первое сентября». Стоимость подключения школы на год – 6 тыс. рублей независимо от количества учителей
Х ИМИЯ май–июнь
62в отделении банка
При оформлении
подписки2015
на сайте оплата производится по квитанции
или электронными платежами on-line
Издательский дом «ПЕРВОЕ СЕНТЯБРЯ»
z
Издательство «ПРОСВЕЩЕНИЕ»
2015/16 учебный год
Каждому учителю:
z 24 предметных ежемесячных журнала
z десятки курсов повышения квалификации
Стоимость участия в проекте
6 тысяч рублей от школы*
за весь учебный год
независимо от количества учителей
Подробности на сайте
digital.1september.ru
или
facebook.com/School.of.Digital.Age
Х ИМИЯ
май–июнь
63 или во всех отделениях связи РФ по каталогу
* Индивидуальная подписка на журналы – на сайте www.1september.ru
«Почта
России»2015
Николай
Константинович
Кочетков
(1915–2005)
Российский химик-органик
Н
иколай Константинович Кочетков родился в Москве. Судьба не сразу соединила его с химией: в 1932 г. юноша окончил силикатный техникум,
а затем работал в строительном тресте. Возможно, решение поступать в
химический вуз возникло у него во время работы в лаборатории Дорогомиловского химического завода. И в 1934 г. он стал студентом Московского
института тонкой химической технологии (МИТХТ). Именно здесь способного
юношу приметил А.Н.Несмеянов, который в конце 1930-х гг. возглавлял в МИТХТ
кафедру органической химии. Однако их более плотное сотрудничество началось
позднее: вмешалась война. Она на 6 лет оторвала Кочеткова от науки. Он служил
в химических частях. Его рота химзащиты воевала в составе 2-го Прибалтийского
и 1-го Украинского фронтов, участвовала в Мадонской, Прибалтийской и Пражской наступательных операциях. Кочетков удостоен Ордена Отечественной войны
II степени, медалей «За отвагу», «За освобождение Праги» и др. Лишь после Победы и возвращения к мирной жизни удалось вернуться и к науке: в 1945 г. Несмеянов пригласил его работать на химический факультет, где молодой ученый
вначале занялся изучением и синтезом металлоорганических соединений и уже
через три года защитил кандидатскую диссертацию, а еще через пять лет – докторскую (по изучению хлорвинилкетонов). Своей активной и талантливой работой в науке он как будто наверстывал годы, проведенные на фронте. Оценка его
усилий пришла быстро: в 1957 г. он был избран членом-корреспондентом Академии медицинских наук СССР, в 1960 г. – членом-корреспондентом АН СССР, а
в 1979 г. – академиком.
В середине 1950-х гг. интересы Николая Константиновича смещаются в область изучения природных соединений, в частности углеводов. Так, в растениях
он открыл и исследовал новый тип гликозидов – олигозиды. Большое количество
работ Кочеткова посвящено разработке методов синтеза углеводов. В это время
он закончил преподавать и сосредоточился на исследовательской работе – сначала в Институте химии природных соединений (с 1960 г.), а с 1966 г. более 20 лет
был директором Института органической химии АН СССР, заведовал в нем лабораторией химии углеводов.
Синтетические исследования 1960-х гг. привели к разработке под руководством Кочеткова ряда лекарственных средств: были созданы противотуберкулезные, противосудорожные и противоаллергические препараты (циклосерин, диазолин и др.), позднее разработаны методы синтеза некоторых антибиотиков.
Будучи изначально химиком-органиком, синтетиком, Николай Константинович
уделял немалое внимание разработке физико-химических методов структурного
анализа сложных углеводов.
Талант Николая Константиновича как химика-органика, синтетика, безусловно, базировался в первую очередь на огромном труде, когда ни минуты не пропадает даром. Он как-то писал в своих воспоминаниях: «Через один-два года после
начала работы над докторской диссертацией я быстро собирал приборы, быстро
перегонял, кристаллизовал и т.д. Но главное и самое ценное – я начал “чувствовать реакцию”. Это трудно объяснить, но, глядя на колбу, в которой шел процесс,
и наблюдая за изменением цвета, разогревом, выделением газа или осадка, я
буквально представлял себе, как сталкиваются и изменяются молекулы. Звучит
наивно и смешно, я отлично это понимаю, но что-то сродни такому чувству действительно возникало».
18 мая – 100 лет со дня рождения академика Н.К.Кочеткова.
ХИМИЯ
him.1september.ru Подписка на сайте www.1september.ru или по каталогу «Почта России» – 79151 (бумажная версия), 12765 (CD-версия)
Документ
Категория
Образование
Просмотров
868
Размер файла
27 473 Кб
Теги
2015
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа