Учебный эксперимент
в начале курса химии

Изучение простейших физических
и химических свойств веществ

На первых уроках химии ученики узнают, что наука химия изучает вещества, их строение, свойства и процессы превращения одних веществ в другие. Учащиеся должны сразу же усвоить, что изучить вещество – это значит определить его свойства, которые устанавливаются только опытным путем. Некоторые из них можно установить с помощью наших органов чувств (агрегатное состояние, цвет, запах, вкус, звучание при ударе предмета о предмет или при его разламывании, состояние поверхности предмета при его исследовании на ощупь). Большинство других свойств (температуры изменения агрегатных состояний, плотность, растворимость, электропроводность, горючесть, изменение при нагревании, взаимодействие с другими веществами и т.д.) можно определить лишь с помощью специальных экспериментов и приборов. После показа опытов рекомендуем проведение беседы с использованием заданий (приведены курсивом) или составление сводных таблиц.

Опыты по изучению
физических свойств веществ

ОПЫТ 1. Вещество и тело

Разложите на столе две группы предметов:

1) стеклянная трубка, медная трубка, стальная трубка, резиновая трубка, пластмассовая трубка и другие трубки из различных веществ;

2) стеклянный стакан, стеклянная трубка, стеклянная пластинка, стеклянная колба и другие предметы из стекла.

Рассмотрите и назовите каждый предмет и вещество, из которого состоит предмет. Дайте развернутый ответ на вопрос «Чем отличается понятие “тело” от понятия “вещество?».

ОПЫТ 2. Определение свойств вещества
с помощью органов чувств

Оборудование и реактивы. Вода, лед. уксусная кислота, сера, сахар, клетчатка (вата), крахмал, цинк, медь, ванилин, аммиак (2–3 капли 25%-го раствора в плотно закрытой колбе), древесные лучинки, полиэтиленовая пленка и другие вещества, изделия из различных веществ. Рассмотрите вещества и изделия, определите их агрегатные состояния и внешние признаки.

Внимание! Определение запаха и проба вещества на ощупь проводятся строго по указанию учителя с соблюдением всех правил техники безопасности. Определение вкуса веществ в лаборатории (школьном кабинете химии) категорически запрещается!

Ваши наблюдения занесите в табл. 1.

Таблица 1

Особенные свойства веществ

Опыты по определению физических свойств
веществ специальными методами

Оборудование и реактивы. Нагревательные приборы, термометр (от 10 до 150 °С), весы, прибор для определения электропроводности, ареометры, цилиндры, колбы, пробирки, стеклянные палочки, гайки из различных сплавов массой 50–100 г, нитки, лед, вода, раствор поваренной соли (20–30%), мел, медная проволока, медный купорос, растительное масло.

ОПЫТ 3. Температура плавления вещества

Поместите в колбу несколько кусочков льда, закройте колбу пробкой со вставленным в нее термометром и отметьте температуру плавления льда (замерзания воды).

ОПЫТ 4. Температура кипения вещества

Налейте в колбу 50–60 мл воды, закройте колбу пробкой с термометром и газоотводной трубкой, нагрейте до кипения и отметьте температуру кипящей воды.

ОПЫТ 5. Определение плотности жидкости

Налейте в один цилиндр воду, в другой – раствор поваренной соли и определите с помощью ареометра значения плотностей этих жидкостей.

ОПЫТ 6. Определение плотности твердых тел

Определите на весах массу (в граммах) гайки и привяжите к ней нить длиной 40–50 см. В мерный цилиндр налейте определенный объем воды, опустите в воду гайку и по разнице объемов жидкости в цилиндре установите объем (в миллилитрах) гайки. На основе полученных данных рассчитайте плотность (в г/см³) вещества, из которого сделана гайка, по формуле:

плотность = масса/объем (г/см³).

Полученный результат сравните со справочными данными по плотности различных металлов и сделайте вывод, из какого металла или сплава сделана взятая для эксперимента гайка.

ОПЫТ 7. Определение электропроводности веществ

С помощью прибора по определению электропроводности веществ определите, проводят ли испытуемые вещества электрический ток (напряжение в сети не выше 36 В).

ОПЫТ 8. Определение растворимости веществ

Налейте в колбы по 20–30 мл воды и добавьте небольшие порции (1–2 г) медного купороса, мела и растительного масла. Перемешайте полученные смеси и запишите результаты о растворимости исследованных веществ.

Для обобщения результатов всех проведенных измерений и исследований физических свойств веществ заполните табл. 2.

Таблица 2

Физические свойства веществ

П р и м е ч а н и е. Значения температур плавления и кипения, а также плотности веществ, не установленные экспериментально, найдите в химическом справочнике.

Опыты по изучению
химических свойств веществ

Свойства веществ, проявляющиеся в процессе их превращения в другие вещества, называются химическими свойствами. Явления, которые при этом происходят, называются химическими явлениями. Химические свойства веществ также определяются с помощью специальных методов, простейшие из которых – нагревание и приведение веществ в непосредственное соприкосновение друг с другом. На первом этапе обучения, когда ученики еще не усвоили химическую символику, уравнения реакций не записываются. Даются лишь названия веществ, участвующих в процессе.

Оборудование и реактивы. Штатив, горелка, стаканы, пробирки, древесные лучинки; вода, мел или мрамор, раствор соляной кислоты, раствор нитрата серебра, железная, медная и алюминиевая проволока.

ОПЫТЫ 1–4. Вещества горючие и негорючие

Подожгите лучинку в пламени горелки. Отметьте ваши наблюдения, сделайте предположения о превращении вещества лучинки в процессе ее горения. Погасите лучинку, опустив ее в стакан с водой. Внесите в пламя горелки с помощью пинцета небольшие отрезки железной, медной и алюминиевой проволоки. Обратите внимание, что эти вещества не горят, но медная проволока покрывается черным налетом, а образец алюминия плавится.

ОПЫТ 5. Разложение древесины

Поместите несколько тонких лучинок в пробирку, закрепите ее почти в горизонтальном положении с наклоном отверстия вниз, подставьте под отверстие стакан и сильно нагрейте содержимое пробирки. Наблюдайте образование ряда новых веществ в различных агрегатных состояниях.

ОПЫТ 6. Мрамор превращается в газ

Поместите кусочек мела или мрамора в пробирку и прилейте 2–3 мл раствора соляной кислоты. Наблюдайте выделение нового вещества – углекислого газа и исчезновение исходного вещества.

ОПЫТ 7. Образование нерастворимых веществ

В пробирку с раствором соляной кислоты объемом 2–3 мл добавьте несколько капель раствора нитрата серебра. Наблюдайте образование нового вещества в виде белого творожистого осадка (нерастворимого в воде хлорида серебра).

ОПЫТ 8. Из белого вещества – черное

Осадок, полученный в опыте 7, выставьте на яркий свет. Наблюдайте потемнение вещества (образование серебра).

Результаты опытов 1–8 занесите в табл. 3, указав в ней: исходные вещества, название опыта, внешние признаки, продукты реакции, химическое свойство вещества (горючесть, разложение при нагревании, реакция с кислотой, реакция с нитратом серебра, разложение под действием света).

Таблица 3

Химические свойства веществ

Описать вещество – это значит перечислить его свойства. На данном этапе изучения химии можно рекомендовать следующий план описания свойств вещества:

• название;

• агрегатное состояние;

• цвет, запах (вкус) и другие внешние признаки;

• нахождение в природе;

• плотность;

• температура плавления (замерзания);

• температура кипения;

• электропроводность;

• горючесть (негорючесть);

• изменения при нагревании;

• значение для растений и животных (необходимо, губительно или безразлично);

• значение для человека;

• свойства, на которых основано применение;

• другие данные.

Г.И.ШТРЕМПЛЕР,
профессор кафедры химии
и методики обучения
Саратовского государственного
университета

Печатается с продолжением