Ирина Андржеевская – Химия: удивительная и понятная. 100 открытых задач (страница 2)
Межпредметные связи позволяют не только интегрировать несколько предметных областей при изучении химии, но и показать реальную связь между разными науками и жизнью людей. Например, в задаче №1 «Собачья пещера» кроме свойств химического вещества учащиеся встречаются с физическими явлениями и геологическими образованиями и процессами, действие задачи происходит в определённом географическом месте с конкретными биологическими объектами. Для каждой задачи расписаны межпредметные связи и учебный раздел химии в приложении 2 «Использование задач на уроках химии».
Для вашего удобства в приложении 4 «Вещества и элементы, встречающиеся в книге» вы найдёте список всех веществ и элементов в алфавитном порядке с указанием номеров задач, в которых они встречаются.
Хотим обратить ваше внимание, что задачи-практикумы предполагают соблюдение техники химической безопасности. Мы не включали в сборник опасные опыты. И всё же взаимодействие с химическими веществами подразумевает следование некоему своду правил, который можно кратко сформулировать так: «Подумай перед тем, как сделать». Мы предполагаем, что все наши читатели, которые будут что-то делать, будут делать это разумно. Кстати, вам могут пригодиться факты из книги 1926 года издания: Егли К., Раст Е. «Несчастные случаи при химических работах» – более полутора тысяч случаев невнимательности и несоблюдения правил техники безопасности, которые убеждают гораздо сильнее, чем просто описание правил.
В книге для каждой задачи указан уровень сложности:
* – задача несложная, рекомендуется для разминки;
** – задача посложнее, рекомендуется для самостоятельной работы, для повторения пройденного материала;
*** – ещё более сложная задача, рекомендуется для групповой работы;
**** – очень сложная задача, рекомендуется для креатив-боёв или олимпиад.
1. Первоначальные химические понятия
Задача 1. Собачья пещера**
В Италии недалеко от Неаполя есть вулканический район Флегрейские поля. Здесь можно наблюдать многочисленные грязевые вулканы, которые бурлят от горячих газов и пара. Этот район часто посещают туристы.
Наибольшей популярностью у местных гидов пользовалась расположенная здесь небольшая пещера под названием «
Почему пещера так влияла на собак?
Контрольный ответ
В вулканическом районе на дне пещеры скапливался более тяжёлый углекислый газ. Плотность этого газа больше плотности воздуха, и поэтому его концентрация у земли в глубокой пещере составляла почти 10%. Высота слоя газа была всего 30—40 сантиметров, и для людей его повышенная концентрация не представляла угрозы. А вот для животных, которые дышали воздухом ближе к поверхности земли, он был смертельно опасен.
Кстати…
Собачью пещеру изучали учёные и рисовали известные художники. Её посещали Иоганн Гёте, Александр Дюма, Марк Твен, Иван Сеченов.
СО2 – диоксид углерода (по правилам), углекислота
(в быту), оксид углерода (IV), двуокись углерода, угольный ангидрид (устар.), углекислый газ (в газообразном
состоянии), сухой лёд (в твёрдом состоянии).
Задача 2. Наши, заводские…**
Одна из Венгерских фабрик производила цианистоводородную, или синильную кислоту. Попасть сюда посторонним было невозможно, как на любое закрытое химическое предприятие. Ведь синильная кислота ядовита. Во время Первой мировой войны её использовали в качестве боевого отравляющего вещества. Однажды журналист под видом сотрудника санитарной службы проник в цех. И первое, что его удивило, были… два попугая, которые летали по цеху. Видимо, рабочие к ним привыкли, потому что никто не обращал на них внимания. На вопрос журналиста, чьи это попугаи, рабочие загадочно ответили: «Наши, заводские». Но зачем они нужны на заводе, никто не стал объяснять.
Догадайтесь, зачем рабочим в заводском цехе попугаи?
Контрольный ответ
Синильная кислота – очень летучая жидкость. При малейшей утечке это вещество испарится и попадёт в воздух цеха. И хотя её запах горького миндаля ни с чем не спутать, его ощущают не все люди. А попугаи этот запах чувствуют сразу даже в малых концентрациях. Они начинают беспокоиться и громко кричать, тем самым предупреждая рабочих об опасности.
Кстати…
В косточках горького миндаля, абрикоса и некоторых других фруктов присутствует алкалоид амигдалин. При некоторых условиях он образует цианистый водород. Но амигдалина в косточках не так уж и много – чтобы почувствовать симптомы отравления, нужно съесть несколько десятков граммов сырых косточек. Небольшие количества циановодорода вырабатывает даже наш организм.
Хотите знать больше?
Чтобы подробнее узнать о самом знаменитом яде в истории, почитайте статью врача-токсиколога Алексея Водовозова «С запахом горького миндаля», изначально опубликованную в журнале «Популярная механика». Поиском по названию её можно найти в интернете на портале «Элементы».
Улыбнитесь
– Мы вам вместо аскорбиновой кислоты продали синильную. Доплатите в кассу 12 рублей!
Подумайте…***
Во время Первой мировой войны окопы заполонили крысы. Их было великое множество, с ними было трудно бороться. И что же делали солдаты? Представьте себе, они ловили некоторых крыс, помещали их в клетки и даже… прикармливали!
Зачем бойцам на войне крысы?
Контрольный ответ
Чувствительные крысы мгновенно реагировали на отравляющие вещества и своим поведением предупреждали бойцов о газовой атаке. Солдаты успевали натянуть противогаз до того, как чувствовали признаки отравления.
Кстати…
В 1921 году Пьер Шен написал роман «Записки одной крысы» от имени крысы Фердинанда. Фердинанд дал знать о внезапной атаке немцев и стал героем.
Подумайте…**
Учитель естествознания Александр Леонидович Ященко в книге «Хруп. Воспоминания крысы-натуралиста» от имени любознательной крысы-философа и путешественника рассказывает о тех краях, где она побывала, о повадках птиц и зверей. Этой книгой зачитывалось несколько поколений школьников. Они смогли посмотреть на окружающий мир глазами животного.
Подумайте, как бы вы воспринимали мир на месте вороны или, например, кота?
HCN – циановодород (по правилам), синильная кислота (в быту), цианистоводородная кислота, гидроцианид, цианистый водород (иногда).
Задача 3. Как взять пробу?**
Ребята решили выяснить, чистым ли воздухом дышат жители их района. Они позвонили в санитарную станцию, и им разрешили привезти пробу воздуха на исследование. Учительница химии дала ученикам чистую банку с плотной крышкой. Они вышли на улицу, открыли крышку и… задумались. Ведь банка была не пустой, в ней уже был воздух их класса!
Как выгнать из банки весь воздух класса и загнать в неё уличный воздух?
Контрольный ответ
Ребята вернулись в класс, налили в банку воду, а потом вылили эту воду на улице. Уличный воздух заполнил банку, заняв место воды.
Практикум
Вы можете тоже взять пробу воздуха в вашем населённом пункте и сдать её на анализ в лабораторию.
Задача 4. Вчерашний бифштекс***
В 1891 году тогда ещё молодой, а в будущем знаменитый американский физик Роберт Вуд окончил Гарвардский университет и переехал из Кембриджа в Балтимор, в университет Джона Хопкинса. Здесь физик жил и питался в университетском общежитии – пансионе. Жильцы-студенты подозревали, что хозяйка пансиона собирает с тарелок недоеденное мясо и добавляет его в еду на следующий день. Но как доказать это?
Физик-экспериментатор Роберт Вуд использовал для этого хлорид лития. Эта соль лития похожа на обычную поваренную соль – хлорид натрия. Однако если смесь, содержащую немного солей лития, внести в пламя и направить на пламя спектроскоп, то в спектре будет видна характерная красная линия (длина волны 671 нм). Соединения натрия тоже дают в спектре линию, но жёлтую (длина волны 589 нм).
Как с помощью хлористого лития Вуд вывел хозяйку пансиона на чистую воду?
Контрольный ответ
Когда студентам на обед подали бифштекс, Роберт оставил на тарелке несколько кусочков мяса, посыпав их щепоткой хлорида лития. На следующее утро часть мясного завтрака он спрятал в пакет, отнёс в лабораторию и сжёг перед спектроскопом – появилась характерная яркая красная спектральная линия лития.
Кстати…
Соединения лития окрашивают пламя в красный цвет, который видно и без спектроскопа. Но в пище всегда есть поваренная соль – хлорид натрия. Соединения натрия окрашивают пламя в жёлтый цвет, и их жёлтое свечение полностью перебивает красное свечение лития. Поэтому, чтобы увидеть присутствие лития на фоне натрия, нужен спектроскоп, который разделяет красный и жёлтый цвета в пространстве. Роберт Вуд был специалистом по спектроскопии и имел возможность воспользоваться спектроскопом.
В больших количествах соединения лития токсичны. Но спектроскопический метод при грамотной работе очень чувствителен. Роберт Вуд обладал достаточной квалификацией, чтобы взять столько соли лития, чтобы увидеть в спектре сжигаемой пищи красную линию, но никого не отравить.