Досліджуємо, моделюємо, проектуємо
У пробірку насипали харчової соди (1-2 шпателі) й долили столовий оцет об'ємом 2-3 мл. Як визначити чи спостерігаємо ми хімічне явище?
Так, ми спостерігаємо хімічне явище. Виділення газу свідчить про хімічне перетворення: гашення харчової соди столовим оцтом супроводжується характерним шипінням унаслідок утворення вуглекислого газу.
Поміркуйте
Хімічна формула харчової соди NaHCO3, а в столовому оцті наявна оцтова кислота з формулою СН3СООН. Під час хімічної реакції між цими речовинами утворюються сіль із формулою CH3COONa, вуглекислий газ і вода. Чи правильно складене хімічне рівняння для цієї реакції?
Ні не правильно, бо в хімічному рівнянні поміняні місцями реактанти і продукти реакції.
Правильно складене рівняння: NaHCO3 + СН3СООН = CH3COONa + CO2 + Н2O
Досліджуємо, моделюємо, проектуємо
Мідну пластинку зачистимо наждачним папером, а потім внесемо її в полум'я пальника. Поміркуйте, які явища ми спостерігаємо.
Фізичне явище: зачистка мідної пластинки наждачним папером.
Хімічне явище: прожарювання пластинки, внаслідок чого блискуча мідь перетворюється на речовину чорного кольору.
Обговоріть в групах
Чи справді це твердження, що «яблука корисно вживати, тому що вони багаті на залізо» є достовірним фактом? Запропонуйте аргументи «за» і «проти».
Аргументи «за»:
У яблуках містяться сполуки Феруму (заліза), без якого неможливе утворення крові.
Яблука містять багато цінних для організму людини речовин, наприклад, вітаміни.
Аргументи «проти»:
У яблуках присутні йони Феруму, а не залізо — проста речовина, що є сріблясто-сірим металом.
Зміна кольору м’якуша яблука після розрізання пов’язана не з утворенням іржі (як у металів), а з окисленням певних сполук киснем повітря.
Висновок: твердження, що яблука багаті на залізо — не є достовірним фактом. Залізо — метал і його не може бути у фруктах.
Робота з інформацією
Вправа 1
Можливо, ви чули забобони, пов'язані з молоком і дріжджовим тістом. Поспілкуйтеся зі своїми близькими дорослими та дізнайтеся, чого не можна робити, аби «молоко не скисло» та «тісто не осіло». Запропонуйте способи перевірки цих фактів на наукову достовірність.
1) Забобони про скисання молока:
1. Не залишати біля металевих предметів, щоб «молоко не скисло» швидше.
2. Не шуміти, щоб «молоко не скисло».
Наукове пояснення: молоко скисає внаслідок дії молочнокислих бактерій.
Спосіб перевірки на наукову достовірність — проведення експерименту:
одну посудину з молоком поставити біля якихось металевих предметів, другу — без, третю — в тиші, а біля четвертої — включити радіо. Спостерігати за часом скисання молока і порівняти його. Температурний режим і умови проведення експерименту повинні бути однаковими.
2) Забобони про осідання тіста:
1. Не можна стукати чи шуміти, щоб «тісто не осіло».
2. Поганий настрій пекаря впливає на якість випічки.
Наукове пояснення: тісто «сідає» через перепад температури або надмірний рух тістом, що порушує структуру пухирців вуглекислого газу, які утворюють пекарські дріжджі — найпростіші мікроскопічні гриби.
Спосіб перевірки на наукову достовірність — проведення експерименту: одну порцію тіста тримати в тиші, а біля іншої бігати, стукати. Спостерігати за часом «підняття» тіста і порівняти його. Температурний режим і умови проведення експерименту повинні бути однаковими.
Вправа 2
У легендах, казках і повір'ях є так звані «народні прикмети». Знайдіть приклади таких прикмет, пов'язаних із хімічними явищами. Запропонуйте способи перевірки їх на наукову достовірність.
Приклад прикмети: якщо срібло потемніло — чекай дощу.
Наукове пояснення: срібло темніє під дією сірководню в повітрі, концентрація якого може збільшуватися перед дощем.
Перевірити: спостерігати за зміною кольору срібних предметів під час різних погодніх умов і фіксувати зміни.
Приклад прикмети: якщо мед кристалізується, то він «натуральний».
Наукове пояснення: у природньому меді, на відміну від штучного, міститься глюкоза, що має здатність до фізичного процесу кристалізації.
Перевірити: спостерігати за процесом кристалізації рідкого меду двох видів (природнього і штучного) та фіксувати з часом загущення натурального меду і розшарування штучного меду.
Розуміння явищ природи (робота в групах)
Вправа 3
Марія та Микола досліджували хімічні властивості магнію. Проаналізуйте результати дослідження та дайте відповіді на запитання.
1. Визначте масу магнію та масу продукту реакції.
24,6 г – 23,4 г = 1,2 г – маса магнію.
25,4 г – 23,4 г = 2,0 г – маса продукту реакції.
2. Хімічне рівняння: 2Mg + O2 = 2MgO
Марія урівняла хімічне рівняння, тобто поставила коефіцієнти.
3. Під час досліду тигель слід накривати кришкою, щоб обмежити доступ кисню з повітря, бо магній горить на повітрі з виділенням великою кількості енергії у вигляді тепла й світла.
Для спостереження тигель не відкривають повністю, а лише злегка піднімають, щоб обмежити потік повітря, який може "роздмухати" легкий продукт реакції в тиглі і він може розгорітися більше.
Вправа 4
У давні часи один король доручив ювелірові виготовити для доньки іграшку–брязкальце та видав йому брусок із пластичного металу масою 231,0 г. Через тиждень ювелір приніс виріб і сказав, що залишок металу (19,25 г) він узяв як оплату за роботу. Король запідозрив, що ювелір його обманув, і покликав придворного науковця, аби дізнатися, чи справді брязкальце виготовлене саме з того металу, який було видано ювелірові.
1. Обчислили масу брязкальця.
231,0 – 19,25 = 211,75 г
2. Обчислили об'єм бруска та густину металу, з якого виготовлений брусок.
V = a • b • c = 2 см • 2 см • 3 см = 12 (см3) – об'єм бруска;
p = m/V = 231 г : 12 см3 = 19,25 (г/см3) – густина металу, з якого виготовлений брусок.
3. Необхідні лабораторний посуд і обладнання для дослідження матеріалу, з якого виготовлене брязкальце:
Ваги (терези) – для вимірювання маси брязкальця;
Мірний циліндр – для вимірювання об'єму брязкальця способом витіснення води;
Посуд з водою – для занурення брязкальця у воду.
Спосіб визначення густини матеріалу брязкальця, яку застосував науковець.
1. Зважити брязкальце на терезах. Записати масу.
2. Налити в мірний циліндр воду. Записати рівень води в циліндрі.
3. Опустити в мірний циліндр брязкальце. Записати рівень води в циліндрі.
4. Визначити за зміною рівня води в циліндрі об'єм брязкальця.
5. Визначити за формулою густину матеріалу брязкальця.
Ми обрали саме це обладнання й цей спосіб визначення густини, бо дозволяє визначити густину матеріалу твердого тіла довільної форми.
4. Дослід із визначення об'єму брязкальця науковець повторив п'ять разів.
Науковець вимірював кілька разів, щоб зменшити похибку вимірювань і отримати найточніший результат.
Середнє значення густини матеріалу брязкальця за даними експерименту:
(13,2 + 13,4 + 13,2 + 13,3 + 13,1) : 5 = 66,2 : 5 = 66,2 : 5 = 13,24 г/см3
На цьому етапі повідомити королю про можливий обман можна.
Аргументи: середнє значення обчисленої густини матеріалу брязкальця (13,24 г/см3) є значно менше, ніж густина матеріалу бруска–заготовки, що виготовлений з вольфраму (19,25 г/см3). Очевидним є те, що мова йде не про вольфрам, а про неоднорідну суміш металів.
5. Брусок–заготовка, імовірніше за все, був виготовлений з вольфраму, адже обчислена його густина співпадає з довідниковою густиною вольфрама (19,25 г/см3).
Брязкальце, імовірніше за все, було виготовлене із неоднорідної суміші різних металів.
Можливий склад: срібло з алюмінієм, бо 10,49 г/см3 + 2,7 г/см3 = 13,19 г/см3.
13,19 < 13,24
Вправа 5
Андрій і Софія запланували певні експерименти, для яких в окремі хімічні склянки насипали відповідно: кухонну сіль, залізні ошурки, деревну тирсу та глину. Молодша сестра Андрія вирішила допомогти й змішала всі речовини в одну склянку. Софія та Андрій не розгубилися. Вони розділили суміш на складники, як зазначено на схемі. Компоненти суміші позначено літерами А, В, С, D.
1. Під час випарювання розчину треба пам'ятати правила поводження зі спиртівкою.
2. Літери, якими позначено кожен компонент суміші:
D — залізні ошурки (відділили магнітом);
A — деревна тирса (спливла на поверхню води);
B — глина (залишилась на фільтрі після фільтрування);
C — кухонна сіль (залишилась після випарювання з розчину).
3. Для кожного етапу зазначили суміш (однорідна/неоднорідна), з якою працювали Софія та Андрій:
Етап 1 неоднорідна суміш з чотирьох компонентів: деревна тирса, глина, кухонна сіль, залізні ошурки.
Етап 2 неоднорідна суміш води і деревної тирси.
Етап 3 неоднорідна суміш води і глини.
Етап 4 однорідна суміш води і кухонної солі.
4. Чи можна обрати іншу послідовність дій (або інші дії) для оптимальнішого розділення суміші? Відповідь обґрунтуйте. Ні, не можна. У неоднорідній суміші води із залізними ошурками і глиною, на дно осядуть як залізні ошурки, так і глина.
5. Чинники (приміром, властивості тирси) могли завадити роботі Софії та Андрія:
— деревна тирса могла б намокнути і не спливати, якщо б її частинки були занадто дрібні, адже має здатність вбирати вологу;
— дрібні часточки глини можуть утворювати каламуть, яку важко фільтрувати, адже найдрібніші часточки можуть проходити крізь пори фільтра.
Вправа 6
1. Багато диму — малий вогонь. Міф.
Дим свідчить про недостатній доступ повітря або вологість матеріалу, а не про наявність полум'я.
Перевірка: спостереження за полум'ям під час горіння різних матеріалів в умовах різного доступу повітря.
2. Вогонь кочерги не боїться. Факт.
Якщо застосовувати цей вислів до процесу плавлення металів. Кочергу виготовляють зі сплаву заліза.
3. Коли вогонь розгориться, то спалює і мокре, і сухе. Факт.
Сильний вогонь виділяє достатньо тепла, щоб спочатку висушити, а потім запалити висушений матеріал.
Перевірка: експеримент із матеріалами різної вологості в контрольованих умовах горіння.
4. Склянка молока задовольнить добову потребу людини в Кальції. Міф.
Склянка молока містить 25–30% добової потреби в Кальції для організму.
Перевірка: аналіз молока на вміст кальцію і порівняння з медичними рекомендаціями щодо добової потреби.
5. Чим довший термін придатності молока, тим більше в ньому консервантів. Міф.
Тривалий термін зберігання молока може досягатися ультрапастеризацією без додавання консервантів.
Перевірка: хімічний аналіз складу молока з різними термінами зберігання різних виробників.
6. Щоб схуднути, потрібно відмовитися від продуктів, що містять жири та вуглеводи. Міф.
Жири та вуглеводи містять необхідні поживні речовини для організму людини. Схуднення залежить не тільки від калорійності, а й поживності продуктів.
Перевірка: аналіз раціонів харчування груп людей з різним вмістом жирів і вуглеводів, але однаковою калорійністю.
7. Мед не можна нагрівати — він стає отрутою. Міф.
При сильному нагріванні частина корисних речовин руйнується, мед втрачає поживність, але не стає отрутою.
Перевірка: ознайомитися з дослідженнями про хімічний склад нагрітого меду в авторитетних джерелах інформації.
8. ГМО можуть змінити ДНК людини. Міф.
Гени з їжі не можуть змінити ДНК людини.
Перевірка: ознайомитися з дослідженнями про ГМО в авторитетних джерелах інформації.
9. ГМО шкідливі для навколишнього середовища. Міф.
Однозначного підтвердження наразі не існує, погляди вчених в цьому питанні розділилися, адже генна інженерія доволі молода наука.
Перевірка: ознайомитися з дослідженнями про ГМО в авторитетних джерелах інформації.
10. Срібло знезаражує воду. Факт.
Іони срібла Ag⁺ мають бактерицидну дію.
Перевірка: дослідження води до і після обробки сріблом з визначенням кількості наявних в ній мікроорганізмів.
ТЕСТОВІ ЗАВДАННЯ
Завдання 1
Установіть відповідність між хімічними елементами та простими речовинами, які вони утворюють.
Hg ртуть
Mg магній
H водень
Pb свинець
Ag срібло
Fe залізо
Завдання 2
Позначте метали.
| фосфор | мідь | ртуть |
| бром | натрій | алюміній |
| сірка | магній | йод |
Завдання 3
Розгляньте модель атома. Позначте, яку інформацію ми можемо дізнатися про атом із цієї моделі.
розміри атома
кількість атомів цього виду в природі
число електронів
наявність ядра в центрі атома
масу атома
що ядро має позитивний заряд, а електрони — негативний
Завдання 4
Розгляньте модель молекули амоніаку. Позначте, яку інформацію ми можемо дізнатися з цієї моделі.
кількість молекул амоніаку в природі
розміри молекули
число атомів у складі молекули
що атом Нітрогену (N) сполучений із трьома атомами Гідрогену (Н)
що хімічна формула амоніаку NH3
масу молекули
Завдання 5
Установіть правильну відповідність між зображеннями частинок та їхніми назвами.
 |
|
два атоми Оксигену |
 |
молекула вуглекислого газу | |
 |
атом Гідрогену | |
 |
молекула води | |
 |
|
дві молекули водню |
 |
молекула кисню | |
Завдання 6
Позначте фізичні властивості кухонної солі.
пластична речовина
за кімнатної температури — тверда речовина
плавиться за температури +10 °С
розчинна у воді
не має характерного запаху
Завдання 7
Доповніть схему класифікації речовин відповідними термінами.
| Речовина | |||
| Чисті речовини | Суміші речовин | ||
| Прості | Складні | Однорідні | Неоднорідні |
| Метали | Органічні | ||
| Нематали | Неорганічні | ||
Завдання 8
Позначте хімічні явища.
| Позеленіння поверхні мідного кільця | Скисання молока |
| Згинання металу в кільце | Поява веселки після дощу |
| Горіння деревини | Подрібнення деревини |
Завдання 9
Позначте фізичні явища, що супроводжують хімічні реакції.
утворення газу
зміна забарвлення
зміна форми тіла
зміна запаху
подрібнення речовини
утворення (зникнення) осаду
зміна агрегатного стану речовини
Завдання 10
Позначте одну правильну відповідь.
1. Речовиною є:
| стілець | золото |
| хімічна склянка | пробірка |
2. Формулою складної речовини є:
| N2 | S8 |
| NO | Ca |
3. Позначте рядок, де наведено лише неметали.
| хлор, фтор, неон, бром | кисень, йод, нікель, манган |
| сірка, ртуть, фосфор, гелій | водень, калій, мідь, силіцій |
Завдання 11
1. Дехто вважає, що в яблуках багато заліза.
Позначте твердження, яке наводять на підтвердження цього факту.
Яблука тверді
На зрізі яблука «іржавіють»
Яблука блискучі
2. Позначте твердження, що спростовує цю думку.
Залізо — метал і його не може бути у фруктах.
Якби у яблуках було залізо, то вони не були б солодкими.
Залізо тверде, а коли яблука гниють — вони м’якішають.