Глава I. Первоначальные химические понятия. Практическая работа 2. Наблюдение за горящей свечой — с. 23
Практическая работа 2. Наблюдение за горящей свечой. В замечательной книге М. Фарадея «История свечи» есть строчки: «Рассмотрение физических явлений, происходящих при горении свечи, представляет собой самый широкий путь, которым можно подойти к изучению естествознания... Я собираюсь изложить вам... ряд сведений по химии, которые можно извлечь из горящей свечи». Какие явления вы будете изучать при выполнении этой практической работы?
Опыт 1. Физические явления при горении свечи. Возьмите небольшую парафиновую свечу (можно использовать огарок свечи), зажгите спичку и, нагревая с её помощью нижний конец свечи, прикрепите её к кафельной плитке или кусочку стекла. Зажгите свечу (рис. 21). Обратите внимание на то, что парафин вокруг фитиля начинает плавиться, образуя небольшую лужицу. Какое явление происходит? Через некоторое время лужица переполняется, жидкий парафин стекает по краям свечи, образуя при застывании причудливые потёки. Какое явление происходит? [рис. 21 — пламя свечи]
Опыт 2. Строение пламени свечи. Проткните язычок пламени свечи спичкой, держа её за головку. Через две секунды выньте спичку из пламени и обратите внимание на то, какие её части обуглились. Сделайте вывод о строении пламени свечи и соответственно о правилах нагревания при выполнении химического эксперимента. Зарисуйте в тетради строение пламени и подпишите его части.
Опыт 3. Обнаружение продуктов горения парафина и влияние воздуха на горение свечи. Возьмите пинцетом кусочек стекла или осколок фарфоровой посуды, внесите его в светящуюся зону пламени свечи и подержите его там несколько секунд. Посмотрите на поверхность стекла или фарфора. Объясните, что там появилось.
Сухой, желательно охлаждённый (но не запотевший) стеклянный стакан подержите над пламенем свечи до запотевания. Объясните наблюдаемое явление.
Накройте горящую свечу стеклянным стаканом. Что наблюдаете? Почему погасла свеча?
При горении свечи образуются не только сажа и вода, но также и углекислый газ. Как его можно распознать? (Для ответа на вопрос используйте знания из курса биологии и различные источники информации.)
Дополнительное задание. Подготовьте сообщение и презентацию по теме «Свечи, их классификация и роль в жизни человека».
Опыт 1. Физические явления при горении свечи. Возьмите небольшую парафиновую свечу (можно использовать огарок свечи), зажгите спичку и, нагревая с её помощью нижний конец свечи, прикрепите её к кафельной плитке или кусочку стекла. Зажгите свечу (рис. 21). Обратите внимание на то, что парафин вокруг фитиля начинает плавиться, образуя небольшую лужицу. Какое явление происходит? Через некоторое время лужица переполняется, жидкий парафин стекает по краям свечи, образуя при застывании причудливые потёки. Какое явление происходит? [рис. 21 — пламя свечи]
Опыт 2. Строение пламени свечи. Проткните язычок пламени свечи спичкой, держа её за головку. Через две секунды выньте спичку из пламени и обратите внимание на то, какие её части обуглились. Сделайте вывод о строении пламени свечи и соответственно о правилах нагревания при выполнении химического эксперимента. Зарисуйте в тетради строение пламени и подпишите его части.
Опыт 3. Обнаружение продуктов горения парафина и влияние воздуха на горение свечи. Возьмите пинцетом кусочек стекла или осколок фарфоровой посуды, внесите его в светящуюся зону пламени свечи и подержите его там несколько секунд. Посмотрите на поверхность стекла или фарфора. Объясните, что там появилось.
Сухой, желательно охлаждённый (но не запотевший) стеклянный стакан подержите над пламенем свечи до запотевания. Объясните наблюдаемое явление.
Накройте горящую свечу стеклянным стаканом. Что наблюдаете? Почему погасла свеча?
При горении свечи образуются не только сажа и вода, но также и углекислый газ. Как его можно распознать? (Для ответа на вопрос используйте знания из курса биологии и различные источники информации.)
Дополнительное задание. Подготовьте сообщение и презентацию по теме «Свечи, их классификация и роль в жизни человека».
Цель работы: изучить физические и химические явления, происходящие при горении свечи, строение пламени и продукты горения парафина.
Явления, которые изучают в работе: плавление и застывание (кристаллизация) парафина — физические явления; горение парафина с образованием сажи, воды и углекислого газа — химическое явление. Опыт 1. Физические явления при горении свечи. Нижний конец свечи слегка нагрели в пламени спички и прикрепили к плитке, зажгли фитиль. Наблюдения: парафин у фитиля размягчается и превращается в прозрачную бесцветную жидкость, вокруг фитиля образуется небольшая лужица. Это плавление (переход из твёрдого состояния в жидкое), физическое явление. Когда лужица переполнилась, жидкий парафин потёк по краям свечи и снова затвердел (потёки белого цвета). Это застывание, или кристаллизация (переход из жидкого состояния в твёрдое), тоже физическое явление. Вещество (парафин) при этом не изменяется. Жидкий парафин поднимается по фитилю, испаряется, и его пары горят — это уже химическое явление. Опыт 2. Строение пламени. Спичку быстро (на 2 секунды) внесли в пламя и вынули. Наблюдения: спичка обуглилась в двух местах — по краям, там, где она пересекала внешнюю зону пламени, а в середине (в тёмной зоне у фитиля) дерево осталось почти неповреждённым. Вывод: в пламени три зоны. Зона 1, тёмная, вокруг фитиля: здесь пары парафина, нагретые без доступа воздуха, не горят, температура самая низкая. Зона 2, средняя светящаяся: идёт неполное сгорание, образуются раскалённые частицы углерода (сажи), которые светятся. Зона 3, внешняя, малозаметная: достаточно кислорода, сгорание полное, температура самая высокая (особенно в верхней части). Следовательно, при нагревании в химических опытах нужно вносить пробирку или другой предмет в верхнюю часть пламени (внешнюю зону), где температура наибольшая. Рисунок: см. схему. Опыт 3. Продукты горения и влияние воздуха.
а) Кусочек стекла в светящейся зоне покрылся чёрным налётом сажи — частицами углерода C. Они образуются при неполном сгорании парафина, потому что в светящейся зоне не хватает кислорода: C₂₅H₅₂ + 13O₂ → 25C + 26H₂O (парафин условно записывают формулой C₂₅H₅₂; на самом деле это смесь углеводородов).
б) Холодный сухой стакан над пламенем запотел: на стенках появились капельки воды. Горячий водяной пар, образующийся при горении, касается холодного стекла, охлаждается и конденсируется в капли. Значит, одним из продуктов горения парафина является вода.
в) Накрытая стаканом свеча горит всё слабее, пламя уменьшается и гаснет. В ограниченном объёме кислород воздуха расходуется на горение, а продукты горения (углекислый газ и водяной пар) накапливаются и вытесняют воздух; без достаточного количества кислорода горение прекращается. При полном сгорании: C₂₅H₅₂ + 38O₂ → 25CO₂↑ + 26H₂O.
г) Углекислый газ распознают с помощью известковой воды (раствора гидроксида кальция Ca(OH)₂): при пропускании газа или при встряхивании раствора в сосуде, где горела свеча, раствор мутнеет из-за выпадения осадка карбоната кальция (так на уроках биологии доказывают, что выдыхаемый воздух содержит CO₂): CO₂ + Ca(OH)₂ → CaCO₃↓ + H₂O. Горящая лучинка в углекислом газе гаснет. Вывод: при горении свечи происходят физические явления (плавление и кристаллизация парафина) и химическое явление (горение). Пламя состоит из трёх зон, наиболее горячая — внешняя. Продукты горения парафина — вода, углекислый газ и (при недостатке кислорода) сажа. Для горения необходим доступ воздуха (кислорода). Дополнительное задание (основа сообщения). Свеча — источник света и тепла, состоящий из горючего материала и фитиля. Первые свечи делали из животного жира (сала) и воска; позднее появились стеариновые, а в XIX веке — парафиновые свечи, парафин получают из нефти. По материалу различают свечи парафиновые, стеариновые, восковые (из пчелиного воска), гелевые и соевые. По назначению: бытовые (для освещения при отключении электричества), церковные и обрядовые, декоративные и подарочные, ароматические, праздничные (тортовые) и чайные (плоские в алюминиевой гильзе). Свеча играет роль в быту, традициях, религии, праздниках, при создании уюта, а также в аромотерапии. Правила безопасности: не оставлять горящую свечу без присмотра, ставить на негорючую подставку, держать вдали от штор и бумаги. Изучение свечи помогает понять процессы горения, плавления, испарения и конденсации, а М. Фарадей построил на этом знаменитый цикл лекций.
Оговорка: в первой части вопроса наблюдения (в том числе местоположение обугливания на спичке) описаны по типичному результату опыта.
Явления, которые изучают в работе: плавление и застывание (кристаллизация) парафина — физические явления; горение парафина с образованием сажи, воды и углекислого газа — химическое явление. Опыт 1. Физические явления при горении свечи. Нижний конец свечи слегка нагрели в пламени спички и прикрепили к плитке, зажгли фитиль. Наблюдения: парафин у фитиля размягчается и превращается в прозрачную бесцветную жидкость, вокруг фитиля образуется небольшая лужица. Это плавление (переход из твёрдого состояния в жидкое), физическое явление. Когда лужица переполнилась, жидкий парафин потёк по краям свечи и снова затвердел (потёки белого цвета). Это застывание, или кристаллизация (переход из жидкого состояния в твёрдое), тоже физическое явление. Вещество (парафин) при этом не изменяется. Жидкий парафин поднимается по фитилю, испаряется, и его пары горят — это уже химическое явление. Опыт 2. Строение пламени. Спичку быстро (на 2 секунды) внесли в пламя и вынули. Наблюдения: спичка обуглилась в двух местах — по краям, там, где она пересекала внешнюю зону пламени, а в середине (в тёмной зоне у фитиля) дерево осталось почти неповреждённым. Вывод: в пламени три зоны. Зона 1, тёмная, вокруг фитиля: здесь пары парафина, нагретые без доступа воздуха, не горят, температура самая низкая. Зона 2, средняя светящаяся: идёт неполное сгорание, образуются раскалённые частицы углерода (сажи), которые светятся. Зона 3, внешняя, малозаметная: достаточно кислорода, сгорание полное, температура самая высокая (особенно в верхней части). Следовательно, при нагревании в химических опытах нужно вносить пробирку или другой предмет в верхнюю часть пламени (внешнюю зону), где температура наибольшая. Рисунок: см. схему. Опыт 3. Продукты горения и влияние воздуха.
а) Кусочек стекла в светящейся зоне покрылся чёрным налётом сажи — частицами углерода C. Они образуются при неполном сгорании парафина, потому что в светящейся зоне не хватает кислорода: C₂₅H₅₂ + 13O₂ → 25C + 26H₂O (парафин условно записывают формулой C₂₅H₅₂; на самом деле это смесь углеводородов).
б) Холодный сухой стакан над пламенем запотел: на стенках появились капельки воды. Горячий водяной пар, образующийся при горении, касается холодного стекла, охлаждается и конденсируется в капли. Значит, одним из продуктов горения парафина является вода.
в) Накрытая стаканом свеча горит всё слабее, пламя уменьшается и гаснет. В ограниченном объёме кислород воздуха расходуется на горение, а продукты горения (углекислый газ и водяной пар) накапливаются и вытесняют воздух; без достаточного количества кислорода горение прекращается. При полном сгорании: C₂₅H₅₂ + 38O₂ → 25CO₂↑ + 26H₂O.
г) Углекислый газ распознают с помощью известковой воды (раствора гидроксида кальция Ca(OH)₂): при пропускании газа или при встряхивании раствора в сосуде, где горела свеча, раствор мутнеет из-за выпадения осадка карбоната кальция (так на уроках биологии доказывают, что выдыхаемый воздух содержит CO₂): CO₂ + Ca(OH)₂ → CaCO₃↓ + H₂O. Горящая лучинка в углекислом газе гаснет. Вывод: при горении свечи происходят физические явления (плавление и кристаллизация парафина) и химическое явление (горение). Пламя состоит из трёх зон, наиболее горячая — внешняя. Продукты горения парафина — вода, углекислый газ и (при недостатке кислорода) сажа. Для горения необходим доступ воздуха (кислорода). Дополнительное задание (основа сообщения). Свеча — источник света и тепла, состоящий из горючего материала и фитиля. Первые свечи делали из животного жира (сала) и воска; позднее появились стеариновые, а в XIX веке — парафиновые свечи, парафин получают из нефти. По материалу различают свечи парафиновые, стеариновые, восковые (из пчелиного воска), гелевые и соевые. По назначению: бытовые (для освещения при отключении электричества), церковные и обрядовые, декоративные и подарочные, ароматические, праздничные (тортовые) и чайные (плоские в алюминиевой гильзе). Свеча играет роль в быту, традициях, религии, праздниках, при создании уюта, а также в аромотерапии. Правила безопасности: не оставлять горящую свечу без присмотра, ставить на негорючую подставку, держать вдали от штор и бумаги. Изучение свечи помогает понять процессы горения, плавления, испарения и конденсации, а М. Фарадей построил на этом знаменитый цикл лекций.
Оговорка: в первой части вопроса наблюдения (в том числе местоположение обугливания на спичке) описаны по типичному результату опыта.