Горение и медленное окисление. Автор: Иванова
реклама
Горение и медленное окисление 8 класс Цели. Актуализировать знания учащихся о процессах горения и медленного окисления. Рассмотреть условия протекания реакции горения, формировать знания о строении и составе пламени, познакомить с мерами профилактики пожаров, обосновать необходимость выполнения правил пожарной безопасности. Формировать умения выдвигать гипотезу, проверять ее, устанавливать закономерности, наблюдать окружающий мир. Развивать эмоциональную сферу учащихся, привлекая материал по литературе, истории. Оборудование и реактивы. Спиртовка, спички, гвоздь, стеклянная трубка, тигельные щипцы, стеклянная воронка, железная решетка с ножками; свечи парафиновые, скипидар, этанол. ХОД УРОКА Изучение нового материала Учитель. Горение – это первая химическая реакция, с которой познакомился человек. Огонь… Можно ли представить наше существование без огня? Он вошел в нашу жизнь, стал неотделим от нее. Без огня человек не сварит пищу, сталь, без него невозможно движение транспорта. Огонь стал нашим другом и союзником, символом славных дел, добрых свершений, памятью о минувшем. Под звуки «Хоральной прелюдии ре-минор» И.С.Баха демонстрируются слайды с изображением Вечного огня на Мамаевом кургане, на могиле Неизвестного солдата в Александровском саду, Хатыни, Брестской крепости. Мемориал славы в г. Братске Учитель. Пламя, огонь, как одно из проявлений реакции горения, имеет и свое монументальное отражение. Яркий пример – мемориал славы в Братске. Раз в четыре года в мире происходит событие, сопровождающееся переносом «живого» огня. В знак уважения к основателям олимпиад огонь доставляют из Греции. По традиции один из выдающихся спортсменов доставляет этот факел на главную арену олимпиады. Об огне сложены сказки, легенды. В старину люди думали, что в огне живут маленькие ящерицы – духи огня. А были и такие, которые считали огонь божеством и строили в его честь храмы. Сотни лет горели в этих храмах, не угасая, светильники, посвященные богу огня. Поклонение огню было следствием незнания людьми процесса горения. М.В.Ломоносов говорил: «Изучение природы огня и без химии предпринимать отнюдь невозможно». Что такое горение? Олимпийский огонь – неизменный атрибут Игр Ученик. Экзотермическая реакция окисления, протекающая с достаточно большой скоростью. Учитель. Видимое горение является лишь внешним проявлением химического процесса, при котором окислитель соединяется с горючим веществом. Как называется такой процесс? Ученик. Такой процесс называется окислением. Учитель. Как схематически можно записать процесс окисления? Ученик. Схематически этот процесс можно выразить следующим образом: Выполнение разноуровневых заданий. A-1. Напишите уравнения реакции окисления пропана (С3H8). Укажите признаки реакции. A-2. Составьте уравнения реакции окисления сероводорода Н2S (газа с запахом тухлых яиц), зная, что при этом получаются известные вам оксиды. Укажите признаки реакции. В-1. Составьте уравнение реакции по схеме: Li —> Li2O. Укажите признаки этой реакции. В-2. Составьте уравнение реакции по схеме: Fe —> Fe3O4. Укажите признаки реакции. C-1. В каком уравнении неправильно расставлены коэффициенты? 2P + 5O2 = 2Р2О5, 2H2 + O2 = 2H2O. Опишите признаки этих реакций. С-2. В каком уравнении правильно расставлены коэффициенты? 2C + O2 = 2CО2, 2Mg + O2 = 2MgO. Укажите признаки этих реакций. Подводится итог работы. Учащиеся отвечают на в о п р о с ы учителя. 1. Можно ли отнести эти реакции к реакциям горения? Почему? 2. Какую роль играет кислород при горении веществ? (Кислород является окислителем.) 3. Каковы признаки реакций, уравнения которых вы составили? Учитель. Что происходит при горении вещества? В этом вам поможет разобраться рассмотрение строения пламени. Проводятся лабораторные опыты. О п ы т 1. Форма пламени свечи. Учитель. Зажжем свечу. Взгляните на пламя. Что вы можете сказать о форме пламени? Зарисуйте форму пламени свечи. Изменится ли она, если изменить положение свечи? Ученик. Форма пламени конусообразная и определяется восходящими потоками воздуха. О п ы т 2. Строение пламени свечи. Учитель. Присмотритесь, что вы можете сказать о строении пламени? Учащиеся делают вывод о наличии трех зон пламени. Учитель. Опишите цвет каждой зоны пламени. Ученик. Первая – темный конус, он имеет голубоватую окраску. Вторая зона – светящийся конус, который совсем не похож на нижнюю часть пламени, он более подвижен, оранжевого цвета. Третья часть пламени (внешняя) – это самый яркий конус. Учитель. Отметьте на рисунке три зоны пламени. Чем могут отличаться три зоны пламени? Температурой. Давайте предположим, какая зона пламени более горячая, т. е. имеет более высокую температуру. Учащиеся предполагают соотношение значений температуры в каждой зоне. Учитель. Предположение о чем-либо заранее, до опыта в философии называется априори. Давайте проверим наши предположения? Учащиеся с помощью спичек выясняют, что спичка загорается быстрее в той зоне, температура которой выше. Учитель. В какой зоне спичка загорается быстрее? Какой вывод можно сделать из этого? Ученик. Наиболее высокая температура в третьей зоне, в верхней части пламени. Учитель. Мы с вами доказали свое предположение, а проверка, основанная на опыте, в философии называется апостериори. Мы выяснили, что более высокую температуру имеет внешняя часть пламени. Самая высокая температура (5000 °С) отмечена при горении дициана С2N2 в озоне. При горении водорода во фторе достигается температура 4300 °С. Температура горения свечи 1400 °С. Одинаков ли состав каждой зоны? О п ы т 3. Состав пламени. Учитель. Продолжим наше исследование. С помощью тигельных щипцов поместим конец тонкой, предварительно нагретой стеклянной трубки во внутреннюю часть пламени, а к другому концу подносим горящую спичку. Что вы наблюдаете? Ученик. Сначала из трубки выходит белое газообразное вещество, при поднесении горящей спички оно загорается. Учитель. Предположите, какое это вещество? Это – газообразный парафин. Какой вывод можно сделать? Можно заключить, что этапом, предшествующим горению вещества, является его испарение, газификация. Для исследования средней части пламени вносим какойлибо холодный предмет, например гвоздь. Что вы увидели? Учащиеся наблюдают, что гвоздь покрывается копотью – сажей, представляющей собой почти чистый углерод. Учитель. Из этого можно сделать вывод, что вторая стадия горения – разложение сложного вещества. Почему средняя часть пламени ярко светится? Ученик. Потому что частицы углерода сильно раскалены. Учитель. Вещество, содержащееся в воздухе городов и других населенных пунктов в виде частиц копоти и сажи, и вещество, присутствующее в средней части пламени, придающее пламени красоту, – одно и то же. Составим схему происходящей реакции горения парафина: CmHn + O2 —> СO2 + H2O. Анализируя схему реакции горения парафина, можно предположить, что во внешней третьей зоне образуется углекислый газ и вода. Проверим это на опыте. О п ы т 4. Экспериментальное определение продуктов горения свечи. Учитель. На железную решетку с ножками устанавливаем зажженную свечу и накрываем ее воронкой. Что вы увидели? Объясните это явление. Ученик. Через некоторое время воронка запотевает в результате образования воды. Учитель. Зажгите спичку и поднесите к верхнему отверстию. Что вы наблюдаете? Ученик. Горящая спичка гаснет. Учитель. Почему спичка тухнет? Ученик. Продукт реакции – углекислый газ не поддерживает горения. Учитель. Во внешней части пламени происходит полное сгорание – окисление. При недостатке кислорода горение парафина будет неполным, и наряду с образованием паров воды и углекислого газа будет происходить образование сажи (термическое разложение парафина): Внешняя часть пламени самая горячая, поэтому нагрев стараются осуществлять именно этой частью пламени. Как можно увеличить температуру пламени? Ученик. Температуру язычка пламени свечи можно значительно повысить, если увеличить подачу окислителя (кислорода) к горючему (парафину). Например, вдувание воздуха с помощью заостренной стеклянной трубочки в центр язычка пламени увеличивает его температуру на 500–600 °С. Эффект дозированной подачи окислителя широко используется в специальных горелках, например водородной и ацетиленовой, для резки и сварки металла. Если подачу горючего и окислителя сделать достаточно интенсивной и использовать специальные сопла, то получится устройство с очень мощной тягой – реактивный двигатель. Такие двигатели устанавливают на реактивные самолеты. При этом в качестве топлива используют керосин, а окислителя – кислород воздуха. Двигатели ракет и космических аппаратов, в сущности, не отличаются от горящей свечи: мощное пламя формируется за счет подачи жидкого водорода и жидкого кислорода. Тяга таких двигателей достигает 10 тыс. т. Учитель (зажигает свечу и спиртовку). Что общего в строении пламени свечи и спиртовки? В чем различия? Почему средняя часть пламени спиртовки не видна? Ученик. Содержание углерода в спирте меньше, чем в парафине. Демонстрация опыта «Горение скипидара». Учащиеся объясняют причину чадящего пламени скипидара – высокое содержание углерода, который не успевает полностью сгореть. Учащиеся с помощью учителя формируют понятие «пламя»: пламя, огонь – это горящее газообразное вещество. Стадии горения: 1. Испарение, газификация вещества. 2. Разложение вещества. 3. Окисление вещества. Учитель. При горении идет интенсивное окисление, а что можно сказать о скорости таких реакций? Ученик. В процессе горения появляется огонь, следовательно, такое окисление протекает очень быстро. Учитель. Что может произойти, если скорость реакции окажется достаточно большой? Может произойти взрыв. Так взрываются смеси горючих веществ с воздухом или кислородом. К сожалению, известны случаи взрывов смесей воздуха с метаном, водородом, парами бензина, эфира, мучной и сахарной пылью и т.п., приводящие к разрушениям и даже человеческим жертвам. Однако не всякое окисление непременно должно сопровождаться появлением света. Ученик. Существует значительное число случаев окисления, которые мы не можем назвать процессами горения, ибо они протекают столь медленно, что остаются незаметными для наших органов чувств. Лишь по прошествии определенного, часто весьма продолжительного времени мы можем уловить продукты окисления. Так, например, обстоит дело при весьма медленном окислении металлов или при процессах гниения. Разумеется, при медленном окислении выделяется теплота, но это выделение вследствие продолжительности процесса протекает медленно. Однако сгорит ли кусок дерева быстро или подвергнется медленному окислению на воздухе в течение многих лет, все равно – в обоих случаях при этом выделится одинаковое количество теплоты. Учитель. Порции железа одинаковой массы в одном случае сожжены в кислороде, в другом – подвергались медленному окислению. Различны ли признаки химической реакции и количества выделившейся теплоты в каждом случае? Ученик. Горение железа в кислороде сопровождается разбрызгиванием ярких искр – расплавленных капель железной окалины. Количество теплоты, которое выделяется в процессе реакции, в обоих случаях одинаково. Учитель. Приведите примеры взаимодействия веществ с кислородом без выделения света. Ученик. Гниение навоза, листьев, прогоркание масла, окисление металлов (железные форсунки при длительном употреблении становятся тоньше и меньше). Учитель. Дыхание аэробных существ, т. е. дышащих кислородом, сопровождается выделением теплоты, образованием углекислого газа и воды. Учащиеся заполняют таблицу с характеристикой процессов горения и медленного окисления. Таблица Характеристика процессов горения и медленного окисления Признаки реакции Образование новых веществ Выделение теплоты Процесс Горение Медленное окисление Да (оксиды) Да (оксиды) Да Да Скорость выделения теплоты Большая Небольшая (идет медленно) Появление света Да Нет Учащиеся делают вывод: реакции горения и медленного окисления – это экзотермические реакции, отличающиеся скоростью протекания этих процессов. Учитель. Одинаково ли горят вещества в воздухе и кислороде? В ходе беседы учащиеся устанавливают, что горение на воздухе по сравнению с горением в кислороде имеет различия и сходства. Р а з л и ч и я. 1. Первый процесс протекает медленнее (следствие), т.к. в воздухе лишь 1/5 часть кислорода и столкновение его молекул с поверхностью горящего вещества происходит реже (причина). 2. Достигается менее высокая температура (следствие), т.к. теплота реакции тратится на нагревание как кислорода воздуха, так и азота, т.е. расходуется бесполезно (причина). С х о д с т в о. Оба процесса протекают с образованием оксидов (следствие), т.к. 1/5 часть воздуха составляет кислород – химически активное вещество (причина). Учитель. Как вы считаете, что горит быстрее: деревянная дощечка или пучок древесных лучинок? Ученик. Пучок древесных лучинок горит быстрее, т.к. здесь больше доступа воздуха. Учитель. Следовательно, весьма существенным является степень измельчения горящего вещества, т.е. величина его поверхности. Измельчение какого-либо тела всегда сопровождается увеличением его поверхности. Тонкоизмельченные вещества смогут лучше взаимодействовать с кислородом, что может быть обнаружено по их интенсивному горению. А как обстоит дело для кучи опилок? Несмотря на то, что мы имеем в этом случае мелко раздробленную древесину, все же такая куча не очень склонна загораться, и может только медленно тлеть. После обсуждения ребята приходят к выводу, что древесные опилки представляют собой очень мелкие частицы древесины, однако они лежат в куче так близко друг от друга, что воздух не может проникнуть к ним беспрепятственно извне. Несмотря на сильное измельчение, фактическая поверхность кучи оказывается не такой уж значительной. Учитель. Что произойдет, если вдувать воздух в кучу опилок? Ученик. Реакция взаимодействия опилок с кислородом воздуха станет энергичной. Учитель. Но все ли вещества горят в воздухе? Ученик. Золото, платина и другие благородные металлы, которые можно долго и сильно нагревать, не окисляются. Учитель. Почему не горят СО2, Н2О, SiO2? Ученик. В этих соединениях степень окисления углерода, водорода и кремния максимально положительная, т.е. все свои внешние электроны они отдали и не способны к дальнейшему окислению. Учитель. Для того чтобы началось горение, какие условия необходимы? Ученик. Необходимы горючее вещество и окислитель (кислород). Учитель. Бензин или полено дров могут оставаться в покое на воздухе длительное время. Какое условие еще необходимо? Ученик. Чтобы зажечь вещество, его надо предварительно нагреть. Учитель. Вещество нужно нагреть до температуры воспламенения. А как вы думаете, температура воспламенения у каждого вещества различна? Ученик. Да, температура воспламенения у каждого вещества своя, она является мерой огнеопасности. Учитель. В то время как эфир может воспламениться от горячей проволоки, для того чтобы поджечь дрова, нужно нагреть их до нескольких сот градусов. Температура воспламенения веществ различна. Сера и дерево воспламеняются при температуре около 270 °С, уголь – около 350 °С, а белый фосфор – около 40 °С. Итак, мы установили: для того чтобы началось горение, необходимы горючее вещество,нагревание горючего вещества до температуры воспламенения, доступ кислорода. Демонстрация опыта «Горение спирта». Учитель. Проведем следующий опыт: нальем в фарфоровую чашку немного спирта, подожжем его, а затем плотно прикроем чашку листом картона. Почему пламя гаснет, а бумага не загорается? Пламя гаснет, т.к. нет доступа воздуха, а бумага не загорается, т.к. не нагрелась. Гораздо больше усилий надо приложить, чтобы погасить большое пламя. Знание условий горения веществ необходимо человеку при тушении пожаров, которые наносят народному хозяйству немалый урон. Возникновение пожаров часто связано с химической неграмотностью людей, недопустимой небрежностью в выполнении учебных, бытовых и производственных операций, с нарушением условий обращения с горючими веществами и источниками энергии. Что такое пожар с позиции химии? Пожар – это неконтролируемый, быстропротекающий при высокой температуре химический процесс, сопровождающийся выделением большого количества теплоты, уничтожающий материальные ценности и создающий опасность для жизни человека. Источниками пожара могут быть печь или плита, оставленные без надзора, неотключенные электроприборы, брошенная горящая спичка, непотушенный окурок и др. Но пожар может быть вызван и самовозгоранием некоторых материалов, которые медленно окисляются, выделяя при этом теплоту, и постепенно подогреваются до температуры самовоспламенения (например, сложенные в кучу промасленные тряпки или сложенный в кучу навоз – это потенциальные источники возникновения пожара). Большой вред пожары наносят лесам. Они возникают от непотушенных костров, грозовых разрядов. Пожары приводят к гибели птиц, животных, деревьев. А ведь лес играет решающую роль в поддержании кислорода в атмосфере. Поэтому, отправляясь в лес, помните, что это – бесценное сокровище, а главный враг его – огонь. Чтобы не возник пожар, соблюдайте определенные правила поведения на природе. Что это за правила? Ученик. Костер устраивают лишь на специально отведенном месте; если его нет, выбирают старое кострище или вытоптанное место. Для нового кострища осторожно снимают слой дерна и сохраняют его, а уходя, тщательно укладывают на прежнее место. Не следует разводить большой костер. Особенно осторожно нужно разжигать костер в засушливое время, а в жару следует вообще отказаться от него. Нельзя бросать зажженные спички, оставлять непотушенные костры и мусор после себя. Нужно помнить, что обыкновенная бутылка не только захламляет лес, но может стать причиной лесного пожара, подобно линзе, способной сфокусировать солнечные лучи. Учитель. Однако если пожар уже возник, то необходимо принять меры, чтобы как можно быстрее потушить его или хотя бы ограничить. Каким образом мы можем прекратить горение? Ученик. Ввиду того, что при горении необходимо соблюдение одновременно трех условий, то, вероятно, можно задержать или прервать горение путем исключения одного из условий. Учитель. Совершенно верно, прекратить горение можно, если удалять горючее вещество. Так, во время лесных пожаров прорывают защитные рвы вокруг объятого пожаром участка. Для чего это делают? Ученик. Чтобы таким путем сделать невозможным переход огня на другие, еще не охваченные пожаром участки леса. Учитель. Всегда приходится, если это возможно, удалять из зоны пожара еще не загоревшиеся предметы. Мы можем попытаться погасить пожар также и тем, что не будем допускать к очагу пожара приток кислорода, необходимого для горения. Что нужно сделать, если у человека одежда охвачена огнем? Ученик. При воспламенении одежды нужно как можно быстрее снять ее, плотно свернуть, погасить пламя песком или водой. Необходимо помнить, что при загорании одежды нельзя бежать или совершать резкие движения. Учитель. Что происходит при беге человека, на котором горит одежда? Ученик. При беге и резких движениях доступ воздуха увеличивается, а это приводит к усилению горения. Учитель. Если снять воспламенившуюся одежду невозможно, необходимо плотно завернуть человека в накидку, одеяло, облить водой или воспользоваться огнетушителем. В последнем случае пострадавший должен закрыть глаза во избежание попадания в них пены. Таким образом можно погасить пламя и на других горящих предметах. А какие вещества используют для тушения пожара, и на каком принципе основано их применение? Ученик. Для тушения пожара применяют воду, пену, углекислый газ, снег, землю, песок и другие негорючие материалы. При разбрызгивании пенообразных веществ горящие предметы окутываются густым и непроницаемым для воздуха слоем пены. Особенно действенным является применение сухого льда. Во-первых, он имеет очень низкую температуру и охлаждает предметы ниже температуры воспламенения, во-вторых, он образует при своем испарении значительное количество углекислого газа, который не способен поддерживать горение. Обливание огня водой применяется также с целью понижения температуры горящих предметов ниже точки их воспламенения, после чего огонь должен погаснуть. Однако вода неэффективна при тушении органических жидкостей, которые легче воды и не смешиваются с ней, таких, как бензин, керосин, бензол, нефть. Нельзя использовать воду для гашения загоревшегося газа. Непригодна вода и для тушения пожара при наличии электроустановок, находящихся под напряжением. Использовать воду для тушения пожаров в этом случае опасно для жизни, т.к. вода электропроводна. Горящие жидкости можно засыпать песком. Он устраняет доступ кислорода и ликвидирует пламя. Более эффективным средством пожаротушения является сода (карбонат натрия). Она разлагается при повышенной температуре, при этом поглощается тепло и выделяется углекислый газ, обволакивающий горящий предмет. Загорание жидкого топлива, смазочных масел, а также газов при выходе из трубопроводов и баллонов можно остановить, набросив накидку из огнезащитной ткани или тяжелое покрывало. Учитель. В практике предупреждения пожаров используются специальные вещества, понижающие горючесть, – антипирены. Ученик (сообщение). Осенью 1941 г., овладев ближайшими аэродромами вокруг Ленинграда, немцы приступили к методическому уничтожению города систематическими бомбежками. Но враги понимали, что фугасными бомбами не удастся быстро сравнять с землей такой большой город. Пожары – вот на что они рассчитывали. Ленинградцы включились в активную борьбу с пожарами. В чердачных помещениях промышленных предприятий, музеев, жилых домов были установлены ящики с песком, щипцами. Люди дежурили на чердаках днем и ночью. Но, несмотря на это, пожары бушевали по всему городу. Нужно было срочно искать способы огнезащиты. Известно, что лучшие антипирены – это фосфаты, которые при разложении поглощают теплоту. На Невском химическом комбинате хранилось 40 тыс. т суперфосфата – ценнейшего удобрения. Им пришлось пожертвовать для спасения Ленинграда. Была приготовлена смесь суперфосфата и воды в соотношении 3:1, которая при испытаниях на полигоне показала положительные результаты: здания, обработанные смесью, не загорались при взрыве бомб. За один месяц огнезащитным составом было покрыто около 90% чердачных помещений жилых домов и промышленных зданий, исторических памятников и культурных сокровищ. На Ленинград упали тысячи фугасных и десятки тысяч зажигательных бомб, но город не сгорел. Учитель. Делая общий вывод о значении процессов окисления в природе, народном хозяйстве, нужно подчеркнуть их двойственность: нельзя сказать, что они только полезны или только вредны. Существование живых организмов невозможно без процессов дыхания и гниения органических остатков, т. к. при этом в круговорот веществ включаются атомы тех химических элементов, которые входили в состав их тела, освобождается заключенная в веществах химическая энергия. Дыхание необходимо для жизнеобеспечения данного организма, а гниение – для эволюции живого. В народном хозяйстве процессы окисления, в частности горения, полезны, т.к. реализуется цель получения продуктов горения или тепловой энергии. Но горение, протекающее бесцельно, неуправляемо, вредно: пожары на складах, нефтяных и газовых промыслах и т.п. Следовательно, для того чтобы оценить значение процесса, необходимо рассмотреть его результат с разных точек зрения: 1) соответствие целям человека; 2) значение для жизни природы; 3) отдаленные последствия. Например, горение, используемое в народном хозяйстве, ставит перед наукой задачу поиска путей управления этим процессом, рациональной его организации, однако при этом должна решаться и задача зашиты окружающей среды от побочных продуктов реакции, выбрасываемых в атмосферу. Ученик (сообщение). Сгорание веществ создает серьезные экологические проблемы. Сгорание веществ может быть полным и неполным. Признаком неполного сгорания является возникновение дыма, окрашенного чаще всего в черный цвет микрочастицами недогоревшего материала. Каковы же источники загрязнения атмосферного воздуха? Это транспорт, промышленные предприятия, теплоэлектростанции (ТЭС), котельные и др. Ежегодно в результате сжигания каменного и бурого углей в атмосферу попадает около 3000 т ртути. В связи с тем, что ртуть способна накапливаться в живых организмах, она представляет серьезную опасность для человека. Уже сейчас многие морские и речные организмы содержат значительные количества ртути. Промышленные предприятия выбрасывают в атмосферу огромное количество твердых частиц – сажи, золы, копоти, пыли, вредных газов. В окружающую среду с выхлопными газами автомобилей, использующих бензин с добавками соединений свинца в качестве антидетонаторов, в больших количествах попадает свинец. Опасность свинца как загрязнителя окружающей среды связана с его психотропным действием. ТЭС средней мощности, работающие на угле, только за 1 ч сжигают более 80 т угля и выбрасывают в атмосферу 5 т оксида серы. Сильнейшим загрязнителем окружающей среды является также табачный дым, содержащий ядовитые соединения. Есть и еще один источник загрязнений воздуха вредными оксидами – сжигание мусора. Очень важно предотвратить загрязнение среды, чтобы сохранить здоровье людей и не тратить огромные средства на ликвидацию нанесенного ущерба (фильтры, поглотители газов, зеленые насаждения, сооружения для очистки). Закрепление изученного материала 1. Что такое горение? 2. Почему нельзя сжечь нефть, разлившуюся на поверхности воды, например, при аварии танкера?(Чтобы поджечь вещество, его необходимо нагреть выше так называемой температуры воспламенения. Тонкую пленку нефти невозможно нагреть на поверхности относительно холодной воды.) 3. Почему возможно самовозгорание горючих веществ (мелкого угля, торфа, навоза, промышленной ветоши), находящихся в больших кучах? (В реакции окисления указанных веществ выделяется теплота. В большой куче она мало рассеивается в окружающую среду. Поэтому внутри кучи происходит повышение температуры, реакция окисления ускоряется, температура повышается все быстрее, и может произойти самовозгорание.) 4. Сорные куры строят гнездо из мусора и гниющих остатков растений. В него на определенную глубину они откладывают яйца. Самец время от времени частично раскидывает кучу сверху или, наоборот, делает ее выше. Клюв его служит своеобразным термометром. Какой процесс идет в гнезде? Объясните поведение птицы. 5. Как объяснить, что лучинка, опущенная вниз пламенем, разгорается, а поднятая вверх пламенем – гаснет? (Лучинка, поднятая вверх пламенем, гаснет, т. к. продукты сгорания несколько затрудняют доступ новых порций воздуха.) 6. Почему перед уходом со стоянки туристы засыпают землей угли от костра? 7. Почему не горит азот (и поэтому до сих пор не сгорела атмосфера Земли)? (Реакция горения азота эндотермическая и для своего протекания требует непрерывного подвода энергии.) 8. От костра, горящего на берегу реки, загорелась сухая трава. Как вы прекратите ее горение? Назовите условие прекращения горения. 9. На каком принципе основано тушение костра разбрасыванием горящих сучьев, дров? 10. В большую открытую емкость поместили свечу и зажгли ее. Свеча горела нормально. Затем вокруг края сосуда поместили кольцо из ваты и подожгли ее. Вата загорелась, и через несколько секунд свеча погасла. Объясните, почему погасло пламя свечи? Вспомните условия, при которых горение прекращается. (При горении ваты выделяется углекислый газ, он тяжелее воздуха (необходимо сравнить молярные массы газов), а потому опускается вниз и вытесняет кислород. Без доступа кислорода свеча гореть не будет.) 11. Можно ли процесс дыхания отнести к медленному окислению? 12. Как опытным путем сравнить объемы кислорода, потребляемого различным числом источников горения? (Один из вариантов ответа: накрыть одинаковыми сосудами свечу и две свечи. Вывод: чем больше источников горения, тем больше требуется кислорода.) 13. Почему для разжигания костра применяют небольшие веточки и щепки? 14. Определите на рисунке для каждого представленного случая (а – в) (стрелкой указано, какой фактор надо устранить) способ (способы) предупреждения или тушения огня: 1) оксидом углерода(IV); 2) водой; 3) при помощи огнестойких дверей; 4) песком. (Ответы. а – 2; б – 1; в – 3.) 15. Решите лабиринт «Ее величество реакция горения» (см. с. 37). Найдите путь, который приведет вас к финишу. Начните прохождение лабиринта с верхней левой клетки. Если суждение, вписанное в эту клетку, правильно, то продолжайте путь по стрелке с обозначением «да». Если данное суждение ошибочно, то вам следует продолжать путь по стрелке с обозначением «нет». (Ответ. 1, 2, 7, 8, 9, 14, 13, 17, 23, 19, 20, финиш.) Домашнее задание (по выбору учащихся). 1. Составить вопросы по изученной теме. 2. Проанализируйте сказки Леонардо да Винчи и подберите вопросы к ним (см. приложение). 3. Решить головоломку «Неповторяющиеся буквы». Для решения этой головоломки внимательно просмотри каждую строчку. Выбери из них ни разу не повторяющиеся буквы. Если ты сделаешь это правильно, то сможешь из этих букв составить пословицу о правилах обращения с огнем. (Ответ. Не играй с огнем – обожжешься.) 4. Составить игру по теме «Горение и медленное окисление». *** Подведение итогов урока, комментарии отметок и оценка работы учащихся. Урок заканчивается словами великого английского ученого Майкла Фарадея, исследовавшего горение свечи: «Я могу только выразить вам свое пожелание, чтобы вы могли с честью выдержать сравнение со свечой, т.е. могли бы быть светочем для окружающих, и чтобы во всех ваших действиях вы подражали красоте пламени, честно и производительно выполняя свой долг перед человечеством». ПРИЛОЖЕНИЕ Пламя Более месяца в стеклодувной мастерской кипела работа, а в огромной печи огонь не утихал ни днем, ни ночью. Немало прекрасных изделий создали искусные руки мастеров, которые своим дыханием придавали причудливую форму массе расплавленного стекла. Однажды бушующий в печи огонь заметил оставленную кем-то из мастеров горящую свечу, вправленную в массивный бронзовый подсвечник. Им тотчас овладело неодолимое желание поглотить слабый огонек свечи. И вот из-под головешки с шипеньем вырвалось синее пламя. Отпрянув в сторону от тяги в дымоходе и изловчившись, оно прорвалось сквозь узкую щель печного заслона, перекинулось на стоящую неподалеку свечу и принялось с жадностью ее пожирать. Ненасытное пламя в один миг поглотило хрупкую свечу. Однако, не желая погибать вместе с ней, оно попыталось вернуться в родную стихию. Но сколько пламя ни взывало о помощи к своим собратьям в горящей печи, как ни взвивалось и ни корчилось в предсмертных муках, ему так и не удалось вырваться из цепких объятий растопленного воска. Крича, плача и злобно шипя, пламя, в конце концов, захлебнулось, превратившись в едкий дым. А в печи еще долго весело потрескивали поленья, стреляя разноцветными искрами, и дружно плясали красные языки огня. Огонь и котелок В теплой золе еще тлел едва заметный уголек. С большой осторожностью и расчетливостью он расходовал последние силы, дабы вконец не угаснуть и не задохнуться в сизом пепле. Настала пора ужина, и в остывающую печь подбросили охапку дров и сухого валежника. Чиркнула спичка, и ее малюсенькое пламя оживило уголек, который совсем было угас. Среди дров, поверх которых был подвешен чугунный котелок с варевом, поднялся язычок пламени. Обрадовавшись сухим дровам, огонь начал постепенно разгораться, изгоняя из печи застойный воздух. Заигрывая с поленьями и шаловливо выскакивая то сверху, то снизу, огонь все пуще занимался. Настойчиво прорываясь через поленья, языки пламени с треском выбрасывали целые пригоршни разноцветных искр. Темные тени, заполнившие кухню, весело заплясали и разбежались по углам, а огонь-проказник зафырчал озорно и радостно, норовя прорваться наружу сквозь печной заслон. Вскоре печь загудела и запела на все лады: то бойко посвистывая, то жалобно завывая. В кухне стало теплее и просторнее. Видя, что дрова уже целиком в его власти, огонь вконец потерял голову и стал строптивым и дерзким. Его распирало зазнайство и спесь, и ему уже было тесно в печи. Огонь принялся угрожающе шипеть, трещать и обстреливать всю топку искрами. Устремив кверху языки пламени, он вознамерился добраться до поднебесья, а угодил… в закопченное от сажи дно котелка. Мотылек и пламя Порхая в вечерних сумерках и наслаждаясь прохладой, нарядный мотылек вдруг приметил мерцающий вдали огонек. Он тотчас направился к освещенному месту, а когда оказался рядом, стал летать вокруг горящего на окне ночника, с удивлением разглядывая его. Как же красив этот незнакомец. Как же красив этот незнакомец! Налюбовавшись вдоволь, мотылек решил познакомиться с ярким огоньком и поиграть с ним, как обычно забавлялся в саду с цветами, раскачиваясь на их венчиках, словно на качелях. Отлетев немного в сторону, он сделал крутой разворот и пролетел, почти касаясь желтого язычка пламени и как бы приглашая его к игре. Но что-то больно кольнуло его и подбросило вверх. Присев на подоконник у ночника, мотылек в изумлении обнаружил, что потерял одну лапку и подпалил края крылышек. – Как же могло такое стрястись – в недоумении спрашивал себя мотылек и не находил ответа. Он никак не мог допустить, что такой дивный безобидный огонек способен был причинить ему зло. Придя немного в себя от потрясения, мотылек вновь расправил крылышки и вспорхнул. Сделав несколько кругов над горящим ночником, он спокойно полетел прямо на пламя, желая покачаться на нем, но тут же упал в масло, коим питался коварный огонек. – Какой же ты жестокий, – промолвил мотылек, теряя силы. – Я надеялся найти в тебе друга, а обрел погибель. Слишком поздно я понял, как ты зол и опасен! Дорого мне обошлась глупая затея поиграть с тобой! – Бедный мотылек! – ответил ему ночник. Моя ли вина, что я не цветок, освещенный лунным светом, как ты наивно полагал? Мое назначение светить людям. А кто не умеет осторожно обращаться с огнем, непременно обжигается. Литература Голубев И.Р., Новиков Ю.В. Окружающая среда и ее охрана. М.: Просвещение, 1985; Небел Б. Наука об окружающей среде. М.: Мир, 1993; Шнякина Т.К., Половняк В.К. Уроки горящей свечи. Химия в школе, 2001, № 9, с. 44. Шпаусус Э. Путешествие в мир химии. М.: Просвещение, 1967; Зотова И.П.Веселая химия для любознательных учеников, заботливых родителей и веселых учителей. Химия (ИД «Первое сентября»), 1997, № 32, с. 16. Л.П.ИВАНОВА, учитель химии Новинской средней школы (Астраханская область)
