Исследовательская работа по соединениям атомов элементов VII B группы

Муниципальное бюджетное общеобразовательное учреждение «Средняя общеобразовательная школа с углублённым изучением отдельных предметов №56»

«Исследовательская работа по соединениям

атомов элементов VII B группы»

Выполнила:

Учитель химии высшей квалификационной категории

Лунева Наталья Николаевна

Научный руководитель:

к.п.н., доцент кафедры химии

Гвоздева Лиля Амирановна

Курск 2014

Содержание

Введение…………………………………………………………………………..3

1 Теоретические основы исследовательской работы ………………………….5 1.1. Методический замысел исследования……………………………………...5 1.2. Структура и содержание этапов исследовательского процесса…………10

1.3. Эмпирический и теоретический этапы исследования……………………16 2 Исследовательская часть……………………………………………………. ….22

2.1. Задачи с виртуальным экспериментом…………………………………….22

2.2.Практический эксперимент по теме «Свойства марганца и его соединений»…………………………………………………………………….29

2.3.Контрольные вопросы и задачи………………………………………….34

Заключение………………………………………………………………………36

Литература……………………………………………………………………….37

Введение

Современный этап развития общества ставит новые задачи реформирования школы, которые делают необходимым поиск нетрадиционных путей обучения подрастающего поколения. Уже сегодня через Интернет (международные сети) можно получить необходимую информацию из любого источника.

Тенденции развития образования таковы, что необходимо создавать условия для того, чтобы каждый ученик смог получать необходимые ему знания (социальный опыт - культуру), раскрыть свои внутренние возможности в движении по пути самореализации и получить, в конечном счете, возможность для своего общего развития.

Актуальность исследования обусловлена изменившимися требованиями, предъявляемыми к выпускникам школы со стороны общества.

Таким образом, первоочередной задачей становится создание условий для разностороннего развития школьников. Сегодня, как и ранее, учебный предмет «химия» является одним из наиболее важных школьных предметов, т.к. изучение его в школе как раз и способствует, прежде всего, развитию учащихся, которое осуществляется через формирование общеучебных умений и навыков, методологических знаний, исследовательских навыков и способов творческой деятельности, интеллектуальных умений и научного стиля мышления. Это неоднократно доказывалось работами нескольких поколений психологов, педагогов, методистов и учителей-практиков, среди которых следует назвать Е.А. Аршанского, Е.В. Батаеву, В.П. Беспалько, А.Грабецкого, И.Л. Дрижуна, А.П. Ершова, Д.П. Ерыгина, A.A. Журина,В. Загорского, JI.C. Зазнобину, Р.Г. Иванову, В.А. Извозчикова, М.В.Кларина, Н.Е.Кузнецову, Е.Е. Минченкова.

Цель работы: формирование исследовательской компетенции на примере исследовательских заданий по соединениям элементов VII В группы.

Для достижения поставленной цели необходимо было решить следующие задачи:

1. Анализ научной литературы по формированию исследовательской компетенции;

2. Обзор содержания по виртуально-экспериментальным задачам и исследовательскому эксперименту на примере соединений атомов элементов VIIВ группы;

3.Формирование мотивации и интереса к научно-исследовательскому эксперименту у обучающихся.

Объект - изучение химии в школе.

Предмет изучения – разработка исследовательских заданий как фактора повышения мотивации к изучению химии.

Для решения поставленных задач использовали следующие методы: изучение и анализ научной литературы, химический эксперимент, методы математической статистики при обработке результатов химического эксперимента.

Экспериментальные исследования проводились на базе муниципального бюджетного общеобразовательного учреждения «Средняя общеобразовательная школа с углубленным изучением отдельных предметов №56» города Курска в 9-11-х классах.

Глава 1. Теоретические основы исследовательской работы

1.1. Методический замысел исследования

Замысел исследования – это основная идея, которая связывает воедино все структурные элементы методики, определяет порядок проведения исследования, его этапы. В замысле исследования выстраиваются в логический порядок: цель, задачи, гипотеза исследования; критерии, показатели развития конкретного явления соотносятся с конкретными методами исследования; определяется последовательность применения этих методов, порядок управления ходом эксперимента, порядок регистрации, накопления и обобщения экспериментального материала. Замысел исследования определяет и его этапы. Обычно исследование состоит их трех основных этапов.

Первый этап работы включает в себя: – выбор проблемы и темы; – определение объекта и предмета, целей и задач; – разработку гипотезы исследования.

Второй этап работы содержит: – выбор методов и разработку методики исследования; – проверку гипотезы; – непосредственно исследование; – формулирование предварительных выводов, их апробирование и уточнение; – обоснование заключительных выводов и практических рекомендаций.

Третий этап (заключительный) строится на основе внедрения полученных результатов в практику. Работа литературно оформляется. Логика каждого исследования специфична. Исследователь исходит из характера проблемы, целей и задач работы, конкретного материала, которым он располагает, уровня оснащенности исследования и своих возможностей. Чем характерен каждый этап работы?

Первый этап состоит из выбора области сферы исследования, причем выбор обусловлен как объективными факторами (актуальностью, новизной, перспективностью и т. д.), так и субъективными – опытом исследователя, его научным и профессиональным интересом, способностями, складом ума и т.д.

Проблема исследования принимается как категория, означающая нечто неизвестное в науке, которое предстоит открыть, доказать.

Тема–в ней отражается проблема в ее характерных чертах. Удачная, четкая в смысловом отношении формулировка темы уточняет проблему, очерчивает рамки исследования, конкретизирует основной замысел, создавая тем самым предпосылки успеха работы в целом.

Объект–это совокупность связей, отношений и свойств, которая существует объективно в теории и практике и служит источником необходимой для исследователя информации.

Предмет исследования более конкретен и включает только те связи и отношения, которые подлежат непосредственному изучению в данной работе, устанавливают границы научного поиска. В каждом объекте можно выделить несколько предметов исследования. Из предмета исследования вытекают его цель и задачи. Цель формулируется кратко и предельно точно, в смысловом отношении выражая то основное, что намеревается сделать исследователь. Она конкретизируется и развивается в задачах исследования.

Первая задача, как правило, связана с выявлением, уточнением, углублением, методологическим обоснованием сущности, природы, структуры изучаемого объекта.

Вторая — с анализом реального состояния предмета исследования, динамики, внутренних противоречий развития.

Третья– со способностями преобразования, моделирования, опытно-экспериментальной проверки.

Четвертая – с выявлением путей и средств повышения эффективности совершенствования исследуемого явления, процесса, т. е. с практическими аспектами работы, с проблемой управления исследуемым объектом. Формулировка гипотезы Уяснение конкретных задач осуществляется в творческом поиске частных проблем и вопросов исследования, без решения которых невозможно реализовать замысел, решить главную проблему. В этих целях: изучается специальная литература, анализируются имеющиеся точки зрения позиции; выделяются те вопросы, которые можно решить с помощью уже имеющихся научных данных, и те, решения которых представляют прорыв в неизвестность, новый шаг в развитии науки и, следовательно, требуют принципиально новых подходов и знаний, предвосхищающих основные результаты исследования. Гипотезы бывают: – описательные (предполагается существование какого-либо явления); – объяснительные (вскрывающие причины его); – описательно-объяснительные.

К гипотезе предъявляются определенные требования: – она не должна включать в себя слишком много положений: как правило, одно основное, редко больше; – в ней не должны содержаться понятия и категории, не являющиеся однозначными, не уясненные самим исследователем; – при формулировке гипотезы следует избегать ценностных суждений, гипотеза должна соответствовать фактам, быть проверяемой и приложимой к широкому кругу явлений; – требуется безупречное стилистическое оформление, логическая простота, соблюдение преемственности. Гипотезы с различными уровнями обобщенности, в свою очередь, можно отнести к инструктивным или дедуктивным. Дедуктивная гипотеза, как правило, выводится из уже известных отношений или теорий, от которых отталкивается исследователь. В тех случаях, когда степень надежности гипотезы может быть определена путем статистической переработки количественных результатов опыта, рекомендуется формулировать нулевую, или отрицательную гипотезу. При ней исследователь допускает, что нет зависимости между исследуемыми факторами (она равна нулю). Формулируя гипотезу, важно отдавать себе отчет в том, правильно ли мы это делаем, опираясь на формальные признаки хорошей гипотезы: – адекватность ответа вопросу или соотнесенность выводов с посылками (иногда исследователи формулируют проблему в определенном, одном плане, а гипотеза с ней не соотносится и уводит человека от проблемы); – правдоподобность, т. е. соответствие уже имеющимся знаниям по данной проблеме (если такого соответствия нет, новое исследование оказывается изолированным от общей научной теории); – проверяемость.

Второй этап исследования носит ярко выраженный индивидуализированный характер, не терпит жестко регламентированных правил и предписаний. И все же есть ряд принципиальных вопросов, которые необходимо учитывать: вопрос о методике исследования, так как с ее помощью возможна техническая реализация различных методов. В исследовании мало составить перечень методов, необходимо их сконструировать и организовать в систему. Нет методики исследования вообще, есть конкретные методики исследования.

Методика–это совокупность приемов, способов исследования, порядок их применения и интерпретации полученных с их помощью результатов. Она зависит от характера объекта изучения, методологии, цели исследования, разработанных методов, общего уровня квалификации исследователя. Составить программу исследования, методику невозможно: – во-первых, без уяснения, в каких внешних признаках проявляется изучаемое явление, каковы показатели, критерии его развития; – во-вторых, без соотнесения методов исследования с разнообразными проявлениями исследуемого явления. Только при соблюдении этих условий можно надеяться на достоверные научные выводы. В ходе исследования составляется программа. В ней должно быть отражено: – какое явление изучается; – по каким показателям; – какие критерии оценки применяются; – какие методы исследования используются; – порядок применения тех или иных методов. Таким образом, методика – это как бы модель исследования, причем развернутая во времени. Определенная совокупность методов продумывается для каждого этапа исследования. При выборе методики учитывается много факторов, и прежде всего предмет, цель, задачи исследования. Методика исследования, несмотря на свою индивидуальность, при решении конкретной задачи имеет определенную структуру. Ее основные компоненты: – теоретико-методологическая часть, концепция, на основании которой строится вся методика; – исследуемые явления, процессы, признаки, параметры; – субординационные и координационные связи и зависимости между ними; – совокупность применяемых методов, их субординация и координация; – порядок применения методов и методологических приемов; – последовательность и техника обобщения результатов исследования; – состав, роль и место исследователей в процессе реализации исследовательского замысла. Хорошо продуманная методика организует исследование, обеспечивает получение необходимого фактического материала, на основе анализа которого и делаются научные выводы.

Реализация методики исследования позволяет получить предварительные теоретические и практические выводы, содержащие ответы на решаемые в исследовании задачи. Эти выводы должны отвечать следующим методическим требованиям: – быть всесторонне аргументированными, обобщающими основные итоги исследования; – вытекать из накопленного материала, являясь логическим следствием его анализа и обобщения. При формулировании важно избежать двух нередко встречающихся ошибок: – своеобразного топтания на месте, когда из большого и емкого эмпирического материала делаются весьма поверхностные, частичного порядка ограниченные выводы; – непомерно широкого обобщения, когда из незначительного фактического материала делаются неправомерно широкие выводы. Академик И. П. Павлов к ведущим качествам личности ученого-исследователя относил: – научную последовательность; – прочность познания азов науки и стремление от них к вершинам человеческих знаний; – сдержанность, терпение; – готовность и умение делать черновую работу; – умение терпеливо накапливать факты; – научную скромность; – готовность отдать науке всю жизнь. Академик К. И. Скрябин отмечал особую значимость в научном творчестве любви к науке, избранной специальности.

Третий этап– внедрение полученных результатов в практику.

1.2. Структура и содержание этапов исследовательского процесса

Под исследовательским процессом понимается один из видов целенаправленной деятельности, отличающийся от других видов тем, что: содержит творческую часть, которую можно назвать мысленным экспериментом с воображаемыми объектами; устремлен на выяснение существенных характеристик явлений, процессов, которые в итоге выступают как важные обобщения в форме принципов, закономерностей и законов; исследователь не имеет каких-либо алгоритмических предписаний успеха, нельзя также найти решение проблемы в литературе или выяснить это решение у своих коллег по науке; исследователь поставлен в положение, когда он оказывается перед лицом сложности научной проблемы, испытывает объективную недостаточность информации, очевидную неопределенность направления поиска.

А созданные до него средства исследования не являются адекватными проблеме. Это противоречие – источник творческого состояния исследователя, в условиях которого разрабатывается гипотеза и методика научного поиска. Каково же смысловое значение термина «структура» как философской, общенаучной категории? Функциональное значение структуры ограничено в названии раздела – «структура исследовательского процесса». Мы следуем толкованию, данному в Философской энциклопедии: «Структура (лат. struktura– строение, расположение, порядок) – относительно устойчивое единство элементов, их отношений и целостности объекта, инвариантный аспект системы». Конечно, в творческом процессе возможны всякого рода отклонения. Они возникают под влиянием особенностей предшествующего опыта работы, ассоциативных связей, обусловленных научной средой, состоянием разработанности проблемы. Однако всякого рода отклонения только оттого и допустимы (как поиск нетривиальных решений), что научный работник имеет возможность не упускать из виду главные вехи научно-исследовательского процесса. Структурные компоненты исследовательского процесса в оптимальном варианте выстраиваются следующим образом

Этап I. Общее ознакомление с проблемой исследования, определение ее внешних границ

На этом этапе устанавливается уровень ее разработанности, перспективность. Исследователь должен ясно осознавать и мотивировать потребности общества в знании по данной проблеме. Соотношение темы и проблемы – важный вопрос в методологии. Тема исследования не является частью проблемы. По отношению к теме наиболее общим понятием является «направление», представляющее собой связку однородных тем. Существует методологическая закономерность формулировок тем исследования и достаточно быстрой смены одного или нескольких проблемных аспектов исследовательской темы. Тема живет долго, а проблемные аспекты ее меняются и под влиянием научно-технического и социального прогресса, и под влиянием изменения мировоззренческих взглядов на природу изучаемого явления.

Этап II. Формулирование целей исследования

Цели исследования выступают как достижение неких новых состояний в каком-либо звене исследовательского процесса или как качественно новое состояние – результат преодоления противоречия между должным и сущим. Помимо формулирования общей цели формируются частные, промежуточные цели. Цели исследования должны конкретно формулироваться и находить свое выражение в описании того прогнозирующего состояния, в котором желательно видеть объект исследования в соответствии с социальным заказом. Цель исследования есть всегда описание проектируемого нормативного результата, вписанного в контекст связей более общей системы. Разработка иерархии целей завершается построением сетевого графа (или дерева целей), в котором выделяется критический путь, оптимизирующий последовательность выполнения научно-исследовательских операций и всевозможных работ для достижения конечной цели.

Этап III. Разработка гипотезы исследования

Гипотеза исследования становится прообразом будущей теории в том случае, если последующим ходом работы она будет подтверждена. Поэтому при разработке гипотезы исследователь должен иметь в виду основные функции научной теории. Поскольку речь идет о построении гипотезы как теоретической конструкции, истинность которой должна быть доказана экспериментально или массовым, организованным, контролируемым опытом, она уже в качестве проекта должна выполнять соответствующие функции в границах предмета исследования – описательную, объяснительную, прогностическую. Удовлетворяя этим требованиям, гипотеза описывает структурную композицию предмета исследования как проявления качества единства целого. Тем самым в руки исследователя даются средства и методы управления процессом экспериментального преобразования действительности, гипотеза прогнозирует конечные результаты преобразования и долговременность их существования. Исследовательская практика показывает, что в творческом процессе формирования гипотезы определенную роль играет отдельный факт, психологическое состояние исследователя. Здесь особенно велика роль аналогий, уровня развития ассоциативного мышления научного работника. Возможны и другие конструктивные способы построения гипотез: разработка множества вероятных «траекторий» движения объекта исследования, в результате чего последний приобретает качества, запланированные экспериментатором, если из всех возможных «траекторий» выяснена и реализована наилучшая.

Этап IV. Постановка задач исследования. Констатирующий эксперимент

Гипотетически представленные внутренние механизмы функционирования исследуемого явления, предположительно описанные существенные его характеристики соотносятся с целями исследования, т. е. конечными проектируемыми результатами. Это соотнесение позволяет перейти к формулированию задач исследования. Такая теоретическая работа направлена на выработку формы и содержания конкретных поисков заданий, устремленных на оптимизацию, варьирование условий (внешних и внутренних, существующих и экспериментально приносимых), в результате которых гипотетическая причинно-следственная связь приобретает все черты объективной закономерности. В процессе формулирования исследовательских задач, как правило, возникает необходимость в проведении констатирующего эксперимента для установления фактического исходного состояния перед экспериментом основным, преобразующим. Проведение констатирующего эксперимента позволяет довести разработку исследовательских задач до высокой степени определенности и конкретности. Таким образом, констатирующий эксперимент не формирует каких-либо новых, заданных качеств у объекта, его задача в другом: в объективном исследовании и установлении наличных существенных количественных и качественных характеристик, в установлении законов функционирования процесса в исходном состоянии, в причинном объяснении этого состояния. Именно такого рода знания являются отправным основанием для формулирования целей и задач исследования.

Этап V. Вид преобразующего эксперимента и его организация

Новый этап движения научного поиска наступает после формулирования исследовательских задач. Должен быть представлен полный перечень существенных условий, как поддающихся регулированию, так и допускающих хотя бы стабилизацию. Из этого описания становится ясным вид, содержание, набор средств направленного преобразования объекта (процесса, явления) с целью формирования у него заранее заданных качеств. Программа экспериментальной работы (т. е. перечень работ на весь собственно экспериментальный период), методика эксперимента и техника регистрации текущих событий экспериментального процесса осуществляются прямыми и косвенными наблюдениями, проведением бесед, анкетированием, изучением всевозможной документации и материальных свидетельств. Основные качества исследуемых методик, которых надлежит добиваться при планировании эксперимента, состоят в том, чтобы обеспечить с их помощью репрезентативность, валидность эксперимента, его достаточную разрешающую способность для разделения фактического материала по типическим группам или различения ступеней интенсивности изучаемого качества, функционирования процесса.

Этап VI. Организация и проведение эксперимента

Организация и проведение эксперимента начинается с испытательной проверки экспериментальной документации: исследовательских методик, вопросников, анкет, программ бесед, таблиц или матриц для регистрации и накопления данных. Назначение такой проверки – внести возможные уточнения, изменения в документацию, отсечь излишества по сбору фактических данных, которые впоследствии окажутся обременительными, отнимающими время и отвлекающими внимание от центральных вопросов проблемы.

Экспериментальный процесс – наиболее трудоемкая, напряженная, динамичная часть научного исследования, остановить который невозможно, эксперимент не допускает каких-либо незапланированных пауз. В процессе эксперимента исследователь обязан: 1) непрерывно поддерживать условия, обеспечивающие неизменность темпа и ритма протекания эксперимента, сходство и различие экспериментальных и контрольных групп; 2) варьировать и дозировать управляемые условия и интенсивность факторов, оказывающих направленное влияние на конечные результаты, подлежащие сопоставлению; 3) систематически оценивать, измерять, классифицировать и регистрировать частоту и интенсивность текущих событий экспериментального процесса, включая такие его моменты, когда объект исследования приобретает устойчивые запланированные характеристики; 4) параллельно эксперименту вести систематическую первичную обработку фактического материала с тем, чтобы сохранить его свежесть и достоверность деталей, не допустить наслоения на него последующих впечатлений и интерпретаций.

Этап VII. Обобщение и синтез экспериментальных данных

На предшествующих этапах аналитическая стадия исследования закончилась. На этапе обобщения и синтеза экспериментальных данных начинается воссоздание целостного представления об исследуемом объекте, но уже с точки зрения сущностных отношений и на этой основе экспериментально преобразованного. Накопленный достаточный фактический материал, частично уже систематизированный в процессе эксперимента, переходит во внутреннюю лабораторию ученого, в которой логические и формализованные методы исследования экспериментального материала приобретают первостепенное значение. Фактический материал подвергается квалификации по разным основаниям, формируются статистические последовательности, полигоны распределения, обнаруживаются тенденции развития стабильности, скачков в формировании качеств объекта экспериментального воздействия и исследования. Индуктивные и дедуктивные обобщения фактического материала строятся в соответствии с требованиями репрезентативности, валидности и релевантности.

На основе объективно познанных закономерностей проводятся: – ретроспективная ревизия выдвинутой гипотезы с целью перевода ее в ранг теории, в той ее части, в которой она оказалась состоятельной; – формулирование общих и частных следствий в этой теории, допускающих контрольную ее проверку и воспроизведение экспериментального эффекта в иное время и в ином месте другими исследователями, но при строгом соблюдении ими условий эксперимента; – оценка адекватности методов исследования и исходных теоретических концепций с целью приращения и совершенствования методологического знания и включения его в общую систему методологии науки; – разработка прикладной части теории, адресуемой каким-либо категориям потребителей или уровням практики. Придерживаясь данных рекомендаций, научный работник получает своего рода нормативные методологические ориентиры организации исследовательской деятельности. Последовательное исполнение перечня работ, когда каждая из предшествующих логически обеспечивает исполнение последующей, формирует окончательный результат, который в этом случае будет иметь больше шансов отличаться полнотой, доказательностью и прикладными качествами.

1.3. Эмпирический и теоретический этапы исследования

В недалеком прошлом считалось, что познание имеет две ступени: 1. чувственное отражение действительности, 2. рациональное (разумное) отражение действительности. Затем, когда все больше прояснялось, что у человека чувственное в ряде моментов пронизывается рациональным, стали приходить к мнению, что уровнями познания являются эмпирические и теоретические, а чувственное и рациональное - это способности, на базе которых формируется эмпирическое и теоретическое знание. Эмпирическое познание, или чувственное, или живое созерцание - это сам процесс познания, включающий в себя три взаимосвязанные формы:

ощущение - отражение в сознании человека отдельных сторон, свойств предметов, непосредственное воздействие их на органы чувств;

восприятие - целостный образ предмета, непосредственно данный в живом созерцании совокупности всех своих сторон, синтез данных ощущений;

представление - обобщенный чувственно-наглядный образ предмета, воздействовавшего на органы чувств в прошлом, но не воспринимаемого в данный момент. Различают образы памяти и воображения. Образы предметов обычно нечеткие, расплывчатые, усредненные. Но зато в образах обычно выделены наиболее важные свойства предмета и отброшены несущественные. Ощущения по органу чувств, через который они получены, делятся на зрительные (самые важные) слуховые, вкусовые и др. Обычно ощущения являются составной частью восприятия. Как видим, познавательные способности человека связаны с органами чувств. Человеческий организм имеет экстерорецептивную систему, направленную на внешнюю среду (зрение, слух, вкус, обоняние и др.) и интерорецептивную систему, связанную с сигналами о внутреннем физиологическом состоянии организма. Теоретическое познание наиболее полно и адекватно выражено в мышлении.

Мышление - это процесс обобщенного и опосредованного отражения действительности, осуществляющейся в ходе практической деятельности и обеспечивающий раскрытие ее основных закономерных связей (на основе чувственных данных) и их выражение в системе абстракции. Различают два уровня мышления 1.рассудок - исходный уровень мышления, на котором оперирование абстракциями происходит в пределах неизменной схемы, шаблона; это способность последовательно и ясно рассуждать, правильно строить свои мысли, четко классифицировать, строго систематизировать факты. 2. Разум (диалектическое мышление) - высший уровень теоретического познания, творческое оперирование абстракциями и сознательное исследование их собственной природы. Рассудок - это обычное житейское мышление, здоровых высказываний и доказательств, обращая основное внимание на форму знания, а не на его содержание. С помощью разума человек постигает сущность вещей, их законы и противоречия. Главная задача разума - объединить многообразное, выявить коренные причины и движущие силы изучаемых явлений. Логика разума - диалектика, представленная как учение о формировании и развитии знаний в единстве их содержания и формы. Процесс развития включает в себя взаимосвязь рассудка и разума и их взаимные переходы из одного в другое и наоборот. Разум и рассудок имеют место и при живом созерцании, и при абстрактном мышлении, т.е на эмпирическом и теоретическом уровнях научного познания. Но процесс мышления не всегда осуществляется в развернутом и логическом виде.

Важное место в познании занимает интуиция (догадка). Интуицию издавна делят на чувственную и интеллектуальную. Также интуиция бывает технической, научной, обыденной, врачебной и т.п., в зависимости от специфики деятельности субъекта. Интуиция - это непосредственное знание, которое не опирается на логическое доказательство. Познание связано с практикой - материальным освоением общественным человеком окружающего мира, взаимодействием человека с материальными системами. В практике люди преобразуют и создают материальные вещи, т.е. идет опредмечивание, или материализация намерений людей. Практика имеет две взаимосвязанные сферы: производство предметов потребления и производство орудий труда. Практика и познание, практика и теория взаимосвязаны и воздействуют друг на друга. В их взаимоотношениях содержится противоречие.

Стороны могут быть в соответствии, гармонии, но могут быть и дисгармонии, доходящие до конфликта. Преодоление противоречий ведет к развитию и теории, и практики. Научными методами эмпирического исследования являются наблюдения, описания, измерения, эксперименты. Наблюдение - целенаправленное восприятие явлений объективной действительности. Описание - фиксация средствами естественного или искусственного языка сведений об объекте. Измерение - сравнение объекта по каким-либо сходным свойствам или сторонам. Эксперимент - наблюдение в специально создаваемых и контролируемых условиях, что позволяет восстановить ход явления при повторении условий. Существует несколько видов эксперимента:

1) лабораторный,

2) естественный,

3) исследовательский,

4) проверочный,

5) воспроизводящий,

6) изолирующий,

7) количественный,

8) физический,

9) химический и т.д. Среди научных методов теоретического исследования выделяют формализацию, оксиомотический метод и гипотетико-дедуктивный метод. Формализация - это отображение содержательного знания в знаковой форме (формализованный язык). Аксиоматический метод - способ построения научной теории, основанный на некоторых исходных положениях - аксиомах (постулатах), из которых остальные все утверждения этой теории выводятся чисто логическим путем, посредством доказательства. Для вывода теорем из аксиом (и вообще одних формул из других) формулируются специальные правила вывода. Гипотетико-дедуктивный метод - это создание системы дедуктивно связанных между собой гипотез, из которых в конечном счете выводятся утверждения об эмпирических (опытных) фактах. (Дедукция - выведение заключений из гипотез (предпосылок), истинное заключение которых неизвестно). Это значит, что заключение, вывод, полученный на основе этого метода, неизбежно будет лишь вероятностным. Таким образом, эмпирический и теоретический уровни исследования различны. Это различие основано на неодинаковости:

1. способов (методов) самой познавательной активности;

2. характером достигаемых научных результатов.

Для эмпирического познания характерна фактофиксирующая деятельность: вырабатываются исследовательские программы, организуются наблюдения, эксперименты, описание экспериментальных данных, их классификация, первичное обобщение. Теоретическое познание - это существенное познание, осуществляемое на уровне абстракции высоких порядков. Здесь орудием выступают понятия, категории, законы, гипотезы и др. Оба эти уровня связаны, предполагают друг друга, хотя исторически эмпирическое познание предшествует теоретическому.

В эмпирическом познании преобладает чувственный аспект, в теоретическом - рациональный (разумный). Их соотношение находит свое отражение в методах, используемых на каждом этапе. Любое научное исследование предполагает не только движение «вверх», ко всему более совершенному, разработанному теоретически аппарату, но и движение «вниз», связанное с ассимиляцией эмпирической информации.

Эмпирический уровень исследования связан с получением и первичной обработкой исходного фактического материала. Обычно разделяют: факты действительности и научные факты.

Факты действительности– это события, явления, которые происходили или происходят на самом деле, это различные стороны, свойства, отношения изучаемых объектов.

Научные факты– это подвергнутые анализу факты действительности, проверенные, осмысленные и зафиксированные в виде логических суждений.

Эмпирический этап состоит из 2 ступеней (стадий) работы: первая стадия – это процесс добывания, получения и фиксации фактов; вторая стадия – это первичная обработка и оценка фактов в их взаимосвязи, то есть включает в себя: – осмысление и строгое описание добытых фактов в терминах научного языка; – классификация фактов и выявление основных зависимостей между ними. В ходе этого этапа исследователь осуществляет: – критическую оценку и проверку каждого факта, очищая его от случайных и несущественных деталей; – описание каждого факта научным языком; – отбор из всех фактов типичных, наиболее повторяющихся и выражающих основные тенденции развития; – классификацию фактов по видам изучаемых явлений, по их существенности, приводит их в систему; – вскрывает наиболее очевидные связи между отобранными фактами, т. е. на эмпирическом уровне исследует закономерности, которые характеризуют изучаемые явления.

Теоретический уровень исследования связан с глубоким анализом фактов, проникновением в сущность исследуемых явлений, с познанием и формулированием в качественной и количественной форме законов, т. е. с объяснением явлений. Далее на этом этапе осуществляется прогнозирование возможных событий или изменений в изучаемых явлениях и вырабатываются принципы действия, рекомендации о практическом воздействии на эти явления. Великий первооткрыватель периодического закона Д. И. Менделеев так говорил о задачах научного исследования: «Изучать – значит: –не просто добросовестно изображать или просто описывать, но и узнавать отношение изучаемого к тому, что известно; – измерять все, что подлежит измерению; – определять место изучаемого в системе известного, пользуясь как качественными, так и количественными сведениями; – находить закон; – составлять гипотезы о причинной связи между изучаемыми явлениями; – проверять гипотезы опытом; – составлять теорию изучаемого».

2. Исследовательский практикум

1. Задачи с виртуальным экспериментом

1.К веществу А чёрного цвета добавили 57 мл 29,2 – процентного раствора кислоты с плотностью 1,14 г/см³. Вещества взяты в стехиометрических соотношениях. Смесь нагрели, при этом выделился газ Б и образовался раствор вещества В, который подвергли электролизу. На катоде выделилось вещество Г, а на аноде – газ Б. Последний пропустили через раствор гидроксида калия при определённых условиях и получили при этом два вещества. Одно из них выпало в осадок – вещество Д, другое осталось в растворе. Вещество Д прокалили. Одним из продуктов прокаливания является газ Е, который может взаимодействовать с веществом Г, образуя исходное вещество А. Что собой представляют вещества А, Б, В, Г, Д, Е? Ответ мотивируйте. Напишите соответствующие уравнения реакций. Вычислите массу вещества Д.

Решение.

На оснований реакции взаимодействия вещества А с кислотой и электролиза раствора вещества В можно предположить, что вещество А – MnO₂- черного цвета, кислота – HCl- соляная.

Напишем соответствующие уравнения реакций:

1. MnO₂ + 4HCl = MnCl₂ + Cl₂↑+2H₂O

электролиз

1. MnCl₂ → Mn + Cl₂↑

на катоде на аноде

При пропускании хлора через горячий раствор едкого калия протекает реакция:

1. 3Cl₂ + 6KOH = 5KCl + KClO₃ + 3H₂O

Хлорат калия плохо растворим и выпадает в осадок. Если бертолетову соль нагреть, она разлагается с выделением кислорода:

1. 2KClO₃ = 2KCl + 3O₂ ↑ или 4KClO3 = KCl + 3KClO₄ ; KClO₄ =KCl + 2O₂

Выделившейся кислород может реагировать с марганцем:

5) Mn + O₂ =MnO₂

Cледовательно, искомыми веществами А, Б, B, Г, Д, Е являются MnO₂, Cl₂, MnCl₂, Mn, KClO₃, O_2.

Вычислим массу навески хлората калия.

m(рас-ра HCl)=V×ƿ = 57×1,14 = 64,98 г

m(HCl)=m(рас-ра)×w(HCl)=64,98 × 0,292 = 18,97 г

n(HCl) = m/M = 18.97/ 36.5=0,52 моль

Согласно уравнению (1) n(HCl): n(Cl₂)= 4:1, следовательно, n(Cl₂) =1/4n(HCl)= 0,52/4= 0,13 моль

Из уравнения реакции (3) n(Сl₂): n(KClO₃)=3:1, следовательно, n(KClO₃)=1/3 n(Cl₂)=0,13/3= 0,043 моль

Найдём m(KClO₃)=n×M=0.043×122,5= 5.3г

Ответ: m(KClO₃)= 5,3 г

1. При окислении 0,06 моль неизвестного органического вещества А водным раствором неорганической соли В фиолетового цвета образовалось 9,96 г оксалата калия, 2,24 г гидроксида калия, 13,92 г вещества Г – осадок черного цвета и вода. Какое вещество подверглось окислению? Назовите вещества А, В и Г.

Решение.

На основании продуктов реакции окисления: оксалат калия C₂O₄K₂ , гидроксид калия KOH,а также по цвету раствора соли, можно предположить вещество В – перманганат калия KMnO₄, он же сильный окислитель. По условию сказано, что взят водный раствор КMnO₄, отсюда следует, что вещество Г – оксид марганца (IV) – черный осадок.

Найдем количество образовавшихся веществ:

n (C₂O₄K₂) = m/M = 9.96/166 = 0.06 моль;

n (MnO₂) =m/M = 13.92/87 =0.16 моль;

n (KOH) = m/M = 2.24/56 = 0,04 моль.

По условию известно, что n(А) = 0,06 моль, отсюда находим количественное соотношение:

n(А) : n (C₂O₄K₂) : n (MnO₂) : n (KOH) = 0,06 : 0,06 : 0,16 : 0,04 = 3 : 3 : 8 : 2,

что соответствует уравнению:

3A+ 8KMnO₄ = 3C₂O₄K₂ + 8 MnO₂ + 2KOH +zH₂O.

Из данного уравнения следует, что вещество А содержит два атома углерода. Пусть его молекулярная формула – C₂H_xO_y.

Подсчитаем число атомов кислорода и водорода в обеих частях уравнения:

(О) 3y + 32 = 12 + 16 + 2 + z

(H) 3x = 2+ 2z;

x = 2y + 2.

Единственное химически верное решение получается при y = 0, x = 2, следовательно, вещество А – ацетилен С₂H₂ . Действительно, ацетилен окислятся перманганатом калия до соли щавелевой кислоты.

3С₂H₂ + 8KMnO₄ = 3C₂O₄K₂ + 8 MnO₂ + 2KOH +2H₂O.

При y = 1, x = 4 молекулярная формула неизвестного C₂H₄O. Это может быть уксусный альдегид или окись пропилена. Ни одно из этих веществ не окисляется до оксалата калия. При у = 2, х = 6, тогда молекулярная формула неизвестного вещества С₂H₆O₂ , которое тоже не дает таких продуктов при окислении.

Ответ: А - С₂H₂ , В - KMnO₄ , Г - MnO₂

3.После нагревания кристаллического вещества А тёмно-фиолетового цвета массой 22,12 г образовался газ Б и 21,16 г твёрдой смеси. Газ Б не имеет запаха, цвета, тлеющая лучина в нём воспламеняется. Твердая смесь при нагревании обработали 36,5 % - ной соляной кислотой с плотностью 1,18 г/мл. В результате реакции выделился газ В – зелёного цвета и токсичный. Какой максимальный объём газа В (н. у.) можно получить при этой реакции? Какой объём кислоты при этом расходуется? Назовите вещества А, Б, В и определите состав твёрдой смеси.

Решение.

Из условия задачи по качественным признакам газ Б – кислород. Его можно получить при нагревании тёмно- фиолетовых кристаллов перманганата калия:

2KMnO₄ = K₂MnO₄ + MnO₂ + O₂ ↑ (1)

Все три вещества могут находиться в конечной смеси (KMnO_4, K₂MnO₄, MnO₂). Все они сильные окислители и при нагревании окисляют соляную кислоту до токсичного газа зелёного цвета:

K₂MnO₄ + 8HCl = 2Cl₂↑ +2KCl + MnCl₂ + 4H₂O (2)

MnO₂ + 4HCl = Cl₂↑ + MnCl₂ + 2H₂O (3)

2KMnO₄ + 16HCl = 5Cl₂↑ + 2MnCl₂+2KCl + 8H₂O (4)

Cледовательно, искомыми веществами А, Б, B являются KMnO₄, O₂, Cl₂. В состав твердой смеси входят:_. K₂MnO₄ , MnO₂, возможно и KMnO₄, расчёты покажут.

Масса смеси уменьшается за счёт выделившегося кислорода:

m(O₂) = 22,12 – 21,16 = 0,96 г; n(O₂) = m/M = 0,96/32 =0,03 моль.

Так как n(O₂): n(MnO₂) : n(K₂MnO₄) : n(KMnO₄) = 1: 1 :1 : 2 по УХР (1), то по условию задачи n(O₂): n(MnO₂) : n(K₂MnO₄) : n(KMnO₄) = 0,03:0,03:0,03:0,06.

n(KMnO₄) = m/M = 22,12/158 = 0.14 моль. Следовательно, перманганат калия разложился не весь. После реакции он остался в составе твёрдой смеси в количестве n(KMnO₄) = 0,14 – 0,06 = 0,08 моль и будет реагировать с соляной

кислотой.

Найдём количество вещества хлора:

n(Cl₂) = 2n(K₂MnO₄) = 2 ∙0,03 = 0,06 моль по УХР (2)

n(Cl₂) = n(MnO₂) = 0,03 моль по УХР (3)

n(Cl₂) = 5n(KMnO₄) /2= 5 ∙0,08/2 = 0,2 моль по УХР (4)

n(Cl₂)_общее = 0,06 + 0,03 + 0,2 = 0,29 моль

Найдём объём хлора:

V(Cl₂) = n ∙ V_m = 0,29 ∙22,4 = 6,496 л = 6,5 л.

Найдём количество вещества соляной кислоты:

n(HCl) = 8n(K₂MnO₄) = 8 ∙ 0,03 = 0,24 моль по УХР (2)

n(HCl) = 4n(MnO₂) = 4 ∙ 0,03 = 0,12 моль по УХР (3)

n(HCl) = 8n(KMnO₄) = 8 ∙ 0,08 = 0,64 моль по УХР (4)

n(HCl)_общее = 0,24 + 0,12 + 0,64 = 1 моль

m(HCl) = n∙M =1 ∙ 36,5 = 36,5 г

m(раствора HCl) = m(HCl)/W(HCl) = 36,5 / 0,365 = 100 г

V(раствора HCl) = m(раствора HCl)/ƿ = 100/1,18 = 84,7 мл.

Ответ: V(Cl₂) = 6,5 л, V (раствора HCl) = 84,7 мл.

4. Через фиолетовый раствор сильного окислителя А пропустили газ Б без цвета, но с резким запахом. В результате образовался раствор кислоты В, в котором массовая доля вещества В равна 5%. Назовите и вычислите массовые доли остальных продуктов реакции в данном растворе. Что собой представляют вещества А, Б, В?

Решение.

Из условия задачи по физическим признакам вещество Б – сернистый газ SO₂,

вещество А –перманганат калия KMnO₄ . В результате окислительно – восстановительной реакции образуется раствор серной кислоты H₂SO₄, что и будет вещество В.

5SO₂ + 2KMnO₄ + 2H₂O = K₂SO₄ + 2MnSO₄ + 2H₂SO₄

Кроме серной кислоты в растворе присутствуют сульфат калия K₂SO₄ и сульфат марганца (II) MnSO₄.

Согласно этого УХР n(H₂SO₄) : n(MnSO₄) : n(K₂SO₄)= 2 : 2 : 1, тогда выразим соотношения их масс по формуле m = n∙M.

m(H₂SO₄) : m(MnSO₄) : m(K₂SO₄) = 2∙98 : 2∙151 : 1∙174 =196 : 302 : 174.

Поскольку все эти вещества находятся в одном растворе, значит масса раствора для них одинаковая, то отношение их массовых долей равно отношению их масс:

w(MnSO₄)/w(H₂SO₄) = m(MnSO₄)/m(H₂SO₄);

w(MnSO₄) = w(H₂SO₄)∙ m(MnSO₄)/ m(H₂SO₄);

w(MnSO₄) = 0,05∙302/196 = 0,077 или 7,7%.

w(K₂SO₄)/w(H₂SO₄) = m(K₂SO₄)/m(H₂SO₄);

w(K₂SO₄) = w(H₂SO₄)∙ m(K₂SO₄)/ m(H₂SO₄);

w(K₂SO₄) = 0,05 ∙ 174/196 = 0,044 или 4,4%.

Ответ: w(K₂SO₄) = 4,4%, w(MnSO₄) = 7,7%.

5. Смесь трех газов смешали в замкнутом сосуде и взорвали. Какая кислота образовалась при этом и какова ее концентрация в растворе, если первый газ был получен действием соляной кислоты на 21.45 г цинка, второй – разложением 25,5 г нитрата натрия и третий – действием избытка соляной кислоты на 2,61 г оксида марганца (IV)?

6. 32г. тонкой металлической проволоки, предварительно нагретой, при опускании в колбу с неизвестным газом раскаляется и сгорает. Если через раствор соли двухвалентного металла, образовавшейся в результате сгорания, пропустить ток сероводорода, то выпадает 48 г черного осадка. Из какого металла сделана проволока? Сколько граммов оксида марганца (IV) и миллилитров 36.5%-ного раствора соляной кислоты (пл. 1.19) нужно взять для получения неизвестного газа в количестве, необходимом для полного сгорания исходной проволоки?

7. Из хлористого водорода, выделившегося при обработке 200 г технической поваренной соли серной кислотой, получен хлор, который полностью прореагировал с 20.8 г хрома. Рассчитайте процентное содержание повареной соли в техническом препарате.

8. Соль А окрашивает пламя в желтый цвет и с раствором нитрата серебра образует белый творожистый осадок. При нагревании соли А с концентрированной серной кислотой выделился газ, который растворили в воде. Получившаяся при этом кислота взаимодействует с 26,1 г оксида, содержащего 63,21% четырехвалентного элемента, с образованием газа Х, способного обесцветить влажную бумагу, окрашенную фиолетовыми чернилами. Назовите вещества А и Х. Определите количество израсходованной соли А и объем выделившегося газа Х.

9. Смесь двух газов, один из которых был получен обработкой 50 г карбоната кальция соляной кислотой, а второй – взаимодействием 43,5 г оксида марганца (IV) с концентрированной соляной кислотой, пропустили через 3018,2 мл 10%-ного раствора йодистого калия (пл. 1,1). Определите объемный состав взятых газов после окончания реакции. Растворимостью газов пренебречь.

10. Стружки неизвестного, предварительно нагретого металла сгорели в сосуде с газом, полученным при взаимодействии 34,8 г оксида марганца (IV) и 336 мл (пл. 1,19) 36,5%-ного раствора соляной кислоты. Образовавшееся в результате реакции вещество с желтой кровяной солью дает темно-синий осадок (берлинская лазурь). Рассчитайте исходное количество неизвестного металла и назовите его.

11. Рассчитайте процентное содержание KMnO₄ в техническом препарате, если при действии на 25 г препарата раствора соляной кислоты образуются хлорид марганца (II) и такое количество хлора, которое способно вытеснить весь йод из раствора, содержащего 83 г йодида калия.

12. При взаимодействии концентрированного раствора серной кислоты с сахарной пудрой получили 16,8 л смеси газов и воду. При пропускании образовавшейся смеси газов через раствор KMnO₄ получили сульфаты калия и марганца (II) и серную кислоту. Определите качественный и объемный состав полученной газовой смеси. Растворимостью газов пренебречь. Рассчитайте количество израсходованной соли KMnO₄.

13. При взаимодействии оклида марганца (IV) с избытком соляной кислоты выделившийся газ Х смешали с 5,6 л водорода, который при освещении прореагировал с газом Х количественно. Оставшийся после реакции избыток газа Х может вытеснить из раствора йодида калия 63,5 г свободного йода. Рассчитайте количество затраченного оксида марганца (IV).

14. При взаимодействии 52,2 г оксида марганца (IV) и 336 мл 36,5%-ного раствора соляной кислоты (пл. 1,19) выделился газ, который собрали в колбу. При внесении в колбу с образовавшимся газом 48,8 г простого порошкообразного вещества А наблюдается «огненный дождь»; вещество сгорает с образованием соли металла, степень окисления которого в этой соли равна 3. Определите вещество А.

15. После нагревания 28,44 г перманганата калия образовалось 27,16 г твёрдой смеси. Какой максимальный объём хлора при н. у. можно получить при действии на образовавшуюся смесь 36,5%-ной соляной кислоты (плотность 1,18 г/мл)? Какой объём кислоты для этого понадобится?

2.2.Практический эксперимент по теме:

«Свойства марганца и его соединений»

Цель работы. Изучить химические свойства марганца и его соединений. Установить зависимость кислотно-основных и окислительно-восстановительных свойств соединений марганца от степени окисления.

Применять знания по общей химии для характеристики элементов и их

соединений.

Опыт 1. Взаимодействие марганца с кислотами

В три пробирки внесите по 4–5 капель кислот: в первую разбавленной соляной, во вторую – разбавленной азотной, в третью – концентрированной серной. В каждую пробирку опустите по маленькому кусочку марганца или немного порошка марганца. Что происходит? Какие газы выделя-ются при этом? Будет ли растворяться марганец в разбавленной серной кислоте? Проверьте это на опыте. Напишите уравнения реакций и на основании электронно-ионных уравнений расставьте коэффициенты.

Опыт 2. Восстановление соли марганца(II) алюминием

Налейте в пробирку 5–8 капель раствора соли марганца(II) и опустите в нее кусочек алюминиевой фольги. Что происходит? Напишите уравнение протекающей реакции.

Опыт 3. Получение гидроксида марганца(II) и его свойства

В пробирку внесите 8–10 капель раствора соли марганца(II) и столько же капель раствора гидроксида натрия. Полученный осадок разделите на три пробирки. В первой пробирке размешайте осадок стеклянной палочкой и оставьте стоять его на воздухе. Во вторую пробирку прилейте несколько капель соляной кислоты, а в третью – 3–4 капли раствора щелочи. Что происходит в каждом случае? Составьте молекулярные и ионно-молекулярные уравнения реакций.

Опыт 4. Получение малорастворимых солей марганца(II)

В три пробирки внесите по 3–4 капли раствора соли марганца(II). В первую пробирку добавьте такой же объем раствора хромата калия, во

вторую – карбоната натрия, в третью – сульфида натрия (или аммония).

Отметьте цвет образовавшихся осадков. Раствор с осадком сульфида марганца(II) размешайте стеклянной палочкой. Как изменяется цвет осадка? Добавьте к каждому осадку 3–4 капли раствора соляной или серной кислоты. Что происходит после добавления кислоты? Составьте молекулярные и ионно-молекулярные уравнения реакций.

Опыт 5. Восстановительные свойства соединений марганца(II)

Опыт 5-1. Окисление соли марганца(II) хлором или пероксидом водорода. К 2–3 каплям раствора соли марганца(II) добавьте 2–3 капли раствора щелочи и 4–5 капель хлорной воды (или 3–5 капель пероксида водорода). Отметьте изменение цвета осадка, вследствие образования оксида марганца(IV). Напишите уравнение реакции и на основании электронно-ионных уравнений расставьте коэффициенты.

Опыт 5-2. Окисление соли марганца(II) персульфатом аммония

В пробирку налейте воды примерно на 1/3 ее объема. В воду добавьте 3–4 кристаллика персульфата аммония (NH₄)₂S₂O₈ и 2–3 капли раствора азотной кислоты и 1–2 капли нитрата серебра, который в этой реакции играет роль катализатора. Нагрейте раствор почти до кипения и добавьте в него 1–2 капли раствора соли марганца(II). Отметьте изменение окраски раствора. Как изменилась степень окисления марганца, если в результате реакции образуется марганцовая кислота? Напишите уравнение реакции и на основании электронно-ионных уравнений расставьте коэффициенты. Азотная кислота в реакции не участвует, она определяет характер среды. Эта реакция используется в количественном анализе для определения марганца(II).

Опыт 6. Окислительно-восстановительные свойства соединений

марганца(IV)

Тяга! В пробирку внесите 3–4 капли концентрированной соляной кислоты и добавьте к кислоте несколько кристалликов оксида марганца(IV). Слегка подогрейте содержимое пробирки. По цвету и запаху определите, какой газ выделяется. Над пробиркой подержите фильтровальную бумажку, смоченную раствором иодида калия. Какие изменения происходят на фильтровальной бумаге? О чем это говорит? Напишите уравнение реакции и на основании электронно-ионных уравнений расставьте коэффициенты.

Опыт 7. Окислительные свойства соединений марганца(VII)

Опыт 7-1. Влияние рН среды на характер восстановления перманганата калия

В три пробирки внесите по 3–4 капли раствора перманганата калия. В одну пробирку добавьте 2–3 капли раствора серной кислоты, во вторую – столько же воды, в третью – 3–4 капли 20 % или 30 % раствора гидроксида натрия. Во все три пробирки добавьте несколько кристалликов сульфита натрия (или нитрита натрия) и растворы перемешайте. Каким образом изменилась окраска растворов в пробирках? Почему растворы имеют разную окраску? Напишите уравнения реакций и на основании электронно-ионных уравнений расставьте коэффициенты. На основании окислительно-восстановительных потенциалов докажите возможность протекания этих реакций. Зависит ли величина окислительно-восстановительного потенциала перманганат-иона от характера среды?

Опыт 7-2. Окисление марганца(II) перманганатом калия в нейтральной среде

К 3–4 каплям раствора перманганата калия добавьте столько же капель раствора соли марганца(II). Какие изменения произошли в пробирке? С помощью универсального индикатора или лакмусовой бумажки определите характер среды в полученном растворе. Напишите уравнение реакции и на основании электронно-ионных уравнений расставьте коэффициенты.

Опыт 7-3. Окисление иодида калия перманганатом калия в кислой среде.

К 3–4 каплям раствора перманганата калия добавьте 2–3 капли раствора серной кислоты и по каплям прибавьте раствор иодида калия до обесцвечивания раствора перманганата калия. Для доказательства образования в растворе свободного йода, добавьте к раствору несколько капель раствора крахмала. В пробирке появиться синее окрашивание. Напишите уравнение реакции и на основании электронно-ионных уравнений рас ставьте коэффициенты. На основании окислительно-восстановительных

потенциалов докажите возможность протекания этой реакции.

Опыт 7-4. Окисление спирта перманганатом калия в кислой и щелочной среде

В две пробирки внесите по 3–4 капли перманганата калия. В одну пробирку добавьте 2 капли раствора серной кислоты, а другую – 3–4 капли раствора щелочи. В обе пробирки добавьте по 3–4 капли этилового спирта.

Пробирку с подкисленным раствором слегка подогрейте. Как изменился цвет раствора и степень окисления марганца? В пробирке со щелочным раствором перманганата калия происходит постепенное восстановление перманганата сначала до манганата калия, а затем до диоксида марганца. Какие изменения происходят в растворе? Учтите, что спирт во всех случаях окисляется до альдегида СН₃СНО. Обратите внимание на запах альдегида.

Опыт 8. Качественные реакции, используемые для обнаружения ионов Mn²⁺

Опыт 8-1. Взаимодействие солей марганца(II) со щелочами

При действии щелочей на растворы солей марганца(II) образуется белый осадок: Mn²⁺ + 2 ОН^- = Mn(ОН)₂↓

При стоянии на воздухе осадок буреет, так как происходит его окисление с образованием неустойчивой марганцоватистой кислоты, которая быстро разлагается: 2 Mn(ОН)₂ + О₂ = 2 Н₂MnО₃

Н₂MnО₃ → MnО₂↓(бурый осадок) + Н₂О

Образование марганцоватистой кислоты и ее разложение происходит быстрее в присутствие окислителей (Br₂, Н₂О₂). К 3–5 каплям раствора соли марганца(II) прибавьте такое же количество капель раствора гидроксида натрия. Выпавший осадок разделите на две пробирки. Одну пробирку оставьте стоять на воздухе, во вторую добавьте 2–3 капли бромной (хлорной) воды. Сравните осадки в пробирках.

Опыт 8-2. Действие карбонат-иона на соли марганца(II)

При действии карбонатов щелочных металлов на растворы солей марганца(II) образуется белый осадок смеси карбоната марганца(II) и основных солей переменного состава:

Mn²⁺ + СО₃^2- = MnСО₃↓

К 2–3 каплям раствора соли марганца(II) добавьте несколько капель раствора соды. Выпавший осадок нагрейте на водяной бане. Отметьте, что происходит в пробирке.

Опыт 8-3. Образование окрашенных перманганат-ионов

При окислении ионов Mn²⁺ в кислой среде сильным окислителем образуются ионы MnО₄^¯, окрашивающие раствор в малиновый цвет.

Поместите в пробирку немного (на кончике шпателя) PbO₂ или Pb₃O₄,

затем добавьте 5–6 капель раствора концентрированной азотной кислоты

и 1–2 капли раствора соли марганца(II). Содержимое пробирки нагрейте

до кипения. Дайте раствору отстояться. Появление малиновой окраски

свидетельствует о присутствии в растворе ионов MnО₄¯.

2.3.Контрольные вопросы и задачи

1. Напишите электронные формулы атомов марганца и его аналогов. Укажите сходство и различие в их строении. Как это сказывается на их свойствах?

2. Как изменяется устойчивость высоких и низких степеней окисления от Mn к Re, и как это сказывается на свойствах их соединений? Различаются ли по составу оксиды, образующиеся при прокаливании на воздухе марганца и рения?

3. Учитывая электронную структуру атомов, их радиусы и потенциалы ионизации, а также наиболее характерные степени окисления, сделайте вывод о том, к какому из элементов, марганцу или рению, ближе по техническим свойствам технеций?

4. Укажите сходство и различие в строении атомов седьмой группы главной и побочной подгруппы на примере марганца и хлора. Каким образом это сказывается на их свойствах?

5. Какое соединение марганца можно получить действием PbO₂ на MnSO₄ или MnO₂ в присутствии азотной кислоты? Почему в этой реакции менее удобно пользоваться серной кислотой?

6. Что образуется: а) при нагревании диоксида марганца с концентрированной соляной кислотой; б) при сплавлении MnO₂ с гидроксидом натрия и нитратом натрия? Какие свойства проявляет MnO₂ в этих реакциях?

7. Какое соединение марганца зеленого цвета можно получить сплавлением MnO₂ со смесью KOH и KClO₃? Почему и как измениться окраска полученного соединения после обработки его хлором?

8. Как используют KMnO₄ в лаборатории для получения кислорода? Предложите способ превращения оставшейся после реакции смеси снова в перманганат калия.

9. Имеются растворы MnSO₄, NaOH, Cr₂(SO₄)₃. Как получить нерастворимый в воде Мп(СrО₂)₂?

10. По каким внешним признакам можно определить, в какой среде проходила реакция восстановления KMnO₄? Приведите примеры таких реакций и напишите их уравнения. Чему равна молярная масса эквивалента KMnO4 в каждом из этих случаев?

11. Чему равна масса калийной селитры, которая расходуется на получение манганата калия из технического диоксида марганца массой 4,35 кг, содержащего 12 % примесей?

12. Вычислите массовую долю FeSО₄ в образце соли, частично окислившейся кислородом воздуха, если на титрование ее раствора объемом 25,0 мл пошло 20,0 мл раствора КМnО₄ с C(l/5 KMnO₄) = 0,025 моль/л. Раствор соли был приготовлен из навески массой 0,38 г в мерной колбе объемом 100 мл.

13. Закончить уравнения реакций:

KMnO₄ + H₂O₂ + H₂SO₄ = MnO₂ + NaNO₃ +NaOH =...;

14. Закончить уравнения реакций:

PH₃ + KMnO₄ + H₂SO₄ = H₃PO₄ + ...;

Mn(NО₃)2 + AgNO₃ + NH₄OH = Ag + ...;

Выводы:

В ходе проведения исследовательской работы:

1.Был проведен анализ литературы по формированию исследовательской компетенции обучающихся;

2.Обзор содержания по виртуальным экспериментальным задачам и исследовательским экспериментом.

3.Формирование мотивации и интересов у детей к научно- исследовательскому эксперименту.

4.Была отработана методика проведения исследовательского эксперимента по теме: «Соединения атомов VIIB группы».

Заключение

Формирование исследовательской компетенции на примере исследовательских заданий по соединениям атомов VI В группы, является целью нашей работы.

Тема данной курсовой работы актуальна, т.к. обусловлена изменившимися требованиями, предъявляемыми к выпускникам школы со стороны общества, что является первоочередной задачей создание условий для разностороннего развития школьников. Учебный предмет «химия» является одним из наиболее важных школьных предметов, т.к. изучение его в школе как раз и способствует, прежде всего, развитию учащихся, которое осуществляется через формирование общеучебных умений и навыков, методологических знаний, исследовательских навыков и способов творческой деятельности, интеллектуальных умений и научного стиля мышления.

Следовательно, тенденции развития образования таковы, что необходимо создавать условия для того, чтобы каждый ученик смог получать необходимые ему знания (социальный опыт - культуру), раскрыть свои внутренние возможности в движении по пути самореализации и получить, в конечном счете, возможность для своего общего развития.

Литература

1. Глинка Н. Л. Общая химия / Н. Л. Глинка. – Л.: Химия, 1987. –

702 с.

2. Коровин Н. В. Общая химия / Н. В. Коровин. – М.: Высшая школа,

1998. – 557 с.

3. Суворов А. В. Общая химия / А. В. Суворов, А. Б. Никольский. –

СПб.: Химия, 1994. – 624 с.

4. Карапетьянц М. Х. Общая и неорганическая химия / М. Х. Кара-петьянц, С. И. Дракин. – М.: Химия, 1993. – 592 с.

5. Степин Б. Д. Неорганическая химия / Б. Д. Степин, А. А. Цветков. –

М.: Высшая школа, 1994. – 608 с.

6. Петров М. М. Неорганическая химия / М. М. Петров, Л. А. Михилев, Ю. Н. Кукушкин. – Л.: Химия, 1976. – 480 с.

7. Литвинова Т. Н. Химия в задачах для поступающих в ВУЗы/ Т. Н. Литвинова - М.: Мир и образование, 2009. - 229с.

8. Коровин Н. В. Лабораторные работы по химии / Э. И. Мингулина,

Н. Г. Рыжова. – М.: Высшая школа, 1986. – 239 с.

9. Практикум по неорганической химии / под ред. В. И. Спицина. – М.:

Изд-во Моск. ун-та, 1984. – 288 с.

10. Практикум по общей и неорганической химии / под ред. Н. Н. Павлова, С. В. Петрова. – М.: Высшая школа, 1986. – 296 с.

11. Васильева З. Г. Лабораторные работы по общей и неорганической

химии / З. Г. Васильева, А. А. Грановская, А. А. Таперова. – М.: Химия, 1979. – 336 с.

12. Платонов Ф. П. Практикум по неорганической химии / Ф. П. Платонов, З. Е. Дейкова. – М.: Высшая школа, 1985. – 255 с.

13. Калюкова Е. Н. Свойства металлов и их соединений: учебное пособие / Е. Н. Калюкова. – Ульяновск: УлГТУ, 2003. – 112 с.

14.Сорокин В.В.Задачи химических олимпиад/ В.В.Сорокин. – М.:Изд-во МГУ,1989. – 91с.

15.Володина М.А. Сборник конкурсных задач по химии / М.А. Володина. – М.: Изд-во МГУ,2000. – 7с.

16. http://www.xumuk.ru/encyklopedia

17.http://www.bestreferat.ru

18.http://www.chemport.ru

Размещено на

38