Проекта


Скачать 127.18 Kb.
НазваниеПроекта
Дата публикации10.06.2014
Размер127.18 Kb.
ТипЛитература
referatdb.ru > Химия > Литература


Отдел образования Молодечненского райисполкома

Государственное учреждение образования «Радошковичская средняя общеобразовательная школа»

МЕТАЛЛЫ В ЭЛЕКТРОЛАМПЕ И ВОЗМОЖНОСТИ ИХ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ В ШКОЛЬНОМ ХИМИЧЕСКОМ КАБИНЕТЕ

Учебный проект

Автор проекта: Савицкий Егор Анатольевич, ученик 8 «Б» класса

Руководитель проекта: Желток Алла Владимировна, учитель химии

Радошковичи 2011

ПАСПОРТ ПРОЕКТА

Тема проекта: «Металлы в электролампе и возможности их использования в школьном химическом кабинете»

^ Учебный предмет: химия

Тип проекта: практико-ориентированный, монопредметный, индивидуальный

Время работы над проектом: 3 недели

Краткая аннотация. Учебный проект проводится в рамках изучения темы «Металлы» в 8 классе. Работа над проектом позволяет развивать специальные (химические) и общеучебные умения и навыки. Учащийся изучает и выбирает нужную часть теоретического материала, используя материал учебника и дополнительные источники информации; планирует химический эксперимент и проводит его, по ходу дела разрешая возникшие затруднения. Производится обработка и анализ результатов, составляются рекомендации.

Практическая значимость проекта состоит в изучении возможности использования металлической части электроламп, которые просто выбрасываются в мусорное ведро, для проведения химического эксперимента на уроках и во внеклассной работе, в выработке конкретных рекомендаций по использованию этих металлов.

Данный проект позволяет развивать аналитическое мышление ученика, умение приобретать знания из различных источников, проводить химический эксперимент, анализировать его результаты, делать выводы.

^ Предполагаемый продукт проекта: рекомендации по использованию металлов, входящих в состав электролампы, в школьном химическом эксперименте.

СОДЕРЖАНИЕ

Стр.

Введение ……………………………………………………………… 4

Теоретическая часть ……………………………………………………. 5

Практическая часть ………………………………………………………7

Рекомендации по применению некоторых металлов, входящих

в состав электролампы, в школьном химическом эксперименте ……. 11

Заключение ……………………………………………………………… 13

Литература ……………………………………………………………… 14


ВВЕДЕНИЕ

Все мы знаем, что такое электролампа и привыкли видеть ее у себя дома. Перегоревшие лампы мы не задумываясь выбрасываем в контейнер для бытового мусора. В литературе пишется о том, что они не содержат никаких вредных для окружающей среды веществ [ 6].

Изучая на уроке химии тему «Физические свойства металлов» я прочитал, что в состав электролампы входят 9 металлов. Мне стало интересно узнать подробнее об устройстве электролампы, назначении металлов в ней, а также о том, можно ли как-то использовать металлы из перегоревшей лампочки для проведения опытов на уроках химии.

Цель моего проекта: изучить устройство электролампы и роль металлов в ней, опытным путем установить возможности использования этих металлов в школьном химическом эксперименте.

Задачи проекта:

1. Собрать и изучить теоретический материал по теме проекта.

2. Провести экспериментальные исследования с участием некоторых металлов, входящих в состав электролампы.

3. Разработать рекомендации о возможности использования металлов из электролампы в школьном химическом эксперименте.

^ ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

Давайте немного окунёмся в историю. Одним из первых искусственных источником света были масляные лампы – 10000 лет до н.э.

В 1840 году немецкий физик Грове использовал электрический ток для разогрева нити накала. В 1905 году Ауэр предложил лампу с вольфрамовой спиралью. В 1909 году Ирвинг Ленгмюр наполняет колбу лампы инертным газом тем самым, уменьшает испарение вольфрама.

Так из чего же сделаны лампы накаливания?

1- стеклянная колба;

2- полость стеклянной колбы лампы;

3- тело накала лампы (спираль);

4,5- электрод, часть выполнена из никеля с железом, часть из меди;

6- держатель, также называют крючками;

7- ножка лампы, она же тарелка;

8- место крепления контакта электрода;

9- цоколь, соединён с колбой специальной термомастикой;

10- изолятор; 11- припой (паяный контакт) [7].

Спираль изготовлена из вольфрама – одного из наиболее тугоплавких металлов. Его температура плавления равна 3410 °C. Кроме высокой тугоплавкости, вольфрам обладает ещё одним очень важным свойством – высокой пластичностью. Из 1 кг вольфрама можно вытянуть проволоку длиной 3,5 км, которой хватит на изготовление 23 тыс. 60-ваттных лампочек. Рабочая температура спирали лампы составляет 1700 - 2900˚ С. Держатель изготовлен из молибдена – элемента-аналога вольфрама. В периодической системе Д.И.Менделеева эти два элемента находятся в одной и той же подгруппе. Важнейшим свойством молибдена является малый коэффициент линейного расширения. При нагревании он увеличивается в размере так же, как и стекло. Поскольку при нагревании и охлаждении молибден и стекло изменяют размеры синхронно, последнее не трескается и потому не нарушается герметизация. Полость стеклянной колбы лампы заполнена инертным газом, что препятствует испарению вольфрама и уменьшает потемнение колбы [1].

Корпус цоколя состоит из цинка [4] или из железа, покрытого защитным слоем цинка [2]. В состав припоя входят олово, свинец, сурьма [4] или олово и свинец [2]. Часть электродов выполнена из меди, так как она является хорошим проводником электрического тока, а часть – из железо-никелевого сплава.

Чтобы установить качественный состав корпуса цоколя, возможности использования его и некоторых других металлов, находящихся в электролампе, в школьном химическом эксперименте, я провел несколько опытов, о которых идет речь в практической части моего проекта.

^ ПРАКТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

Для выполнения опытов по исследованию содержания металлов в цокольной части электролампы и возможности их применения в школьном химическом эксперименте я использовал лампы накаливания мощностью 60, 75 и 200 ватт, выпущенные Брестским электроламповым заводом.

Я аккуратно разбил лампочки, предварительно обернув их куском ткани, обстучал цоколь со всех сторон молотком, чтобы удалить изоляцию и термомастику; отделил корпуса цоколей, припои и электроды. Корпуса цоколей разрезал ножницами по металлу и распрямил с помощью плоскогубцев и молотка.

Массы корпусов цоколей составили примерно от 1,3 г до 1,5 г, массы припоев электродов соответственно 0,15-0,17 г и 0,1-0,15 г.
^ ОПЫТ № 1. ОПРЕДЕЛЕНИЕ КАЧЕСТВЕННОГО СОСТАВА КОРПУСА ЦОКОЛЯ

Возможные варианты качественного состава:

а) корпус состоит из цинка [4];

б) корпус состоит из железа, покрытого защитным слоем цинка [2].

1. Взаимодействие с соляной кислотой

^ Ход работы и наблюдения. В три пробирки я поместил примерно по 0,3 г металла корпуса цоколя из каждого образца и добавил по 5 мл 10-12% раствора хлороводородной кислоты. Сначала видимых изменений не происходило, а затем начал интенсивно выделяться газ водород. Образцы вступили в реакцию полностью, и образовался бесцветный раствор.

При добавлении к полученным растворам водного раствора красной кровяной соли K3[Fe(CN)6] содержимое пробирок окрасилось в синий цвет слабой интенсивности.

2. Взаимодействие с раствором гидроксида натрия

Ход работы и наблюдения . В три пробирки я поместил примерно по 0,3 г металла корпуса цоколя каждого образца и добавил по 5 мл 10 %-ного раствора гидроксида натрия. Во всех трёх случаях через 20-30 сек. начал выделяться газ водород. После окончания реакции я увидел, что в пробирках находилось небольшое количество мути тёмного цвета. Я отделил образовавшийся раствор, а к оставшейся мути добавил соляную кислоту. Образовался прозрачный бесцветный раствор. При добавлении к нему раствора K3[Fe(CN)6] содержимое пробирок окрасилось в синий цвет слабой интенсивности.

^ Выводы и уравнения реакций. Выделение водорода начиналось не сразу, а через некоторое время, так как цинк обычно покрыт тонкой плёнкой оксида. Поэтому сначала шла реакция взаимодействия оксида цинка соответственно с кислотой и со щёлочью:

1) ZnO + 2HCl = ZnCl2 + H2O

2) ZnO + 2NaOH + 2H2O = Na2[Zn(OH)4]

После растворения оксидной плёнки реагировал уже сам металл:

1) Zn + 2HCl = ZnCl2 + H2

2) Zn + 2NaOH + 2H2O = Na2[Zn(OH)4] + H2

Бесцветные растворы образовавшейся соли и слабая интенсивность синей окраски при добавлении K3[Fe(CN)6], который является реактивом на соли двухвалентного железа, свидетельствуют о том, что корпус цоколя электроламп Брестского электролампового завода состоит, в основном, из цинка с небольшой примесью железа. Этот цинк можно использовать для проведения реакций с растворами кислот и щелочей, так как незначительная примесь железа не влияет на результаты эксперимента.

^ ОПЫТ № 2. ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ ХЛОРИДА ЦИНКА СО ЩЕЛОЧЬЮ

Ход работы и наблюдения. В три пробирки я поместил растворы хлорида цинка, полученные в опыте № 1 при взаимодействии цинка с НСl и добавил 10%-ный раствор гидроксида натрия. В результате наблюдалось выпадение белых студенистых осадков, которые затем растворялись при добавлении соляной кислоты и избытка щелочи. Образовавшиеся растворы были бесцветными.

^ Выводы и уравнения реакций. Образовавшийся белый осадок – это гидроксид цинка:

ZnCl2 + 2NaOH = Zn(OH)2↓ + 2NaCl

Zn(OH)2 – это амфотерный гидроксид, поэтому он реагировал и с кислотой, и со щёлочью с образованием растворимых солей.

Zn(OH)2 + 2HCl = ZnCl2 + 2H2O

Zn(OH)2 + 2NaOH = Na2[Zn(OH)4]

Таким образом, хлорид цинка, образовавшийся при взаимодействии корпуса цоколя с соляной кислотой, можно использовать для получения гидроксида цинка и изучения его свойств.

^ ОПЫТ № 3. ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ МЕДНЫХ ЭЛЕКТРОДОВ С КОНЦЕНТРИРОВАННОЙ АЗОТНОЙ КИСЛОТОЙ

Ход работы и наблюдения. Если медный электрод массой 0,05 г поместить в пробирку, добавить туда 4-5 мл концентрированной азотной кислоты, закрыть отверстие пробирки кусочком ваты, смоченной в растворе

NaOH, то через 20-30 секунд цвет раствора начинает приобретать зеленовато-голубую окраску и выделятся бурый газ .

^ Выводы и уравнения реакций. В пробирке происходила следующая химическая реакция:

Cu + 4HNO3(конц.) = Cu(NO3)2 + 2NO2↑ + 2H2O

Выделяющийся бурый газ – это NO2. Раствор приобретает зеленовато-голубую окраску за счёт образовавшейся соли меди Cu(NO3)2. Таким образом, медные электроды можно использовать для проведения демонстрации реакции меди с концентрированной азотной кислотой.

^ ОПЫТ № 4. ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ МЕТАЛЛОВ С РАСТВОРАМИ СОЛЕЙ

1.Взаимодействие цинка с раствором сульфата меди (II).

Ход работы и наблюдения. В пластинке цинка из корпуса цоколя массой 0,1 г с помощью шила я проделал отверстие, продел через него нить, и опустил цинк в раствор сульфата меди (II). Через несколько минут я достал образец и увидел, что он покрылся красным налетом меди.

2. Взаимодействие цинка с раствором хлорида олова (II).

Ход работы и наблюдения. Раствор хлорида олова (II) я получил в результате реакции соляной кислоты с припоем. Растворение припоя в кислоте я проводил при периодическом нагревании в течение примерно 30 минут. При обычных условиях эта реакция не идет. Полученный раствор я довел щелочью до рН≈4-5, поместил туда пластинку цинка из корпуса цоколя и оставил реакционную смесь на несколько часов. В результате на поверхности цинка образовалось олово в виде волнистых тонких нитей.

^ Выводы и уравнения реакций. Эти опыты подтверждают, что металлы, расположенные в электрохимическом ряду напряжений металлов, начиная с магния и правее, способны вытеснять следующие за ними металлы из водных растворов их солей. Происходили следующие химические реакции:

Zn + CuSO4 = ZnSO4 + Cu; Zn + SnCl2 =ZnCl2 +Sn

Можно предположить, что в припое содержание олова значительно больше, чем свинца, потому что свинец, реагируя с кислотой, должен давать нерастворимое соединение белого цвета PbCl2, а такого осадка в реакционной смеси не наблюдалось.

В растворе хлорида олова (II) необходимо соляную кислоту нейтрализовать щелочью до слабокислой среды, т.к. цинк, помещенный в такой раствор, будет в первую очередь реагировать с кислотой, а не с солью.

На основании проведенных опытов я составил рекомендации по применению металлов, находящихся в цоколе электролампы, при проведении некоторых демонстраций, лабораторных опытов, практических работ в 7-9 классах. При составлении рекомендаций я использовал программу по химии и учебники.



РЕКОМЕНДАЦИИ

по применению некоторых металлов, входящих в состав лампы накаливания, в школьном химическом эксперименте

1.Электролампу обернуть куском ткани, осторожно разбить молотком стекло, обстучать со всех сторон цоколь, чтобы удалить изоляцию и термомастику. Корпус цоколя разрезать ножницами по металлу, развернуть и распрямить, используя плоскогубцы и молоток. С помощью плоскогубцев откусить медные электроды и отделить припой.

2. Корпус цоколя, состоящий из цинка с небольшой примесью железа, выдержать предварительно 30-60 секунд в соляной кислоте, чтобы удалить верхний слой оксида цинка, промыть водой и высушить. Небольшая примесь железа не мешает проведению реакций цинка с различными веществами.

3. Цинк, масса которого в одной лампочке составляет примерно 1,3 – 1,5 г, разрезать на пластинки по 0,1 г (для проведения демонстраций) или 0,05 г (для проведения лабораторных опытов или практических работ). Этот цинк можно использовать для проведения следующего химического эксперимента:

а) 7 класс: в теме 2 при демонстрации реакций замещения, в теме 6 при выполнении лабораторного опыта №9 «Взаимодействие солей с металлами»;

б) 8 класс: в теме 4 при выполнении лабораторных опытов №6 «Взаимодействие металлов с кислотами», №7 «Взаимодействие металлов с растворами солей» и практической работы № 3 «Решение экспериментальных задач по теме «Металлы».

4. Раствор хлорида цинка, полученный при взаимодействии цинка с соляной кислотой, можно применить в 8 классе при выполнении лабораторного опыта №1 «Получение гидроксида цинка и изучение его свойств» в теме 1. Для получения хлорида цинка необходимо предварительно рассчитать оптимальное соотношение кислоты и цинка, т.к. избыток кислоты будет препятствовать в дальнейшем получению гидроксида цинка.

5. Два медных электрода в лампочке имеют массу примерно 0,1 г . Этого количества достаточно для проведения демонстрации взаимодействия концентрированной азотной кислоты с медью (9 класс, тема «Неметаллы»). Реакция идет при обычных условиях. Если сразу же после добавления кислоты закрыть отверстие пробирки кусочком ваты, смоченной в растворе щелочи, чтобы выделяющийся бурый газ не выходил из пробирки, то эту демонстрацию можно проводить и не в вытяжном шкафу.

6. Раствор хлорида олова (II), полученный в результате частичного растворении припоя в соляной кислоте при нагревании, необходимо довести щелочью до рН ≈ 4-5, поместить туда кусочек цинка и оставить на несколько часов или на сутки. Олово оседает на поверхности цинка в виде волнистых тонких нитей. При удачно подобранных условиях (температура, рН раствора, концентрации хлорида олова) можно получить красивые игольчатые кристаллы металлического олова [2]. Опыты с припоем можно проводить на факультативных занятиях «Любознательным о тайнах вещества» в 8 классе при изучении темы «Человек и металлы».

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Цель, поставленная в начале работы над проектом, достигнута. В результате выполненной работы:

а) изучен теоретический материал по устройству электролампы и назначению металлов в ней;

б) проведены экспериментальные исследования, на основании которых было установлено, что из перегоревших ламп можно извлечь и применить для проведения опытов корпус цоколя, медные электроды и припой;

в) закреплены и углублены знания о свойствах металлов и их соединений;

г) продолжена отработка умений и навыков по проведению химического эксперимента;

д) разработаны рекомендации по использованию металлов из электролампы, которыми могут воспользоваться учителя химии в случае отсутствия этих металлов и их соединений в школьном кабинете.

ЛИТЕРАТУРА

1. Кукушкин, Ю.Н. Химия вокруг нас / Ю. Н. Кукушкин. – М.: Высшая школа, 1992. – 192 с.

2. Родыгина, И. В. Химия в знакомых предметах: электролампа / И. В. Родыгина, М. Ю. Родыгин // Химия в школе . – 2004. – №3. – С.62 – 65.

3. Шиманович , И.Е. Химия. VIII класс / И. Е. Шиманович, О. И. Сечко, А. С. Тихонов, В. Н. Хвалюк. – Мн.: Народная асвета, 2005. –191 с.

4. Шиманович, И.Е. Химия. IX класс / И. Е. Шиманович, Е. И. Василевская, О. И. Сечко, – Мн.: Народная асвета, 2006. – 216 с.

5. Учебная программа для общеобразовательных учреждений с белорусским и русским языками обучения «Химия. VII – XI классы». – Минск: НИО, 2009.

6. Утилизация ламп накаливания / www.lampa28.ru/artikles/artikle_04-

7. Из чего сделаны лампы накаливания? / topenergy. com/ua/index/php? interesting=43


Похожие рефераты:

А. Описание возможностей проекта > Название проекта (полное)
Состояние проекта наличие разработанного бизнес-плана, псд, эскизного проекта, выделенного земельного участка и т д
Проекта
Краткое резюме проекта (новизна и инновационная составляющая проекта, наличие действующего образца или модели и принципиальная схеме...
А. Описание возможностей проекта > Название проекта
В. Статьи капитальных затрат (суммарные инвестиции, необходимые для реализации проекта)
Темы вашего учебного проекта: "Wedding traditions"
Краткое содержание проекта: Цель проекта- углубить знания учеников по страноведению
Бизнес-план проекта. Финансово-экономические показатели проекта
Название проекта: Реконструкция Глубокского мясокомбината. Мясоперерабатывающий корпус. Корректировка
Анкета проекта Инициатор проекта
Основные направления реализации проекта (как вы сделаете проект успешным, почему будут покупать у вас)
А. Описание возможностей проекта > Название проекта
Целью настоящего проекта является создание нового современного производства по выпуску пятислойных металлополимерных труб
А. Описание возможностей проекта > Название проекта
Целью проекта является строительство кемпинга в зоне отдыха Августовского канала, входящего в Еврорегион «Неман»
А. Описание возможностей проекта > Название проекта
Целью данного проекта является развитие туристической инфраструктуры в районе Августовского канала и бассейна реки Неман на территории...
Лекция Разработка плана-графика и определение бюджета проекта Цели...
Бюджет определяет количество денежных средств, которые должны расходоваться на финансирование проекта

Вы можете разместить ссылку на наш сайт:
Школьные материалы


При копировании материала укажите ссылку © 2013
контакты
referatdb.ru
referatdb.ru
Рефераты ДатаБаза