Проекта
Скачать 127.18 Kb.
|
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» ^ 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. ^ 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. ^ 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. ^ 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. ^ 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 ^ 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. ^ 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. ^ 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. ^ 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. ^ 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 . ^ 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. ^ 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. ^ 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:
