Элементы музейной педагогики в преподавании химии. Вопросы

1
Медь
1. Все медоносные руды и минералы – твердые вещества и
относительно тугоплавкие. Почему?
2. Многие медоносные минералы образуют кристаллы красивого
голубого или зеленого цвета (например, малахит CuCO3·Cu(OH)2 или диоптаз
CuSiO3·H2O). Очень красивые кристаллы образуют также сульфат и хлорид
меди (II). Но в природе они не встречаются. Почему?
3. Металлическая медь (найдите ее на витрине) имеет красно-бурый
цвет, а минералы, содержащие медь (например, малахит, азурит), – совсем
другой (зеленый, голубой). Почему так?
4. Вещество медный купорос – это кристаллогидрат с формулой
CuSO4·5H2O). Тем не менее, это вещество твердое. Как же туда попала вода,
и как она там держится?
5. «Бронзовый век» предшествовал на Земле «железному». То есть
бронза (сплав меди с оловом) стала первым металлом, который стал
использовать древний человек. Почему именно она? И как он получил
бронзу?
6. Ценный поделочный камень, содержащий медь – это малахит
(CuCO3·Cu(OH)2, найдите его на витрине). Предложите метод его
искусственного синтеза из другого природного сырья (цепочку
превращений). Использовать можно только те вещества, которые есть в
природе. Напишите цепочку превращений и уравнения реакций, объясните
их осуществимость.
7. Медь в природе иногда встречается в самородном состоянии
(найдите ее на витринах). Это темно-бурые образования, которые легко
спутать с каким-нибудь камнем. Подумайте, как практически определить (по
возможности, химическими методами), что найденный образец – это металл,
а не камень, и что этот металл – медь?
2
Кремний
1. Как известно кремний – неметалл. Какой вид связи и тип
кристаллической решетки должно иметь основное природное соединение
кремния – оксид кремния (IV)? А теперь сравните свои выводы с внешним
видом горного хрусталя (найдите его на витрине). А ведь горный хрусталь –
это практически чистый оксид кремния. Как объяснить это явление?
2. Найдите на витрине диоптаз. Его формула - CuSiO3. Как
объяснить то, что он твердый и довольно тугоплавкий?
3. Сравните образцы стекла и кварца. В основе и того и другого
лежит оксид кремния (IV). Но из стекла легко изготавливать изделия (оно
легко размягчается и формуется), а из кварца – трудно (он тугоплавкий и
трудно поддается формовке. Почему?
4. Предложите, как простейшим способом отличить стекло от
прозрачного кварца - горного хрусталя (найдите его на витрине).
5. Простое вещество кремний, хотя и неметалл, но обладает
некоторыми свойствами металлов. Например, является полупроводником, то
есть способно проводить ток, что для неметаллов не характерно. Именно
поэтому кремний стал основой полупроводниковой промышленности и
современной электроники. Объясните, откуда у кремния проводимость
(подсказка – в периодической системе).
6. Итак, кремний очень важен для электроники. Разработайте метод
его синтеза (то есть способ получения) из кварца, используя только
природные вещества (те, что есть на витринах музея). Напишите цепочку
превращений и уравнения реакций, объясните их осуществимость.
7. Если бы Вы были первобытным человеком, то для каких целей
Вы бы приспособили встречаемые в природе минералы на основе кремния?
Объясните свои предложения уже как современный человек (то есть, как они
объясняются строением и свойствами минералов).
3
Сера
1. Рассмотрите образцы серы на витрине. Вроде это твердое
вещество. Но плавится оно уже при 1130С. То есть сера очень легкоплавкая.
Как это объяснить?
2. Найдите на витринах минерал халькопирит. Он внешне так
похож на золото, что их часто путают. А что может помешать его
использовать вместо золота, если он также красив и к тому же дешевле.
3. Минерал пирит (найдите его на витринах) внешне тоже очень
напоминает металл. Предложите простейший практический способ его
разоблачения. То есть, что это не металл, а камень.
4. Над промышленными районами крупных городов иногда идут
«кислотные дожди». В дождевой влаге содержится некоторое количество
сернистой, а иногда и серной кислоты. Как это может происходить?
5. Сероводород (H2S) по формуле очень похож на воду (H2O). Да и
сама сера – аналог кислорода в периодической системе. Почему же
сероводород – это газ, а вода – жидкость?
6. Согласно устоявшейся традиции черти в аду варят грешников в
котлах с кипящей серой. Почему именно с серой? И как велика температура в
котлах?
7. Существуют серные мази, серные пластыри, серные бани. Чтонибудь знаете об этом? Зачем там сера?
8. Представьте себя первобытным человеком. Вы наши на земле
кристаллы самородной серы (найдите их на витринах). Что бы Вы стали с
ними делать?
4
Фосфор
1. Фосфор на земле довольно распространен в соединениях с
другими элементами, например, встречается в апатитах, фосфоритах. Но при
этом фосфор совершенно невозможно встретить в природе в виде простого
вещества. Почему?
2. Белый фосфор обладает всем известной способностью светиться.
При его свечении появляется резкий запах, как при взрыве пистонов.
Объясните происхождение запаха.
3. Фосфорит (Ca3(PO4)2) внешне ничем не примечателен. Найдите
его на витрине. Как наиболее простым химическим методом его
идентифицировать, то есть понять, что в нем есть ценный фосфор, что это –
фосфат?
4. Разработайте метод получения из фосфорита чистого фосфора,
используя только те вещества, которые есть в природе (а значит, и на
витринах). Составьте цепочку превращений. Напишите уравнения реакций,
объясните их осуществимость.
5. Очень красивый минерал, содержащий фосфор – бирюза.
Найдите его на витрине. По составу – это смешанный фосфат меди и
алюминия (Cu3(PO4)2 · AlPO4). Предложите метод его искусственного синтеза
(получения), используя только те вещества, которые есть на витринах музея и
те, которые можно из них получить. Напишите уравнения реакций,
объясните их осуществимость.
5
Кальций
1. В отличие от некоторых других металлов кальций не встречается
в природе в виде простого вещества. Почему?
2. Основные минералы, содержащие кальций – это карбонат и
сульфат кальция. Каковы их минералогические названия? Покажите их на
витринах. Почему в природе не встречаются другие соли кальция, например,
хлорид или нитрат?
3. Почему все минералы, содержащие кальций – это твердые
вещества?
4. Покажите, в чем ошибочность такого метода получения кальция
из известняка:
1 стадия: CaCO3 = CaO + CO2 (при нагревании)
2 стадия: CaO + H2 = Ca + H2O
5. В строительстве широко используют штукатурку – раствор на
основе гашеной извести (Ca(OH)2). Получают ее из известняка. Напишите
уравнения реакций, с помощью которых можно это сделать.
6. Влажная штукатурка при контакте с воздухом быстро
затвердевает.
Объясните,
почему?
(Для
ответа
воспользуйтесь
представлениями о составе воздуха).
7. С глубокой древности люди используют для возведения зданий
мрамор (карбонат кальция). Почему именно его?
8. Из мрамора построен красивейший античный храм – Парфенон в
Афинах. Мрамор – очень стойкий материал, но под действием современного
городского воздуха, имеющего повышенное содержание оксидов азота и
серы, он постепенно разрушается. Поэтому сегодня над Парфеноном
сооружен огромный стеклянный купол. Объясните, в чем угроза для мрамора
с точки зрения химии?
6
Углерод
1. Как известно, алмаз и графит (уголь) с точки зрения химического состава – одно и
то же, просто углерод (С). Как можно простейшим способом это доказать?
2. Углерод – основа органической жизни на Земле. Все животные и растения состоят
из органических веществ, молекулы которых построены на углеродных цепочках –
С-С-С-С-С- . Как вы помните, для большинства элементов Периодической системы
не свойственно образование соединений между одинаковыми атомами в сложный
веществах. И только углерод – исключение. Почему? Для ответа обратитесь к
строению его атома.
3. Как уже было сказано все органические вещества (растительного и животного
происхождения) имеют в своем составе углерод. Например, бумага, сахар,
древесина и т.д. Как можно простейшим способом обнаружить, что в их составе
действительно есть углерод?
4. Уголь – важное полезное ископаемое. Чтобы его добывать, надо сначала найти
месторождения угля. А как их найти? Ведь на поверхности Земли их не видно.
Предложите какие-нибудь идеи, где и почему следует искать месторождения угля.
Для ответа вспомните, как уголь образуется.
5. Посмотрите на элементы второго периода периодической системы. Большинство
неметаллов образуют простые вещества – газы (азот, кислород, фтор, неон). А
почему углерод образует только твердые при обычных условиях простые
вещества?
6. Один из самых распространенных минералов, содержащих углерод, и вообще
самых распространенных минералов – известняк СаСО3. Почему вещество именно
такого состава столь распространено на планете? И как оно могло образоваться?
7. Известняк СаСО3 образуется в результате длительных процессов, идущих
естественным путем. А как можно было бы быстро получить его, используя только
три простых вещества, соответствующие входящим в его состав элементам:
кислород, углерод и кальций. Напишите уравнения реакций. Почему такой способ
не реализуем в природе?
8. Известняк СаСО3 внешне часто бывает похож на другие породы, например, гипс
CaSO4, разновидности кварца SiO2, и даже на каменную соль NaCl (найдите на
витринах эти породы). Как отличить известняк от названных пород простым
химическим способом?
9. Представьте, что Вы – древний человек. Вы нашли алмаз. Как драгоценный камень
он для Вас – ничто, так как представления о богатстве еще не сформировались у
человека. Как бы Вы стали использовать этот камень? Предложите как можно
больше областей применения и объясните их с позиций современных
представлений о строении и свойствах алмаза.