Проблемно-развивающий эксперимент при изучении свойств гидросульфита натрия на уроках химии (стр. 3 из 3)

Далее учащиеся могут самостоятельно составить уравнение наблюдаемой реакции:

Делается вывод: поскольку перманганат калия в кислотной среде сильный окислитель, реакция окисления гидросульфита натрия протекает очень легко.

Опыт 5. Окисление гидросульфита натрия хлоридом железа(Ш)

Реактивы и оборудование: раствор гидросульфита натрия, 10%-ный раствор хлорида железа; пробирки, спиртовка.

Выполнение опыта. В пробирку с раствором хлорида железа добавляют раствор гидросульфита натрия. Интенсивность окраски раствора значительно возрастает. При нагревании полученного раствора цвет постепенно изменяется: сначала окраска ослабевает, а затем раствор становится бесцветным.

Обсуждение опыта и вывод. Выполнение этого эксперимента ставит перед учащимися следующие проблемы.

• Почему не происходит сразу обесцвечивание раствора окислителя, ведь хлорид железа достаточно сильный окислитель?

• Почему в начале опыта окраска раствора значительно усиливается?

• Почему желтовато-коричневая окраска раствора хлорида железа исчезает только при нагревании?

Ответы на эти вопросы могут быть получены при проведении эвристической беседы с учащимися. В самом начале выполнения опыта они могли предположить, что данный окислитель не окисляет гидросульфит натрия, поскольку окраска раствора хлорида железа(Ш) при окислении должна ослабевать. Усиление окраски раствора до темно-коричневой приводит их в недоумение. И только нагревание раствора, сопровождающееся ослабеванием окраски и последующим ее исчезновением, вносит определенные коррективы в рассуждения учащихся.

Для получения правильных ответов на все возникшие вопросы необходимо, чтобы учащиеся актуализировали свои знания из разных разделов курса химии.

Повышение интенсивности окраски раствора означает, что сначала происходит смещение равновесия гидролиза соли в сторону его усиления:

Растворы солей железа, подвергшихся значительному гидролизу, окрашены в темно-коричневый цвет. Значит, в начале опыта при добавлении к раствору хлорида железа раствора гидросульфита натрия идет не окислительно-восстановительная реакция, а преимущественно гидролиз соли. При нагревании раствора между этими двумя веществами протекает окислительно-восстановительный процесс, так как нагревание способствует усилению окислительных свойств хлорида железа.

Уравнение протекающей окислительно-восстановительной реакции:

В завершение обсуждения формулируется вывод: хлорид железа (III) окисляет гидросульфит натрия только при нагревании, поскольку при этом условии его окислительная способность более высокая.

2.2 Окислительные свойства гидросульфита натрия

Опыт 6. Окисление сульфата железа(П) гидросульфитом натрия

Реактивы и оборудование: раствор гидросульфита натрия, 10%-ный раствор сульфата железа, раствор гексацианоферрата(И) калия; пробирки.

Выполнение опыта. В пробирку с 3 мл раствора гидросульфита натрия постепенно добавляют бесцветный раствор сульфата железа(И) до появления желтовато-коричневой окраски, характерной для растворов солей железа. С целью подтверждения образования сульфата железа(Ш) к полученному раствору добавляют несколько капель раствора гексацианоферрата калия. Выпадает в осадок малорастворимая соль синего цвета – берлинская лазурь.

Обсуждение опыта и вывод. Проведение данного опыта ставит перед учащимися новую проблему. Выясняется, что гидросульфит натрия вступает во взаимодействие не только с солью железа, но и с солью железа. Изменение цвета раствора на желто-коричневый в опыте с раствором соли железа и подтверждение образования соли железа(Ш) в результате реакции означают, что происходит процесс окисления соли железа(И).

Какую же роль играет в этом эксперименте гидросульфит натрия? Учащиеся приходят к выводу, что в данной реакции гидросульфит натрия выступает окислителем.

В предыдущих опытах гидросульфит натрия проявлял свойства восстановителя, легко окисляясь сильными окислителями (иод, перманганат калия и др.). Новый проблемный эксперимент показывает, что гидросульфит натрия может проявлять противоположные свойства – окислителя.

Учащиеся должны обратить внимание на то, что степень окисления атомов серы в гидросульфите натрия – промежуточная между высшей и более низкими значениями. Следовательно, если подобрать для химической реакции определенный восстановитель, то гидросульфит натрия может проявить в ходе нее и свойства окислителя.

После этого обсуждения учитель предлагает учащимся составить уравнение протекающей реакции. Сделать это им будет непросто, но разъяснение учителя, что восстановление серы гидросульфита натрия происходит до образования ее в мелкодисперсном виде, даст правильное направление рассуждениям.

Учащиеся составляют уравнение реакции:

Составляется также уравнение реакции, подтверждающее образование соли железа(Ш):

Теперь можно сделать вывод: гидросульфит натрия в водном растворе может проявлять свойства не только сильного восстановителя, но и окислителя.

Опыт 7. Окисление иодида калия гидросульфитом натрия

Реактивы и оборудование, раствор гидросульфита натрия, 10%-ный раствор иодида калия, 10%-ный раствор серной кислоты; пробирки.

Выполнение опыта. В пробирку с раствором иодида калия добавляют немного раствора серной кислоты (для подкисления) и затем раствор гидросульфита натрия. Наблюдают появление желтовато-коричневой окраски вследствие выделения иода.

Опыт можно провести и так. В пробирку с 3 мл раствора гидросульфита натрия добавляют смесь растворов иодида калия и серной кислоты. Полученный раствор приобретает желтовато-коричневую окраску.

Обсуждение опыта и вывод. Данный эксперимент снова ставит проблему и позволяет уже на другом примере проверить сделанный в предыдущем опыте вывод. Поскольку проведение нового проблемного опыта доказывает, что иодид калия окисляется с образованием иода, то учащиеся уже могут предсказать роль гидросульфита натрия в этом эксперименте.

При обсуждении опыта отмечают, что, как и сульфат железа(П), иодид калия можно использовать в качестве восстановителя в реакциях с гидросульфитом натрия.

На основе этих рассуждений учащиеся делают вывод, что в проведенной реакции с иодидом калия гидросульфит натрия выступает окислителем.

Уравнение реакции составляют по аналогии с предыдущим примером:

После проведения всех проблемных опытов учащиеся могут самостоятельно сделать обобщающий вывод, опирающийся на экспериментальные и теоретические данные гидросульфит натрия в водном растворе проявляет достаточно ярко выраженные кислотные свойства, он может выступать в роли сильного восстановителя, а в некоторых случаях – окислителя.

Литература

1. Габриелян О.С., Краснова В.Г. Компетентностный подход в обучении химии. // Химия в школе. – 2007.– №2

2. Герус С.А., Пустовит С.О. Методика формирования компетенций: опыт, теория, перспективы. // Химия в школе. – 2007.– №10

3. Трофимова И.В. Проблемы проблемного обучения. // Химия в школе. – 2005. – №6.

4. Сурин Ю.В. Развивающий эксперимент: программное обеспечение школьного курса. // Химия в школе. – 1998. – №5.

5. Сурин Ю.В. Методика проведения проблемных опытов по химии. – М.: Школа-Пресс, 1998.

6. Сурин Ю.В. Проблемно-развивающий эксперимент в обучении химии. // Химия в школе. – 2005.– №5

7. Шалашова М.М. Ключевые компетенции учащихся: проблема их формирования и измерения. // Химия в школе. – 2008. – №10.

8. Шаталов М.А. О способах решения учебных проблем. // Химия в школе. – 2002. – №8.