НА ГЛАВНУЮ (кнопка меню sheba.spb.ru)ТЕКСТЫ КНИГ БК (кнопка меню sheba.spb.ru)АУДИОКНИГИ БК (кнопка меню sheba.spb.ru)ПОЛИТ-ИНФО (кнопка меню sheba.spb.ru)СОВЕТСКИЕ УЧЕБНИКИ (кнопка меню sheba.spb.ru)ПРОФЕССИОНАЛЬНО-ТЕХНИЧЕСКОЕ ОБРАЗОВАНИЕ В СССР (кнопка меню sheba.spb.ru)ФОТО-ПИТЕР (кнопка меню sheba.spb.ru)НАСТРОИ СЫТИНА (кнопка меню sheba.spb.ru)РАДИОСПЕКТАКЛИ СССР (кнопка меню sheba.spb.ru)ВЫСЛАТЬ ПОЧТОЙ (кнопка меню sheba.spb.ru)

Опыты по химии. Грабецкий А. А. — 1957 г.

Александр Антонович Грабецкий

Опыты по химии

Политехническое обучение в школе

*** 1957 ***


DjVu

<< ВЕРНУТЬСЯ К СПИСКУ

 

      СОДЕРЖАНИЕ
     
      Некоторые вопросы методики демонстрационных опытов 3
      Получение водорода железопаровым способом 20
      Разложение углекислого кальция 23
      Получение соляной кислоты синтетическим способом 27
      Получение серной кислоты контактным способом 33
      Синтез аммиака из элементов 42
      Получение азотной кислоты окислением аммиака 52
      Получение аммиачной селитры 59
      Получение соды аммиачным способом 62
      Получение водорода и кислорода электролизом воды 66
      Электролиз раствора хлористого натрия в приборе с твердым катодом 69
      Электролиз раствора хлористого натрия в приборе с ртутным катодом 76
      Получение Генераторного (воздушного) газа 81
      Получение водяного газа 86
      Термическая переработка древесины 89
      Термическая переработка каменного угля 92
      Крекинг нефтепродуктов 95
      Получение уксусной кислоты синтетическим способом 99
      Гидрогенезация масла 106
      Получение искусственного (медноаммиачного) волокна 109
      Электролитическое восстановление нитробензола 111
      Восстановление окислов металлов углем 113
      Восстановление окислов металлов окисью углерода 115
      Обжиг сернистых руд 120
      Электролиз расплавленного хлористого свинца 121
      Электролитическое рафинирование меди 124
      Получение металлов электролизом растворов их солей 125
      Получение металлов алюмотермическим способом 128
      Карточки демонстрационных опытов 132
      Приложения
      I Типовое оборудование для проведения опытов 202
      II Реактивы и материалы 205
      Литература для учителя 208

     
      Опыты по химии в связи с ознакомлением учащихся с научными основами химических производств
      ИЗДАТЕЛЬСТВО АКАДЕМИИ ПЕДАГОГИЧЕСКИХ НАУК РСФСР Москва 1957
      Печатается по решению Редакционно-издательского совета Академии педагогических наук РСФСР
     

      Данная книга может быть рекомендована для учителей химии. Предлагаемые в ней опыты описываются в нескольких вариантах. Это даст возможность учителю выбрать наиболее подходящие из них для определенного класса, школы.
      Главное внимание в пособии обращено на описание техники эксперимента; даются также общие методические указания к проведению опытов на уроках и внеклассных занятиях.
      В «Карточках демонстрационных опытов» помещены наиболее рациональные варианты опытов, описанных в основном тексте. В карточках указываются: оборудование для каждого опыта, техника работы, наблюдаемые явления и их сущность.
      Проверка рекомендуемых опытов на уроках и внеклассных занятиях по химии производилась в базовых школах Института методов обучения АПН РСФСР № 315 и № 204 Москвы при активном участии учителей: М. JI. Тетерина, И. П. Ястребовой и Л. М. Бременер. Некоторые опыты были проверены под руководством И. А. Черняка и В. С. Полосина группой студентов и учителей г. Москвы и Московской области.
      Критические замечания и пожелания просим направлять в Институт методов обучения АГ1Н РСФСР по адресу: Москва Б-64, Лобковский пер., д. 5/16.
     
      НЕКОТОРЫЕ ВОПРОСЫ МЕТОДИКИ ДЕМОНСТРАЦИОННЫХ ОПЫТОВ
      Особенности преподавания химии в связи с осуществлением задач политехнического обучения (содержание учебного предмета, методы работы и другие вопросы) подробно изложены в книге, составленной сотрудниками Лаборатории методики химии Института методов обучения Академии педагогических наук РСФСР, и поэтому мы на этих вопросах останавливаться не будем.
      Тематика демонстрационных опытов, отражающих химическое производство. В курсе химии средней школы освещаются в той или иной степени многие производственные процессы. Однако для формирования понятий о химических производствах достаточно изучить только наиболее типичные из них (синтетической соляной кислоты, серной кислоты контактным способом, аммиака, азотной кислоты, минеральных удобрений, переработку твердого топлива и металлургию). Об остальных производствах, предусмотренных программой, даются лишь общие представления.
      При демонстрации опытов учащиеся выясняют важнейшие принципы, положенные в основу производства химических продуктов. Так, при постановке опыта получения синтетической соляной кислоты школьники встречаются с принципом противотока. Этот же принцип наглядно представлен при перегонке жидкостей с холодильником Либиха, с чем учащиеся знакомились еще на первых уроках химии. Демонстрационный опыт получения серной кислоты контактным методом наглядно показывает влияние температуры, концентрации реагирующих веществ и катализатора на скорость химической реакции. Незначительный выход аммиака при взаимодействии азота с водородом в присутствии катализатора и при оптимальной температуре указывает на необходимость вести этот процесс при повышенном давлении, а также применять циркуляционную схему процесса.
      Таким образом, на конкретных примерах учащиеся узнают, как влияют: температура, концентрация, величина поверхности соприкосновения реагирующих веществ, катализаторы, давление, противоток, циркуляция веществ и другие факторы на течение химических реакций.
      При подготовке и проведении демонстрационных опытов нужно учитывать и другие особенности производства, например, агрегатные состояния реагирующих и образующих веществ (твердых, жидких и газообразных) и характер используемой энергии (механической, тепловой и электрической) для осуществления требуемых превращений веществ.
      Механической обработке исходного материала, промежуточных веществ и готовой продукции, имеющей столь важное значение в производстве, в демонстрационных опытах не отводится особенно большого места. Между тем на влияние температуры и электрической энергии при постановке демонстрационных опытов обращается большое внимание.
      Сравниваются состав и свойства исходных, промежуточных и образующихся веществ в школьном опыте и на производстве.
      Большая часть изучаемых в средней школе производственных процессов излагается в сопровождении демонстрационных опытов, которые можно условно сгруппировать по следующим производствам:
      1. Основной неорганический синтез. Получение соляной, серной и азотной кислот и аммиака.
      2. Производство минеральных солей: аммиачной селитры, соды, а также фосфатных и калиевых удобрений.
      3. Электрохимические производства. Электролиз воды и раствора хлористого натрия с целью получения водорода, кислорода, хлора и едкого натра.
      4. Термическая переработка топлива. Получение воздушного и водяного газов, сухая перегонка древесины, каменного угля и крекинг нефти.
      5. Органический синтез. Производство уксусного альдегида и уксусной кислоты, гидрогенизация масла, получение искусственного волокна и, как пример электросинтеза, электролитическое восстановление нитробензола.
      6. Металлургия. Восстановление металлов из их окислов углем и окисью углерода, обжиг сернистых руд, получение металлов электролизом из растворов и расплавов их солей, а также алюмотермическим путем.
      Условность такого подразделения видна, например, из того, что электрохимические производства применяются не только для получения водорода, кислорода, хлора и щелочей, но и для выработки соляной кислоты синтетическим способом, а также при производстве металлов и некоторых органических веществ.
      Тем не менее целесообразно придерживаться приведенной выше последовательности, принятой в курсах современной технологии, что примерно отвечает и расположению материала по отдельным производствам в программе химии для средней школы.
      Несколько обособлены два опыта — получение водорода железопаровым способом и получение извести путем обжига известняка. Эти опыты демонстрируются в VII классе, но они в большей мере отвечают уровню подготовки учащихся старших классов, когда изучаются свойства железа и щелочноземельных металлов.
      Основные требования к демонстрированию опытов. Характерная особенность учебного демонстрационного эксперимента — завершенность в определенный отрезок времени — особенно отчетливо выступает при демонстрации опытов, представляющих единое целое с изложением учителя. Кроме того, учебный эксперимент должен обладать максимальной выразительностью. Последнее требование не означает, что нужно прибегать к упрощенчеству и примитивизму.
      Каждый из разбираемых ниже опытов имеет свои особенности, обусловленные характером изучаемого явления и той конкретной учебно-воспитательной задачей, которая стоит перед учителем. Но все опыты должны отвечать целому ряду общепедагогических и частнометодических требований (наглядность, простота, надежность, безопасность опытов), которые достаточно подробно рассмотрены в литературе
      К существенным требованиям принадлежит также и обеспечение хорошей видимости опыта для всех учащихся. Это достигается применением приборов достаточно крупных размеров, значительных количеств реактивов, созданием контрастности (при помощи фонов, освещения) и т. п. Но из оказанного не следует, что размеры аппаратуры и количество реактивов в демонстрационных опытах должны быть всегда большими. Б ряде случаев это может создать определенные неудобства: большую затрату времени на нагревание, излишний расход реактивов, возможность образования вредных для здоровья продуктов и пр.
      Для уяснения деталей конструкции аппаратуры, выставленной на демонстрационном столе, бывает полезно предварительно на доске сделать зарисовку отдельной детали, которую трудно рассмотреть на готовом приборе. Демонстрацию некоторых процессов удобно производить с использованием проекционной аппаратуры. Проектирование на экран опытов, например по коррозии металлов, хорошо воспринимается всеми учащимися, если для этого применяются даже малые количеста реактивов. При демонстрации опыта учитель дает необходимые объяснения, помогающие учащимся раскрыть сущность наблюдаемых явлений.
      При объяснении эксперимента учитель должен отмечать трудности, встречающиеся при выполнении опыта, и указывать пути их преодоления. Кроме того, всякий раз следует предупреждать учащихся о возможных опасностях в процессе демонстрации опытов.
      Особенности демонстрационных опытов, отражающих производственные процессы. Опыты, отражающие химизм производственных процессов, должны отвечать общим требованиям дидактики, которые могут быть кратко выражены так: опыты должны быть доступными пониманию учащихся и давать в течение отведенного времени (одного урока) не обходимый учебно-воепитательный эффект.
      Вместе с тем опыты с производственным содержанием имеют и некоторые особенности: они должны возможно точнее отражать химические процессы, лежащие в основе производства тех или иных продуктов, но не копировать технологический процесс.
      Демонстрируемые в школьных условиях опыты во многом отличаются от аналогичных химических процессов, осуществляемых в производственных условиях. Различие состоит не только в конструкции и размерах аппаратуры и материала, из которого она изготовлена, условий проведения процесса, но и в составе и свойствах исходного сырья и в предварительной обработке. Например, для школьного опыта по обжигу сернистой руды не имеет сколько-нибудь существенного значения степень ее предварительного измельчания. Между тем в технике небезразлично, будет ли руда в виде порошка или гранул. Поэтому после флотации сернистую руду (например: ZnS) перед обжигом подвергают агломерации (смешение руды при умеренном нагревании с углем до образования частичек определенных размеров), совершенно излишней в школьном опыте.
      Равным образом выход продукта и степень его чистоты, играющие первостепенную роль в технике, в учебном демонстрационном опыте отодвигаются па задний план или совсем не принимаются во внимание.
      На уроке в школе могут быть показаны лишь простейшие установки, облегчающие выяснение сущности физико-химических процессов, протекающих при производстве того или иного продукта. Например, в условиях школы не могут быть показаны процессы, требующие применения очень высоких температур или давлений, а также нецелесообразно стремиться воспроизводить все детали производственного процесса, если даже это посильно школьному кабинету химии, так как в излишних подробностях теряется главное. Например, при демонстрации опыта получения соляной кислоты синтетическим способом вряд ли целесообразно добывать водород и хлор электролизом раствора хлористого натрия, как это делается в промышленности. Если даже отвлечься от того обстоятельства, что процессы электролиза не изучаются в VIII классе, то нагромождение в одном опыте столь
      большого числа аппаратов затрудняет учащимся усвоение главного — синтеза и растворения хлористого водорода. Но для внеклассных занятий и при повторении курса химии в X классе такой комбинированный прибор представляет интерес.
      В связи с отмеченным обстоятельством вряд ли можно принять безоговорочно идею действующих моделей заводов. В самом деле, между «заводом на столе» и действительным производством очень мало общего.
      Сказанное относится не только к простым опытам, проводимым в средней школе, но и к весьма сложным — в технической школе, где учитываются выход продукта, степень его чистоты и другие требования производства. Различие между лабораторным опытом и производственным процессом нужно всякий раз иметь в виду, чтобы учащиеся не получили извращенного примитивного пред-ствления о современном производстве. Понятие о нем формируется не только в процессе демонстрации опытов но и другими средствами, о чем будет сказано дальше. Из этого- не следует, что вообще нужно отказываться от действующих моделей заводских аппаратов. Они важны в первую очередь для работы на внеклассных занятиях в школе, на детских технических станциях и т. д. На уроках же, при демонстрации опытов, используются не специальные модели заводских установок, а предметы обычного лабораторного оборудования.
      При конструировании демонстрационных установок следует пользоваться типовым оборудованием химической лаборатории. Только в тех случаях, когда испытывается в таком оборудовании недостаток, оно заменяется самодельным (промывалками, холодильниками и т. д.).
      Несмотря на то, что между школьными опытами и производственными процессами имеются существенные различия, не следует забывать и общие черты между ними. Например, в обоих случаях в результате протекания идентичных химических процессов получают одинаковые продукты. Тем не менее, исходные материалы, условия.проведения опыта, конструкция аппаратуры и другие моменты могут (а в ряде случаев должны) быть различными. Кроме того, в школьном опыте можно показать лишь отдельные стадии технологического процесса, только некоторые свойства исходного сырья и готового продукта и лишь некоторые особенности применяемой аппаратуры. Так, для характеристики доменного процесса выбрана лишь одна реакция — восстановление окиси железа окисью углерода, так как она наиболее отчетливо выявляет химизм выплавки железа из руды.
      В ряде случаев, как уже говорилось, современные способы производства того или иного продукта вообще нельзя представить доступными в средней школе средствами, например синтез аммиака при высоком давлении. Тогда или нужно отказаться от опыта, или видоизменить его настолько, чтобы в нем отражались лишь одна-две какие-либо стороны процесса. Так, синтез аммика можно осуществить и при атмосферном давлении (правда, с ничтожным выходом), показав при этом роль катализатора и температуры. Представление о синтезе аммика можно получить также, изучая реакцию разложения этого вещества. Таким путем, в частности, были получены данные об условиях протекания этой обратимой реакции.
      В школьную практику прочно вошли полноценные демонстрационные опыты, отражающие не самые передовые, а несколько устаревшие, хотя и применяемые еще методы производства тех или иных продуктов, например: получение водорода железопаровым способом, соляной кислоты сульфатным методом, окислов! азота в пламени электрической дуги и др.
      Мы думаем, что нет оснований отказываться от подобных опытов, имеющих значительную учебно-воспитательную ценность, лишь на том основании, что они утратили прежнее промышленное значение. Но от разбора технологических процессов в этих случаях нужно отказаться.
      Связь между демонстрационными опытами и другими видами наглядности. С химическими производствами учащиеся знакомятся не только при демонстрации соответствующих опытов, но и при использовании других средств наглядного обучения, тесно связанных друг с другом. В первую очередь школьники должны непосредственно ознакомиться с конкретными веществами. С этой целью они рассматривают выставленные на демонстрационном столе образцы сырья, промежуточных веществ, образующихся в ходе реакции,
      и готовой продукции, а также реактивы и катализаторы, используемые в производстве тех или иных продуктов. Многие учителя применяют для этой цели таблицы-коллекции, составленные учащимися —
      К наглядным пособиям принадлежат также схемы технологических процессов, рисунки основных аппаратов и установок, диапозитивы и учебные кинофильмы. Наряду с плоскостными пособиями в школьной практике все шире начинают применяться объемные пособия — модели заводских аппаратов!1 и макеты целых химических заводов. Наконец, завершающим моментом в изучении многих производственных вопросов! являются экскурсии на различные предприятия с последующим подведением итогов экскурсии в виде письменных и устных отчетов, схем, диаграмм, коллекций и т. д.
      Как средство политехнического обучения большое значение имеет демонстрация на уроках учебных кинофильмов, знакомящих учащихся с химическими производствами.
      Аннотации учебных фильмов, выпущенных до 1950 года, помещены в каталоге, составленном Главучтехпромом. В последующие годы созданы новые фильмы о коксохимическом производстве, производстве серной кислоты, синтетического аммиака, азотной кислоты, аммиачной селитры, соляной кислоты, цемента и других продуктов, важных для народного хозяйства (см. журнал «Химия в школе», 1956, № 3, стр. 79).
      Просматривая фильмы, содержащие производственный материал, учащиеся уже должны иметь представление о сущности данного процесса. Это достигается предварительным изложением материала учителем, привлечением демонстраций опытов, схем, таблиц, моделей и других наглядных пособий, а также в процессе самостоятельной работы учащихся в классе-лаборатории, при изучении материала учебника и т. д.
      Некоторые методические указания к демонстрации опытов. Техника проведения демонстрационного опыта в известной мере определяет, в какой момент урока его наиболее целесообразно поставить. Так, более продолжительный эксперимент требует возможно более раннего его начала, чтобы осталось время для обобщения результатов. Некоторые опыты, особенно с органическими веществами, требующие много времени, должны начинаться на уроке до того момента, когда речь будет идти о самом явлении или о продукте реакции (например, гидролиз крахмала и древесины, получение искусственного шелка и др.). Из необходимости учета фактора времени при демонстрации опытов вытекает, что, прежде чем поставить опыт на уроке, его следует тщательно подготовить и проверить с учетом всех мелочей.
      Для успешной подготовки учителя к демонстрированию опытов на уроках химии, как показала практика, весьма большую пользу оказывает набор карточек, составляемых многими учителями по тому или иному плану. На лицевой стороне каждой карточки обычно отмечается: название эксперимента, его продолжительность, приводится список лабораторных принадлежностей, реактивов и материалов, помещается рисунок установки, дается описание техники выполнения опыта и особо отмечаются меры безопасности. Кроме того, полезно указать в такой карточке, какие явления наблюдаются в процессе выполнения опыта и какова их сущность.
      При демонстрации опытов, отражающих производственные процессы, большое значение имеет показ действующих установок, особенно при изложении нового материала, когда требуется дополнить сведения о химизме процесса показом конкретных условий, в которых осуществляется данная реакция. Учащиеся знакомятся: со свойствами исходного вещества, способами воздействия на него при помощи нагревания, катализаторов и вспомогательных реактивов, с контролем за ходом процесса и с испытанием готовой продукции. Одновременно они видят, в какой аппаратуре всё это может быть осуществлено в лабораторных условиях.
      Нередко демонстрационные приборы и установки испытывают во время внеклассных занятий в химических кружках, Тогда учащиеся выступают в роли не только конструкторов действующих установок, но и как исполнители самого опыта под руководством и наблюдением учителя.
      Самостоятельные лабораторные опыты и кратковременные демонстрации оказывают большую помощь при ознакомлении учащихся с основами производства целого ряда важных продуктов. Они облегчают уяснение химизма технологических процессов. Простая техника выполнения таких опытов (сливание растворов, подогревание, растирание и т. п.) и использование простого оборудования ни в какой мере не умаляют их педагогической ценности. Чем проще техника выполнения опыта, чем проще аппаратура, тем ярче выступает само вещество, качественные изменения которого и составляют предмет химии как науки и учебного предмета.
      Техника изготовления демонстрационных п р и б о р о в. При изучении производственных вопросов на уроке химии ведущее место принадлежит химическому эксперименту, раскрывающему химизм процессов посредством действующих установок. Часть таких установок изготовляется заранее или приобретается в готовом виде, большинство же собирается накануне урока из запасных частей, имеющихся в кабинете химии; после окончания опыта эти установки разбираются, а части их служат для монтажа других приборов.
      В последнее время намечается тенденция к созданию различного рода «универсальных приборов», при помощи которых можно выполнять разнообразные опыты (получение многих газов, реакций между твердыми веществами и жидкостями, поглощение газов и др.). Значение таких «универсальных» приборов нередко переоценивается. В них видят иногда едва ли не единственное средство не только для улучшения постановки химического эксперимента в школе, но и для усовершенствования преподавания химии в целом.
      Наши наблюдения показали, что в школьной практике успешно применяются различные приборы, смонтированные из обычных лабораторных принадлежностей силами учащихся под руководством учителя (рис. 1, 2, 3).
     
      Рис. 2. Посуда: 1 — колба плоскодонная на 500 мл; 2 — колба Вюрца на 250 — 500 мл; 3 — пробирка с тубусом; 4 — U-образные трубки; 5 — пневматические ванны; 6 — капельные воронки; 7 — воронки с длинными шейками; S — воронка Бюхнера; 9 — стеклянная воронка обыкновенная; 10 — стеклянная банка; 11 — промывная склянка Тищенко; 12 — промывная склянка Дрекселя; 13 — склянки двух- и трехгорлые; 14 — стеклянный цилиндр на 100, 250 и 500 мл для собирания газов; 15 — поглотительная колонка; 16 — стакан из пористой глины; 17 — батарейные стаканы; 18 — муфта холодильника (в качестве поглотительной колонки, для печи с внутренним электронагревом и г. п.)
     
      Для постановки многих опытов, отражающих производственные процессы, весьма целесообразно использовать готовые детали, так называемые «узлы», встречающиеся в самых разнообразных опытах. В качестве примера одного из таких узлов для демонстрационных приборов служит трубчатая печь с внешним электронагревом. При помощи такой печи могут быть проведены многие школьные опыты, например разложение углекислого кальция, получение генераторного газа (воздушного, водяного, парокислородного), синтезы органических веществ; пиролиз каменного угля, крекинг нефти и другие опыты, требующие достаточно сильного нагревания.
      Один из вариантов такой печи представляет собой фарфоровую трубку, на среднюю часть которой наматывается возможно плотнее нагревательная спираль; концы спирали соединены медными проволоками (помещаемыми для изоляции в стеклянные трубки). Нагревательная спираль покрывается асбестом в тех случаях, когда хотят добиться более сильного нагрева.
      Фарфоровую трубку непосредственно обматывают спирально от электроплиток, тогда как железная трубка предварительно изолируется при помощи асбестовой прокладки (рис. 4). Температура измеряется пирометрами.
      Неудобство фарфоровых и железных трубок состоит в том, что они непрозрачны. Но для показа многих опытов в стеклянных трубках последние должны быть тугоплавкими, иначе они быстро размягчаются при нагревании газовой горелкой.
      ...
      Проведенные в таких трубках с внутренним обогревом опыты по каталитическому окислению двуокиси серы в серный ангидрид и аммиака до азотной кислоты дали хорошие результаты. Для получения воздушного и водяного газов, а также демонстрации других опытов, в которых происходит взаимодействие твердых и газообразных веществ с образованием Летучих Продуктов реакции, вместо стеклянной муфты можно воспользоваться фарфоровой (или железной), представляющей собой более широкую фарфоровую (или железную) трубку (рис. 5, ?). Внутренняя трубка 1, служащая для обогрева посредством вставленной в нее спирали от электроплитки, скрепляется с внешней трубкой при помощи асбестовых пробок, пропитанных жидким стеклом; через пробки проходят трубки 4 и 5 для поступающих и образующихся газов.
     
      Рис. 5. Реакционная трубка с внутренним электронагревом: А. Фарфоровая трубка в стеклянной муфте; 1 — фарфоровая трубка со вставленной в нее спиралью от электроплитки; 2 — изолированный провод к электрической сети; 3 — муфта холодильника для твердого вещества; 4 — газоприводная трубка; 5 — газоотводная трубка. Б. Фарфоровая трубка в фарфоровой (или железной) муфте: 1 — узкая фарфоровая трубка со вставленной в нее спиралью от электроплитки; 2 — изолированный провод к электрической сети; 3 — широкая фарфоровая (или железная) трубка с твердыми веществами; 4 — газоприводная трубка; 5 — газоотводная трубка
     
      Широкому применению внутреннего электрообогрева препятствует то обстоятельство, что фарфоровые трубки узкого диаметра, в которые помещается электроспираль, малодоступный для школ материал. Однако он может быть заменен керамической насадкой, применяемой в электронагревательных приборах. Удобно с этой целью воспользоваться запасными спиралями для электроутюгов, имеющимися в продаже (для напряжения 127 и 16
      220 в). Длина спирали подгоняется к размерам трубки (25 — 40 см).
      Весьма удобный прием нагревания катализатора при помощи электрического тока был описан Р. Кюнелем1 BI опытах по синтезу аммиака и каталитическому окислению аммиака. Предложенный им реакционный сосуд (рис. 6) состоит из стеклянной трубки 1 для сжигания,
      Рис. 6. Реакционная трубка с электронагревом посредством спирали от электроплитки: 1 — широкая трубка для сжигания; 2 — стеклянная трубка с оттянутым концом; 3 — тройник; 4 — проволоки медные или железные (оголенные); 5 — клеммы; 6 — спираль от электроплитки; 7 — асбестовая вата с катализатором или другие вещества; 8 — изолированные провода к электросети;
      9 и 10 — трубки тройника для подвода газов; 11 — газоотводная трубка
      закрытой с обеих сторон пробками с отверстиями, в которые вставлены стеклянные трубки 2 с оттянутым концом и 11 изогнутая под прямым углом. Другой конец трубки 2 соединен при помощи короткой резиновой трубки с тройником. Нагретыми медными или железными проволоками в пробке проделывают (по обеим сторонам от трубки с оттянутым концом) два отверстия так, чтобы обе проволоки проходили параллельно до середины стеклянной трубки 1. Внутренние концы проволок соединяются друг с другом при помощи клемм или кусочков: жести (но не посредством припаивания) с концами кусочка спирали от электроплитки. Между витками этой нагревательной спирали помещают катализатор, перемешанный с асбестовой ватой. Выступающие из реакционной трубки концы проволок присоединяются через электрическую плитку, играющую роль добавочного сопротивления, предохраняющего спираль от чрезмерного нагревания, с источником тока от осветительной сети. О степени нагрева можно приблизительно судить по накалу спирали. Так, темнокрасный накал соответствует температуре около 500°, а светло-красный — около 700°. Накал спирали можно регулировать изменением напряжения. Кроме того, зона нагрева в данном случае точно ограничена, и это позволяет лучше проследить процессы, происходящие на катализаторе.
      Электрическая спираль может служить для нагревания вступающих в реакцию твердых и газообразных веществ, например угля и кислорода, угля и паров воды. С этой целью спираль от электроплитки укрепляют вдоль стеклянной трубки, как было указано выше. Внутри трубки помещают кусочки древесного угля. Пропуская через накаленную спиралью трубку сухой кислород, получают воздушный газ, который собирают в цилиндре и поджигают. Аналогичным способом может быть собран и испытан парокислородный (смешанный) газ, если пропускать через нагретую трубку влажный кислород (ем. журнал «Химия в школе», 1956, № 1, стр. 41).
     
      В заключение рассмотрим вопрос о характере описаний демонстрационных опытов.
      Инструкции для выполнения демонстрационных опытов бывают весьма разнообразны по содержанию и форме. Но, как правило, все они содержат схему прибора, в котором происходит химический процесс, и схемы вспомогательных приспособлений. Назначение отдельных частей установки, а также реактивов и материалов объясняется в подписях под рисунками или в основном тексте. Очень часто в начале (но иногда и в конце) инструкции дается подробнейший перечень посуды, лабораторных принадлежностей, реактивов, материалов, необходимых для выполнения данного опыта; при этом часто указывается размер посуды и количество необходимых реагентов.
      Содержание инструкции, как правило, зависит от того, для кого она предназначена, и от характера самого опыта. Предлагаемые демонстрационные опыты, отражающие химические основы некоторых производств, рассчитаны учителей химии средних школ, владеющих в той или иной мере техникой эксперимента.
      В настоящем пособии при описании отдельных приборов, установок и опытов мы придерживаемся следующего плана: вначале даются краткие сведения о назначении того или иного демонстрационного опыта, т. е. «акая учебно-воспитательная цель преследуется при его постановке. Затем разбирается химизм основных процессов. Обращается внимание на состав и свойства исходных веществ, промежуточных соединений и готовых продуктов, на отдельные закономерности химического производства. Приводится общая схема установки с обозначением основных ее частей. В необходимых случаях сообщаются некоторые дополнительные данные о сборке установки.
      Таким образом, план описания демонстрации совпадает в основном с планом изучения производства, где дается характеристика состава и свойств сырья и продукта, рассматривается реакция, лежащая в основе производства данного продукта, разбирается схема производства, устройство и действие типичных аппаратов. В обоих случаях указывается, какими способами можно увеличить скорость химических реакций (повышение концентрации реагирующих веществ, увеличение суммарной поверхности реагирующих веществ, применение определенной температуры и катализаторов, противотока и циркуляции реагирующих веществ).
      Несколько подробнее приводится в инструкции описание техники выполнения опытов, и особо обращается внимание на необходимость соблюдения осторожности во избежание несчастных случаев.
      Более краткая и конкретная характеристика опытов дается в виде демонстрационных карточек (см. стр. 132). В них представлены варианты опытов с производственным содержанием.
      Система карточек для записи оборудования к каждому уроку разработана П. А. Глориозовым и описана в его книге «Опыт организации школьного кабинета химии» (М., Учпедгиз, 1953).
      При описании опытов главное внимание обращено на технику эксперимента. Попутно затрагиваются методические вопросы, но они заслуживают большего внимания и должны явиться предметом специальных работ.


      KOHEЦ ФPAГMEHTA УЧЕБНИКА

 

 

 

НА ГЛАВНУЮ (кнопка меню sheba.spb.ru)ТЕКСТЫ КНИГ БК (кнопка меню sheba.spb.ru)АУДИОКНИГИ БК (кнопка меню sheba.spb.ru)ПОЛИТ-ИНФО (кнопка меню sheba.spb.ru)СОВЕТСКИЕ УЧЕБНИКИ (кнопка меню sheba.spb.ru)ПРОФЕССИОНАЛЬНО-ТЕХНИЧЕСКОЕ ОБРАЗОВАНИЕ В СССР (кнопка меню sheba.spb.ru)ФОТО-ПИТЕР (кнопка меню sheba.spb.ru)НАСТРОИ СЫТИНА (кнопка меню sheba.spb.ru)РАДИОСПЕКТАКЛИ СССР (кнопка меню sheba.spb.ru)ВЫСЛАТЬ ПОЧТОЙ (кнопка меню sheba.spb.ru)

 

Яндекс.Метрика
Творческая студия БК-МТГК 2001-3001 гг. karlov@bk.ru