Контрольная работа: Проблемно-развивающий эксперимент при изучении свойств гидросульфита натрия на уроках химии
Выполнение опыта. В пробирку с раствором перманганата калия сначала добавляют раствор серной кислоты для создания кислотной среды. Затем к подкисленному раствору перманганата калия добавляют раствор гидросульфита натрия. Красно-фиолетовая окраска раствора сразу изменяется: он становится бесцветным.
Обсуждение опыта и вывод. Как и в предыдущем эксперименте, изменение цвета раствора окислителя происходит очень быстро. Учащимся объясняют, что для эффектного протекания реакции к раствору перманганата калия добавляют раствор серной кислоты, поскольку в кислой среде перманганат калия проявляет окислительные свойства наиболее сильно. Сравнивая протекание реакций в этом и предыдущем опытах, учащиеся убеждаются, что и с другим сильным окислителем – перманганатом калия – реакция протекает с большой скоростью.
В этом случае проблема будет заключаться в правильном составлении уравнения реакции. Учитель разъясняет, что в кислотной среде перманганат-ион восстанавливается до Mn2+ . Об этом свидетельствует обесцвечивание раствора перманганата калия. Если бы реакция протекала в другой среде, то по-другому изменялся бы и цвет раствора: в щелочной среде – до зеленой окраски вследствие образования манганата калия, а в нейтральной среде выпал бы осадок оксида марганца (IV) бурого цвета.
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.