Тема «Химические реакции» (11 класс) Демонстрации

Опыт 1. Процессы, протекающие в природной среде (на при­мере действия буферных систем).

Буферные системы широко распространены в природе. Сложные буферные системы обеспечивают постоянство рН в водоемах, поч­венном растворе, в биологических жидкостях живых организмов.

Значение рН кислотно-основного буферного раствора зависит от концентраций компонентов буферной системы, находящихся в химическом равновесии, и мало изменяется при введении относи­тельно небольших количеств веществ, взаимодействующих с од­ним из компонентов буферного раствора.

Буферная емкость системы максимальна при равенстве компо­нентов. Поэтому буферные растворы готовят, смешивая растворы обоих компонентов одинаковой концентрации.

В природе наиболее распространены карбонатная, фосфатная и ацетатная буферные системы, содержащие слабые кислоты и соли этих кислот.

Доказать, что буферный раствор способен противодействовать изменению рН, можно на опыте. Готовят два раствора: аммоний­ный буферный раствор и раствор гидроксида натрия с одинаковы­ми рН (цвет универсального индикатора, добавленного к этим растворам, одинаков). В стакан наливают 10 мл раствора гидро­ксида натрия и добавляют 2 капли раствора фенолфталеина. Из бюретки по каплям добавляют 0,1 н раствор соляной кислоты до тех пор, пока не произойдет обесцвечивание фенолфталеина. За­писывают, сколько миллилитров 0,1 н раствора соляной кислоты потребовалось для этого. Проводят такое же титрование аммоний­ного буферного раствора и сравнивают полученные данные. От­ношение объемов 0,1 н раствора соляной кислоты, потребовавшей­ся для одинакового сдвига рН, характеризует буферное действие исследуемого раствора.

Аналогичным образом исследуют воду из водоема, водную вытяжку из образца почвы.

Имитационный опыт. В небольшом аквариуме, в котором со­держатся только растения, с помощью буферного раствора (фос­фатного и карбонатного) поддерживают постоянное значение рН (7,4 - 7,8). Наблюдают за развитием растений. Через 2-3 дня из аквариума берут 10 мл воды и с помощью кислоты определяют емкость буферной системы по изложенной схеме. Определяют число капель кислоты, смещающих равновесие. Затем столько же кисло­ты добавляют в аквариум (без растений!), измеряют рН и затем в воду добавляют измельченную яичную скорлупу для нейтрализации кислоты и восстановления первоначального значения рН.

Опыт 2. Процессы, происходящие в результате антропоген­ного воздействия на природные системы.

Демонстрируют процессы: образования кислот из кислотных оксидов (кислотные дожди), закисления водоемов (аквариум), за­соления почв при внесении завышенных доз минеральных удоб­рений, разрушения яичной скорлупы под действием кислот, угне­тения роста растений в условиях избыточного содержания ионов металлов (особенно тяжелых) в почве и др.

Опыт 3. Процессы, лежащие в основе защиты среды обита­ния.

Демонстрируют процессы: очищения сточных вод или загряз­ненных водоемов с помощью коагулянтов (например, сульфата алюминия), утилизации сернистого газа и сероводорода одновре­менно (по схеме: 2Н₂8 + 8О₂ = 38 + 2Н₂О) как пример экологи­чески чистой технологии, снижения кислотности водоемов или почвы с помощью известкования (например, при использовании яичной скорлупы) и др.