Глава II. Формирование понятий о химическом превращении веществ у учащихся VII-VIII классов

1. Первоначальные знания о химическом явлении

В задачи формирования первоначального понятия о химическом явлении входит: показать учащимся, что при химической реакции происходит образование новых веществ с присущими им свойствами; выяснить, в чем сходство и отличие химических явлений от физических; начать раскрытие сущности химических явлений в свете молекулярной теории; познакомить учащихся с важнейшими признаками химических реакций. В самом начале курса химии VII класса к понятию о химическом явлении следует обратиться два раза: на первом уроке, где речь идет о предмете химии, и на заключительных уроках темы "Вещества и их изменения" после того, как заложена основа для рассмотрения всех важнейших отличий химического и физического явлений.

Чтобы выяснить роль условий для возникновения тех или иных явлений, важно на опытах показать учащимся, что с одним и тем же веществом, в зависимости от условий, в одних случаях происходят физические, а в других - химические явления.

После рассмотрения отличий химических явлений от физических следует дать формулировку, какие явления называются химическими, и тем самым начать постепенное раскрытие сущности химического явления.

При изучении признаков реакций для правильного формирования первоначального понятия о химическом явлении нужно использовать: 1) демонстрационные и лабораторные-опыты, которые в своей совокупности знакомят учащихся со всеми важнейшими признаками химических реакций; 2) логический анализ опытов, при котором в конечном итоге отмечают, по каким признакам данные явления следует отнести к химическим; 3) заполнение таблиц, где указывают эти признаки и соответствующий вывод.

Для дальнейшего уточнения понятий о химическом явлении, о признаках химических реакций и совершенствования оперирования ими следует их использовать в процессе закрепления только что полученных знаний и их учета, выполнения и разбора небольших самостоятельных письменных заданий, в которые включаются задачи на различение физических и химических явлений, на указание признаков приведенных химических реакций. Формирование некоторых подчиненных понятий, например об изменении свойств веществ, должно происходить уже при изучении нового материала, а затем продолжаться при закреплении знаний, опросе, выполнении и разборе заданий для самостоятельной работы.

Теперь рассмотрим, в какой последовательности и как именно осуществляется формирование понятия о химическом явлении в теме "Вещества и их изменения".

На первом уроке при определении предмета химии учитель в беседе обращает внимание учащихся на то, какие науки относятся к естественным (физика, химия, минералогия и др.), указывает, что все они изучают вещества и происходящие с ними явления. Химия в отличие от других наук изучает химические изменения (химические явления), происходящие с веществами. Чтобы познакомиться с тем, что такое химическое явление, нужно сначала вспомнить, что такое вещество.

На следующих уроках учитель развивает понятие о веществе и его свойствах, рассматривает с учащимися вопрос о смесях и чистых веществах, знакомит со способами разделения смесей и только после этого приступает к формированию первоначального понятия о химическом явлении.

Чтобы противопоставить химическое явление физическому, необходимо восстановить у учащихся представления о физических явлениях. Для этого можно использовать демонстрационные и лабораторные опыты, при которых бы изменялись свойства веществ, но неизменялась форма (что часто воспринимается как главное в явлении) и не возникали новые вещества: 1) нагревание стеклянной трубки без ее сгибания, 2) намагничивание стальной спицы и др. Результаты наблюдения записывают в таблицу.

Физические явления

На основании проделанных опытов делают вывод, что при физических явлениях могут меняться свойства веществ, но образования новых веществ при этом не происходит.

Затем физические явления объясняют в свете молекулярной теории. Отмечают, что свойства нагретого вещества другие, чем свойства вещества холодного, так как в нагретом веществе молекулы движутся быстрее. Свойства одного и того же вещества в разных состояниях (твердом, жидком или газообразном) также различны, так как молекулы движутся в них по-разному. Однако сами молекулы веществ при физических явлениях сохраняются.

Чтобы основательно изучить изменения, происходящие при химических явлениях, проводят опыты. Для них отбирают такие химические явления, в которых участвуют вещества, знакомые учащимся. Рекомендуемые в методических пособиях опыты с нагреванием сахара, поджиганием паров нафталина, накаливанием медной пластинки или проволоки вполне подходят.

Результаты наблюдений записывают в таблицу, подобную той, которую использовали при разборе физических явлений. Затем дают определение понятия "химическое явление": "Явления, при которых из одних веществ образуются другие вещества, называются химическими. Химические явления иначе называются химическими реакциями".

Далее рассматривается вопрос: в чем сходство и различие физических и химических явлений?

Можно предложить учащимся нагреть в пробирках стеарин и сахар и результаты наблюдений записать в таблицу.

Сходства и различия химических и физических явлений

При разборе опытов следует сказать, что жидкий стеарин по своим свойствам отличается от твердого, он обладает известной прозрачностью, текуч. После прекращения нагревания он остывает и снова становится твердым, прозрачность исчезает. Затвердевший в про- бирке стеарин снова можно расплавить.

При нагревании же сахара появившиеся новые свойства (черный цвет) сохраняются и после того, как пробирка остынет: из сахара получаются новые вещества.

В заключение учащиеся должны отметить черты сходства и различия физического и химического явлений. Эти явления сходны тем, что у веществ появляются новые свойства. Основное отличие их в том, что при химическом явлении из одних веществ возникают, другие, а при физическом - образования новых веществ не происходит. Если при физическом явлении молекулы взятых веществ сохраняются, то при химическом - превращаются в молекулы новых веществ.

Для закрепления знаний учитель предлагает назвать учащимся известные им явления и отнести эти явления к химическим или физическим. Кроме того, учащиеся решают задачи:

1. При горении спиртовки спирт поднимается по фитилю, затем образует пары, которые горят около фитиля. Укажите, какие из перечисленных явлений относятся к физическим.
2. Накипь, которая появляется с течением времени в чайнике, иногда пытаются удалить стамеской или ножом. Однако острыми краями этих инструментов можно испортить стенки чайника. Для удаления накипи лучше применять уксусную и соляную кислоту. При действии кислот на накипь образуются растворимые соли и углекислый газ. Какой из указанных способов удаления накипи основан на использовании химического явления? Дайте объяснения.
3. Проведите растворение и обугливание сахара. Укажите, какое из этих явлений химическое, а какое - физическое.
4. Какие из перечисленных явлений относятся к химическим: а) появление зеленого налета на медных предметах, б) пожелтение с течением времени газетной бумаги, в) горение дров, г) таяние льда, д) тление угля, е) испарение воды?

Далее разбирают вопрос, на каком основании можно считать то или иное явление химическим, т. е. каковы признаки химической реакции.

Признаки химических реакций: изменение цвета веществ, появление или исчезновение окраски, появление или исчезновение запаха, выделение осадка или его растворение, выделение газа, выделение теплоты и света. Чтобы ознакомить учащихся со всеми этими признаками, можно рекомендовать следующие опыты:

а) Прибавить нашатырный спирт к раствору медного купороса. Цвет жидкости изменяется из голубого в синий.

б) Прибавить несколько капель раствора фенолфталеина к разбавленному раствору щелочи. Появляется малиновая окраска.

в) К раствору, полученному в опыте "б", прибавить избыток раствора серной или соляной кислоты. Малиновая окраска жидкости исчезает.

г) Смешать порошки хлористого аммония и гашеной извести. Появляется запах нашатырного спирта.

д) К небольшому количеству нашатырного спирта прибавить избыток раствора серной кислоты. Запах нашатырного спирта исчезает.

е) К раствору хлористого бария прибавить раствор серной кислоты. Появляется белый осадок.

ж) К небольшому количеству гашеной извести, порошок которой помещен в воду, прибавить раствор соляной кислоты. Белый осадок растворяется.

з) К раствору соды прибавить раствор соляной или серной кислоты. Происходит выделение газа.

и) К концентрированному раствору щелочи прибавить концентрированную соляную кислоту. Происходит выделение теплоты.

к) Поджечь бумажную полоску или лучинку. Выделяется теплота и свет. Кроме этого, изменяется цвет бумаги или древесины.

Результаты опытов записывают в тетради. Можно использовать таблицу, в которой указать названия опытов, наблюдения, признаки реакций.

При закреплении знаний о признаках химических ре-акций учащимся предлагают ряд вопросов и заданий:

1. Перечислите признаки, по которым вы отнесете к химическим явлениям: а) ржавление железа, б) гниение мяса, в) горение угля.
2. Назовите несколько известных вам явлений, при-знаки которых - выделение теплоты и света. Какие это явления - физические или химические?
3. Накалите блестящую медную пластинку в пламени спиртовки или газовой горелки. Произошла ли химическая реакция? По каким признакам вы в этом убеждаетесь?
4. Как можно объяснить: а) изменение цвета веществ при химической реакции, б) появление запаха?