XXVII Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся

Старт в науке

Невидимый помощник. Как углекислый газ спасает и удивляет?

• Авторы
• Руководители
• Файлы работы

Воробьев А.В. 1

---

1МОУ Дрезненская СОШ №1

Коцкая Е.И. 1

---

1МОУ Дрезненская СОШ №1

Работа в формате PDF

0.9 MB

1.Введение

Когда мы слышим «углекислый газ» (CO2), первое, что приходит на ум такие явления, как парниковый эффект, изменение климата, загрязнение воздуха. Это приводит к формированию негативного образа CO2. Но мой проект как раз о том, чтобы посмотреть на CO2 с другой, позитивной стороны, и показать, что этот газ – настоящий «невидимый помощник» в нашей повседневной жизни, который выполняет «спасающие» и «удивляющие» функции. Этот проект для меня - не просто учебное задание. Это возможность самому разобраться, провести небольшое исследование и показать другим ученикам, насколько многогранна химия.

До работы над проектом, я провел социологический опрос среди учащихся своего класса с целью выявить уровень осведомленности учащихся о свойствах углекислого, его значении и применении. Опрос показал, что большинство учащихся относятся к углекислому газу отрицательно, считая его вредным и бесполезным веществом (Приложение №1).

Проект «Невидимый помощник. Как углекислый газ спасает и удивляет» решает проблему негативного восприятия углекислого газа и покажет его позитивную сторону, а также повышает у обучающихся интерес к изучению химии и пониманию важной роли этой науки в повседневной жизни.

Таким образом, мой проект «Невидимый помощник. Как углекислый газ спасает и удивляет?» актуален, потому что он расширяет кругозор, учит критически мыслить, показывает реальную пользу химии в нашей жизни и просто невероятно интересен, открывая удивительные стороны такого, казалось бы, знакомого вещества как углекислый газ.

Цель проекта: понять основные свойства углекислого газа (CO₂), научиться его получать и наглядно продемонстрировать, как он используется в быту и промышленности благодаря своим уникальным характеристикам.

Задачи проекта:

1.Изучить теоретические основы: что такое углекислый газ, где он встречается.

2. Научиться безопасно получать углекислый газ в лабораторных условиях.

3. Провести эксперименты, демонстрирующие его невидимые, но ощутимые свойства (плотность, способность не поддерживать горение).

4. Проанализировать полученные результаты и объяснить, как эти свойства используются в жизни.

5. Подготовить презентацию проекта.

Методы исследования:

1.Теоретическое исследование (сбор и анализ информации).

Я изучал учебную литературу, чтобы узнать: что такое углекислый газ (химическая формула, основные свойства, интересные факты и «удивительные» свойства (сухой лёд)? Как углекислый газ образуется? Где применяется? Найденную информацию я записывал, выделял главное, сравнивал данные из разных источников. Это помогло мне структурировать знания и определить, какие свойства углекислого газа особенно интересны?

Затем я сформулировал гипотезу.

Гипотеза:

Углекислый газ – это невидимый, но плотный газ, который не поддерживает горение и может быть получен из простых бытовых веществ. Его уникальные свойства позволяют использовать его как «спасателя» (например, при тушении пожаров) и источника «удивления» (необычные трюки с огнем и газом).

2.Практическое исследование (эксперимент).

Я провел простые и безопасные опыты по получению СО2, определению его свойств и применению.

3. Метод графического представления данных.

Я создал таблицы и фотографии для наглядной демонстрации свойств углекислого газа и последующего их использования в презентации.

4. Анализ и обобщение результатов на основе полученной теоретической и экспериментальной информации.

2.Основная часть

2.1. Теоретическое исследование

2.1.1. Химическая «биография» углекислого газа (CO₂)

2.1.2.Углекислый газ как «спасатель». Жизненно важные и полезные функции

2.1.3. Углекислый газ «удивитель».

Неожиданные и зрелищные применения

Вывод: углекислый газ – это гораздо больше, чем просто газ, который мы выдыхаем. Это универсальное химическое соединение, которое выполняет множество незаменимых функций в природе, обеспечивает жизнь на Земле, спасает нас от опасностей и постоянно удивляет своим разнообразием применений в повседневной жизни и промышленности. От глобальных природных циклов до пузырьков в газировке и пышного теста – CO₂ действительно является «невидимым помощником», без которого наш мир был бы совсем другим.

2.2. Практическое исследование

Цель работы: изучить основные физические и химические свойства углекислого газа (СО2); научиться получать углекислый газ в лабораторных условиях; продемонстрировать на практике, как углекислый газ может «спасать» и «удивлять».

Материалы и оборудование (для всех опытов)

Реагенты:

пищевая сода (гидрокарбонат натрия, NaHCO3) – 1 пачка;

уксус (столовый, 9%) – 1 бутылка; вода;

известковая вода - водный раствор гидроксида кальция - (Ca(OH)2; жидкое мыло; пищевой краситель; медицинский спирт.

Оборудование:

химические стаканы (200 мл) – 3 шт.; мерный цилиндр объемом 50 мл; стеклянный цилиндр объемом 300 мл; стеклянная чаша; аппарат Киппа для получения и собирания газа; стеклянная трубка для продувания; свечи - 4 шт.; металлическая лестница для закрепления свечей; спички; поддоны для проведения химического эксперимента, защитные очки ; перчатки; рабочий вытяжной шкаф.

Техника безопасности:

1) Все эксперименты проводить под обязательным присмотром учителя.

2) Использовать защитные очки для предотвращения попадания реагентов в глаза.

3) Работать аккуратно с уксусом – избегать контакта с кожей и слизистыми. При попадании промыть большим количеством воды. Соблюдать осторожность при работе с огнем (свечи, спички). Держать легковоспламеняющиеся материалы подальше от себя.

4) Обеспечить хорошую вентиляцию помещения - рабочий вытяжной шкаф. Хотя СО2 не токсичен в малых концентрациях, его большое скопление может вытеснять кислород.

5) Трубку для пропускания газа использовать так, чтобы не вдохнуть известковую воду.

Подготовка. «Изготовление известковой воды»

В стакан с водой (100 мл) добавить ¼ чайной ложки гашеной извести. Хорошо перемешать и дать отстояться. Осторожно слить прозрачную жидкость (это и есть известковая вода) в чистый стакан. Осадок не использовать.

Опыт№ 1: «Извержение вулкана из соды и уксуса» Приложение №2 (фотоотчет)

Цель: получить углекислый газ из доступных реагентов

Ход работы:

1. Поставить стеклянный цилиндр объемом 300 мл в стеклянную чашу. В цилиндрналить 1/3 объема столового уксуса (100 мл).

2. Добавить несколько капель жидкого мыло (моющее средство) и пищевой краситель для создания цветной пены.

3. Затем в стакан быстро всыпать столовую ложку пищевой соды.

Наблюдение: в результате реакции возникает интенсивное выделение углекислого газа, который вспенивает мыло с красителем, образуя эффект извержения с пузырями и «лавой».

Объяснение: происходит химическая реакция между уксусной кислотой (9% уксусом) и кислой солью - гидрокарбонатом натрия (пищевой содой), в результате которой образуется вода, соль (ацетат натрия) и углекислый газ:

NaHCO₃ + CH₃COOH→ CH₃COONa+ CO₂ + H₂O

Это основной способ получения нашего «невидимого помощника» для дальнейших опытов

Опыт№3 «Тушение свечи углекислым газом (метод переливания)».

Метод переливания — это простой и наглядный способ демонстрации того, как углекислый газ (CO₂) вытесняет кислород и тушит пламя свечи.

Цель: исследовать свойство углекислого газа как более тяжелого по сравнению с воздухом, продемонстрировать метод «переливания» газов, показать практическое применение углекислого газа в качестве средства пожаротушения.

Ход работы:

1.В один стакан объемом 200 мл насыпьте 2 чайные ложки пищевой соды и добавьте 50 мл 9% уксуса. Начнётся бурная реакция с выделением углекислого газа.

2. Зажечь свечу и поставить её на устойчивую поверхность.

3.Взять второй пустой стакан, наклонить первый стакан с реакцией над вторым и медленно “перелить” газ во второй стакан. Углекислый газ, будучи тяжелее воздуха, “перельется” во второй стакан

4. Поднести стакан с «перелитым» углекислым газом к пламени свечи, медленно «вылить» газ на пламя.

Наблюдение: пламя свечи гаснет

Объяснение: Углекислый газ тяжелее воздуха (молярная масса CO₂ ~44 г/моль, молярная масса воздуха ~29 г/моль). Он "стекает" вниз, вытесняя кислород, входящий в состав воздуха, от пламени, и поскольку CO₂ сам не поддерживает горение, свеча гаснет.

Опыт №3 «Тушение свечей, расположенных на металлической лестнице, углекислым газом».

Ход работы:

1. Поместите металлическую лестницу в пустой химический стакан так, чтобы она была устойчивой и установить свечи на разных уровнях лестницы.

2.Получить углекислый газ в аппарате Киппа. Для этого: поместить в колбу – реактор аппарата 50 грамм пищевой соды, предварительно соду смочить водой и подсушить, чтобы она была в виде комочков. Так как сода в виде порошка может привести к слишком бурной реакции, что небезопасно. Вставить воронку с длинной трубкой. Закрыть отверстие в колбе – реакторе пробкой с газоотводной трубкой и краном. Кран для отвода газа должен быть в закрытом состоянии. Налить в воронку аппарата 350 мл 9% уксуса.

4. Зажечь свечи на лестнице в стакане.

3. Открыть кран и опустить конец газоотводной трубки в стакан с зажженными свечками.

Наблюдение: в аппарате Киппа идет бурная химическая реакция, пищевая сода растворяется в уксусной кислоте и выделяется СО₂. Первой гаснет самая нижняя свеча; затем гаснет свеча, расположенная на ступеньку выше, последней гаснет верхняя свеча.

Объяснение углекислый газ, будучи тяжелее воздуха, постепенно заполняет стакан снизу вверх, вытесняя кислород. Поскольку для горения необходим кислород, свечи гаснут по мере того, как их окружающее пространство заполняется углекислым газом.

Опыт №4 «Выделения углекислого газа при дыхании».

Цель: доказать экспериментальным путём, что при дыхании человек выделяет углекислый газ.

Ход работы:

1. Стеклянную трубку для продувания обработать спиртом с целью дезинфекции.

1.Опустите конец стеклянной трубки для продувания в пробирку с известковой водой

2.Аккуратно продуть через трубку выдыхаемый воздух.

Наблюдение: при пропускании выдыхаемого воздуха через известковую воду раствор начинает мутнеть.

Объяснение результатов: известковая вода является реактивом на углекислый газ. При взаимодействии известковой воды с СО₂ происходит следующая реакция:Ca(OH)₂​+CO₂​→CaCO₃​↓+H2​O

Образующийся карбонат кальция выпадает в осадок, что вызывает помутнение раствора.

3.Заключение

В ходе выполнения проекта «Невидимый помощник. Как углекислый газ спасает и удивляет?» я провел теоретическое и экспериментальное исследования свойств углекислого газа. Гипотеза исследования подтвердилась: углекислый газ действительно обладает уникальными свойствами, которые позволяют использовать его как «спасателя» и источника «удивления».

В процессе работы над проектом были успешно решены все поставленные задачи: изучены физические и химические свойства углекислого газа, исследованы области практического применения, проведены экспериментальные исследования, проанализировано влияние на окружающую среду и жизнь человека. В ходе исследования были сделаны следующие важные открытия: углекислый газ является незаменимым участником природных процессов; он широко применяется в различных отраслях промышленности, CO₂ играет ключевую роль в жизнедеятельности растений. имеет важное медицинское применение.

После завершения работы над проектом, я выступил с докладом перед учащимися своего класса и затем провел повторный социологический опрос, который показал, что уровень осведомленности моих одноклассников об углекислом газа, его свойствах и значимости, повысился; отношение к углекислому газу, как к веществу, стало положительным. Значит мне удалось решить проблему проекта – показать позитивную сторону этого вещества.

Работа над проектом позволила лично мне развивать навыки исследовательской деятельности. приобрести опыт проведения экспериментов. научиться анализировать полученные результаты. повысить интерес к изучению химии.

Мой проект призван показать, что мир химии – это не только сложные формулы и реакции, но и захватывающие истории о веществах, которые живут рядом с нами. Углекислый газ – яркий пример того, как даже "невидимые" компоненты окружающей среды могут быть незаменимыми помощниками.

4. Библиографический список

1.«Большая книга экспериментов для школьников», Росмэн, 2004 г.

2.«Занимательная химия». Л.А. Савина, Издательство `АСТ, 2017 г.

3.Химия. 8 класс. Учебник - Габриелян О.С., Остроумов И.Г., Сладков С.А., Москва, «Просвещение», 2023

ПРИЛОЖЕНИЯ

Приложение №1

Социологический опрос для проекта «Невидимый помощник. Как углекислый газ спасает и удивляет»

Цель опроса

Выявить уровень осведомленности учащихся о свойствах углекислого газа, изменить негативное восприятие CO₂ и повысить интерес к изучению химии.

Целевая аудитория

Учащиеся 8 В класса (возраст 13-14 лет)-20 человек

Форма проведения

Анкетирование в бумажном формате

Структура анкеты

Блок 1. Общие сведения

• Ваш возраст

• Класс обучения

• Изучаете ли вы химию? (да/нет)

Блок 2. Уровень осведомленности

• Что вы знаете о углекислом газе? (открытый вопрос)

• Где, по вашему мнению, встречается CO₂? (несколько вариантов)

  • В атмосфере

  • В газированных напитках

  • В организме человека

  • При дыхании

Блок 3. Отношение к CO₂

• Как вы относитесь к углекислому газу?

  • Положительно

  • Отрицательно

  • Нейтрально

Блок 4. Практическое применение

• Знаете ли вы о применении CO₂ в:

  • Медицине

  • Пищевой промышленности

  • Сельском хозяйстве

  • Пожаротушении

Блок 5. Интерес к химии

• Насколько интересно вам изучать химию? (шкала от 1 до 5)

• Как вы оцениваете свои знания о СО₂? (шкала от 1 до 5)

Обработка результатов

• Количественный и качественный анализ ответов на закрытые вопросы

• Сравнительный анализ результатов до и после проведения просветительской работы

Ожидаемые результаты

• Выявление уровня знаний о CO₂

• Оценка эффективности просветительской работы

• Формирование позитивного отношения к изучению химии

РЕЗУЛЬТАТЫ СОЦИОЛОГИЧЕСКОГО ОПРОСА ДО РАБОТЫ НАД ПРОЕКТОМ

РЕЗУЛЬТАТЫ СОЦИОЛОГИЧЕСКОГО ПОСЛЕ РАБОТЫ НАД ПРОЕКТОМ

Приложение №2 (фотоотчет)