Характер невидимки: изучение происхождения, физические и химические свойства газов

XXIX Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся
Старт в науке

Характер невидимки: изучение происхождения, физические и химические свойства газов

Трофименко А.Р. 1
1Муниципальное бюджетное общеобразовательное учреждение гимназия «Эврика» муниципального образования город-курорт Анапа имени кавалера ордена Красной Звезды, дважды кавалера ордена Ленина Василия Александровича Сухомлинского
Кочергина С.С. 1Сус И.Н. 1
1Муниципальное бюджетное общеобразовательное учреждение гимназия «Эврика» муниципального образования город-курорт Анапа имени кавалера ордена Красной Звезды, дважды кавалера ордена Ленина Василия Александровича Сухомлинского
Текст работы размещён без изображений и формул.
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF

Введение

Предлагаемая вниманию исследовательская работа посвящена природе газа.

Мы привыкли думать, что всё вокруг нас — это твёрдые предметы или жидкости. Но мир полон невидимых вещей! Каждый день мы дышим воздухом, который не можем потрогать, а на кухне мама зажигает голубое пламя газовой плиты.

Меня всегда пускали на кухню только смотреть, потому что плита — это опасно. Но однажды я задумался: когда мама поворачивает ручку, из дырочки вырывается просто воздух, а через секунду там уже синий огонь. Откуда он берется, если в трубе нет спичек? И почему родители так пугаются, если вдруг начинают говорить про запах газа? Я хочу разобраться в природе этого невидимки, чтобы понимать, где он друг, а где враг.

Актуальность моей темы в том, что газы окружают нас повсюду: они надувают воздушные шары, поднимают вверх огромные облака и даже заставляют шипеть лимонад. Без знания природы газа невозможно понять, как устроен наш мир.

В чем секрет природы этих газов? Почему они такие разные, если выходят из-под одной земли? Эту проблему я решаю в своем исследовании.

Цель моей работы — выяснить, из чего состоит газ, какими необычными свойствами он обладает и почему его нельзя увидеть глазами. Для этого я поставил перед собой следующие задачи:

  • Узнать, чем газ отличается от воды и камня.

  • Провести простые опыты, которые докажут существование невидимого воздуха.

  • Выяснить, где люди используют силу газа в повседневной жизни.

В ходе исследования моя гипотеза заключается в следующем: если газ невидимый, значит ли это, что внутри него ничего нет? Я предполагаю, что у любого газа есть свой вес и объём, просто их сложно заметить без специальных опытов.

Глава 1. Теоретическая часть.

    1. Что такое газы?

История открытия природного газа уходит в древние времена. Один из персидских царей однажды приказал перенести дворцовую кухню к источнику газа и здорово сэкономил: дрова и уголь в пустыне — товары дефицитные.

А слово «газ» придумал в начале XVII века фламандский учёный Ян Баптист ван Гельмонт. Он использовал его для описания «мёртвого воздуха» (углекислого газа), который он выделил при брожении вина или действии кислот на известняк. Сам Гельмонт писал, что этот пар почти не отличается от хаоса древних.

В первом тысячелетии нашей эры китайцы сжигали газ для выпаривания морской воды и получения соли. Возможно, именно они придумали первый газопровод, который подавал топливо от источника к солеварням с помощью десятков километров бамбуковых труб.

Сейчас в поиске и добыче газа людям помогают наукоемкие технологии. Сразу после добычи природный газ очищают от сероводорода и других примесей, а затем закачивают в газопроводы или сжижают для перевозки в танкерах. При этом отделяется гелий — газ, который образуется в недрах Земли при радиоактивном распаде, но почти отсутствует в атмосфере. Гелий в воздушных шариках тоже родом из газовых месторождений.

Несмотря на третье место в рейтинге потребления энергоресурсов, после нефти и угля, в промышленном масштабе природный газ был приручен сравнительно недавно.

    1. Что знают люди о газах?

Изучив некоторые материалы, я задумался: можно ли сделать газ самим? Сегодня мы можем взять очистки овощей, старую траву или пищевые отходы, положить их в большую закрытую бочку и добавить туда полезных бактерий. Бактерии съедят мусор за пару дней и выпустят точно такой же горючий газ! Это называется биогаз.

Ну, а я решил пойти немного другим путём. Чтобы найти ответ на этот вопрос, я решил собрать теоретический материал по интересующей меня проблеме. Для этого я изучил литературу из домашней библиотеки, обратился к материалам сайта интернета.

Из детской энциклопедии «Что такое? Кто такой?» я узнал: «Мы живем на самом дне огромного воздушного океана. Он называется атмосфера. Мы его не видим, но он очень тяжелый — он давит на нас со всех сторон! В воздухе спрятано несколько разных газов:

1.Кислород (O2) — это газ, без которого невозможна жизнь на Земле. Он не имеет цвета, вкуса и запаха.

В атмосфере 21⁒ кислорода. Если в атмосфере станет кислорода меньше 16⁒, то ничего не сможет гореть, а если будет больше 31⁒, то достаточно одной молнии, чтобы на Земле все испепелилось!

Происхождение

- Фотосинтез (главный источник): Кислород производят растения, водоросли и цианобактерии. Они работают как «живые фабрики»: поглощают углекислый газ, который выдыхают люди, используют энергию солнца и выделяют чистый кислород в атмосферу.

- Мировой океан: Около 80% кислорода на планете вырабатывают крошечные водоросли (фитопланктон), живущие в воде.

- В прошлом: Миллиарды лет назад атмосфера Земли была ядовитой. Свободный кислород появился только после того, как океаны заселили первые бактерии-водоросли.

Свойства:

Дыхание:

Необходим для жизни человека и животных. Мы используем его, чтобы «сжигать» пищу внутри клеток и получать энергию.

Горение:

Поддерживает огонь. В чистом кислороде спичка сгорает мгновенно, а железо быстро ржавеет (медленное горение).

Вес:

Чуть тяжелее воздуха.

Растворимость:

Плохо растворяется в воде, но того количества, что есть в реках, хватает рыбам для дыхания.

Интересный факт: Хотя кислород дает нам жизнь, дышать чистым кислородом долго нельзя — он становится токсичным и обжигает легкие. Природа специально разбавила его азотом до безопасных 21%.

  1. Углекислый газ (CO2) — это бесцветный газ, который мы выдыхаем. В отличие от кислорода, он не поддерживает горение.

Происхождение

- Дыхание: Все живые существа (люди, животные, рыбы) вдыхают кислород, а выдыхают углекислый газ как продукт переработки пищи

- Гниение и брожение: Когда остатки растений или еда портятся без доступа воздуха, микробы выделяют этот газ.

- Горение огня: Любой костер, двигатель машины или работающая газовая плита превращают топливо и кислород в дым, состоящий из CO2.

- Природные источники: Извержения вулканов и выход газов из разломов в земной коре.

Свойства:

Внешний вид:

Бесцветный газ, тяжелее воздуха примерно в 1,5 раза.

Запах и вкус:

Без запаха. В больших концентрациях имеет кисловатый «колючий» вкус (как газировка).

Горючесть:

Не горит сам и не дает гореть другим предметам. Используется в огнетушителях: он накрывает огонь «одеялом», перекрывая доступ кислорода.

Растворимость:

Хорошо растворяется в воде, образуя слабую угольную кислоту (именно она делает воду «газированной»).

Интересный факт: Растения работают наоборот по сравнению с нами. Для них наш выдохнутый углекислый газ — это пища, из которой на свету они строят свои листики и плоды, выделяя обратно нужный нам кислород.

  1. Нитрид водорода — это химическое название аммиака (NH3). Это бесцветный газ с очень резким, удушливым запахом (именно так пахнет нашатырный спирт).

Происхождение

- Природное: Образуется при гниении остатков растений и животных, содержащих азот (например, белков). Запах аммиака часто можно почувствовать возле старых компостных куч или в стойлах для скота.

- В организме: Выделяется в кишечнике человека при переваривании пищи бактериями.

- Промышленное: Получают искусственно из азота воздуха и водорода под высоким давлением для производства удобрений.

Свойства:

Запах:

Резкий, раздражающий слизистые носа.

Вес:

Легче воздуха почти в два раза.

Растворимость:

Чрезвычайно хорошо растворяется в воде, образуя щелочной раствор («нашатырный спирт»).

Горение:

Горит в чистом кислороде желтовато-зеленым пламенем, выделяя азот и водяной пар.

Главная особенность: Аммиак обладает едкими свойствами. Если капнуть его раствором на жир, образуется мыло. Именно поэтому им чистят старые пятна жира на кухне.

  1. Диоксид серы (сернистый газ, SO2) — это бесцветный газ с резким запахом загорающейся спички.

Происхождение

-Природное: Главный источник — вулканы. Газ выделяется из трещин в земле во время извержений.

- Человеческое: Образуется при сжигании угля, нефти и газа на заводах и электростанциях, если в топливе есть примеси серы.

Свойства:

- Запах: Резкий, удушливый, раздражает горло.

- Растворимость: Хорошо растворяется в воде, образуя слабую сернистую кислоту (именно она выпадает кислотными дождями).

- Действие: Тяжелее воздуха, поэтому скапливается в низинах; убивает грибки и бактерии.

Где встречается: В пищевой промышленности известен как добавка Е220. Им обрабатывают сухофрукты (чтобы курага не темнела) и вино (чтобы оно не прокисло).

  1. Диоксид азота (двуокись азота, NO2) — это ядовитый газ красно-бурого цвета с резким неприятным запахом. В народе его иногда называют «лисий хвост» из-за характерного рыжеватого оттенка дыма.

Происхождение

- Выхлопные газы: Главный источник в городах. Образуется внутри двигателей машин при очень высоких температурах от реакции азота и кислорода из воздуха.

- Промышленность и ТЭЦ: Выделяется при сжигании угля, мазута и газа на электростанциях и заводах.

- Химическая реакция: Сначала в трубе образуется бесцветный монооксид (NO), но как только он вылетает на улицу и встречается с кислородом воздуха, то мгновенно превращается в бурый диоксид.

Свойства:

- Цвет: Единственный окрашенный газ среди основных загрязнителей воздуха (виден как коричневатая дымка или смог).

- Запах: Резкий, удушливый.

- Вес: Тяжелее воздуха, поэтому скапливается в тоннелях, низинах и у земли.

- Ядовитость: Раздражает легкие, вызывает кашель и может привести к хроническому бронхиту. Очень опасен для людей с астмой.

- Растворимость: Легко растворяется во влаге облаков, образуя кислотные дожди (азотную кислоту).

  1. Хлор (газообразный хлор, Cl2) — это ядовитый газ желтовато-зелёного цвета с резким удушливым запахом. Своё название он получил от греческого слова «хлорос», что означает «зелёный».

Происхождение

- В природе: В чистом виде в природе не встречается из-за своей невероятной активности. Он всегда связан с другими элементами.

- Самый главный источник на Земле — соль (каменная соль и морская вода). Хлор входит в состав поваренной соли (NaCl), которая растворена в океанах.

- Также содержится в минералах: сильвине, карналлите и бишофите.

- Получение человеком: В промышленности его получают методом электролиза (пропусканием тока) через раствор обычной поваренной соли. При этом одновременно получают и другие важные вещества — каустическую соду и водород.

Свойства

Цвет

Желтовато-зелёный (единственный цветной газ среди простых веществ-неметаллов).

Запах

Резкий, удушающий, похожий на запах во время чистки отбеливателем или бассейна.

Вес

Очень тяжелый: почти в 2,5 раза тяжелее воздуха. Скапливается в подвалах, низинах и колодцах.

Растворимость

Хорошо растворяется в воде, образуя «хлорную воду».

Главные особенности:

  1. Ядовитость. Это боевое отравляющее вещество. Даже небольшая концентрация вызывает сильный кашель, жжение в глазах и может привести к остановке дыхания.

  2. Сильный окислитель. Хлор очень агрессивен. Он заставляет гореть даже то, что обычно не горит (например, железо или золото при нагревании).

  3. Обеззараживание. Убивает практически все бактерии и вирусы. Именно поэтому им очищают питьевую воду в городах и дезинфицируют бассейны.

  4. Отбеливание. Растворяясь в воде, он образует кислоту, которая разрушает красители в тканях (раньше так делали «хлорку» для белья).

Впервые хлор применен во время Первой мировой войны. 22 апреля 1915 года армия Германии провела массированную хлорную атаку вблизи города Ипр (Бельгия). На участке протяжённостью 6–7 км выпустили 168 тонн хлора из примерно 6 тысяч баллонов. Считается, что это была одна из самых эффективных газовых атак по числу погибших на единицу веса ОВ («удельная смертность» достигала 30 человек/т хлора).

Этот набор газов представляет собой полный цикл обмена веществ на Земле:

  • Кислород нужен нам для вдоха.

  • Углекислый газ — это наш выдох.

  • Нитрид водорода (аммиак) — источник азота, из которого растения строят белки.

  • Остальные (хлор, SO2, NO2) выступают как «санитары» или загрязнители, влияющие на чистоту этого дыхания.

1.3. Газы в окружающей среде и быту.

Газами мы пользуемся каждый день, даже если этого не замечаем:

Где встречаем

Какой газ работает

Что он делает

В больнице

Нитрид водорода (аммиак)

Ватку с нашатырем подносят к носу. Резкий запах раздражает нервные окончания в носу, человек делает резкий вдох, и это заставляет мозг «включиться».

На кухне

Диоксид серы

Им обрабатывают очищенную картошку, чтобы она не почернела, пока лежит на складе фастфуда.

В духовке

Углекислый газ

Мама добавляет соду в тесто. Сода выделяет пузырьки газа, и пирог становится пышным и мягким.

При охлаждении углекислого газа образуется «сухой лед».

С его помощью газируют напитки.

Домашнее хозяйство

Кислород

Многие современные порошки для стирки содержат перкарбонат натрия. В горячей воде он выделяет кислород, который «съедает» грязь и пятна, не портя цветную одежду так сильно, как хлорка.

На улице

Диоксид азота

Если окна выходят на оживленную дорогу, диоксид азота проникает внутрь через форточки. Особенно много его выделяют дизельные двигатели грузовиков и автобусов.

Организм

Хлор

Ионы хлора входят в состав соляной кислоты в нашем желудке, помогая переваривать пищу

Глава II. Практическая часть

Мы уже изучили характеры наших невидимых соседей — газов – в теории. Но настоящий ученый верит только фактам! Чтобы доказать существование Кислорода, Углекислого газа и других веществ, нам придется провести собственные эксперименты.

Все эксперименты мы проводим с соблюдением правил техники безопасности, в хорошо проветриваемом помещении!

2.1 ОПЫТ № 1. Углекислый газ

Фото № 1 Фото № 2

Берем стеклянную колбу и добавляем в нее 1 г гидрокарбоната натрия. Затем всыпаем туда аналогичное количество лимонной кислоты. (Фото №2).

Фото № 3 Фото №4.

Смешиваю компоненты. Добавляю при помощи пластиковой пипетки 1 мл воды. Реакция начинается мгновенно. При взаимодействии лимонной кислоты с гидрокарбонатом натрия образуется соль цитрат натрия, вода и углекислый газ. (Фото №3. Фото №4).

Фото №5 Фото №6

Натягиваю на горлышко колбы воздушный шарик и он начинает медленно наполняться углекислым газом. Кстати, колба при этом остается холодной!

Вывод: Из этого опыта мы узнали, что при смешивании соды (гидрокарбоната натрия) и лимонной кислоты происходит «вскипание» — химическая реакция с выделением углекислого газа (CO2). Мы доказали, что газ реален, так как он смог надуть прочный воздушный шарик. Также мы заметили, что колба стала холодной, а значит, эта реакция эндотермическая (забирает тепло у окружающих предметов).

Интересный факт: Именно лимонная кислота и гидрокарбонат натрия являются основными компонентами любой шипучей таблетки или бомбочки для ванны. Благодаря этим двум компонентам можно безопасно синтезировать углекислый газ прямо в пробирке!

2.2 ОПЫТ № 2. Кислород

Для этого опыта мне понадобятся: стеклянная пробирка, перманганат калия, воздушный шарик и источник огня (в моем случае - это сухой спирт (уротропин, который я подожгу).

Фото №1

Беру стеклянную пробирку и добавляю в нее 1 г перманганата калия.

Насыпаю чайную ложку уротропина на негорючую поверхность и поджигаю его. Он выполняет функцию свечи.

Надеваю на горлышко пробирки воздушный шарик. Беру пробирку и подношу её к источнику огня. Начинаю нагревать дно пробирки.

Фото №2

Вскоре начинается реакция, где при нагреве перманганата калия начинает выделяться кислород, который наполняет воздушный шарик. (Фото №3-5)

Фото №3-5

Вывод: В ходе нагревания перманганата калия («марганцовки») мы получили чистый кислород. Мы доказали это двумя способами:

  1. Визуально: Воздушный шарик наполнился газом и надулся.

  2. Проверка огнем: Марганцовка сама по себе не горит, но при нагревании она выделяет газ, который заставляет другие вещества гореть гораздо ярче и быстрее. Этот опыт показывает, что кислород можно добыть химическим путем прямо в школьной лаборатории или дома под присмотром взрослых.

2.3 ОПЫТ № 3. Аммиак NH3.

Для этого опыта я беру: стеклянную пробирку; аммоний хлористый; гидроксид кальция; уротропин, как источник огня; воздушный шарик.

Беру стеклянную пробирку и добавляю в нее 1г аммония хлористого. Затем всыпаю туда столько же гидроксида кальция. (Фото №1) Смешиваю компоненты. (Фото №2)

Фото №1Фото №2

Насыпаю чайную ложку уротропина на негорючую поверхность и поджигаю его. Он выполняет функцию свечи.

Надеваю на горлышко пробирки воздушный шарик. Беру пробирку и подношу её к источнику огня. Начинаю нагревать дно пробирки.

Вскоре начинается реакция, где при нагреве компонентов начинает выделяться нитрид водорода (аммиак), который наполняет воздушный шарик. (Фото №3. Фото №4).

У аммиака характерный запах, но его количество в данном эксперименте мало, поэтому безопасно.

Фото №3 Фото №4

Вывод: В этом опыте мы получили нитрид водорода (аммиак) путем нагревания смеси хлорида аммония и гидроксида кальция. Мы убедились в появлении газа по двум признакам:

  1. Надувание шарика: Газ занял место внутри шара, доказав свое присутствие.

  2. Запах: Характерный резкий запах нашатырного спирта подтвердил, что это именно аммиак. Опыт показал, что газ можно получить из твердых веществ всего лишь с помощью тепла от обычной свечи.

Интересный факт №1: Если в шарик с газом добавить при помощи пипетки немного воды и затем, зажав горлышко, шарик с газом и водой хорошо потрясти, то полученная жидкость станет нашатырным спиртом, но он будет слабее, чем тот, который продается в аптеках.

Интересный факт №2: При основании вулкана, в верхней части реки Гейзерной (Камчатка) расположена так называемая «долина смерти». Эта долина была впервые обнаружена в 1975 году зоологом В. Каляевым и вулканологом В. Леоновым. Она имеет размеры 2 км в длину и несколько сотен метров в ширину. Среди погибающих здесь животных – лисицы, вороны, полевки, росомахи, трясогузки.

Большинство погибает на участке размером несколько десятков на сотню метров. Причина смерти – удушье из-за выходящих газов, большую часть которых составляют углекислый газ и сероводород. Эти газы накапливаются и оказывают медленное отравляющее действие.

2.4 ОПЫТ № 4. Диоксид серы.

Для этого опыта мне понадобятся: стеклянная пробирка; пиросульфит натрия; лимонная кислота; тимоловый синий; вода; пипетка; фильтровальная бумага; уротропин (сухой спирт), как источник огня.

Беру стеклянную пробирку и добавляю в нее 1 г пиросульфита натрия. Затем всыпаю туда столько же лимонной кислоты. Смешиваю компоненты. (Фото №1)

Фото №1

В баночку с тимоловым синим наливаю воду. Образовавшийся раствор будет служить индикатором. Наношу немного раствора при помощи пипетки на фильтровальную бумагу.

Фото №1 Фото №2

Насыпаю чайную ложку уротропина на негорючую поверхность и поджигаю его. Он выполняет функцию свечи.

Беру пробирку деревянными щипцами. Подношу её к источнику огня и начинаю нагревать дно пробирки, где насыпано вещество.

Вскоре начинается реакция, где при нагреве компонентов выделяется диоксид серы (сернистый газ). У этого газа характерный запах серы, но его количество в данном эксперименте мало, поэтому безопасно.

Подношу индикатор на фильтровальной бумаге к горлышку пробирки, где выделяется газ. Наблюдаю, как индикатор меняет цвет на красный. (Фото №3-5)

Фото №3 Фото №4 Фото №5

Вывод: В ходе опыта мы получили диоксид серы (SO2), нагревая смесь пиросульфита натрия и лимонной кислоты. Мы доказали появление газа не только по резкому запаху H2S или зажженной спички, но и научно — с помощью химического детектора. Фильтровальная бумага, пропитанная тимоловым синим, изменила свой цвет с синего на красный при контакте с газом. Это подтверждает, что выделившийся газ является кислотным оксидом.

Интересный факт: Диоксид серы еще называют сернистым газом. Это бесцветный газ, имеющий запах загорающейся спички. Этот, в высоких концентрациях токсичный газ, является одним из основных компонентов вулканических газов.

Диоксид серы широко используется в промышленности. Например, этим газом обрабатывают склады и овощехранилища, чтобы уничтожить микроорганизмы. Также его используют в качестве основного консерванта в виноделии. Но чаще всего этот газ требуется для производства сернистой кислоты.

Из-за образования в больших количествах в качестве отходов диоксид серы является одним из основных газов, загрязняющих атмосферу. К примеру, такое понятие, как «кислотный дождь» - это любые виды метеорологических осадков, при которых водородный показатель понижен ввиду загрязнений воздуха кислотными оксидами, такими как диоксид серы и диоксид азота.

Сольфаторное поле вулкана Менделеева на о. Кунашир

2.5 ОПЫТ № 5. Диоксид азота.

Для опыта я возьму стеклянную колбу, нитрат кальция, медный порошок, воду.

Фото №1

Беру колбу и насыпаю в нее чайную ложку нитрата кальция, затем половину чайной ложки медного порошка.

Готовлю насыщенный раствор гидросульфата натрия. Для этого в банку с гидросульфатом натрия добавляю воду. (Фото №2)

Фото №2

В колбу добавляю около 1 мл раствора гидросульфата натрия. Начинается реакция. В колбе постепенно образовывается газ рыжего цвета, это и есть диоксид азота. Так же, появляется характерный запах выхлопа автомобильного двигателя.

Фото №3

Вывод: В ходе опыта мы получили диоксид азота (NO2) путем взаимодействия нитрата кальция с раствором кислой соли. Мы доказали появление газа по двум ярким признакам:

  1. Цвет: Газ имеет характерный бурый («ржавый») цвет, что позволило нам увидеть невидимое вещество глазами.

  2. Запах: Характерный едкий запах автомобильных выхлопов подтвердил природу оксида. Опыт показал, что азот может менять свою степень окисления при нагревании или взаимодействии с кислотами, превращаясь из бесцветного вещества в ярко окрашенный газ.

Интересный факт: Диоксид азота является одним из главных загрязнителей воздуха на нашей планете, а также весьма токсичным и опасным. Количество этого газа, которые мы воспроизводим в данном эксперименте не являются опасными для здоровья, однако вдыхать его нельзя!

При низких температурах данный газ, из-за димеризации, приобретает бесцветный оттенок, но в жару хорошо заметен его испаряющийся оранжевый след, напоминающий лисий хвост.

Чаще всего этот эффект можно наблюдать за выхлопом реактивной авиации. Причем, чем мощнее авиационный двигатель, тем больше и длиннее будет «Лисий хвост». Самый большой такой след можно наблюдать за сверхзвуковым стратегическим ракетоносцем Ту-160.

2.6. ОПЫТ №6. Хлор.

Для опыта мне понадобятся: тимоловый синий; фильтровальная бумага; батарейка «Крона»; колодка для «Кроны»; два зажима; чашка Петри; медный купорос; хлорид натрия; вода; пипетка; графит.

Фото №1

Раствор тимолового синего у нас уже есть из опыта с диоксидом серы. Наношу немного раствора при помощи пипетки на фильтровальную бумагу.

Надеваю колодку на крону и беру два зажима. Соединяю каждый зажим с проводом от колодки методом скручивания. Черный зажим с черным проводом, а красный с красным проводом.

Беру чашку Петри и насыпаю в центр чашки 1 г медного купороса и 1 г хлорида натрия. Смешиваю их вместе. (Фото №2)

Фото №2

Пипеткой добавляю 1-1,5 мл воды.

Вставляю в каждый зажим кусочек графита. Подсоединяю батарейку к колодке, соблюдая полярность.

Окунаю кончик графитового стержня с краю раствора, а второй кончик графитового стержня с противоположного краю раствора. (Фото №3. Фото №4)

Фото №3 Фото №4

Реакция электролиза начинается сразу и вскоре появляется характерный запах хлора.

Подношу листок с индикатором.

При контакте с хлором коричневое пятно на бумаге обесцвечивается, что свидетельствует о реакции тимолового синего на хлор.

Фото №5 Фото №6

Фото №7

Вывод: В ходе опыта мы получили хлор (Cl2) методом электролиза раствора соли (смеси медного купороса и хлорида натрия). Мы доказали появление газа двумя способами:

  1. Обонянием: Появился резкий запах «больничной» свежести или отбеливателя.

  2. Химическим тестом: Индикатор тимоловый синий на бумаге полностью обесцветился при контакте с газом. Это произошло потому, что хлор — сильный окислитель, который разрушил структуру красителя. Опыт показал, как электрическая энергия батарейки («Кроны») превращается в энергию химических связей нового вещества.

Интересный факт: Хлор – ядовитый газ желтовато-зеленого цвета, имеющий резкий, сладковатый с «металлическим» вкусом, запах. В данном эксперименте мы используем безопасное количество этого газа, однако, вдыхать его нельзя. Хлор широко используется в промышленности для изготовления отбеливателей, обеззараживания воды, в металлургии для производства титана, олова, ниобия. Также этот газ используют при производстве инсектицидов (веществ, убивающих вредных насекомых, но безопасных для растений). А еще, его используют в производстве поливинилхлорида, синтетического каучука и пластикатов из которых, в свою очередь, выпускают изоляцию для проводов, обувь, упаковочные материалы, линолеум, строительные материалы и т.д.

Заключение

В ходе выполнения данной исследовательской работы я смог заглянуть в невидимый мир газов и убедиться, что он гораздо интереснее, чем кажется на первый взгляд. Моя первоначальная гипотеза подтвердилась: газ — это не пустота. У него есть вес, объем и характер, просто наши глаза не всегда могут их заметить без помощи опытов.

Что мне удалось выяснить?

  1. Газы-невидимки повсюду. Я доказал, что мы живем «на дне воздушного океана». Мы выяснили, что Кислород нужен нам для жизни, а Углекислый газ делает напитки шипучими.

  2. Газ можно создать самому. В домашних условиях (с помощью соды и лимонной кислоты) или с помощью бактерий можно получить горючий газ. Это значит, что природа умеет перерабатывать мусор в энергию.

  3. У каждого газа свой цвет и запах. Опыт №5 стал самым зрелищным: мы увидели диоксид азота своими глазами. Он оказался рыжим! А опыты с индикаторами (№4 и №6) показали, что химия может менять цвета как по волшебству, превращая синюю бумагу в белую или красную.

  4. Друг или враг? Я понял главную вещь: у любого газа две стороны.

    • Хлор убивает микробов в нашей воде, но дышать им нельзя.

    • Аммиак помогает мыть окна, но его запах очень едкий.

    • Диоксиды серы и азота делают красивые «лисьи хвосты» за самолетами, но они же загрязняют наш воздух кислотными дождями.

Мои выводы: Проведя шесть разных экспериментов, я научился получать газы разными способами: используя химическую реакцию, нагревание и даже электричество от батарейки («Кроны»). Теперь я точно знаю, откуда берется синее пламя на плите и почему родители так переживают из-за запаха газа.

Я считаю, что цель работы достигнута. Я разобрался в природе этих веществ и теперь

понимаю, как важно соблюдать технику безопасности при обращении с газом. Ведь знание химии — это прежде всего безопасность.

Данная работа имеет большое практическое значение. Она показывает, что наука окружает нас в быту каждый день. Материалы моего исследования можно использовать на уроках «Окружающего мира», чтобы объяснить одноклассникам, почему нужно проветривать комнату и зачем нужны вытяжки. Поэтому, я познакомил со своей работой учеников нашего класса.

Проведя небольшое анкетирование среди одноклассников - я понял, что ребята знают очень мало о газах, считая их чем-то невидимым и незначительным в повседневной жизни. поэтому своей главной задачей я поставил показать им, что газ — это мощная физическая сила.

В будущем я бы хотел продолжить свои эксперименты и изучить свойства жидкого азота или научиться собирать водород. Мир науки огромен, и я только начал свое путешествие!

До встречи в следующем году!

Библиографический список

  1. Книги (Энциклопедии и учебники):

  2. Томилин А. Н. Как люди открывали свою планету. — М.: Просвещение, 2018.

  3. Дикон Р. Химия для любознательных. — Л.: Химия, 2015.

  4. Большая детская энциклопедия. Химия / Гл. ред. В. А. Володин. — М.: Аванта+, 2020.

  5. Леенсон И. А. Занимательная химия для малышей. — М.: Центрполиграф, 2019.

  6. Сергеев Б. Ф. Я познаю мир: Химия. — М.: АСТ, 2017.

  7. Справочные материалы и словари:

  8. Советский энциклопедический словарь / Гл. ред. А. М. Прохоров. — М.: Советская энциклопедия, 1987.

  9. Химическая энциклопедия для школьников. — СПб.: Норинт, 2016.

  10. «Элементы.ру» — популярный сайт о фундаментальной науке. Раздел «Газы». URL: elementy.ru

  11. Детский портал «Солнышко» или раздел «Почемучка». Статья «Почему огонь бывает разного цвета?».

  12. Википедия (свободная энциклопедия) — статьи: «Аммиак», «Хлор», «Диоксид азота», «Фотосинтез».

  13. Набор опытов «Природа газа».

Просмотров работы: 2