Розчинність газів у воді

Інформація для викладачів

Опис

Експериментальна установка

У цьому експерименті учні спостерігають вплив тиску і температури на розчинність газів у воді.

Вони виявили, що у воді при підвищенні тиску і зниженні температури може бути розчинено більше газу.

Цей експеримент піднімає тему "властивостей речовини" і досліджує її більш глибоко. У цьому контексті можуть бути розглянуті теми евтрофікації водойм, загибелі риби тощо. Однак можливий також екскурс у сферу технічної хімії на прикладі виробництва мінеральної води.

Додаткова інформація для викладачів (1/2)

Попередні знання

Учні повинні мати базові знання про властивості речовин та агрегатні стани.

Вони вже самостійно і впевнено поводяться з експериментальними установками, які включають пальник.

Принцип

Учні самостійно досліджують на експериментальній установці вплив на розчинність газів у воді таких параметрів, як нагрівання, підвищення та зниження тиску.

Додаткова інформація для викладачів (2/2)

Мета навчання

Гази розчиняються, хоча зазвичай відносно незначно, у воді

Розчинність газів зростає з підвищенням тиску і зниженням температури

Завдання

Учні нагрівають мензурку з водою, в якій знаходиться перевернута пробірка, наповнена водою. Кількість газу, що виділився з води, можна визначити за рівнем води у пробірці.
Учні наповнюють шприц водою і спостерігають за ефектами збільшення та зменшення тиску.

Інструкції з техніки безпеки

Учнів слід проінструктувати, щоб вони не перевертали пробірку на дротяну сітку над пальником.

Під час нагрівання води існує ризик розбризкування. Одягніть захисні окуляри!

До цього експерименту застосовуються загальні інструкції щодо безпечного проведення експериментів на уроках з природничих наук.

Інформація для учнів

Мотивація

Газована вода

Ви, напевно, помічали, що пляшка газованої води, залишена на сонці влітку, швидко втрачає більшу частину вуглекислого газу. Або що вода у склянці псується набагато швидше, ніж у закритій пляшці.

Іноді влітку можна почути, що озера "перевертаються" і багато риби в них гине.

Всі ці спостереження можна описати за допомогою розчинності газів у воді, і учням слід дослідити і зрозуміти цю властивість речовини ближче в цьому експерименті.

Озеро

Завдання

Питання

Коли у воді можна розчинити більше газу?

Коли вода холодна.
Коли вода тепла.

Чи розчиняються гази у воді?

Дослідіть, чи містить вода розчинені гази і від чого залежить їхня розчинність.
Нагрійте склянку з водою та перевернуту пробірку і спостерігайте за рівнем води в пробірці.
Спостерігайте за впливом зміни тиску на воду в шприці.

Матеріал

Позиція	Матеріал	Пункт №.	Кількість
1	Основа штатива, PHYWE	02001-00	1
2	Стрижень штатива, нержавіюча сталь, 18/8, l = 370 мм, d = 10 мм	02059-00	1
3	Шприц, 50 мл, LUER, 100шт.	02589-10	1
4	Запірний кран, 1-ходовий	02594-00	1
5	Порожниста голка, 20 шт.	02599-10	1
6	Дротяна сітка з керамікою, 160 x 160 мм	33287-01	1
7	Воронка для порошку (PP), верхня частина d = 65 мм	34472-00	1
8	Мензурка, низька, 250 мл	46054-00	1
9	Пробірка, 180x18 мм, лабораторне скло, 100 шт.	37658-10	1
10	Кільце із затискачем, внутр. діам. 10 см	37701-01	1
11	Навчальний термометр, -10...+110 °C	38005-02	1
12	Лабораторний маркер, водостійкий, чорний	38711-00	1
13	Бутановий пальник з картриджем, 220 г	32180-00	1
14	Захисні окуляри, прозорі	39316-00	1

Підготовка (1/3)

Зберіть штатив, як показано на рисунках.

З'єднайте дві половинки основи штатива разом і встановіть штативний стрижень в основу штатива.

Прикріпіть кільце із затискачем до штативного стрижня.

Покладіть дротяну сітку на кільце штатива (див. рисунок нижче зліва).

Підготовка (2/3)

Візьміть газовий пальник і помістіть його під кільце штатива, як показано на рисунку вище.

Перемістіть кільце із затискачем по висоті так, щоб полум'я пальника нагрівало дротяну сітку з гарячою зоною (див. рисунок нижче).

Переконайтеся, що газовий пальник розташовано стійко на вогнестійкій поверхні.

Тепер експериментальна установка має виглядати так, як показано на рисунку внизу праворуч.

Підготовка (3/3)

Помістіть воронку (лійку) в мензурку, наповнену на 4/5 водопровідною водою, так, щоб вихідний отвір був спрямований догори, як на рисунку вище зліва.

Наповніть пробірку до країв водопровідною водою (рис. вгорі праворуч).

Закрийте пробірку великим пальцем (рис. внизу зліва).

Помістіть пробірку над вихідним отвором воронки, розташованим нижче поверхні води (рис. внизу праворуч).

Виконання роботи (1/3)

Тепер обережно, не розливаючи воду, помістіть мензурку на дротяну сітку. Нагрійте мензурку невеликим полум’ям пальника, як показано на рисунку вище.

Виміряйте температуру термометром (нижній рисунок) і припиніть нагрівання, коли температура води досягне 30°C. Зачекайте приблизно 5 хвилин і відмітьте рівень води в пробірці за допомогою лабораторного фломастера.

Зніміть мензурку з дротяної сітки. Замініть водопровідну воду в мензурці та пробірці та поставте пробірку над вихідним отвором воронки (лійки). Тепер нагрійте мензурку до 70°С, загасіть полум'я пальника і почекайте ще 5 хвилин. Потім також відзначте рівень води в пробірці.

Виконання роботи (2/3)

Підготуйте шприц, як показано нижче:

Для цього приєднайте до шприца односторонній кран, а до крана – канюлю.

Виконання роботи (3/3)

Відкрийте кран і повністю натисніть на плунжер (рис. зліва і в центрі). Наберіть у шприц приблизно 5 мл несвіжої мінеральної води. Переконайтеся, що в шприц не потрапило повітря (рис. праворуч). Закрийте кран і створіть від'ємний тиск, витягнувши поршень, зачекайте деякий час, а потім натисніть на поршень знову. Під час цього спостерігайте за рідиною у шприці.

Протокол

Завдання 2

Підсумуйте, про що Ви дізналися під час цього експерименту. У цьому експерименті учні досліджували вплив температури і тиску на ____ газів у воді. Чим ____ вода, тим більше газу виходить назовні. Чим ____ вода, тим більше газу можна розчинити у воді. Чим ____ тиск, тим більше газу виходить. Чим ____ тиск, тим більше газу може бути розчинено у воді.