Інформація для вчителів
Опис
Експериментальна установка
Метан - це органічна сполука з молекулярною формулою , і одночасно найпростіший алкан.
Як основний компонент природного газу, метан відіграє важливу роль у виробництві корисної енергії. Метан також є одним з основних компонентів біогазу, який виробляється в результаті ферментації енергетичних культур, рідкого гною та органічної сировини.
У цьому експерименті метан утворюється з карбіду алюмінію та води, а також досліджуються його властивості.
Додаткова інформація для вчителів (1/3)
Попередні знання
Учні повинні мати знання періодичної системи Менделєєва і базові знання про органічні сполуки. Учні повинні знати, що метан - це .
Учні мають знати основи роботи з хімічними речовинами та вміти працювати з бутановим пальником або пальником Бунзена.
Принцип
У цьому експерименті учні синтезують метан і на основі своїх спостережень роблять висновки про властивості метану.
Додаткова інформація для вчителів (2/3)
Мета навчання
Учні дізнаються, що метан можна одержати з карбіду алюмінію та води. Крім того, метан - це безбарвний горючий газ, який є вибухонебезпечним у певних співвідношеннях з повітрям.
Завдання
Отримайте метан і вивчіть деякі його властивості.
Додаткова інформація для вчителів (3/3)
Примітки щодо підготовки та виконання роботи
Підготовка:
Рекомендується заздалегідь перевірити карбід алюмінію, що використовується. Якщо після тривалого зберігання він реагує дуже слабо, замість води можна використовувати 10 % соляну кислоту.
Замість бутанового пальника можна використовувати звичайний пальник Бунзена.
Примітки про результати експерименту:
Слідкуйте за тим, щоб не перегріти і не підносити полум'я пальника занадто близько до отвору пробірки. Експериментальну установку слід розібрати у витяжній шафі після того, як буде повністю погашене відкрите полум'я.
Інструкції з техніки безпеки
Для цього експерименту застосовуються загальні інструкції щодо безпечного проведення експериментів під час викладання природничих наук.
Під час експерименту утворюються вибухонебезпечні гази.
Одягніть захисні окуляри!
Добре провітріть приміщення після проведення експерименту!
Зробіть гумово-скляні з'єднання слизькими за допомогою гліцерину. Не застосовуйте силу!
Правила роботи з небезпечними речовинами наведено у відповідних паспортах безпеки!
Інформація для учнів
Мотивація
Газова плита
Викопні види палива, такі як сира нафта і природний газ, складаються з органічних сполук і нині все ще покривають майже всі потреби сучасного суспільства в енергії. Серед вуглецевих сполук є також метан, основний компонент природного газу та біогазу.
Тому метан можна знайти у великих кількостях у природі, але його також можна синтезувати з вуглецевмісних сполук і води.
Один зі способів отримання метану буде більш детально розглянуто в цьому експерименті.
Завдання
Експериментальна установка
Як можна отримати метан?
Синтезуйте метан і вивчіть деякі його властивості.
Обладнання
Підготовка (1/2)
1.Зберіть штатив із подвійною муфтою та універсальним затискачем як показано на рис. 1 - 3.
2. Закріпіть пробірку Duran під кутом за допомогою універсального затискача (рис. 4).
Рисунок 1
Рисунок 3
Рисунок 2
Рисунок 4
Підготовка (2/2)
Рисунок 5
3.Заповніть пластикову ванночку на дві третини водопровідною водою. Наповніть пробірку водопровідною водою, закрийте її великим пальцем і помістіть отвором донизу у ванночку (рис. 5).
4.З'єднайте скляну прямокутну трубку зі скляною трубкою з наконечником (трубкою для виведення газу) за допомогою шматка гумової трубки. Обережно вкрутіть вільний кінець прямокутної трубки (змастіть гліцерином!) у гумову пробку (рис. 6).
Рисунок 6
Виконання роботи (1/3)
1.Помістіть карбід алюмінію на кінчику шпателя на дно пробірки Duran (рис. 7). Потім налийте зверху приблизно 2 см дистильованої води (рис. 8) і закрийте пробірку Duran пробкою, на якій розташовані прямокутна трубка і трубка для виведення газу (рис. 9). Занурте трубку для виведення газу в ванночку і направте наконечник під пробірку, наповнену водою.
Рисунок 7
Рисунок 8
Рисунок 9
Виконання роботи (2/3)
Рисунок 10
Рисунок 11
2.Обережно нагрівайте пробірку Duran доти, доки не стане видно виділення газу. Потім встановіть полум'я пальника якомога меншим.
3.Зачекайте приблизно 30 секунд, потім направте газ у перевернуту пробірку, наповнену водою (рис. 10). Після заповнення пробірки закрийте її гумовою пробкою і поставте в штатив для пробірок (рис. 11).
Виконання роботи (3/3)
Рисунок 12
4.Вийміть трубку для виведення газу з ванночки і відразу ж погасіть полум'я пальника. Приберіть експериментальну установку з робочого місця.
5. Потім знову запаліть полум'я пальника. Утримуючи пробірку отвором донизу, зніміть пробку і піднесіть горловину пробірки, яка все ще спрямована вниз, до полум'я пальника (рис. 12).
Утилізація
Дайте карбіду алюмінію повністю прореагувати з великою кількістю води. Потім помістіть вміст пробірки в контейнер для збору кислот і лугів.
Протокол
Завдання 1
Питання
Завдання 2
Питання
Завдання 3
Питання
Завдання 4
Вставте слова в тексті! Цей експеримент присвячений ____ метану. Для цього ____ вступає в реакцію з водою. Рівняння ____ синтезу має вигляд: \text{Al}_4\text{C}_3+12\ \text{H}_2\text{O}\rightarrow 4\ \text{Al(OH)}_3+3\ \text{CH}_4
Завдання 5
Введіть спостережувані властивості метану в загальний профіль речовини. Заповніть його, знайшовши відповідну інформацію в підручнику.
Назва речовини
Хімічний символ
Колір
Агрегатний стан
Температура плавлення
Температура кипіння
Інші властивості
Отримання/Добування
Використання