Рассказ про металл по химии

Положение об Августовской образовательной программе по химии
Образовательного центра «Сириус»

1. Общие положения

1.1 Настоящее Положение определяет порядок организации и проведения Августовской образовательной программы по химии Образовательного центра «Сириус» (далее — образовательная программа), ее методическое и финансовое обеспечение.

1.2. Образовательная программа по химии проводится в Образовательном центре «Сириус» (Образовательный Фонд «Талант и Успех) с 3 по 26 августа 2021 года.

1.3. К участию в образовательной программе приглашаются школьники 8–10 классов (по состоянию на 1 мая 2021 года) из образовательных организаций, реализующих программы общего и дополнительного образования, всех субъектов Российской Федерации.

1.4. К участию в образовательной программе допускаются школьники, являющиеся гражданами Российской Федерации и стран СНГ.

1.5. Персональный состав участников образовательной программы утверждается Экспертным советом Образовательного Фонда «Талант и успех» (далее — Фонд) по направлению «Наука».

1.6. Общее число участников образовательной программы — до 200 человек. Принять участие в образовательной программе могут только зарегистрировавшиеся школьники.

1.7. Научно-методическое и кадровое сопровождение образовательной программы осуществляют Химический факультет МГУ имени М.В. Ломоносова и Центр педагогического мастерства г. Москвы.

1.8. В связи с целостностью и содержательной логикой образовательной программы, интенсивным режимом занятий и объемом академической нагрузки, рассчитанной на весь период пребывания обучающихся в Образовательном центре «Сириус», не допускается участие школьников в отдельных мероприятиях или части образовательной программы: исключены заезды и выезды школьников вне сроков, установленных Экспертным советом Фонда по направлению «Наука».

1.9. В течение учебного года (с июля по июнь следующего календарного года) допускается участие школьников не более чем в двух образовательных программах по направлению «Наука» (по любым профилям, включая проектные образовательные программы), не идущих подряд.

1.10. В случае нарушений правил пребывания в Образовательном центре «Сириус» или требований настоящего Положения решением Координационного совета участник образовательной программы может быть отчислен с образовательной программы.

2. Цели и задачи образовательной программы

2.1. Образовательная программа ориентирована на систематическую и углубленную подготовку учащихся, одарённых в области химии, к олимпиадам и конкурсам различного уровня, развитие способностей школьников и повышение их общекультурного и образовательного уровней развития.

2.2. Цели:

— подготовка к участию во Всероссийской олимпиаде школьников по химии, Международной Менделеевской олимпиаде школьников по химии;
— повышение уровня теоретической подготовки по основным разделам химии;
— развитие экспериментальных навыков в области химии;
— развитие проектного мышления и навыков работы в коллективе путем привлечения школьников к выполнению проектных работ.

2.3. Задачи:

— развитие интеллектуальных способностей учащихся в области химии и материаловедения и расширение их кругозора;
— развитие навыков и отработка приемов решения олимпиадных задач;
— развитие умений и навыков экспериментальной работы с веществами и материалами;
— развитие умения ставить перед собой задачи и опыта самостоятельно их решения;
— формирование межпредметных связей путем реализации межпредметных проектов;
— популяризация химии и смежных областей знаний.

3. Порядок отбора участников образовательной программы

3.1. Отбор участников осуществляется Координационным советом, формируемым руководителем Образовательного Фонда «Талант и успех», на основании общих критериев отбора в Образовательный центр «Сириус», а также требований, изложенных в настоящем Положении.

3.2. Для участия в конкурсном отборе школьникам необходимо подать заявку на странице программы на официальном сайте Образовательного центра «Сириус».

Прием заявок открыт до 30 июня 2021 года включительно.

3.3. К участию в программе без дополнительного отбора приглашаются победители и призеры заключительного этапа Всероссийской олимпиады школьников по химии 2021 года — до 75 чел., из них:
9 класс — до 15 чел.,
10 класс — до 60 чел.

3.4. К участию в конкурсном отборе приглашаются школьники 8–10 классов 2020–2021 учебного года всех регионов России, проявившие себя на заключительном и региональном этапах Всероссийской олимпиады школьников по химии 2020–2021 учебного года для 9–11 классов, а также на олимпиадах по химии 1-го и 2-го уровней 2020–2021 учебного года (согласно Перечню олимпиад школьников) и в проектно-исследовательской деятельности — не менее 125 чел., из них:
8 класс — до 25 чел.,
9 класс — не менее 85 чел.,
10 класс — не менее 20 чел.

3.4.1. При отборе на образовательную программу оцениваются следующие академические достижения школьников, загруженные в государственный информационный ресурс о детях, проявивших выдающиеся способности:

Мероприятие	Статус	Количество баллов
Заключительный этап Всероссийской олимпиады школьников по химии 2020–2021 учебного года	Участник	15
Региональный этап Всероссийской олимпиады школьников по химии 2020–2021 учебного года	Победитель	10
	Призер	7
	Участник (только для 8 класса)	5
Олимпиады по химии 1-го уровня за 2020–2021 год (согласно Перечню олимпиад школьников)	Победитель	5
	Призер	3
Олимпиады по химии 2-го уровня за 2020–2021 год (согласно Перечню олимпиад школьников)	Победитель	2
	Призер	1

Прикладывать к заявке подтверждающие документы (дипломы, сертификаты) не требуется.

3.4.2. По итогам оценки академических достижений кандидатов формируется рейтинговый список кандидатов на участие в образовательной программе, который упорядочивается по убыванию суммы баллов, набранных школьниками (отдельно по 8, 9 и 10 классам).

3.4.3. При формировании рейтинга суммируются наивысшее достижение школьника за участие во Всероссийской олимпиаде школьников по химии 2020–2021 учебного года и наивысшее достижение школьника за участие в олимпиадах по химии 1-го и 2-го уровней 2020–2021 учебного года (согласно Перечню олимпиад школьников).

В случае равенства баллов в рейтинговом списке у двух и более школьников приоритет в приглашении на программу имеют школьники, показавшие лучший результат на региональном этапе Всероссийской олимпиады школьников по химии 2020–2021 учебного года.

3.5. При отборе также будет учитываться участие школьников в проектной и исследовательской деятельности. Для этого школьнику необходимо представить в произвольной форме краткое описание выполненных проектов или исследований. По итогам оценки опыта проектной и исследовательской деятельности школьник может получить максимально 1 балл. При оценке проектной (исследовательской) работы оценивается оригинальность проекта, его научность и вклад школьника в его выполнение.

Описание работы загружается при подаче заявки в графу «Файлы к заявке» в единственном файле формата PDF размером не более 10 МБ.

3.6. От одного региона в образовательной программе могут принять участие не более 25% от общего числа участников смены (до 50 чел.). При превышении квоты региона приоритет имеют участники заключительного этапа Всероссийской олимпиады школьников по химии 2020–2021 учебного года, следом — школьники тех классов, в которых число меньше 25% от школьников соответствующего класса.

3.7. Школьники, принявшие участие в Августовской образовательной программе по химии 2021 года, не смогут участвовать в Апрельской образовательной программе по химии 2022 года.

3.8. Учащиеся, отказавшиеся от участия в образовательной программе, могут быть заменены на следующих за ними по рейтингу школьников. Решение о замене участников принимается Координационным советом программы.

3.9. Список кандидатов на участие в образовательной программе будет опубликован на сайте Образовательного центра «Сириус» не позднее 6 июля 2021 года. Внесение изменений в список происходит до 23 июля 2021 года.

3.10. Дата публикации списка участников может быть изменена координационным советом программы.

3.11. Каждый участник образовательной программы должен подготовить к ее началу задачу или вопрос олимпиадного характера (загадать вещество и его свойства, описать опыт и попросить его объяснить и т. д.), максимально визуализировав его в виде небольшой презентации с использованием фото- и видеоматериалов. Эту презентацию нужно будет представить в первый день образовательной программы

4. Аннотация образовательной программы

Программа включает в себя теоретические (лекции, семинары) и практические занятия в лабораториях по неорганической, аналитической и органической химии, лекции и семинары ведущих преподавателей. Также предусмотрены спортивные и культурно-досуговые мероприятия, экскурсии по Олимпийскому парку, в Красную Поляну. Помимо этого, в вечернее время школьникам предоставляется возможность посещать образовательные лекции, расширяющие их кругозор.

5. Финансирование образовательной программы

Оплата проезда, пребывания и питания школьников — участников образовательной программы осуществляется за счет средств Образовательного Фонда «Талант и успех».

Источник

Если вы — представитель моего поколения и еще помните, что такое «ждать неделю, пока будет этот фильм по РТР» — то, вероятно, вас в детстве тоже интересовал вопрос «Как уничтожить Т-1000». Еще в школе друг сказал мне: «Тебе показали первого Терминатора, чтобы ты понял второго». Сейчас уже не могу сказать с уверенностью, но, наверное, именно терминатор Т-1000 впервые подтолкнул меня к мысли о том, что химия – это надстройка над физикой, а серебристые ковкие и плавкие металлы на самом деле очень разные. Но Т-1000, конечно, не просто жидкий металл. Он воплощает, как минимум, три технологических вектора, о которых мы и поговорим ниже: 1) создание миметических полисплавов («mimetic polyalloy»), 2) химические, электропроводные и теплопроводные свойства жидкого металла, 3) роевая робототехника в экстремально миниатюрном представлении. В этой статье (и, надеюсь, в комментариях тоже) мы постараемся не вдаваться в натяжки и сюжетные ходы франшизы, которая, все-таки, является художественным произведением, а не техническим заданием – и обсудим, какие технологии из проекта Т-1000 по капельке перетекают в реальность.

Остается лишь догадываться, из чего именно состоял Т-1000, так как Т-800 в сцене у телефонной будки и по пути в психиатрическую клинику Пескадеро описывает эту машину Джону Коннору лишь в самых общих чертах. Т-1000 состоит из сплава с адаптивными свойствами, который может не только принимать разнообразную форму, но и имитировать живые ткани и синтетические вещества, а также регулировать собственную плотность и вязкость. Скорее всего, минимальная фундаментальная единица (капелька) Т-1000 очень невелика. Возможно, каждая молекула Т-1000 сохраняет способность к самоорганизации и свойства всей машины. Сам сплав Т-1000, вероятно, состоит из неблагородных (переходных?) металлов, не легирован вольфрамом, молибденом или рением, так как теряет мобильность и становится хрупким при температуре около −196 °C (жидкий азот):

Кроме того, в пятой серии франшизы «Терминатор: Генезис» показано, что Т-1000 хорошо горит не только в расплаве, как в «Терминатор: Судный день», но и в кислоте (кстати, Т-800 выставляет Т-1000 под кислотный дождь, при этом Т-1000 сгорает начисто, а рука Т-800 лишь немного дымится):

Образ Т-1000 помогает задуматься о двух технологических изысках: во-первых, об удивительной функциональной универсальности жидкого металла (или сплава) и, во-вторых, о пределах миниатюризации роботов, которые могли бы координировать свои действия по принципу роя, сближаясь при этом по свойствам с клеточной культурой. Кстати, небиологическая живая система, представляющая собой рой роботов, была описана еще в романе Лема «Непобедимый», но там она не клеточная, а состоит из макроскопических металлических «букашек», то есть ближе именно к рою, но не к сплаву. Молекулы Т-1000 явно проявляют своеобразное «чувство кворума», к которому я здесь еще вернусь. Но хватит пока фантастики; рассмотрим, какие результаты в производстве жидкометаллических сплавов достигнуты на настоящий момент.

Физические свойства и инженерный потенциал жидкого металла

Металлы, остающиеся в жидком состоянии при комнатной температуре, обладают некоторыми уникальными преимуществами. В частности, они могут менять морфологию и двигаться, если воздействовать на них различными энергетическими полями, например, электрическими, магнитными или менять градиент концентрации. При динамическом движении (которое кажется автономным) иногда даже легко поверить, что металл ведет себя как живой. Но кроме жидких металлических сплавов сейчас разрабатываются и другие функциональные жидкости, роль которых в различных дисциплинах становится все важнее. Функциональная жидкость – это среда с совсем иными свойствами, нежели молекулярный раствор (скажем, водный или органический), что позволит запустить новые механизмы синтеза функциональных материалов. Функциональные жидкости можно воспроизводить с высоким разрешением, если непосредственно «писать» ими или использовать в микроинъекциях, благодаря их замечательной текучести. Такие материалы могли бы легко самозалечиваться, чем очень пригодились бы при создании гибких роботов, и, в то же время, могли бы легко разбрызгиваться и снова собираться. Такая возможность была бы очень важна в биомедицинских контекстах, например, при доставке лекарств. Многие жидкометаллические вещества сосуществуют в твердом и жидком агрегатном состоянии, поэтому могли бы запасать энергию при таком фазовом переходе, что совершенно невозможно при работе с неизменно жесткими материалами. Основные классы веществ такого рода – это жидкие металлы, ионные жидкости и жидкие кристаллы.

Жидкие металлы (сплавы) – это новый класс материалов, состоящих из постпереходных металлов. Их сплавы имеют исключительно низкие точки плавления. Например, температура плавления галлия (Ga) составляет 29,8°C – то есть, он тает в руках. Первая научно-популярная книга Сэма Кина по химии называется «Исчезающая ложка» и отсылает именно к салонному химическому приколу XIX века. Галлий внешне похож на алюминий, поэтому, если изготовить из него чайную ложку, то в горячем чае она растворится. Но галлий остается в жидком состоянии при температуре до -80°C, если заливать его в специальные трубочки. Соответственно, галлий может использоваться в качестве наполнителя для точных термометров в очень широком диапазоне. На основе галлия можно получать сплавы, демонстрирующие уникальное фазоразделение, объясняемое разницей в температурах плавления компонентов этих сплавов. Если искусственно варьировать давление и насыщенность среды электронами, жидкие сплавы можно превращать в отличные растворы для реакций. Например, существует жидкий сплав галинстан или ингас (GaInSn), состоящий примерно из 68,5% галлия, 21,5% индия и 10% олова. При добавлении в него небольшого количества гадолиния (Gd) данная смесь спонтанно намагничивается и проявляет термомагнитные свойства. Подобные сплавы на основе галлия сочетают электромагнитные и теплопроводные свойства металла с текучестью, поэтому в будущем хорошо подошли бы для создания гибкой электроники, в частности, носимой — так как сплавы галлия биосовместимы и нетоксичны. Из явных недостатков галлиевых сплавов на Хабре отмечена несовместимость галлия с алюминием и плохая совместимость с медью, которые повсеместно применяются в приборостроении и электронике.

Галлиевые микромашины

Микро/наномоторы (MNMT) разрабатываются для выполнения тонких операций в микро- и наномасштабе, в частности, внутри человеческого тела. Кроме упомянутой выше доставки лекарств и другой полезной нагрузки, такие машины могут применяться при лечении опухолей, обеззараживании, точной хирургии. Применение подобных машин основано на преобразовании химической или физической энергии в кинетическую. Производительность MNMT в наибольшей степени зависит от собственных свойств того материала, из которых они изготовлены. Изначально большинство таких машин изготавливалось из золота, платины и металлических оксидов (ZnO, Cu₂O), поскольку в пероксиде водорода им можно придать ускорение при помощи химического градиента. Но в биомедицине такое химическое топливо оказалось токсичным для человека, а сами машины – слишком жесткими и негибкими. Они легко повреждают и рвут тонкие канальцы, которые в организме повсюду. Для снижения токсичности и улучшения биосовместимости таких машин проектируются модели на основе полимеров и биогибридные машины. В целом такие модели нестабильны и быстро распадаются. Именно поэтому наилучшим компромиссным решением кажутся машины из жидкого металла.

При температуре, близкой к комнатной, в жидком состоянии находятся несколько металлов: цезий, точка плавления = 28.5 °C, франций = 27 °C, рубидий = 39.3 °C, ртуть = −38.8 °C и галлий 29.8 °C. При этом ртуть очень токсична, цезий и рубидий – слишком химически активные, а франций, к тому же, радиоактивен и встречается в следовых количествах. По сравнению со всеми этими веществами токсичность галлия минимальна, кроме того, его сплавы с индием и оловом стабильны с химической точки зрения. Особыми свойствами галлиевых сплавов, наряду с упомянутыми выше, являются фототермические и фотодинамические характеристики, а также реагирование на внешние стимулы и каталитические свойства. Поэтому из галлиевого сплава потенциально можно изготовить аппаратный аналог нейрона. Также такие машины могут применяться в микрогидродинамике, томографии, обнаружении раковых клеток, устранении сосудистой эмболии.

Но вернемся к тому, что управляемость галлия (а также его сплавов) повышается в узких трубочках. В таких ограниченных пространствах сплав остается в жидком состоянии, а также реагирует на магнитные и электрические воздействия, и даже на свет. Именно поэтому галлиевые сплавы перспективны для производства микромашин. В настоящее время одна из основных сложностей при проектировании таких устройств – добиться, чтобы они автономно двигались в узких каналах к месту назначения и по прибытии выполняли относительно сложные задачи, хотя бы доставку активного вещества. В таких каналах галинстановые микромашины двигались бы гораздо быстрее твердых аналогов и даже могли бы ускоряться и менять направление движения под действием магнитного поля. Чем уже канал, тем быстрее может двигаться в нем галинстановая машина; установлено, что такое явление обусловлено электроосмосом. В качестве сил, обеспечивающих движение жидкой микромашины в узком канале, известны, например, ускорение при помощи водородных пузырьков, давления, ионного градиента, ультразвука, ионного и магнитного поля. Доказано, что в щелочном растворе (NaOH) жидкометаллические галлиевые машины под действием электрического поля движутся к катоду. Их можно ускорить, если расширять каналы, по которым они движутся, и направлять, деформируя эти каналы нужным образом.

Тем не менее, такое движение не вполне полноценно, поскольку требует постоянного внешнего воздействия и осуществимо только в лабораторных условиях. Ситуация осложняется тем, что наноразмерные машины вынуждены преодолевать поверхностное натяжение жидкости, которое при их масштабах существенно ограничивает движение. Поэтому следующее поколение жидких наномашин должно не только самостоятельно извлекать энергию для движения, но и обрастать защитным слоем, который позволит им дольше функционировать в растворах с меняющимся кислотно-щелочным балансом.

Самодвижущиеся микромашины

Синтетические самопитаемые моторы, способные спонтанно преобразовывать химическую энергию в механическую активность, тем самым обеспечивая автономную локомоцию, отлично подошли бы для создания миниатюрных роботов с функциями сенсоров или детекторов. На основе галинстана сконструированы микродвигатели миллиметровых и сантиметровых размеров. Такие машины плавают в круглой чашке Петри либо в узких каналах с разной структурой, развивая скорость до нескольких сантиметров в секунду, причем сохраняют работоспособность до 1 часа без внешнего источника энергии. Металл легко деформируется и восстанавливает форму, но, кроме того, двигатель проявляет «биомиметические» свойства, сближающие его с моллюском. Подобно тому, как моллюск поглощает кремний, обрастая раковиной, галлий амальгамируется алюминием. Активность этого процесса зависит от нескольких факторов, в том числе, объема двигателя и содержания алюминия в растворе (для такого обрастания применяются растворы хлорида натрия или карбоната натрия). В щелочном растворе (например, гидроксида натрия) алюминиевый слой разъедается, выделяются пузырьки водорода, которые также обеспечивают движение микромашины. Тем не менее, в имеющихся на данный момент галлиевых микромашинах такое движение остается подобным броуновскому, то есть, неуправляемым. Чтобы придать нужный вектор такому движению, микромашины все-таки нужно направлять извне – например, при помощи лазера. Естественно, чтобы машина реагировала на лазер, в ней должны быть светочувствительные элементы. Комбинация галлиевых сплавов со светочувствительными соединениями, например, с диоксидом титана, подводит нас к следующему интересному аспекту: оказывается, жидкометаллическая поверхность может проявлять черты «аппаратного нейрона».

Тактильные жидкометаллические компоненты и мышцы для роботов

На основе жидкого металла робота можно оснастить светочувствительными и тактильными функциями. Так, показана возможность встроить в растяжимый силиконовый носитель сеть канальцев, наполненных жидким сплавом – и добиться, чтобы при нагревании этот материал менял цвет. Аналогичное изменение цвета происходит в ответ на механическое давление. Эта примитивная логика подобна той, по которой осьминог меняет цвет, реагируя на внешние раздражители. Кожа осьминога пронизана большим количеством нервов, и для него изменение окраски – это камуфляж; мягкий робот, в свою очередь, может менять цвет в зависимости от совершаемого действия. Доказано, что изменение цвета кожи у осьминога не регулируется мозгом; это именно реакция нейронов на входящий сигнал. Материалы, из которых изготавливаются мягкие роботы, электропроводимостью не обладают, а вот жидкометаллические капли – напротив, проводят как электричество, так и тепло. Галийсодержащая начинка может реагировать и на силу схвата, и на форму объекта, захваченного роботом. Можно уже на этапе изготовления детали для робота подмешать в полимер галлий-индиевый сплав. Исходно он концентрируется в виде капелек, но в ответ на механическое воздействие капли выстраиваются в сетку, подобно нейронам. Если в полимерном материале возникают трещины или дыры, то «нейронная сеть» спонтанно перегруппируется, и материал сохраняет электропроводимость. Более того, из жидкометаллического эластомера можно изготавливать мускулоподобные структуры, которые не только меняют и удерживают форму, необходимую для работы, но и при нагревании возвращаются в исходное состояние. Если воздействовать на галлиевую составляющую такого материала электричеством, то он меняет форму так, как того требует оператор.

Чувство кворума

Наконец, возвращаемся к замечанию о том, что жидкометаллические машины – это почти рой; они могут действовать слаженно, если обладают датчиками для этой цели. Многоагентные системы такого рода могут коллективно выполнять сложные задачи, в частности, что-нибудь строить или искать. Прямые и косвенные методы координации позволяют роботам обмениваться информацией, динамически подстраиваясь под меняющиеся ситуации. У такого поведения есть хорошо известный (микро)биологический аналог, так называемое «чувство кворума» в бактериальных пленках. Оказываясь в питательной среде или окружив конкретную клетку, бактерии обмениваются химическими сигналами, благодаря которым вся колония или биопленка решает общую задачу. Такой механизм межклеточной коммуникации позволяет каждой бактерии оценивать размер популяции (сколько нас тут) и действовать в соответствии с этой информацией.

Наноразмерные роботы, обладающие подобным роевым интеллектом, могли бы воспроизводить подобное поведение в точном производстве или медицине. Кстати, бактерии, объединенные чувством кворума, зачастую представляют дополнительную опасность, поэтому микробиология внимательно изучает как раз подавление этого механизма (quorum quenching). Рассмотрим, как перенести этот механизм на рой роботов, в частности, как аппаратно реализовать аналог сигнальных молекул (автоиндукторов).

По всей видимости, химическая коммуникация бактерий, действующая лишь на коротких расстояниях, в рое роботов могла бы быть реализована при помощи коммуникации ближнего поля (NFC), то есть, при помощи радиосигналов. Но уже в 2006 году было предположено, что нанороботы, действующие в жидкой среде, могли бы опираться и на (электро)химические взаимодействия, если бы каждый агент нес сигнальную молекулу, служащую его маячком. При диффузии в окружающей среде такие роботы могли бы как концентрироваться, так и рассредоточиваться, динамически меняя плотность роя и просачиваясь через препятствия. Если бы при этом рой обучался на предыдущем опыте на основе эволюционного алгоритма, то роботы могли бы «голосовать» за то или иное решение, а также «голосованием» решать, достигнута ли нужная концентрация для выполнения той или иной операции, либо нужно подтянуть дополнительные силы. Также чувство кворума позволяет учитывать частоту поступающих сообщений, а с другой стороны — наращивать или ослаблять активность сообщений. Наконец, роботы в рое могли бы на уровне чувства кворума оценивать энергетическое состояние всего роя и обмениваться зарядом, если некоторые агенты начинают испытывать дефицит энергии. С другой стороны, те же алгоритмы могли бы реализовывать и совместное подавление чувства кворума, чтобы не блокировать друг друга, либо предотвращать отсечение части роботов от основной части роя.

Заключение

Здесь я не решусь фантазировать о том, какого размера могла бы быть минимальная капля Т-1000, обладающая всеми свойствами его полисплава и, соответственно, являющаяся полноценным роботом. Вероятно, это может быть связано с минимальными возможными размерами транзистора (об этом рассказано в статье, перевод которой может появиться в блоге @Sivchenko_translate). В любом случае, этот небольшой экскурс в физику жидкого металла хорошо сужает круг гипотез, объясняющих многие свойства Т-1000, в частности, его термическую и химическую слабость. Было бы интересно предположить, что эта модель могла бы быть легирована скандием или молибденом для приобретения достаточной тугоплавкости и остроты режущих кромок. Основное отличие большинства описанных образцов от Т-1000 – в том, что для их функционирования нужна среда-носитель, а энергетический запас жидкометаллического робота пока также оставляет желать лучшего (робот требует регулярной или постоянной подпитки). Сейчас я полагаю, что на примере Т-1000 мы видим аппаратную реализацию сложной нейронной сети и наноразмерного роя роботов одновременно, что лишний раз заставляет задуматься, куда способны завести нас наши технологии.

Источник

Передача и усвоение новых знаний, умений и навыков

В состав химической промышленности входит много отраслей, которые производят десятки тысяч видов продукции. Уровень их развития сильно различается. По производству серной кислоты Россия занимает 2-е место в мире, по выпуску минеральных удобрений — 5-е, синтетических смол и пластмасс — 14-е, химических волокон и нитей — 17-е. Химическая промышленность наряду с машиностроением и электроэнергетикой способствует развитию НТР путем химизации хозяйства.

Химизация — широкое применение химических технологий и материалов во всех хозяйственных отраслях и в быту.

Ребята! Запишите это определение в тетрадь

Значение химизации определяется рядом особенностей химической промышленности, которые влияют и на размещение ее предприятий. Во-первых, она создает новые материалы, которых нет в природе. По своим качествам они часто превосходят натуральные продукты. Их применение экономит труд людей и сырье.

Поэтому предприятия химической промышленности часто создают в уже сложившихся районах, центрах производства и потребления традиционных конструкционных материалов (машиностроительных центрах, металлургических базах). Во-вторых, химической переработке могут быть подвергнуты практически все компоненты природы: нефть, газ, древесина, вода, воздух и т. д.

Одновременно химическая промышленность все более использует специально подготовленное сырье (продукты нефте- и газопереработки), которое она сама производит. Таким образом, химическая промышленность сама создает и расширяет свою сырьевую базу. При этом очень часто один и тот же продукт можно получать из разных видов сырья. Например, азотные удобрения можно производить на основе коксования угля, электролиза воды, переработки нефти и природного газа.

Например, из нефти получают сотни видов продукции. Поэтому и в самой химической промышленности, и при ее взаимодействии с другими отраслями широко развито комбинирование. Оно способствует формированию разнообразных комбинатов: химических, коксохимических, нефтехимических, лесохимических и др.

В результате экономического кризиса и низкой конкурентоспособности продукции мощности химической промышленности России сейчас загружены на 15—50%. В отрасли почти 40% убыточных предприятий. Другая серьезная проблема— сильный износ оборудования (77%). 65% техники устарели морально и физически. Более ²/₃ производств эксплуатируется свыше 25 лет.

Теоретически предприятия химической промышленности можно создавать повсеместно. Но современная химия в значительной мере тяготеет к районам добычи и переработки нефти и газа (Поволжье, Европейский Центр), Ограничивают повсеместность ее размещения и такие особенности химической промышленности, как высокая энергоемкость и водоемкость. В последние годы также нарастает влияние экологического фактора, поскольку большая часть химических производств — сильные загрязнители окружающей среды.

Ребята! Чем химическая промышленность отличается от других отраслей промышленности?

— Объясните факторы размещения её отдельных производств

Химическая промышленность — одно из наиболее сложно организованных подразделений хозяйства. Она состоит из нескольких десятков отраслей, выпускает тысячи видов разнообразной продукции. Но многочисленные отрасли химической промышленности можно объединить в три основные группы.

1. Горно-химическая промышленность ведет добычу природного химического сырья: серы, различных солей и пр.

2. Неорганическая (основная) химия производит минеральные удобрения, неорганические кислоты, щелочи, соли.

3. Химия полимерных материалов включает: а) производство исходного сырья, б) изготовление на его основе полимерных материалов, в) переработку полимерных материалов.

Помимо выделенных групп отраслей в химической промышленности существует значительное число важных, но разнородных производств, которые не могут быть отнесены к какой-либо одной группе. Это фотохимия, микробиологическая и химико-фармацевтическая промышленность, бытовая химия и др.

К сырью тяготеют производства, которые ведут добычу полезных ископаемых для химической промышленности: добыча апатитов на Кольском полуострове, калийной и поваренной солей на Урале. К месторождениям калийных солей (это источник сырья) тяготеют заводы, выпускающие калийные удобрения (Соликамск, Березники).

Ребята! Назовите 3 основные группы химической промышленности?

Запишите их в тетрадь.

Потребительский фактор важен для предприятий, производящих такую продукцию, которую сложно или невыгодно транспортировать. Например, трудно перевозить серную кислоту, поэтому заводы, производящие серную кислоту, чаще всего строят в местах ее значительного потребления (Европейский Центр). На потребителя ориентируется и переработка полимеров, так как перевозка сырья для их производства дешевле и проще, чем перевозка изделий из него (Европейский Центр).

Сочетание больших запасов сырья, водных ресурсов и дешевой электроэнергии встречается довольно редко. Поэтому производства, ориентирующиеся на это сочетание факторов, могут размещаться только в ограниченном числе районов. Много воды, тепла, электроэнергии и специально подготовленного сырья (главным образом продуктов переработки нефти и газа) необходимо для производства полимеров. Поэтому оно тяготеет к районам, где имеются сочетания этих необходимых компонентов (Поволжье, Сибирь).

В настоящее время немыслимо размещение производств химической промышленности без учета их влияния на экологию.

В России выделяются четыре основных района химической промышленности.

Главный район химической промышленности — Центральная Россия. Хотя она бедна ресурсами, здесь производится ¹/₃ всей химической продукции. Из местного сырья здесь производят только фосфорные удобрения (Воскресенск), практически все остальные производства используют привозные ресурсы. Здесь изготавливают каучук и шины (Ярославль, Санкт-Петербург), химические волокна (Центр), пластмассы (Подмосковье, Санкт-Петербург), сложные удобрения (Тульская, Московская области). Основной фактор формирования химической промышленности района — это огромный спрос на ее продукцию. Кроме того, в Центральной России разрабатывались и внедрялись многие новые химические технологии (объясните почему).

Дальнейшее наращивание химической промышленности в Центральной России нежелательно из-за дефицита сырья, воды, энергии и сложной экологической обстановки.

Ребята! Где находится главный район химической промышленности?

— Назовите центры химической промышленности?

— Какой фактор повлиял на формирование химической промышленности в Центральной России? ( спрос на продукцию, потребительский фактор).

В Поволжье и на Урале химическая промышленность развита наиболее пропорционально. Во-первых, этому способствуют большие запасы разнообразного сырья: нефти и газа, калийных и поваренных солей, серы, отходов металлургии и т. д. Во-вторых, это обилие воды, дешевая электроэнергия ГЭС, построенных на Волге и Каме. В-третьих, через Поволжье и Урал проходят крупнейшие нефте- и газопроводы из Западной Сибири. И хотя по урбвню развития химической промышленности каждый из этих районов в отдельности намного уступает Центральной России (Поволжье — 23%, Урал — около 20%), суммарно они превосходят ее. Географию химической промышленности здесь определяют гигантские химические комплексы: Соликамско-Березниковский, Уфимско-Сала-ватский, Самарский, производящие минеральные удобрения, соду, каучук, пластмассы. Серьезное препятствие на пути дальнейшего развития химической промышленности в этих районах — экологический фактор.

Ребята! Где наиболее выгодно в России развивать химическую промышленность?Почему?( В Поволжье и на Урале, Во-первых, этому способствуют большие запасы разнообразного сырья: нефти и газа, калийных и поваренных солей, серы, отходов металлургии и т. д. Во-вторых, это обилие воды, дешевая электроэнергия ГЭС, построенных на Волге и Каме. В-третьих, через Поволжье и Урал проходят крупнейшие нефте- и газопроводы из Западной Сибири).

Сибирь — наиболее перспективный район для развития химической промышленности. Сейчас на его долю приходится ¹/в часть производимой продукции, но по запасам и разнообразию ресурсов, воды, количеству дешевой электроэнергии Сибирь превосходит Поволжье и Урал. Химической переработке здесь подвергают нефть, газ (Тобольский и Томский комплексы, Омск, Ангарск), уголь Кузнецкого бассейна (Кемерово), соли (Усо лье-Сибирское).

Ребята! Где в России находится наиболее перспективный район? ( Сибирь).

Ребята! По карте «Химическая промышленность России» определите, какие химические базы сформированы на территории России в настоящее время. Используя план охарактеризуйте одну химическую базу ( для разнообразия каждый ряд получает свою базу). Результаты занесите в таблицу « Характерные черты базы».

План	Характерные черты базы
характеристики	Урало-Поволжская	Центральная	Северо-Европейская 4	Сибирская 5
1 1 . Географическое положение	Уральский и Поволжский эко-	Центральная часть европей-	На севере европейской части	Западная Сибирь и юг Восточ-
	номические	ской терри-	России	ной Сибири
	районы	тории Рос-		до Байкала
		сии
2. Доля в	34%	38%	2%	18%
химической
промыш-
ленности
России
3. Сырье	Апатиты,	Фосфориты,	Апатиты,	Поваренная
	сера, ка-	древесина	нефть, газ,	соль, ка-
	лийные со-		уголь, дре-	лийные со-
	ли, пова-		весина	ли, глаубе-
	ренная			рова соль,
	соль, нефть,			нефть, газ,
	газ, древе-			уголь, дре-
	сина			весина
4. Основ-	Производ-	Производ-	Производ-	Производ-
ные произ-	ство солеи,	ство мине-	ство мине-	ство мине-
водства	кислот,	ральных	ральных	ральных

	щелочей,	удобрений,	удобрений,	удобрений,
	химия ор-	химия ор-	лесохимия	химия и
	ганического	ганического		переработка
	синтеза,	синтеза,		полимер-
	химия и	химия и		ных мате-
	переработка	переработка		риалов, ле-
	полимер-	полимер-		сохимия
	ных мате-	ных мате-
	риалов	риалов
5. Центры	Соликамск,	Воронеж,	Кировск,	Кемерово,
химической	Волжский	Ярославль	Череповец	Ачинск
промыш-
ленности
(2-3 приме-
ра)
6. Приме-	Развита наи-	Бедна ре-	Богата ре-	Наиболее
чания	более про-	сурсами.	сурсами для	перспек-
	порциональ-	Сформиро-	получения	тивная база.
	но. Этому	валась бла-	химической	По запасам
	способству-	годаря	продукции,	и разнооб-
	ют большие	большому	но исполь-	разию ре-
	запасы раз-	спросу на	зуются	сурсов,
	нообразного	продукцию в	только хи-	водным
	сырья, оби-	этой части	бинские	ресурсам и
	лие воды и	страны.	апатиты.	производст-
	дешевая	Кроме про-	Перспек-	ву дешевой
	электро-	изводства	тивная	электро-
	энергия.	фосфорных		энергии
	Гигантские	удобрений,		превосхо-
	химические	все произ-		дит Урало-
	комплексы:	водства ра-		Поволжье
	Соликамско-	ботают на
	Березников-	привозном
	ский, Уфим-	сырье. Ос-
	ско-Сала-	новной ре-
	ватский,	гион разра-
	Самарский.	ботки и ап-
	Остро стоит	робации
	экологиче-	новых хи-
	ская про-	мических
	блема	технологий

Внимательно слушают учителя и смотрят презентацию

Ученики записывают определение

Внимательно слушают учителя и смотрят презентацию

Ученики отвечают на вопросы

Ученики внимательно слушают и смотрят презентацию

Ученики выполняют задание

Ученики внимательно слушают и смотрят презентацию

Ученики отвечают на вопросы

Источник

План урока

Тема: Окислительно-восстановительные реакции

Обучающая: закрепить умение определять степени окисления элементов, окислитель и восстановитель, расставлять коэффициенты методом электронного баланса. Совершенствовать умение определять окислительно-восстановительные свойства веществ, прогнозировать продукты реакций в зависимости от активности металлов, концентрации кислот и реакции среды раствора. Выработать умение составлять уравнения химических реакций, протекающих в различных средах на примере соединений марганца. Показать разнообразие и значение ОВР в природе и повседневной жизни.

Развивающая: развивать умения делать выводы на основе проведенных экспериментов

Воспитательная: воспитывать интерес к предмету, умение целенаправленно работать на уроке.

Тип урока лекция

Средства обучения: рассказ, беседа, сравнение, химический эксперимент, самостоятельная работа.

Межпредметные связи: ОДБ. 07, ОДБ.09, ОДП.03.

Самостоятельная работа:

Учебная литература: Химия. 10 класс: Учебник для общеобразовательных учреждений / О.С. Габриелян, Ф.Н. Маскаев, С.Ю. Пономарев, В.И. Теренин; под ред. В. И. Теренина – М.: Дрофа, 2002. – 304 с.

Ход урока:

1.Организационная часть: приветствие учащихся, подготовка к уроку, психологический настрой.

Добрый день! Хорошего вам настроения!

Тема нашего урока: «Окислительно – восстановительные реакции

Окислительно-восстановительные реакции принадлежат к числу наиболее распространенных химических реакций и имеют огромное значение в теории и практике. Важнейшие процессы на планете связаны с этим типом химических реакций. Человечество давно пользовалось ОВР, вначале не понимая их сущности. Лишь к началу XX века была создана электронная теория окислительно-восстановительных процессов. На уроке предстоит вспомнить основные положения этой теории, метод электронного баланса, научиться составлять уравнения химических реакций, протекающих в растворах, и выяснить от чего зависит механизм таких реакций.

2. Опрос учащихся по домашнему заданию:

3. Изложение нового материала:

Для вас тема ОВР не нова, она проходит красной нитью через весь курс химии. Поэтому предлагаю повторить некоторые понятия и умения по данной теме.

Первый вопрос: «Что такое степень окисления?». Без этого понятия и умения расставлять степени окисления химических элементов не возможно рассмотрение данной темы.

/Степень окисления – это условный заряд атома химического элемента в соединении, вычисленный на основе предположения, что все соединения состоят только из ионов. Степень окисления может быть положительной, отрицательной или равняться нулю, что зависит от природы соответствующих соединений./

Одни элементы имеют постоянные степени окисления, другие — переменные.

Например, к элементам с постоянной положительной степенью окисления относят щелочные металлы: Li⁺¹, Na⁺¹, K⁺¹, Rb⁺¹, Cs⁺¹, Fr⁺¹, следующие элементы II группы периодической системы: Ве⁺², Mg⁺², Ca⁺², Sr⁺², Ва⁺², Ra⁺², Zn⁺², а также элемент III А группы — А1⁺³ и некоторые другие. Металлы в соединениях всегда имеют положительную степень окисления.

Из неметаллов постоянную отрицательную степень окисления (-1) имеет F.

В простых веществах, образованных атомами металлов или неметаллов, степени окисления элементов равны нулю, например: Na°, Al°, Fe°, Н₂⁰,О₂⁰, F₂⁰, Cl₂⁰, Br₂⁰.

Для водорода характерны степени окисления: +1 (Н₂0), -1 (NaH).

Для кислорода характерны степени окисления: -2 (Н₂0), -1 (Н₂О₂), +2 (OF₂).

Следует помнить, что в целом молекула электронейтральна, поэтому в любой молекуле алгебраическая сумма степеней окисления равна нулю, а в сложном ионе – заряду иона.

Например, рассчитаем степень окисления хрома в дихромате калия K₂Cr₂O₇.

Степень окисления калия +1, кислорода -2.
Подсчитаем число отрицательных зарядов: 7 • (-2) = -14
Число положительных зарядов должно быть + 14. На калий приходится два положительных заряда, следовательно, на хром – 12.
Так как в формуле два атома хрома, 12 делим на два: 12 : 2 = 6.
+ 6 – это степень окисления хрома.

Проверка: алгебраическая сумма положительных и отрицательных степеней окисления элементов равна нулю, молекула электронейтральна.

Самостоятельная работа № 1 по инструктивной карте: пользуясь приведенными сведениями, рассчитайте степени окисления элементов в соединениях: MnO₂, H₂SO₄, K₂SO₃, H₂S, KMnO_4.

Что же представляют собой окислительно-восстановительные реакции с точки зрения понятия «степень окисления химических элементов»?

/Окислительно-восстановительные реакции – это такие реакции, в которых одновременно протекают процессы окисления и восстановления и, как правило, изменяются степени окисления элементов./

Рассмотрим процесс на примере взаимодействия цинка с разбавленной серной кислотой:

При составлении этого уравнения используется метод электронного баланса. Метод основан на сравнении степеней окисления атомов в исходных веществах и продуктах реакции. Основное требование при составлении уравнений этим методом: число отданных электронов должно быть равно числу принятых электронов.

Окислительно-восстановительные реакции – это такие реакции, при которых происходит переход электронов от одних атомов, молекул или ионов к другим.
Окисление – это процесс отдачи электронов, степень окисления при этом повышается.
Восстановление – это процесс присоединения электронов, степень окисления при этом понижается.
Атомы, молекулы или ионы, отдающие электроны, окисляются; являются восстановителями.
Атомы, ионы или молекулы, принимающие электроны, восстанавливаются; являются окислителями.
Окисление всегда сопровождается восстановлением, восстановление связано с окислением.
Окислительно-восстановительные реакции – единство двух противоположных процессов: окисления и восстановления.

Самостоятельная работа № 2 по инструктивной карте: методом электронного баланса найдите и поставьте коэффициенты в следующей схеме окислительно –восстановительной реакции:

MnO₂ + H₂SO₄ → MnSO₄ + O₂ + H₂O (2MnO₂ + 2H₂SO₄ → 2MnSO₄ + O₂ +2H₂O)

Однако научиться находить коэффициенты в ОВР еще не значит уметь их составлять. Нужно знать поведение веществ в ОВР, предусматривать ход реакций, определять состав образующихся продуктов в зависимости от условий реакции.

Для того чтобы разобраться, в каких случаях элементы ведут себя как окислители, а в каких – как восстановители, нужно обратиться к периодической системе Д.И.Менделеева. Если речь идет о простых веществах, то восстановительные свойства должны быть присущи тем элементам, которые имеют больший по сравнению с остальными атомный радиус и небольшое (1-3) число электронов на внешнем энергетическом уровне. Поэтому они могут сравнительно легко их отдавать. Это в основном металлы. Наиболее сильными восстановительными свойствами из них обладают щелочные и щелочноземельные металлы, расположенные в главных подгруппах I и II групп (например, натрий, калий, кальций и др.).

Наиболее типичные неметаллы, имеющие близкую к завершению структуру внешнего электронного слоя и значительно меньший по сравнению с металлами того же периода атомный радиус, довольно легко принимают электроны и ведут себя в окислительно-восстановительных реакциях как окислители. Наиболее сильными окислителями являются легкие элементы главных подгрупп VI – VII групп, например фтор, хлор, бром, кислород, сера и др.

Вместе с тем надо помнить, что деление простых веществ на окислители и восстановители так же относительно, как и деление на металлы и неметаллы. Если неметаллы попадают в среду, где присутствует более сильный окислитель, то они могут проявлять восстановительные свойства. Элементы в разных степенях окисления могут вести себя по-разному.

Если элемент имеет свою высшую степень окисления, то он может быть только окислителем. Например, в HN⁺⁵O₃ азот в состоянии + 5 может быть только окислителем и принимать электроны.

Только восстановителем может быть элемент, находящийся в низшей степени окисления. Например, в N^-3Н₃азот в состоянии -3 может отдавать электроны, т.е. является восстановителем.

Элементы в промежуточных положительных степенях окисления могут, как отдавать, так и принимать электроны и, следовательно, способны вести себя как окислители или восстановители в зависимости от условий. Например, N⁺³, S⁺⁴ . Попадая в среду с сильным окислителем, ведут себя как восстановители. И, наоборот, в восстановительной среде они ведут себя как окислители.

По окислительно-восстановительным свойствам вещества можно разделить на три группы:

окислители
восстановители
окислители — восстановители

Самостоятельная работа №3 по инструктивной карте: в какой из приведенных схем уравнений реакций MnO₂ проявляет свойства окислителя, а в какой – свойства восстановителя:

2MnO₂ + O₂ + 4KOH = 2K₂MnO₄ + 2H₂O (MnO₂ – восстановитель)
MnO₂ + 4HCI = MnCI₂ + CI₂ + 2H₂O (MnO₂ – окислитель)

3. Углубление и расширение знаний

Важнейшие окислители и продукты их восстановления

1. Серная кислота — Н₂SO₄является окислителем

А) Уравнение взаимодействия цинка с разбавленной Н₂SO₄

Какой ион является окислителем в данной реакции? (H⁺)

Продуктом восстановления металлом, стоящим в ряду напряжения до водорода, является H₂.

Б) Рассмотрим другую реакцию – взаимодействие цинка с концентрированной Н₂SO₄

Какие атомы меняют степень окисления? (цинк и сера)

Концентрированная серная кислота (98%) содержит 2% воды, и соль получается в растворе. В реакции участвуют фактически сульфат – ионы. Продуктом восстановления является сероводород.

В зависимости от активности металла продукты восстановления концентрированной Н₂SO₄разные: H₂S, S, SO₂.

Чем выше активность металла, тем дальше (глубже) идет восстановление серы (вплоть до низшей степени окисления — 2)

На схемах указаны продукты, содержание которых максимально среди возможных продуктов восстановления кислот

2. Другая кислота – азотная – также окислитель за счет нитрат – иона NO₃^—. Окислительная способность нитрат – иона значительно выше иона H⁺, и ион водорода не восстанавливается до атома, поэтому при взаимодействии азотной кислоты с металлами, никогда не выделяется водород, а образуются различные соединения азота. Это зависит от концентрации кислоты и активности металла. Разбавленная азотная кислота восстанавливается глубже, чем концентрированная (для одного и того же металла)

Золото и платина не реагируют с HNO₃, но эти металлы растворяются в «царской водке» — смеси концентрированных соляной и азотной кислот в соотношении 3 : 1.

Au + 3HCI (конц.) + HNO₃(конц.) = AuCI₃ + NO+ 2H₂O

3. Наиболее сильным окислителем из числа простых веществ является фтор. Но он слишком активен, и его трудно получить в свободном виде. Поэтому в лабораториях в качестве окислителя используют перманганат калия KMnO₄. Его окислительная способность зависит от концентрации раствора, температуры и среды.

Создание проблемной ситуации: Я готовила к уроку раствор перманганата калия («марганцовка»), пролила стакан с раствором и испачкала свой любимый химический халат. Предложите (проделав лабораторный опыт) вещество, с помощью которого можно очистить халат.

Реакции окисления – восстановления могут протекать в различных средах. В зависимости от среды может изменяться характер протекания реакции между одними и теми же веществами: среда влияет на изменение степеней окисления атомов.

Обычно для создания кислотной среды добавляют серную кислоту. Соляную и азотную применяют реже, т.к. первая способна окисляться, а вторая сама является сильным окислителем и может вызвать побочные процессы. Для создания щелочной среды применяют гидроксид калия или натрия, нейтральной – воду.

Лабораторный опыт: (правила ТБ)

В четыре пронумерованные пробирки налито по 1-2 мл разбавленного раствора перманганата калия. В первую пробирку добавьте несколько капель раствора серной кислоты, во вторую – воду, в третью – гидроксид калия, четвертую пробирку оставьте в качестве контрольной. Затем в первые три пробирки прилейте, осторожно взбалтывая, раствор сульфита натрия. Отметьте. Как изменяется окраска раствора в каждой пробирке.

Результаты лабораторного опыта:

Продукты восстановления KMnO₄(MnO₄^—):

в кислой среде – Mn⁺² (соль), бесцветный раствор;
в нейтральной среде – MnO₂, бурый осадок;
в щелочной среде — MnO₄^2- , раствор зеленого цвета.

К схемам реакций:

KMnO₄ + Na₂SO₃ + H₂SO₄ → MnSO₄+ Na₂SO₄ + K₂SO₄ + H₂O

KMnO₄ + Na₂SO ₃ + H₂O → MnO₂↓ + Na₂SO₄+ KOH

KMnO₄ + Na₂SO₃ + КOH → Na₂SO₄ + K₂MnO₄ + H₂O

Подберите коэффициенты методом электронного баланса. Укажите окислитель и восстановитель

(Задание разноуровневое: сильные учащиеся записывают продукты реакции самостоятельно)

Вы проделали лабораторный опыт, предложите вещество, с помощью которого можно очистить халат.

Демонстрационный опыт:

Пятна от раствора перманганата калия быстро выводятся раствором пероксида водорода, подкисленным уксусной кислотой:

2KMnO₄ + 9H₂O₂ + 6CH₃COOH = 2Mn(CH₃COO)₂ +2CH₃COOK + 7O₂ + 12H₂O

Старые пятна перманганата калия содержат оксид марганца (IV), поэтому будет протекать еще одна реакция:

MnO₂ + 3H₂O₂ + 2CH₃COOH = Mn(CH₃COO)₂ + 2O₂ + 4H₂O (слайд 12)

После выведения пятен кусок ткани необходимо промыть водой.

Значение окислительно-восстановительных реакций

В рамках одного урока невозможно рассмотреть все многообразие окислительно-восстановительных реакций. Но их значение в химии, технологии, повседневной жизни человека трудно переоценить.

Ученик: Окислительно-восстановительные реакции лежат в основе получения металлов и сплавов, водорода и галогенов, щелочей и лекарственных препаратов.

С окислительно-восстановительными реакциями связано функционирование биологических мембран, многие природные процессы: обмен веществ, брожение, дыхание, фотосинтез. Без понимания сущности и механизмов протекания окислительно-восстановительных реакций невозможно представить работу химических источников тока (аккумуляторов и батареек), получение защитных покрытий, виртуозную обработку металлических поверхностей изделий.

Для целей отбеливания и дезинфекции пользуются окислительными свойствами таких наиболее известных средств, как пероксид водорода, перманганат калия, хлор и хлорная, или белильная, известь.

Хлор как сильный окислитель используют для стерилизации чистой воды и обеззараживания сточных вод.

4. Подведение итогов по уроку, комментирование выставленных оценок.

Тест:

В кислой среде KMnO₄ восстанавливается до:
1. соль Mn⁺²
2. MnO₂
3. K₂MnO₄
Концентрированная H₂SO₄ при обычной температуре пассивирует:
1. Zn
2. Сu
3. AI
Концентрированная HNO₃ не реагирует с металлом:
1. Ca
2. Au
3. Mg
Разбавленная HNO₃ с активными металлами восстанавливается до:
1. NO
2. N₂
3. N₂O
Какой продукт восстановления KMnO₄пропущен: 2KMnO₄ + 3K₂SO ₃ + H₂O = + 3K₂SO₄+ 2KOH

MnO₂
2MnSO₄
K₂MnO₄

(взаимопроверка тестов в парах)

5. Инструктирование по домашнему заданию.

Используя схемы, данные на уроке, закончите уравнения реакций и расставьте в них коэффициенты методом электронного баланса:

AI + H₂SO₄ (конц.) →
Ag + HNO₃ (конц.) →
KBr + KMnO₄ + H₂SO₄ → …….. + Br₂ + K₂SO₄ + H₂O.

Преподаватель Лукашина И.В.

Источник