|
Архитектура Аудит Военная наука Иностранные языки Медицина Металлургия Метрология Образование Политология Производство Психология Стандартизация Технологии |
|
|
Архитектура Аудит Военная наука Иностранные языки Медицина Металлургия Метрология Образование Политология Производство Психология Стандартизация Технологии |
ОСНОВНЫЕ ЗАКОНОМЕРНОСТИ ПРОТЕКАНИЯ
ХИМИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ Цель работы: изучение влияния различных факторов на протекание химических реакций. Оборудование и реактивы: водяная баня, пробирки, лучинка, спички, стаканы (100 мл), секундомер, цилиндры (50 мл), термометры, химические стаканы; мел или мрамор (кусочки и порошок), MnO2, KCl; растворы: H2SO4 (1 М), HCl (2 М), KOH (2 М), H2O2 (30%-ный), FeCl3 (0,001 М и 0,1 М), KNCS (0,001 М и 0,1 М), K2CrO4 (0,1 М), Na2S2O3 (0,1 М); дистиллированная вода. Теоретическая часть Химическая реакция заключается в разрыве одних и образовании других связей, поэтому она сопровождается выделением или поглощением энергии в виде теплоты, света, работы расширения образовавшихся газов. Скорость химической реакции определяется количеством вещества, прореагировавшего в единицу времени в единице объема. v = ∆С / ∆τ моль/(л·с) Скорость реакции зависит от природы реагирующих веществ и от условий, в которых реакция протекает. Важнейшими из них являются: концентрация, температура и присутствие катализатора. Природа реагирующих веществ оказывает решающее влияние на скорость реакции. В большинстве случаев при повышении температуры на 10° скорость гомогенной реакции увеличивается в 2–4 раза – правило Вант-Гоффа. Зная величину γ, можно рассчитать изменение скорости реакции при изменении температуры от Т1 до Т2 по формуле ∆v = v (Т2) / v (Т1) = γ(T2–T1)/10 Из этого следует, что при повышении температуры в арифметической прогрессии скорость возрастает в геометрической. Катализ – изменение скорости химической реакции в присутствии катализаторов. Вещества, ускоряющие скорость химической реакции, но остающееся неизменным после того, как химическая реакция заканчивается, называются катализаторами, а замедляющие скорость химической реакции – ингибиторами. Катализ играет большую роль не только в химии, но и в биологии, так как практически все биохимические превращения, происходящие в живых организмах, являются каталитическими. В роли катализаторов в этом случае выступают ферменты – вещества биологического происхождения. Химические реакции, которые при одних и тех же условиях могут идти в противоположных направлениях, называются обратимыми. Изменения, происходящие в системе в результате внешних воздействий, определяются принципом подвижного равновесия – принципом Ле Шателье: внешнее воздействие на систему, находящуюся в состоянии равновесия, приводит к смещению этого равновесия в направлении, при котором эффект произведенного воздействия ослабляется. Принцип Ле Шателье универсален, так как применим не только к химическим процессам, но и к физическим, таким, как плавление, кипение и т.д. Практическая часть Опыт 1. Зависимость скорости реакции от концентрации реагирующих веществ В три большие пробирки налейте 0,1 М раствор Na2S2O3 и H2O, в другие три пробирки – 1 М раствора H2SO4 по приведенной ниже схеме (см. таблицу). Попарно слейте приготовленные растворы Na2S2O3 и H2SO4, начните отсчет времени по секундомеру до начала помутнения. Na2S2O3 + H2SO4 = Na2SO4 + S + SO2 + H2O Постройте график зависимость скорости реакции от концентрации Na2S2O3, откладывая на оси абсцисс концентрацию Na2S2O3, а на оси ординат – величину, пропорциональную скорости.
Опыт 2. Зависимость скорости реакции от температуры Налейте в две пробирки по 5 мл 0,1 М раствора Na2S2O3, в другие две по 5 мл 1 М раствора H2SO4. Разделить их на две пары, по пробирке с Na2S2O3 и H2SO4 в каждой паре. Отметьте температуру воздуха в лаборатории. Слейте вместе растворы первой пары и запишите время протекания реакции (до появления мути). Вторую пару пробирок поместите на водяную баню и нагрейте до температуры, превышающей комнатную на 10 °С и запишите время протекания реакции. Запишите результаты в виде таблицы:
Постройте график зависимость между скоростью реакции и температурой. Опыт 3. Зависимость скорость реакции от площади поверхности реагирующих веществ Поместите в одну пробирку кусочки, а в другую порошок мрамора (или мела), предварительно взвесив их на технических весах по 0,5 г. Прилейте в обе пробирки по 5 мл разбавленной HCl. Запишите время полного протекания реакций. Объясните влияние поверхности реагирующих веществ на скорость реакции в гетерогенной системе. Опыт 4. Зависимость скорость реакции от катализатора Налейте в химический стакан 10 мл 3% раствора Н2О2 и поднесите к поверхности тлеющую лучинку. Затем внесите в этот стакан небольшое количество MnO2 и поднесите вторично тлеющую лучину. Запишите наблюдения. Составьте уравнения реакций. Опыт 5. Влияние концентрации реагирующих веществ на химическое равновесие В химическом стакане смешайте по 10 мл очень разбавленных (0,001 М) растворов FeCl3 и KNCS. FeCl 3 + 3 KNCS = Fe ( NCS )3 + 3 KCl Полученный раствор разлейте поровну в четыре пробирки, затем добавьте в них следующие вещества по схеме: 1 пробирка: контроль 2 пробирка: + 2–3 капли 0,1 М раствор KNCS 3 пробирка: + 2–3 капли 0,1 М раствор FeCl3 4 пробирка: + несколько кристаллов KCl Сравните цвета жидкости в пробирках 2–4 с контролем. Наблюдения запишите в виде таблицы:
Контрольные задания 1. Назовите факторы, влияющие на скорость реакции в гомогенных системах. Правило Вант-Гоффа. 2. Как изменится скорость образования NO2 в соответствии с реакцией: 2NО + О2 = 2NO2, если давление в системе увеличить в 3 раза, а температуру оставить неизменной? 3. Скорость некоторой реакции увеличивается в 2 раза при повышении температуры на каждые 10° С в интервале от 0 до 60° С. Во сколько раз увеличится скорость при повышении температуры от 20 до 45° С? 4. Как повлияет на равновесие в реакциях: 1) 2NO2 2) 2H2S а) повышение температуры; б) понижение давления? 5. Как повлияет на равновесие в реакциях: 1) 2H2 + O2 2) N2 + O2 а) понижение температуры; б) повышение давления?
Лабораторная работа № 6. ЗЕМЛЯ ВО ВСЕЛЕННОЙ
Цель работы: изучить особенности движения планет вокруг Солнца; размеры и движение Земли вокруг Солнца. Материалы и оборудование: географический атлас, географический глобус, циркуль, линейка, миллиметровая бумага. Теоретическая часть Повторите материал по темам «Вселенная», «Звезды», «Земля» и выясните, какие объекты составляют систему небесных тел. Практическая часть Задание 1. Рассмотрите схему движения планет вокруг Солнца в разделе «Звезды» и таблицу 2. Дайте сравнительную характеристику Земли и одной из планет Солнечной системы (по выбору студента) по следующей форме (табл. 1). Таблица 1. Сравнительная характеристика Земли и других планет
Таблица 1. Характеристики больших планет Солнечной системы
Задание 2. Дайте краткую физико-географическую характеристику выбранной планеты, ориентируясь на следующие вопросы: - Способна ли планета удерживать вокруг себя атмосферу? - Есть ли на этой планете смена времен года и если есть, то с чем связана – с ее расстоянием от Солнца или с наклоном оси? - Каков состав атмосферы? - Как влияет атмосфера на температурный режим планеты? - Каковы суточные контрасты температур? - Чем отличается эта планета от планет земной группы (если выбрана одна из больших планет)? - Оцените физико-географические условия для существования биосферы на данной планете. Задание 3. Выполните рисунки 2 и 3 и объясните возникновение солнечных и лунных затмений.
Рис. 1. Схема солнечного затмения Рис. 1. Схема лунного затмения
С чем связано наступление лунных и солнечных затмений? Почему затмения не происходят каждый месяц (одно солнечное и одно лунное)? Задание 4. Пользуясь данными табл. 2, постройте график «Зависимость дальности видимого горизонта от высоты места наблюдения». Таблица 2
График вычерчивают на миллиметровой бумаге, масштабы – горизонтальный и вертикальный – могут быть различными. Наиболее удобные масштабы: горизонтальный 1:100 000, вертикальный 1:4000000. Для построения графика берут систему прямоугольных координат. На оси абсцисс откладывают высоту места наблюдения, на оси ординат – дальность видимого горизонта. При построении кривой первые четыре цифры, обозначающие высоту места наблюдения, не принимаются во внимание, поэтому на кривой будет показано изменение дальности видимого горизонта с высоты 100 м. Высоты 2, 10, 50 м и соответствующая им дальность видимого горизонта из-за масштаба не учитываются, на них следует обратить внимание при анализе графика. Вычислите по графику дальность видимого горизонта для вы-сот: 8848 м (Джомолунгма), 5642 м (Эльбрус). Пользуясь графиком, данными таблицы 2 и картой, определите, можно ли с мыса Дежнева увидеть берега Америки? Можно ли из Санкт-Петербурга увидеть берега Финляндии? Для ответа на поставленные вопросы из карты атласа надо выписать высоту побережья у м. Дежнева и Санкт-Петербурга, по графику определить дальность видимого горизонта с этих точек, по карте – расстояние между соответствующими пунктами. Высоту противоположного берега принимают за 0 м. Объясните, почему, учитывая только эти данные, нельзя определить истинные пределы видимости. Дальность видимого горизонта земной поверхности при нормальном состоянии атмосферы определяют по формуле где h – высота места наблюдения. Задание 5. Определите протяженность России с севера на юг от северной точки на материке мыс Челюскин (77° 43' с.ш.) до южной, находящейся на границе Дагестана с Азербайджаном (41 11' с.ш.). Задание 6. Ответьте на следующие вопросы: Воспроизведите рисунок 4 и продолжите построение: 1) покажите положение светораздельной плоскости; 2) покажите направление суточного вращения Земли (вдоль параллели); 3) заштрихуйте темную половину Земли.
Рис. 4. Освещение Земли солнечными лучами
Задание 6. Постройте кривые продолжительности самого длинного и самого короткого дня на разных широтах Северного полушария (табл. 3). Таблица 3. Изменение продолжительности дня на разных широтах Северного полушария в течение года
На оси абсцисс обозначают градусы широты, на оси ординат – часы суток. Обе кривые строят на одном графике разным цветом. Проанализируйте ход кривых и ответьте на вопросы: По графику определите, какова продолжительность самого короткого и самого длинного дня в Архангельске, Москве, Волгограде. Контрольные задания 1. Какова продолжительность дня и ночи на экваторе? 2. Как изменяется продолжительность дня и ночи по направлению от экватора к полюсам? 3. Каковы основные доказательства вращения Земли вокруг оси? 4. Почему падающие на Землю тела отклоняются к востоку? На какой широте это отклонение наибольшее, где оно равно нулю? 5. На сколько часовых поясов разделена территория России? Лабораторная работа № 7. СОЛНЕЧНАЯ АКТИВНОСТЬ Цель работы: изучение солнечной активности. Материалы и оборудование: фотоснимки Солнца, интернет-ресурсы. - http://antwrp.gsfc.nasa.gov/apod/astropix.html - http://umbra.gsfc.nasa.gov/images/latest.html - http://sohowww.nascom.nasa.gov/ - http://www.sel.noaa.gov/solar_images/ImageIndex.cgi/ - http://www.chat.ru/~aryback/ - http://www.hao.ucar.edu/public/research/mlso/ - http://umbra.nascom.nasa.gov/images/latest.html Теоретическая часть Солнечная активность характеризуется различными факторами. Прежде всего, это количество солнечных пятен – областей с сильным магнитным полем и более низкой температурой. Сильное магнитное поле пятна подавляет конвективные течения, приносящие энергию из недр Солнца, и поэтому газ в центре пятна остывает, температура пятна на Солнце 4000 К –5000 К. Но полный поток энергии сохраняется, поэтому около пятна образуется яркий ореол с более высокой температурой, чем 6000 К. Солнечная активность характеризуется также солнечными вспышками, протуберанцами, корональными дырами. Статистика солнечных пятен сводится к подсчету числа групп пятен g и числа всех пятен f, включая в группы и одиночные пятна. По результатам подсчета вычисляется число Вольфа: W = 10g + f. Например, если число групп пятен g = 10 и число пятен N = 90, то число Вольфа W = 10g + N = 190. Если среднее число Вольфа превышает 200 единиц, а среднее количество солнечных групп было больше десяти, то такие параметры соответствуют эпохе максимума пятнообразовательной деятельности Солнца и максимальной солнечной активности. В июле 2000 года среднемесячный показатель числа Вольфа достиг аномальных величин, превысив 300 единиц. Последствием такой солнечной активности явилось даже наблюдения полярного сияния в Москве и Подмосковье в ночь с 15 на 16 июля 2000 года (широта 56o).
Это же можно оценивать и проще. Если угловой размер Солнца около 30 минут=1800I, то угловой размер пятна, которое в сто раз меньше, имеет примерно размеры в сто раз меньше размеров Солнца. А это примерно размеры нашей Земли. Практическая часть Задание 1. Подсчитать число Вольфа W по фотографиям Солнца. Сравнить с табличными данными о числе Вольфа за последние два года. Сделать вывод о проявлениях солнечной активности за наблюдаемый 23 цикл солнечной активности. Найти три фотографии Солнца по адресам http://sohowww.nascom.nasa.gov/ Сохранить три фотографии в jpg для последующего анализа солнечной активности. По адресу http://www.chat.ru/~aryback/ найти показатели о числе Вольфа по дням июля текущего года. Заполнить таблицу отчета.
Задание 2. Определить угловой и линейный размер солнечного пятна. Найти по адресу http://antwrp.gsfc.nasa.gov/apod/ap000925.html прекрасную фотографию очень большого по размерам солнечного пятна. Большое пятно 23 цикла солнечной активности, одно из самых больших, зарегистрированных на Солнце. Сравнить размеры этого пятна с размерами Земли. По адресу http://www.spacew.com/sunnow/index.html можно найти изображение пятна, самого большого за последние 10 лет. Оно более, чем в 13 раз больше Земли! Заполнить таблицу отчета.
Задание 3. Изучить по полученным фотографиям яркие ореолы вокруг солнечных пятен. Сделать вывод о температуре пятна, температуре яркого ореола и средней температуре фотосферы. Заполнить таблицу отчета.
Задание 4. Изучить проявления солнечной активности по фотографии солнечной вспышки, сопровождающейся большим корональным выбросом, породившим продолжительный геомагнитный шторм около Земли, полученной научным спутником TRACE http://antwrp.gsfc.nasa.gov/apod/ap001115.html и фотографии гигантского протуберанца http://antwrp.gsfc.nasa.gov/apod/ap990923.html, http://seds.lpl.arizona.edu/nineplanets/nineplanets/sol.html Контрольные задания 1. Строение Солнечной системы. 2. В какие сроки наблюдался плавный рост пятнообразования? 3. В какие сроки наблюдался максимум солнечной активности? 4. Сделать вывод о способах проявления солнечной активности за 23 цикл солнечной активности. 5. Сравнить 23 цикл солнечной активности, с другими циклами солнечной активности. Лабораторная работа № 8. СРАВНЕНИЕ СТРОЕНИЯ КЛЕТОК ПРОКАРИОТ И ЭУКАРИОТ
Цель работы: изучить особенности строения клеток различных организмов. Материалы и оборудование: микроскоп, предметные и покровные стекла, стакан с водой, стеклянные палочки, чешуи лука репчатого, культура дрожжей, культура сенной палочки, микропрепарат клеток многоклеточного животного. Практическая часть 1. Приготовьте микропрепараты кожицы лука, дрожжевых грибов, бактерии сенной палочки. Под микроскопом рассмотрите их, а также готовый микропрепарат клеток многоклеточного организма. 2. Сопоставьте увиденное с изображением объектов на таблицах. Зарисуйте клетки в тетрадях и обозначьте видимые в световой микроскоп органоиды. 3. Сравните между собой эти клетки. Ответьте на вопросы: в чем заключается сходство и различие клеток? Каковы причины сходства и различия клеток разных организмов? Попытайтесь объяснить, как шла эволюция бактерий, водорослей, грибов, растений и животных. Сделайте вывод по работе. Контрольные задания 1. Охарактеризовать приведенные ниже понятия и объяснить взаимосвязь между ними: а) абиогенный синтез простейших органических соединений; б) небиологическая полимеризация малых органических молекул; в) возникновение белкового синтеза, контролируемого нуклеиновыми кислотами; г) формирование первых клеток. 2. Объяснить причины невозможности самозарождения жизни на Земле в современную эпоху. 3. Описать условия первичной атмосферы Земли, способствовавшие образованию органических соединений. 4. Охарактеризовать особенности нуклеиновых кислот, белков и липидов, лежащие в основе формирования клеточного уровня организации живой материи. 5. Показать отдельные этапы, из которых мог бы слагаться процесс развития жизни на Земле.
Лабораторная работа 9. ВЫЯВЛЕНИЕ АКТИВНОСТИ ПРОЦЕССА ФОТОСИНТЕЗА Цель работы: сформировать знания о роли ферментов в клетках и выяснить как проявляется активность фермента в живых и мертвых тканях. Материалы и оборудование: листочки элодеи, хлорофитума, колеуса, луковицы лука репчатого, клубни картофеля, 3% раствор пероксида водорода, 1,5% раствор бензидина, ступки фарфоровые с пестиками, терки для картофеля, пробирки, пипетки, спиртовка, весы. Теоретическая часть Пероксид водорода – высокотоксичное для клетки соединение. Функцию его нейтрализации выполняет фермент каталаза, разлагающий пероксид водорода на воду и кислород. Доказательством выделения кислорода является посинение раствора вследствие окисления бензидина. Отсутствие реакции при кипячении фермента – свидетельство того, что фермент действует только в активном состоянии. Фермент каталаза содержится в клетках там, где в результате метаболизма могут возникать молекулы пероксида водорода (например, в пероксисомах – особых одномембранных органеллах клетки). Учебной программой предусмотрено изучение темы на примере элодеи, хлорофитума и колеуса. Однако данные растения менее доступны, чем другие материалы, и, кроме того, активность фермента гораздо выше при использовании вытяжки из клубней картофеля или луковиц лука репчатого. Поэтому в данной работе предлагается три варианта опытов. Практическая часть 1. Растереть в ступке несколько листочков элодеи (хлорофитума, колеуса или др.), добавить 5–10 мл воды, отжать сок и разлить его в две пробирки; 2. Растереть в ступке либо натереть на терке 5 г лука, добавить 50 мл воды и разлить отжатый сок в две пробирки; 3. Натереть на терке 2 г картофеля, добавить 50 мл воды, Разлить отжатый сок в две пробирки. 4. Одну пробирку с вытяжкой прокипятить. Добавить в обе пробирки (контрольную и опытную) по 2 мл 3% раствора пероксида водорода (а при наличии - и несколько капель 1,5% раствора бензидина). 5. Объяснить причины выделения пузырьков газа, посинения раствора, отсутствия реакции в пробирках с прокипяченной вытяжкой. 6. Сделать вывод по работе (обобщить результаты работы, описав характерные свойства ферментов, особенности их действия). Контрольные задания 1. Охарактеризовать приведенные ниже термины и понятия и объяснить взаимосвязь между ними: а) митохондрии и синтез АТФ; б) пластиды и фотосинтез; в) рибосомы и биосинтез белка. 2. Сформулировать и разъяснить суть положений современной клеточной теории. 3. Продемонстрировать существующее в природе многообразие клеток и клеточных организмов (прокариоты и эукариоты, одно- и многоклеточные, растения, грибы, животные). 4. Описать структуру и свойства биологических мембран. 5. Описать структуру и функции клеточной оболочки, цитоплазмы и содержащихся в ней структур. |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Последнее изменение этой страницы: 2019-04-19; Просмотров: 326; Нарушение авторского права страницы
N2O4+ Q;
2H2 + S2 – Q;
2H2O + Q;
2NO – Q;
Если угловой размер солнечного пятна составляет 17", то его линейные размеры около 12363 км, примерно равны диаметру Земли.