Министерство образование и науки готовит разгром химического образовования. Доказательство: Примерные программы среднего (полного) общего образования по химии (базовый и профильный уровни). Пояснительные записки. Источник: Министерство образования и науки РФ.

Предисловие А.В. Краснянского

Базовый уровень дает только представления о химии, но не основы химии. Вся неорганическая химия укладывается в несколько строк:

"Классификация неорганических соединений. Химические свойства основных классов неорганических соединений. Металлы. Электрохимический ряд напряжений металлов. Общие способы получения металлов. Понятие о коррозии металлов. Способы защиты от коррозии. Неметаллы. Окислительно-восстановительные свойства типичных неметаллов (на примере водорода, кислорода, галогенов и серы). Общая характеристика подгруппы галогенов (от фтора до иода). Благородные газы".

Кроме того, программа по химии (базовый уровень) составлена таким образом (последовательность изложения и минимум химических фактов), что по этой программе невозможно обучить школьников основам химии. Это разгром химического образования, поскольку большинство школьников будут иметь только представление о химии, но не систематические химические знания. Разгром химического образования вызовет разрушение высокотехнологичных отраслей нашего хозяйства, что приведет к полной потере какой-либо конкурентноспособности, к потере суверенитета и, в конечном счете, к распаду страны.

1. ПРИМЕРНАЯ ПРОГРАММА СРЕДНЕГО (ПОЛНОГО) ОБЩЕГО ОБРАЗОВАНИЯ ПО ХИМИИ

(БАЗОВЫЙ УРОВЕНЬ)

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

Источник информации: Министерство образования и науки РФ — http://window.edu.ru/window_catalog/files/r37213/17-1-s.pdf

Год издания: 2004

Примерная программа выполняет две основные функции:

Информационно-методическая функция позволяет всем участникам образовательного процесса получить представление о целях, содержании, общей стратегии обучения, воспитания и развития учащихся средствами данного учебного предмета.
Организационно-планирующая функция предусматривает выделение этапов обучения, структурирование учебного материала, определение его количественных и качественных характеристик на каждом из этапов, в том числе для содержательного наполнения промежуточной аттестации учащихся.
Примерная программа является ориентиром для составления авторских учебных программ и учебников. Примерная программа определяет инвариантную (обязательную) часть учебного курса химии в старшей школе на базовом уровне, за пределами которого остается возможность авторского выбора вариативной составляющей содержания образования. Составители учебных программ и учебников химии могут предложить собственный подход в части структурирования и определения последовательности изучения учебного материала, а также путей формирования системы знаний, умений и способов деятельности, развития и социализации учащихся. Тем самым примерная программа содействует сохранению единого образовательного пространства и предоставляет широкие возможности для реализации различных подходов к построению курса химии в старшей школе на базовом уровне.

Структура документа

Примерная программа включает три раздела: пояснительную записку; основное содержание с примерным (в модальности «не менее») распределением учебных часов по разделам курса и возможную последовательность изучения тем и разделов; требования к уровню подготовки выпускников средней (полной) школы по химии на базовом уровне. В примерной программе представлено минимальное по объему, но функционально полное содержание.

Общая характеристика учебного предмета

Основными проблемами химии являются изучение состава и строения веществ, зависимости их свойств от строения, конструирование веществ с заданными свойствами, исследование закономерностей химических превращений и путей управления ими в целях получения веществ, материалов, энергии. Поэтому, как бы ни различались авторские программы и учебники по глубине трактовки изучаемых вопросов, их учебное содержание должно базироваться на содержании примерной программы, которое структурировано по пяти блокам: Методы познания в химии; Теоретические основы химии; Неорганическая химия; Органическая химия; Химия и жизнь. Содержание этих учебных блоков в авторских программах может структурироваться по темам и детализироваться с учетом авторских концепций, но должно быть направлено на достижение целей химического образования в старшей школе.

Цели

Изучение химии в старшей школе на базовом уровне направлено на достижение следующих целей:

• освоение знаний о химической составляющей естественно-научной картины мира, важнейших химических понятиях, законах и теориях;

• овладение умениями применять полученные знания для объяснения разнообразных химических явлений и свойств веществ, оценки роли химии в развитии современных технологий и получении новых материалов;

• развитие познавательных интересов и интеллектуальных способностей в процессе самостоятельного приобретения химических знаний с использованием различных источников информации, в том числе компьютерных;

• воспитание убежденности в позитивной роли химии в жизни современного общества, необходимости химически грамотного отношения к своему здоровью и окружающей среде;

• применение полученных знаний и умений для безопасного использования веществ и материалов в быту, сельском хозяйстве и на производстве, решения практических задач в повседневной жизни, предупреждения явлений, наносящих вред здоровью человека и окружающей среде.

Место предмета в базисном учебном плане

Федеральный базисный учебный план для образовательных учреждений Российской Федерации отводит 70 часов для обязательного изучения учебного предмета «Химия» на этапе среднего (полного) общего образования на базовом уровне. Примерная программа рассчитана на 70 учебных часов. При этом в ней предусмотрен резерв свободного учебного времени в объеме (7) учебных часов (или 10 %) для реализации авторских подходов, использования разнообразных форм организации учебного процесса, внедрения современных методов обучения и педагогических технологий.

Общеучебные умения, навыки и способы деятельности

Примерная программа предусматривает формирование у учащихся общеучебных умений и навыков, универсальных способов деятельности и ключевых компетенций. В этом направлении приоритетами для учебного предмета «Химия» в старшей школе на базовом уровне являются: умение самостоятельно и мотивированно организовывать свою познавательную деятельность (от постановки цели до получения и оценки результата); использование элементов причинно-следственного и структурно-функционального анализа; определение сущностных характеристик изучаемого объекта; умение развернуто обосновывать суждения, давать определения, приводить доказательства; оценивание и корректировка своего поведения в окружающей среде, выполнение в практической деятельности и в повседневной жизни экологических требований; использование мультимедийных ресурсов и компьютерных технологий для обработки, передачи, систематизации информации, создания баз данных, презентации результатов познавательной и практической деятельности.

Результаты обучения

Результаты изучения курса «Химия» приведены в разделе «Требования к уровню подготовки выпускников», который полностью соответствует стандарту. Требования направлены на реализацию деятельностного, практикоориентированного и личностно ориентированного подходов; освоение учащимися интеллектуальной и практической деятельности; овладение знаниями и умениями, востребованными в повседневной жизни, позволяющими ориентироваться в окружающем мире, значимыми для сохранения окружающей среды и собственного здоровья.

Рубрика «Знать/понимать» включает требования к учебному материалу, который усваиваются и воспроизводятся учащимися.

В рубрике «Использовать приобретенные знания и умения в практической деятельности и повседневной жизни» представлены требования, выходящие за рамки учебного процесса и нацеленные на решение разнообразных жизненных задач.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ (70 ч.)

МЕТОДЫ ПОЗНАНИЯ В ХИМИИ ( 2 ч.)

Научные методы познания веществ и химических явлений. Роль эксперимента и теории в химии. Моделирование химических процессов.

Демонстрации

Анализ и синтез химических веществ.

ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ХИМИИ (18 ч.)

Современные представления о строении атома. Атом. Изотопы. Атомные орбитали. Электронная классификация элементов (s-, p-элементы). Особенности строения электронных оболочек атомов переходных элементов. Периодический закон и периодическая система химических элементов Д.И.Менделеева, их мировоззренческое и научное значение. Химическая связь. Ковалентная связь, ее разновидности и механизмы образования. Степень окисления и валентность химических элементов. Ионная связь. Катионы и анионы. Металлическая связь. Водородная связь, ее роль в формировании структур биополимеров. Единая природа химических связей. Вещество Качественный и количественный состав вещества. Вещества молекулярного и немолекулярного строения. Кристаллические решетки. Причины многообразия веществ: изомерия, гомология, аллотропия. Чистые вещества и смеси. Способы разделения смесей и их использование. Явления, происходящие при растворении веществ – разрушение кристаллической решетки, диффузия, диссоциация, гидратация. Истинные растворы. Способы выражения концентрации растворов: массовая доля растворенного вещества. Диссоциация электролитов в водных растворах. Сильные и слабые электролиты. Понятие о коллоидах и их значение (золи, гели). Химические реакции..Классификация химических реакций в неорганической и органической химии по различным признакам. Особенности реакций в органической химии. Реакции ионного обмена в водных растворах. Гидролиз неорганических и органических соединений. Среда водных растворов: кислая, нейтральная, щелочная. Водородный показатель (рН) раствора. Тепловой эффект химической реакции. Окислительно-восстановительные реакции. Электролиз растворов и расплавов. Практическое применение электролиза. Скорость реакции, ее зависимость от различных факторов. Катализаторы и катализ. Представление о ферментах, как биологических катализаторах белковой природы.
Обратимость реакций. Химическое равновесие и способы его смещения.

Демонстрации

Модели ионных, атомных, молекулярных и металлических кристаллических решеток.
Модели молекул изомеров и гомологов.
Получение аллотропных модификаций серы и фосфора.
Растворение окрашенных веществ в воде (сульфата меди (II), перманганата калия,
хлорида железа (III)).
Зависимость скорости реакции от концентрации и температуры.
Разложение пероксида водорода в присутствии катализатора (оксида марганца (IV) и
фермента (каталазы).
Образцы пищевых, косметических, биологических и медицинских золей и гелей.
Эффект Тиндаля.

Лабораторные опыты

Определение характера среды раствора с помощью универсального индикатора.
Проведение реакций ионного обмена для характеристики свойств электролитов.

НЕОРГАНИЧЕСКАЯ ХИМИЯ ( 13 ч.).

Классификация неорганических соединений. Химические свойства основных классов неорганических соединений. Металлы. Электрохимический ряд напряжений металлов. Общие способы получения металлов. Понятие о коррозии металлов. Способы защиты от коррозии. Неметаллы. Окислительно-восстановительные свойства типичных неметаллов (на примере водорода, кислорода, галогенов и серы). Общая характеристика подгруппы галогенов (от фтора до иода). Благородные газы.

Демонстрации

Образцы металлов и неметаллов.
Возгонка иода.
Изготовление иодной спиртовой настойки.
Взаимное вытеснение галогенов из растворов их солей.
Образцы металлов и их соединений.
Горение серы, фосфора, железа, магния в кислороде.
Взаимодействие щелочных и щелочноземельных металлов с водой.
Взаимодействие меди с кислородом и серой.
Опыты по коррозии металлов и защите от нее.

Лабораторные опыты

Взаимодействие цинка и железа с растворами кислот и щелочей.
Знакомство с образцами металлов и их рудами (работа с коллекциями).
Знакомство с образцами неметаллов и их природными соединениями (работа с кол-
лекциями).
Распознавание хлоридов и сульфатов.
Практические занятия
Получение, собирание и распознавание газов.
Решение экспериментальных задач по теме «Металлы и неметаллы».
Идентификация неорганических соединений.

ОРГАНИЧЕСКАЯ ХИМИЯ (25 ч.)

Классификация и номенклатура органических соединений. Химические свойства основных классов органических соединений. Теория строения органических соединений. Углеродный скелет. Радикалы. Функциональные группы. Гомологический ряд, гомологи. Структурная изомерия. Углеводороды: алканы, алкены и диены, алкины, арены. Природные источники углеводородов: нефть и природный газ. Кислородсодержащие соединения: одно- и многоатомные спирты, фенол, альдегиды, одноосновные карбоновые кислоты, сложные эфиры, жиры, углеводы. Азотсодержащие соединения: амины, аминокислоты, белки. Полимеры: пластмассы, каучуки, волокна.

Демонстрации

Примеры углеводородов в разных агрегатных состояниях (пропан-бутановая смесь в
зажигалке, бензин, парафин, асфальт).
Получение этилена и ацетилена.
Качественные реакции на кратные связи.

Лабораторные опыты

Знакомство с образцами пластмасс, волокон и каучуков (работа с коллекциями).
Знакомство с образцами природных углеводородов и продуктами их переработки (работа с коллекциями).
Знакомство с образцами пищевых, косметических, биологических и медицинских золей и гелей.
Изготовление моделей молекул органических соединений.
Обнаружение непредельных соединений в жидких нефтепродуктах и растительном масле.
Качественные реакции на альдегиды, многоатомные спирты, крахмал и белки.

Практические занятия

Идентификация органических соединений.
Распознавание пластмасс и волокон.

ХИМИЯ И ЖИЗНЬ (5 ч.)

Химия и здоровье. Лекарства, ферменты, витамины, гормоны, минеральные воды. Проблемы, связанные с применением лекарственных препаратов. Химия в повседневной жизни. Моющие и чистящие средства. Правила безопасной работы со средствами бытовой химии. Бытовая химическая грамотность. Промышленное получение химических веществ на примере производства серной кислоты. Химическое загрязнение окружающей среды и его последствия.

Демонстрации

Образцы лекарственных препаратов и витаминов.
Образцы средств гигиены и косметики.

Лабораторные опыты

Знакомство с образцами лекарственных препаратов домашней медицинской аптечки.
Знакомство с образцами моющих и чистящих средств. Изучение инструкций по их
составу и применению

РЕЗЕРВ СВОБОДНОГО ВРЕМЕНИ 7 ч

ТРЕБОВАНИЯ К УРОВНЮ ПОДГОТОВКИ ВЫПУСКНИКОВ

В результате изучения химии на базовом уровне ученик должен знать / понимать

• важнейшие химические понятия: вещество, химический элемент, атом, молекула, относительные атомная и молекулярная массы, ион, аллотропия, изотопы, химическая связь, электроотрицательность, валентность, степень окисления, моль, молярная масса, молярный объем, вещества молекулярного и немолекулярного строения, растворы, электролит и неэлектролит, электролитическая диссоциация, окислитель и восстановитель, окисление и восстановление, тепловой эффект реакции, скорость химической реакции, катализ, химическое равновесие, углеродный скелет, функциональная группа, изомерия, гомология;
• основные законы химии: сохранения массы веществ, постоянства состава, периодический закон;
• основные теории химии: химической связи, электролитической диссоциации, строения органических соединений;
• важнейшие вещества и материалы: основные металлы и сплавы; серная, соляная, азотная и уксусная кислоты; щелочи, аммиак, минеральные удобрения, метан, этилен, ацетилен, бензол, этанол, жиры, мыла, глюкоза, сахароза, крахмал, клетчатка, белки, искусственные и синтетические волокна, каучуки, пластмассы;

уметь

• называть изученные вещества по «тривиальной» или международной номенклатуре;
• определять: валентность и степень окисления химических элементов, тип химической связи в соединениях, заряд иона, характер среды в водных растворах неорганических соединений, окислитель и восстановитель, принадлежность веществ к различным классам органических соединений;
• характеризовать: элементы малых периодов по их положению в периодической системе Д.И.Менделеева; общие химические свойства металлов, неметаллов, основных классов неорганических и органических соединений; строение и химические свойства изученных органических соединений;
• объяснять: зависимость свойств веществ от их состава и строения; природу химической связи (ионной, ковалентной, металлической), зависимость скорости химической реакции и положения химического равновесия от различных факторов;
• выполнять химический эксперимент по распознаванию важнейших неорганических и органических веществ;
• проводить самостоятельный поиск химической информации с использованием различных источников (научно-популярных изданий, компьютерных баз данных, ресурсов Интернета); использовать компьютерные технологии для обработки и передачи химической информации и ее представления в различных формах;

использовать приобретенные знания и умения в практической деятельности и повседневной жизни для:
• объяснения химических явлений, происходящих в природе, быту и на производстве;
• определения возможности протекания химических превращений в различных условиях и оценки их последствий;
• экологически грамотного поведения в окружающей среде;
• оценки влияния химического загрязнения окружающей среды на организм человека и другие живые организмы;
• безопасного обращения с горючими и токсичными веществами, лабораторным оборудованием;
• приготовления растворов заданной концентрации в быту и на производстве;
• критической оценки достоверности химической информации, поступающей из разных источников.

………………………………………………………………………………………………………………………………….

2. ПРИМЕРНАЯ ПРОГРАММА СРЕДНЕГО (ПОЛНОГО) ОБЩЕГО ОБРАЗОВАНИЯ ПО ХИМИИ

(ПРОФИЛЬНЫЙ УРОВЕНЬ)

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

Источник информации — Министерство образования и науки РФ (http://window.edu.ru/window/library?p_rid=37233)

Год издания: 2004

Статус документа

Примерная программа по химии составлена на основе федерального компонента государственного стандарта среднего (полного) общего образования. Примерная программа конкретизирует содержание предметных тем образовательного стандарта, дает примерное распределение учебных часов по основным разделам курса и рекомендуемую последовательность изучения тем и разделов учебного предмета с учетом межпредметных и внутрипредметных связей, логики учебного процесса, возрастных особенностей учащихся. В примерной программе определен перечень демонстраций, лабораторных опытов, практических занятий и расчетных задач.
Примерная программа выполняет две основные функции: Информационно-методическая функция позволяет всем участникам образовательного процесса получить представление о целях, содержании, общей стратегии обучения, воспитания и развития учащихся средствами данного учебного предмета.
Организационно-планирующая функция предусматривает выделение этапов обучения,
структурирование учебного материала, определение его количественных и качественных характеристик на каждом из этапов, в том числе для содержательного наполнения промежуточной аттестации учащихся.
Примерная программа является ориентиром для составления авторских учебных программ и учебников и определяет инвариантную (обязательную) часть учебного курса химии в старшей школе на профильном уровне, за пределами которого остается возможность авторского выбора вариативной составляющей содержания образования. Составители учебных программ и учебников химии могут предложить собственный подход в части структурирования и определения последовательности изучения учебного материала, а также путей формирования системы знаний, умений и способов деятельности, развития и социализации учащихся. Тем самым примерная
программа содействует сохранению единого образовательного пространства и предоставляет широкие возможности для реализации различных подходов к построению курса химии в старшей школе на профильном уровне.

Структура документа

Примерная программа включает три раздела: пояснительную записку; основное содержание с примерным (в модальности «не менее») распределением учебных часов по разделам курса и возможную последовательность изучения тем и разделов; требования к уровню подготовки выпускников средней (полной) школы по химии на профильном уровне. В примерной программе представлено минимальное по объему, но функционально полное содержание.

Общая характеристика учебного предмета

Основными проблемами химии являются изучение состава и строения веществ, зависимости их свойств от строения, конструирование веществ с заданными свойствами, исследовани закономерностей химических превращений и путей управления ими в целях получения веществ, материалов, энергии. Поэтому, как бы ни различались авторские программы и учебники по глубине трактовки изучаемых вопросов, их учебное содержание должно базироваться на содержании примерной программы, которое структурировано по пяти блокам: Методы научного познания; Основы теоретической химии; Неорганическая химия; Органическая химия; Химия и жизнь. Содержание этих учебных блоков в авторских программах может структурироваться по темам и детализироваться с учетом авторских концепций, но должно быть направлено на достижение целей химического образования в старшей школе.

Цели

Изучение химии в старшей школе на профильном уровне направлено на достижение следующих целей:

• освоение системы знаний о фундаментальных законах, теориях, фактах химии, необходимых для понимания научной картины мира;
• овладение умениями: характеризовать вещества, материалы и химические реакции; выполнять лабораторные эксперименты; проводить расчеты по химическим формулам и уравнениям; осуществлять поиск химической информации и оценивать ее достоверность; ориентироваться и принимать решения в проблемных ситуациях;
• развитие познавательных интересов, интеллектуальных и творческих способностей в процессе изучения химической науки и ее вклада в технический прогресс цивилизации; сложных и противоречивых путей развития идей, теорий и концепций современной химии;
• воспитание убежденности в том, что химия – мощный инструмент воздействия на окружающую среду, и чувства ответственности за применение полученных знаний и умений;
• применение полученных знаний и умений для: безопасной работы с веществами в лаборатории, быту и на производстве; решения практических задач в повседневной жизни; предупреждения явлений, наносящих вред здоровью человека и окружающей среде; проведения исследовательских работ; сознательного выбора профессии, связанной с химией.

Место предмета в базисном учебном плане

Федеральный базисный учебный план для образовательных учреждений Российской Федерации отводит часов для обязательного изучения учебного предмета «Химия» на этапе среднего (полного) общего образования на профильном уровне.
Примерная программа рассчитана на 210 учебных часов. При этом в ней предусмотрен резерв свободного учебного времени в объеме (21) учебного часа (или 10 %) для реализации авторских подходов, использования разнообразных форм организации учебного процесса, внедрения современных методов обучения и педагогических технологий.

Общеучебные умения, навыки и способы деятельности

Примерная программа предусматривает формирование у учащихся общеучебных умений и навыков, универсальных способов деятельности и ключевых компетенций. В этом направлении приоритетами для учебного предмета «Химия» в старшей школе на профильном уровне являются: умение самостоятельно и мотивированно организовывать свою познавательную деятельность (от постановки цели до получения и оценки результата); использование элементов причинно-следственного и структурно-функционального анализа; исследование несложных реальных связей и зависимостей; определение сущностных характеристик изучаемого объекта; самостоятельный выбор критериев для сравнения, сопоставления, оценки и классификации объектов; поиск нужной информации по заданной теме в источниках различного типа; умение развернуто обосновывать суждения, давать определения, приводить доказательства; объяснение изученных положений на самостоятельно подобранных конкретных примерах; оценивание и корректировка своего поведения в окружающей среде, выполнение в практической деятельности и в повседневной жизни экологических требований; использование мультимедийных ресурсов и компьютерных технологий для обработки, передачи, систематизации информации, создания баз данных, презентации результатов познавательной и практической деятельности.

Результаты обучения

Рубрика «Уметь» включает требования, основанные на более сложных видах деятельности, в том числе творческой: объяснять, изучать, распознавать и описывать, выявлять, сравнивать, определять, анализировать и оценивать, проводить самостоятельный поиск необходимой информации и т.д. В рубрике «Использовать приобретенные знания и умения в практической деятельности и повседневной жизни» представлены требования, выходящие за рамки учебного процесса и нацеленные на решение разнообразных жизненных задач.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ (210 час)

МЕТОДЫ НАУЧНОГО ПОЗНАНИЯ (4 час)

Научные методы исследования химических веществ и превращений. Роль химического эксперимента в познании природы. Моделирование химических явлений. Взаимосвязь химии, физики, математики и биологии. Естественнонаучная картина мира.

Демонстрации

Анализ и синтез химических веществ.

ОСНОВЫ ТЕОРЕТИЧЕСКОЙ ХИМИИ (50 час)

Атом. Модели строения атома. Ядро и нуклоны. Нуклиды и изотопы. Электрон. Дуализм электрона. Квантовые числа. Атомная орбиталь. Распределение электронов по орбиталям в соответствии с принципом Паули и правилом Хунда. Электронная конфигурация атома. Валентные электроны. Основное и возбужденные состояния атомов. Электронная классификация химических элементов (s-, p-, d- элементы). Электронные конфигурации атомов переходных элементов. Современная формулировка периодического закона и современное состояние периодической системы химических элементов Д.И.Менделеева. Периодические свойства элементов (атомные радиусы, энергия ионизации) и образованных ими веществ. Молекулы и химическая связь. Ковалентная связь, ее разновидности и механизмы образования. Характеристики ковалентной связи. Комплексные соединения. Электроотрицательность. Степень окисления и валентность. Гибридизация атомных орбиталей. Пространственное строение молекул. Полярность молекул. Ионная связь. Металлическая связь. Водородная связь. Межмолекулярные взаимодействия. Единая природа химических связей. Вещества молекулярного и немолекулярного строения. Современные представления о строении твердых, жидких и газообразных веществ. Кристаллические и аморфные вещества. Типы кристаллических решеток (атомарная, молекулярная, ионная, металлическая). Зависимость свойств веществ от типа кристаллических решеток. Причины многообразия веществ: изомерия, гомология, аллотропия, изотопия. Классификация и номенклатура неорганических и органических веществ. Чистые вещества и смеси. Дисперсные системы. Коллоидные системы. Истинные растворы. Растворение как физико-химический процесс. Тепловые явления при растворении. Способы выражения концентрации растворов: массовая доля растворенного вещества, молярная и моляльная концентрации.

Химические реакции, их классификация в неорганической и органической химии. Закономерности протекания химических реакций. Тепловые эффекты реакций. Термохимические уравнения. Понятие об энтальпии и энтропии. Энергия Гиббса. Закон Гесса и следствия из него. Скорость реакции, ее зависимость от различных факторов. Закон действующих масс. Элементарные и сложные реакции. Механизм реакции. Энергия активации. Катализализаторы и катализ (гомогенный, гетерогенный, ферментативный). Обратимость реакций. Химическое равновесие. Константа равновесия. Смещение равновесия под действием различных факторов. Принцип Ле Шателье. Электролитическая диссоциация. Сильные и слабые электролиты. Константа диссоциации. Реакции ионного обмена. Произведение растворимости. Кислотно-основные взаимодействия в растворах. Амфотерность. Ионное произведение воды. Водородный показатель (рН) раствора. Гидролиз органических и неорганических соединений. Значение гидролиза в биологических обменных процессах. Применение гидролиза в промышленности (омылении жиров, получение гидролизного спирта). Окислительно-восстановительные реакции. Методы электронного и электронно-ионного баланса. Направление окислительно-восстановительных реакций. Ряд стандартных электродных потенциалов. Коррозия металлов и ее виды (химическая и электрохимическая). Способы защиты от коррозии.
Химические источники тока. Гальванические и топливные элементы, аккумуляторы. Электролиз растворов и расплавов. Электролитическое получение щелочных, щелочноземельных металлов и алюминия. Практическое применение электролиза.

Демонстрации

Модели ионных, атомных, молекулярных и металлических кристаллических решеток.
Модели молекул изомеров и гомологов.
Получение аллотропных модификаций серы и фосфора.
Растворение окрашенных веществ в воде (сульфата меди (II), перманганата калия, хлорида
железа (III)).
Зависимость скорости реакции от концентрации и температуры.
Разложение пероксида водорода в присутствии катализатора (оксида марганца (IV) и фер-
мента (каталазы).
Образцы пищевых, косметических, биологических и медицинских золей и гелей.
Эффект Тиндаля.

Лабораторные опыты

Определение характера среды раствора с помощью универсального индикатора.
Проведение реакций ионного обмена для характеристики свойств электролитов.
Практические занятия
Приготовление раствора заданной молярной концентрации.
Идентификация неорганических соединений.

НЕОРГАНИЧЕСКАЯ ХИМИЯ (55 час)

Характерные химические свойства металлов, неметаллов и основных классов неорганических соединений. Водород. Положение водорода в Периодической системе. Изотопы водорода. Соединения водорода с металлами и неметаллами. Вода. Жесткость воды и способы ее устранения. Тяжелая вода. Галогены. Общая характеристика подгруппы галогенов. Особенности химии фтора. Галогеноводороды. Получение галогеноводородов. Понятие о цепных реакциях. Галогеноводородные кислоты и их соли – галогениды. Качественная реакция на галогенид-ионы. Кислородсодержащие соединения хлора.
Применение галогенов и их важнейших соединений. Кислород, его физические и химические свойства, получение и применение, нахождение в природе. Аллотропия. Озон, его свойства, получение и применение. Оксиды и пероксиды. Пероксид водорода, его окислительные свойства и применение. Сера. Аллотропия серы. Физические и химические свойства серы, ее получение и применение, нахождение в природе. Сероводород, его физические и химические свойства, получение и применение, нахождение в природе. Сульфиды. Оксид серы (IV), его физические и химические свойства, получение и применение. Оксид серы (VI), его физические и химические свойства, получение и применение. Сернистая кислота и сульфиты. Серная кислота, свойства разбавленной и концентрированной серной кислот. Серная кислота как окислитель. сульфаты. Качественные реакции на сульфид-, сульфит- и сульфат-ионы. Азот, его физические и химические свойства, получение и применение, нахождение в природе. Нитриды. Аммиак, его физические и химические свойства, получение и применение. Аммиачная вода. Образование иона аммония. Соли аммония, их свойства, получение и применение. Качественная реакция на ион аммония. Оксид азота (II), его физические и химические свойства, получение и применение. Оксид азота (IV), его физические и химические свойства, получение и применение. Оксид азота (III) и азотистая кислота, оксид азота (V) и азотная кислота. Свойства азотной кислоты, ее получение и применение. Нитраты, их физические и химические свойства, применение. Фосфор. Аллотропия фосфора. Свойства, получение и применение белого и красного фосфора. Фосфин. Оксиды фосфора (III и V). Фосфорные кислоты. Ортофосфаты. Углерод. Аллотропия углерода (алмаз, графит, карбин, фуллерен). Активированный уголь. Адсорбция. Свойства, получение и применение угля. Карбиды кальция, алюминия и железа. Угарный и углекислый газы, их физические и химические свойства, получение и применение. Угольная кислота и ее соли (карбонаты и гидрокарбонаты). Качественная реакция на карбонат-ион. Кремний, аллотропия, физические и химические свойства кремния, получение и применение, нахождение в природе. Силаны. Оксид кремния (IV). Кремниевые кислоты, силикаты1080 и{. Силикатная промышленность. Благородные газы. Соединения благородных газов. Применение. Щелочные металлы. Общая характеристика подгруппы. Физические и химические свойства лития, натрия и калия. Их получение и применение, нахождение в природе. Оксиды и пероксиды натрия и калия. Едкие щелочи, их свойства, получение и применение. Соли щелочных металлов. Распознавание катионов натрия и калия. Щелочно-земельные металлы. Общая характеристика подгруппы. Физические и химические свойства магния и кальция, их получение и применение, нахождение в природе. Соли кальция и магния, их значение в природе и жизни человека. Алюминий, его физические и химические свойства, получение и применение, нахождение в природе. Алюмосиликаты. Амфотерность оксида и гидроксида алюминия. Соли алюминия. Переходные элементы (серебро, медь, цинк, хром, ртуть, марганец, железо), особенности строения атомов, физические и химические свойства, получение и применение. Оксиды и гидроксиды этих металлов, зависимость их свойств от степени окисления элемента. Важнейшие соли переходных элементов. Окислительные свойства солей хрома и марганца в высшей степени окисления. Комплексные соединения переходных элементов. Общие способы получения металлов. Понятие о металлургии. Сплавы (черные и цветные). Производство чугуна и стали.

Демонстрации

Взаимодействие металлов с неметаллами и водой.
Опыты по коррозии и защите металлов от коррозии.
Взаимодействие оксида кальция с водой.
Устранение жесткости воды.
Качественная реакция на ионы кальция и бария.
Доказательство механической прочности оксидной пленки алюминия.
Отношение алюминия к концентрированной азотной кислоте.
Образцы металлов, их оксидов и некоторых солей.
Получение и свойства гидроксида хрома (III).
Окислительные свойства дихроматов.
Горение железа в кислороде и хлоре.
Опыты, выясняющие отношение железа к концентрированным кислотам.
Получение гидроксидов железа (II) и (III), их свойства.
Синтез хлороводорода и растворение его в воде.
Взаимное вытеснение галогенов из их соединений.
Получение аллотропных видоизменений кислорода и серы.
Взаимодействие серы с водородом и кислородом.
Действие концентрированной серной кислоты на металлы (цинк, медь) и органические вещества (целлюлозу, сахарозу).
Растворение аммиака в воде.
Получение азотной кислоты из нитратов и ознакомление с ее свойствами: взаимодействие с медью.
Термическое разложение солей аммония.
Получение оксида углерода (IV), взаимодействие его с водой и твердым гидроксидом натрия.
Получение кремниевой кислоты.
Ознакомление с образцами стекла, керамических материалов.

Лабораторные опыты

Ознакомление с образцами металлов и сплавов.
Превращение карбоната кальция в гидрокарбонат и гидрокарбоната в карбонат.
Получение гидроксида алюминия и исследование его свойств.
Гидролиз солей алюминия.
Окисление соли хрома (III) пероксидом водорода.
Окислительные свойства перманганата калия и дихромата калия в разных средах.
Взаимодействие гидроксидов железа с кислотами.
Взаимодействие соли железа (II) с перманганатом калия.
Качественные реакции на соли железа (II) и (III).
Ознакомление с образцами чугуна и стали.
Решение экспериментальных задач на распознавание соединений металлов.
Изучение свойств соляной кислоты.
Ознакомление с серой и ее природными соединениями.
Распознавание хлорид-, сульфат- и карбонат-ионов в растворе.
Взаимодействие солей аммония со щелочью.
Ознакомление с различными видами удобрений. Качественные реакции на соли аммония и нитраты.
Решение экспериментальных задач на распознавание веществ.
Ознакомление с различными видами топлива.
Ознакомление со свойствами карбонатов и гидрокарбонатов.
Практические занятия
Получение и собирание газов (кислород, аммиак, оксид углерода (IV) и др.), опыты с ними.
Определение содержания карбонатов в известняке.
Устранение временной жесткости воды.
Исследование восстановительных свойств металлов.
Опыты, характеризующие свойства соединений металлов.
Экспериментальные задачи на получение и распознавание веществ.
Экспериментальное установление связей между классами неорганических соединений.
Расчетные задачи
Вычисление массовой доли химического элемента в соединении.
Установление простейшей формулы вещества по массовым долям химических элементов.
Расчет объемных отношений газов при химических реакциях.
Вычисление массы веществ или объема газов по известному количеству вещества одного из вступивших в реакцию или получающихся веществ.
Расчет теплового эффекта по данным о количестве одного из участвующих в реакции веществ и выделившейся (поглощенной) теплоты.
Вычисления по уравнениям, когда одно из веществ взято в виде раствора определенной концентрации.
Вычисления по уравнениям, когда одно или несколько веществ взяты в избытке.
Вычисление массы или объема продукта реакции по известной массе или объему исходного вещества, содержащего примеси.
Определение выхода продукта реакции от теоретически возможного.
Расчет энтальпии реакции.
Расчет изменения энтропии в химическом процессе.
Расчет изменения энергии Гиббса реакции.
Расчет массы или объема растворенного вещества и растворителя для приготовления определенной массы или объема раствора с заданной концентрацией (массовой, молярной, моляльной).

ОРГАНИЧЕСКАЯ ХИМИЯ (70 час)

Основные положения теории строения органических соединений. Химическое строение как порядок соединения и взаимного влияния атомов в молекулах. Свойство атомов углерода образовывать прямые, разветвленные и замкнутые цепи, ординарные и кратные связи. Гомология, изомерия, функциональные группы в органических соединениях. Зависимость свойств веществ от химического строения. Классификация органических соединений. Основные направления развития теории химического строения.
Образование ординарных, двойных и тройных углерод-углеродных связей в свете представлений о гибридизации электронных облаков. Ионный и свободно-радикальный разрыв ковалентных связей. Предельные углеводороды (алканы), общая формула состава, гомологическая разность, химическое строение. Ковалентные связи в молекулах, sp³-гибридизация. Зигзагообразное строение углеродной цепи, возможность вращения звеньев вокруг углерод-углеродных связей. Изомерия углеродного скелета. Систематическая номенклатура. Химические свойства: горение, галоидирование, термическое разложение, дегидрирование, окисление, изомеризация. Механизм реакции замещения. Синтез углеводородов (реакция Вюрца). Практическое значение предельных углеводородов и их галогенозамещенных. Получение водорода и непредельных углеводородов из предельных. Определение молекулярной формулы газообразного углеводорода по его плотности и массовой доле элементов или по продуктам сгорания. Непредельные углеводороды ряда этилена (алкены). sp² и sp-гибридизация электронных облаков углеродных атомов, σ- и π-связи. Изомерия углеродного скелета и положения двойной связи. Номенклатура этиленовых углеводородов. Геометрическая изомерия. Химические свойства: присоединение водорода, галогенов, галогеноводородов, воды, окисление, полимеризация. Механизм реакции присоединения. Правило Марковникова. Получение углеводородов реакцией дегидрирования. Применение этиленовых углеводородов в органическом синтезе. Понятие о диеновых углеводородах. Каучук как природный полимер, его строение, свойства, вулканизация. Ацетилен – представитель алкинов – углеводородов с тройной связью в молекуле. Особенности химических свойств ацетилена. Получение ацетилена, применение в органическом синтезе. Ароматические углеводороды. Электронное строение молекулы. Химические свойства бензола: реакции замещения (бромирование, нитрирование), присоединения (водорода, хлора). Гомологи бензола, изомерия в ряду гомологов. Взаимное влияние атомов в молекуле толуола. Получение и применение бензола и его гомологов. Понятие о ядохимикатах и их использовании в сельском хозяйстве с соблюдением требований охраны природы. Сравнение строения и свойств предельных, непредельных и ароматических углеводородов. Взаимосвязь гомологических рядов. Природные источники углеводородов и их переработка. Природный и попутный нефтяной газы, их состав и использование в народном хозяйстве. Нефть, ее состав и свойства. Продукты фракционной перегонки нефти. Крекинг и ароматизация нефтепродуктов. Охрана окружающей среды при нефтепереработке и транспортировке нефтепродуктов. Октановое число бензинов. Способы снижения токсичности выхлопных газов автомобилей. Коксование каменного угля, продукты коксования. Проблема получения жидкого топлива из угля. Спирты и фенолы. Атомность спиртов. Электронное строение функциональной группы, полярность связи О – Н. Гомологический ряд предельных одноатомных спиртов. Изомерия углеродного скелета и положения функциональной группы. Спирты первичные, вторичные, третичные. Номенклатура спиртов. Водородная связь между молекулами, влияние ее на физические свойства спиртов. Химические свойства: горение, окисление до альдегидов, взаимодействие со щелочными металлами, галогеноводородами, карбоновыми кислотами. Смещение электронной плотности связи в гидроксильной группе под вилянием заместителей в углеводородном радикале. Применение спиртов. Ядовитость спиртов, губительное воздействие на организм че-ловека. Получение спиртов из предельных (через галогенопроизводные) и непредельных углеводородов. Промышленный синтез метанола. Этиленгликоль и глицерин как представители многоатомных спиртов. Особенности их химических свойств, практическое использование. Фенолы. Строение фенолов, отличие по строению от ароматических спиртов. Физические свойства фенолов. Химические свойства: взаимодействие с натрием, щелочью, бромом. Взаимное влияние атомов в молекуле. Способы охраны окружающей среды от промышленных отходов, содержащих фенол. Альдегиды. Строение альдегидов, функциональная группа, ее электронное строение, особенности двойной связи. Гомологический ряд альдегидов. Номенклатура. Химические свойства: окисление, присоединение водорода. Получение альдегидов окислением спиртов. Получение уксусного альдегида гидратацией ацетилена и каталитическим окислением этилена. Применение муравьиного и уксусного альдегидов. Строение кетонов. Номенклатура. Особенности реакции окисления. Получение кетонов окислением вторичных спиртов. Ацетон – важнейший представитель кетонов, его практическое использование.
Строение карбоновых кислот. Электронное строение карбоксильной группы, объяснение подвижности водородного атома. Основность кислот. Гомологический ряд предельных одноосновных кислот. Номенклатура. Химические свойства: взаимодействие с некоторыми металлами, щелочами, спиртами. Изменение силы кислот под влиянием заместителей в углеводородном радикале. Особенности муравьиной кислоты. Важнейшие представители карбоновых кислот. Получение кислот окислением альдегидов, спиртов, предельных углеводородов. Применение кислот в народном хозяйстве. Мыла как соли высших карбоновых кислот, их моющее действие. Акриловая и олеиновая кислоты как представители непредельных карбоновых кислот. Понятие о кислотах иной основности. Генетическая связь углеводородов , спиртов, альдегидов и кетонов, карбоновых кислот.Строение сложных эфиров. Обратимость реакции этерификации. Гидролиз сложных эфиров. Практическое использование. Жиры как сложные эфиры глицерина и карбоновых кислот. Жиры в природе, их свойства. Превращения жиров пищи в организме. Гидролиз и гидрирование жиров в технике, продуктыпереработки жиров. Понятие о синтетических моющих средствах (СМС) – их составе, строении, особенностях свойств. Защита природы от загрязнения СМС. Классификация углеводов. Глюкоза как важнейший представитель моносахаридов. Физические свойства и нахождение в природе. Строение глюкозы. Химические свойства: взаимодействие с гидроксидами металлов, реакции окисления, восстановления, брожения. Применение глюкозы. Фруктоза как изомер глюкозы. Краткие сведения о строении и свойствах рибозы и дезоксирибозы. Сахароза. Физические свойства и нахождение в природе. Химические свойства: образование сахаратов, гидролиз. Химические процессы получения сахарозы из природных источников.Крахмал. Строение макромолекул из звеньев глюкозы. Химические свойства: реакция с йодом, гидролиз. Превращения крахмала пищи в организме. Гликоген. Целлюлоза. Строение макромолекул из звеньев глюкозы. Химические свойства: гидролиз, образование сложных эфиров. Применение целлюлозы и ее производных. Понятие об искусственных волокнах на примере ацетатного волокна. Строение аминов. Аминогруппа, ее электронное строение. Амины как органические основания, взаимодействие с водой и кислотами. Анилин, его строение, причины ослабления основных свойств в сравнении с аминами предельного ряда. Получение анилина из нитробензола (реакция Зинина), значение в развитии органического синтеза. Строение аминокислот, их физические свойства. Изомерия аминокислот. Аминокислоты как амфотерные органические соединения. Синтез пептидов, их строение. Биологическое значение альфа-аминокислот. Общее понятие о гетероциклических соединениях. Пиридин и пиррол как представители азотсодержащих гетероциклов, их электронное строение, ароматический характер, различие в проявлении основных свойств. Пуриновые и пиримидиновые основания, входящие в состав нуклеиновых кислот. Белки как биополимеры. Основные аминокислоты, образующие белки. Первичная, вторичная и третичная структура белков. Свойства белков: гидролиз, денатурация, цветные реакции. Превращения белков пищи в организме. Успехи в изучении строения и синтезе белков. Состав нуклеиновых кислот (ДНК, РНК). Строение нуклеотидов. Принцип комплементарности в построении двойной спирали ДНК. Роль нуклеиновых кислот в жизнедеятельности организмов. Общие понятия химии высокомолекулярных соединений: мономер, полимер, структурное звено, степень полимеризации, средняя молекулярная масса. Основные методы синтеза высокомолекулярных соединений – полимеризация и поликонденсация. Линейная, разветвленная и пространственная структура полимеров. Аморфное и кристаллическое строение. Зависимость свойств полимеров от строения. Термопластичные и термоактивные полимеры. Полиэтилен, полипропилен, полистирол, полиметилметакрилат, фенолформальдегидные смолы, их строение, свойства, применение. Композиты, особенности их свойств, перспективы использования. Проблема синтеза каучука и решение ее. Многообразие видов синтетических каучуков, их специфические свойства и применение. Стереорегулярные каучуки. Синтетические волокна. Полиэфирное (лавсан) и полиамидное (капрон) волокна, их строение, свойства, практическое использование. Проблемы дальнейшего совершенствования полимерных материалов.

Демонстрации

Определение элементарного состава метана (или пропан-бутановой смеси) по продуктам горения.
Модели молекул углеводородов и галогенопроизводных.
Отношение предельных углеводородов к растворам кислот, щелочей, перманганата калия.
Горение этилена, взаимодействие этилена с бромной водой и раствором перманганата калия.
Показ образцов изделий из полиэтилена и полипропилена.
Разложение каучука при нагревании и испытание на непредельность продуктов разложения.
Получение ацетилена (карбидным способом), горение его, взаимодействие с бромной водой и раствором перманганата калия.
Бензол как растворитель, горение бензола. 9. Отношение бензола к бромной воде и раствору перманганата калия.
Нитрирование бензола.
Окисление толуола.
Количественное выделение водорода из этилового спирта.
Сравнение свойств в гомологическом ряду (растворимость в воде, горение, взаимодействие с натрием).
Взаимодействие этилового спирта с бромоводородом.
Получение уксусно-этилового эфира.
Взаимодействие глицерина с натрием.
Вытеснение фенола из фенолята натрия угольной кислотой.
Взаимодействие стеариновой и олеиновой кислот со щелочью.
Гидролиз мыла.
Отношение олеиновой кислоты к бромной воде и раствору перманганата калия.
Образцы моносахаридов, дисахаридов и полисахаридов.
Взаимодействие глюкозы с аммиачным раствором оксида серебра, отношение к фуксинсернистой кислоте.
Гидролиз сахарозы.
Гидролиз целлюлозы.
Опыты с метиламином (или другим летучим амином): горение, щелочные свойства раствора, образование солей.
Доказательство наличия функциональных групп в растворах аминокислот.
Взаимодействие анилина с соляной кислотой и бромной водой.
Окраска ткани анилиновым красителем.
Образцы пластмасс, синтетических каучуков и синтетических волокон. Проверка пластмасс, синтетических каучуков и синтетических волокон на электрическую проводимость.
Сравнение свойств термопластичных и термоактивных полимеров.

Лабораторные опыты

Моделирование молекул углеводородов.
Получение этилена и опыты с ним.
Отношение каучука и резины к органически растворителям.
Растворение глицерина в воде, его гигроскопичность.
Взаимодействие глицерина с гидроксидом меди (II).
Окисление муравьиного (или уксусного) альдегида оксидом серебра и гидроксидом меди(II).
Взаимодействие альдегида с фуксинсернистой кислотой.
Окисление спирта в альдегид.
Растворимость ацетона в воде, ацетон как растворитель, отношение ацетона к окислителям.
Получение уксусной кислоты из соли, опыты с ней.
Решение экспериментальных задач на распознавание органических веществ.
Отношение жиров к воде и органическим растворителям.
Доказательство непредельного характера жиров.
Омыление жиров.
Сравнение свойств мыла и синтетических моющих веществ.
Взаимодействие раствора глюкозы с гидроксидом меди (II).
Взаимодействие сахарозы с гидроксидами металлов.
Взаимодействие крахмала с иодом, гидролиз крахмала.
Ознакомление с образцами природных и искусственных волокон.
Решение экспериментальных задач на получение и распознавание органических веществ.
Исследование свойств термопластичных полимеров (полиэтилена, полистирола и др.):
термопластичность, горючесть, отношение к растворам кислот, щелочей, окислителей.
Обнаружение хлора в поливинилхлориде.
Отношение синтетических волокон к растворам кислот и щелочей.
Получение нитей из капроновой смолы или смолы лавсана.
Практические занятия
Получение и исследование свойств органических веществ (этилена, уксусной кислоты и др.).
Распознавание органических веществ по характерных реакциям.
Установление принадлежности вещества к определенному классу.
Синтез органического вещества (бромэтана, сложного эфира).
Гидролиз жиров, углеводов.
Экспериментальное установление генетических связей между веществами различных классов.
Распознавание пластмасс и химических волокон, исследование их свойств.

Расчетные задачи

Нахождение молекулярной формулы газообразного углеводорода по его плотности и массовой доле элементов или по продуктам сгорания.

ХИМИЯ И ЖИЗНЬ (10 час)

Химические процессы в живых организмах. Биологически активные вещества. Химия и здоровье. Проблемы, связанные с применением лекарственных препаратов.
Химия в повседневной жизни. Моющие и чистящие средства. Правила безопасной работы со средствами бытовой химии.
Общие принципы химической технологии. Природные источники химических веществ.
Полимеры. Пластмассы, волокна, каучуки. Новые вещества и материалы в технике.
Химическое загрязнение окружающей среды и его последствия.
Проблемы безопасного использования веществ и химических реакций в современной жизни. Токсичные, горючие и взрывоопасные вещества.
Источники химической информации: учебные, научные и научно-популярные издания, компьютерные базы данных, ресурсы Интернета.

Демонстрации

Образцы лекарственных препаратов.
Образцы витаминов.
Разложение пероксида водорода с помощью неорганического катализатора (оксида марганца (IV) и фермента (каталаза).
Действие амилазы слюны на крахмал.
Образцы керамики, металло- и стеклокерамики и изделия из них.
Образцы токсичных, горючих и взрывоопасных веществ.

Практические занятия

Знакомство с образцами лекарственных препаратов.
Знакомство с образцами витаминов.
Знакомство с образцами химических средств санитарии и гигиены.
Знакомство с образцами керамики, металлокерамики и изделиями из них.
Изучение инструкций по применению лекарственных, взрывоопасных, токсичных и горючих препаратов, применяемых в быту.

РЕЗЕРВ СВОБОДНОГО ВРЕМЕНИ — 21 часов.

ТРЕБОВАНИЯ К УРОВНЮ ПОДГОТОВКИ ВЫПУСКНИКОВ

В результате изучения химии на профильном уровне ученик должен знать/понимать

• роль химии в естествознании, ее связь с другими естественными науками, значение в жизни современного общества;
• важнейшие химические понятия: вещество, химический элемент, атом, молекула, масса атомов и молекул, ион, радикал, аллотропия, нуклиды и изотопы, атомные s-, p-, d- орбитали, химическая связь, электроотрицательность, валентность, степень окисления, гибридизация орбиталей, пространственное строение молекул, моль, молярная масса, молярный объем, вещества молекулярного и немолекулярного строения, комплексные соединения, дисперсные системы, истинные растворы, электролитическая диссоциация, кислотно-основные реакции в водных растворах, гидролиз, окисление и восстановление, электролиз, скорость химической реакции, механизм реакции, катализ, тепловой эффект реакции, энтальпия, теплота образования, энтропия, химическое равновесие, константа равновесия, углеродный скелет, функциональная группа, гомология, структурная и пространственная изомерия, индуктивный и мезомерный эффекты, электрофил, нуклеофил, основные типы реакций в неорганической и органической химии;
• основные законы химии: закон сохранения массы веществ, периодический закон, закон постоянства состава, закон Авогадро, закон Гесса, закон действующих масс в кинетике и термодинамике;
• основные теории химии: строения атома, химической связи, электролитической диссоциации, кислот и оснований, строения органических соединений (включая стереохимию), химическую кинетику и химическую термодинамику;
• классификацию и номенклатуру неорганических и органических соединений;
• природные источники углеводородов и способы их переработки;
• вещества и материалы, широко используемые в практике: основные металлы и сплавы, графит, кварц, стекло, цемент, минеральные удобрения, минеральные и органические кислоты, щелочи, аммиак, углеводороды, фенол, анилин, метанол, этанол, этиленгликоль, глицерин, формальдегид, ацетальдегид, ацетон, глюкоза, сахароза, крахмал, клетчатка, аминокислоты, белки, искусственные волокна, каучуки, пластмассы, жиры, мыла и моющие средства;

уметь

• называть изученные вещества по «тривиальной» и международной номенклатурам;
• определять: валентность и степень окисления химических элементов, заряд иона, тип химической связи, пространственное строение молекул, тип кристаллической решетки, характер среды в водных растворах, окислитель и восстановитель, направление смещения равновесия под влиянием различных факторов, изомеры и гомологи, принадлежность веществ к различным классам органических соединений, характер взаимного влияния атомов в молекулах, типы реакций в неорганической и органической химии;
• характеризовать: s- , p- и d-элементы по их положению в периодической системе Д.И.Менделеева; общие химические свойства металлов, неметаллов, основных классов неорганических соединений; строение и свойства органических соединений (углеводородов, спиртов, фенолов, альдегидов и кетонов, карбоновых кислот, аминов, аминокислот и углеводов);
• объяснять: зависимость свойств химического элемента и образованных им веществ от положения в периодической системе Д.И. Менделеева; зависимость свойств неорганических веществ от их состава и строения; природу и способы образования химической связи; зависимость скорости химической реакции от различных факторов, реакционной способности органических соединений от строения их молекул;
• выполнять химический эксперимент по: распознаванию важнейших неорганических и органических веществ; получению конкретных веществ, относящихся к изученным классам соединений;
• проводить расчеты по химическим формулам и уравнениям реакций;
• осуществлять самостоятельный поиск химической информации с использованием различных источников (справочных, научных и научно-популярных изданий, компьютерных баз данных, ресурсов Интернета); использовать компьютерные технологии для обработки и передачи информации и ее представления в различных формах;

использовать приобретенные знания и умения в практической деятельности и повседневной жизни для:
• понимания глобальных проблем, стоящих перед человечеством: экологических, энергетических и сырьевых;
• объяснения химических явлений, происходящих в природе, быту и на производстве;
• экологически грамотного поведения в окружающей среде;
• оценки влияния химического загрязнения окружающей среды на организм человека и другие живые организмы;
• безопасной работы с веществами в лаборатории, быту и на производстве;
• определения возможности протекания химических превращений в различных условиях и оценки их последствий;
• распознавания и идентификации важнейших веществ и материалов;
• оценки качества питьевой воды и отдельных пищевых продуктов;
• критической оценки достоверности химической информации, поступающей из различных источников.

использовать приобретенные знания и умения в практической деятельности и повседневной жизни для:
• объяснения химических явлений, происходящих в природе, быту и на производстве;
• определения возможности протекания химических превращений в различных условиях и оценки их последствий;
• экологически грамотного поведения в окружающей среде;
• оценки влияния химического загрязнения окружающей среды на организм человека и другие живые организмы;
• безопасного обращения с горючими и токсичными веществами, лабораторным оборудованием;
• приготовления растворов заданной концентрации в быту и на производстве;
• критической оценки достоверности химической информации, поступающей из разных источников.

Анатолий Краснянский

Программа PISA — международный лохотрон. Аргумент 21:

Ошибки в группе заданий "Каталитический конвертер"

Предварительная информация

Лохотрон – это действия или мероприятия, направленные на получение какой-либо выгоды путем обмана. Исходя из этого определения, можно указать два существенных признака лохотрона: 1) получение какой-либо выгоды; 2) наличие обмана.

PISA – Международное тестирование учащихся (PISA, Programme for International Student Assessment) осуществляется Организацией Экономического Сотрудничества и Развития ОЭСР (OECD – Organization for International Cooperation and Development). Испытания проводятся раз в три года, начиная с 2000 года: в 2000, 2003, 2006, 2009 и 2012 годах.

Программа PISA осуществлялась консорциумом, состоящим из ведущих международных научных организаций при участии национальных центров и организации ОЭСР.

В состав Консорциума входят:

Австралийский Совет педагогических исследований (The Australian Council for Educational Research – ACER). В Консорциум входили также следующие организации:

Нидерландский Национальный институт измерений в области образования (Netherlands National Institute for Educational Measurement – CITO);

Служба педагогического тестирования США (Educational Testing Service, ETS);

Японский Национальный институт исследований в области образования (National Institute for Educational Research, NIER);

Американская организация ВЕСТАТ (WESTAT), выполняющая различные исследования по сбору статистической информации.

Российский филиал PISA (2003 год):

Министерство образования РФ: Филиппов В.М., Болотов В.А., Киселев А.Ф., Баранников А.В., Иванова С.В., Суматохин С.В., Разумовская О.В.

Институт средств и методов обучения РАО: Рыжаков М.В., Суворова С.Б., Кузнецова Л.В., Корощенко А.С., Резникова В.З., Дюкова С.В., Цыбулько И.П., Нурминский И.И., Нурминский А.И.

Центр оценки качества образования ИСМО РАО: Ковалева Г.С., Красновский Э.А., Краснокутская Л.П., Краснянская К.А., Баранова В.Ю., Кошеленко Н.Г., Нурминская Н.В., Смирнова Е.С.

В 2003 г приняло участие более 250 тысяч 15-летних подростков из 41 страны; в России почти 6 тысяч человек (212 школ) из 46 районов. Каждый ученик должен был за 2 часа письменно ответить на 50-60 вопросов по математике, чтению, естествознанию и решению проблем. Российские школьники заняли 29-31 место по математике, 24 по естественным наукам и по грамотности чтения 32 место [1].

Российский филиал PISA (2006 год):

Министерство образования и науки РФ: Фурсенко А.А., Калина И.И., Реморенко И.М., Тараданова И.И., Самылкина Н.Н.

Федеральная служба по надзору в сфере образования и науки: Болотов В.А., Шаулин В.Н.., Бархатова Т.А., Соловьев Б.Б.

Институт содержания и методов обучения РАО: Рыжаков М.В., Калинова Г.С., Корощенко А.С., Резникова В.З., Страут Е.К., Нурминский И.И., Логинова О.Б., Барабанов В.В., Дюкова С.Е.

Центр оценки качества образования ИСМО РАО: Ковалева Г.С., Краснокутская Л.П., Краснянская К.А., Красновский Э.А., Смирнова Е.С., Баранова В.Ю., Мельник И.Г., Кошеленко Н.Г., Нурминская Н.В., Воробьева Н.В. В работе также участвовали 45 региональных координаторов.

1.2. Цель работы. Целью данной и последующих работ является доказательство тезиса: "PISA — международный лохотрон".

1.3. Актуальность работы. В течение последних десяти лет в системе образования проводят радикальные реформы ("модернизацию"). "Модернизация" — это разрушение советской системы образования. Для разрушения системы было необходимо убедительное обоснование. Для этого использовали данные программы PISA. Это программа "показала", что наши пятнадцатилетние учащиеся якобы не умеют применять свои знания.

Очень важно, что "модернизаторы", начиная ломать советскую систему образования, проигнорировали факт: десятки, сотни тысяч наших соотечественников устраивались в странах Западной Европы, в США и в Канаде по специальности. То есть наша (советская) система образования была конкурентноспособной. Зачем же ее надо было разрушать? Советскую систему образования не надо было уничтожать, ее надо было развивать, совершенствовать.

Следует обратить внимание на низкий уровень интеллекта руководителей в области образования: они проигнорировали факт, но поверили результатам программы PISA. Объективных (не зависящих от воли и желания) способов "измерения" знаний и умений нет и быть не может (смотрите, например,( https://avkrasn.ru/article-192.html ). Конечно, не исключено, что дело не в низком интеллекте руководителей и "модернизаторы" сознают, что делают…

Помимо программы PISA оценку эффективности системы образования проводят TIMSS и PIRLS.

TIMSS (Trends in Mathematics and Science Study) – эта международная программа оценки, применяемая для оценки качества среднего образования по математике и естественным наукам. Реализуемая с 1995 года программа осуществляется среди учащихся IV и VIII классов каждые 4 года. Российские школьники показывают неплохие результаты.

PIRLS (Progress in International Reading Literacy Study) – эта международная программа оценки, исследующая качество чтения и усвоения. Программа реализуется Международной Ассоциацией по оценке образовательных достижений учащихся (IEA). Российские школьники занимают первые места.

Таким образом, PISA является единственным обоснованием для разрушения советской системы образования. В связи с этим очень важно показать неспециалистам, что PISA дает недостоверные результаты по оценке знаний и умений учащихся. Почему я говорю о неспециалистах? Потому что специалистам достаточно прочитать несколько заданий программы PISA, чтобы понять, что большинство заданий — вздор. Ректор МГУ имени М.В. Ломоносова академик РАН Виктор Антонович Садовничий и академик РАН Виктор Анатольевич Васильев рассмотрели несколько заданий по математике и естествознанию программы PISA-2003 и подвергли их жесткой критике. ( https://avkrasn.ru/article-51.html , https://avkrasn.ru/article-54.html ).

1.4. Структура доказательства. Ранее указывалось два существенных признака лохотрона: 1) получение какой-либо выгоды; 2) наличие обмана. Обман — умышленное введение в заблуждение. Получение выгоды доказывать не нужно, поскольку работа в программе PISA хорошо оплачивается, недаром в ней всегда участвует верхушка министерства и видные (в смысле — "все время на виду") придворные ученые.

Следовательно, чтобы доказать тезис: "PISA — международный лохотрон" необходимо:

1. Доказать, что PISA вводит в заблуждение, то есть не дает объективную информацию о знаниях и умениях учащихся. Для этого достаточно доказать, что 30 % заданий содержат ошибки в заданиях, и (или) ошибки сделаны при оценке ответов и так далее.

2. Доказать, что пизовцы умышленно ввели в заблуждение сотни миллионов людей, то есть имеет место обман.

Однако при доказательстве положения 2 могут возникнуть трудности, если обвиняемые начнут доказывать, что они обделены умом и не видели явных ошибок в заданиях PISA. В этом случае они избегнут уголовного наказания, но лишатся своих должностей и, возможно, ученых званий: ВАК может лишить их ученых степеней.

Очевидно, что люди с пониженными умственными способностями не должны занимать высоких постов, по крайней мере в системе образования.

Анатолий Краснянский

Системный анализ группы заданий «Кислотные дожди» международной программы PISA-2006

1. Введение (статья не закончена)

Задание 1

На фотографии, приведенной ниже, изображены статуи, называемые Кариатидами, которые были возведены в Акрополе в Афинах более 2500 лет назад. Статуи были изваяны из горной породы, которая называется мрамором. Мрамор состоит из карбоната кальция.

В 1980 году подлинные статуи были перенесены в музей Акрополя, а их заменили копиями. Подлинные статуи были разъедены кислотными дождями.

Вопрос 1

Обычный дождь слегка кислотный, потому что он поглощает некоторое количество диоксида углерода из воздуха. Кислотный дождь более кислый по сравнению с обычным дождем, потому что он поглощает также такие газы, как оксид серы и оксид азота. Откуда эти оксид серы и оксид азота попадают в воздух?

ОЦЕНКА ВЫПОЛНЕНИЯ ЗАДАНИЯ
Ответ принимается полностью (трудность – 506) – 1 балл.

Код 1: Из газов, которые попадают в воздух вследствие выхлопов автомобильного транспорта, выбросов фабрик, сжигания ископаемого топлива, такого как нефть и уголь, из газов вулканов и другими подобными способами.
№ 1: Сжигание угля и газа.
№ 2: Оксиды в воздухе появляются из-за загрязнения окружающей среды от заводов и других промышленных предприятий.
№ 3: От вулканов.
№ 4: Из дыма электростанций. [“Электростанции” включены в ответ, т.к. они включают тепловые электростанции, на которых сжигается ископаемое топливо.]
№ 5: Они берутся от сгорания материалов, которые содержат серу и азот.

Учащиеся дают неправильный источник загрязнения окружающей среды наряду с правильным.
№ 6: Ископаемое топливо и атомные электростанции. [Атомные электростанции не являются источником кислотных дождей.]
№ 7: Оксиды берутся из озона атмосферы и метеоритов, которые падают на Землю. А также от сгорания топлива.
Загрязнение окружающей среды. Учащиеся указывают на загрязнение окружающей среды, но фактически не называют его источник.
№ 8: Загрязнение окружающей среды.
№ 9: Окружающая среда в целом, атмосфера, в которой мы живем, – например, загрязнение.
№ 10: Загазованность, загрязнение, пожары, сигареты. [Не ясно, что имеется в виду под «загазованностью»; ответ «пожары» – недостаточно
определенный; дым сигарет не является значительной причиной кислотных дождей.]
№ 11: Загрязнение, такое как от атомных электростанций.

Ответ не принимается
Код 0: Другие ответы.
№ 12: Они выделяются из пластмасс.
№ 13: Они являются естественными составляющими воздуха.
№ 14: Уголь и нефть. [Ответ недостаточный, т.к. не говорится о «сгорании».]
№ 15: Атомные электростанции.
№ 16: Промышленные отходы. [Ответ недостаточный.]
Код 9: Ответ отсутствует.

Тип вопроса: со свободно-конструируемым ответом
Компетенция: научное объяснение явлений
Содержание: физические системы (естественнонаучные знания)
Область применения: источники опасности и риски
Контекст: социальный

3. Анализ первого задания

3.1. Анализ фрагмента: «В 1980 году подлинные статуи были перенесены в музей Акрополя, а их заменили копиями. Подлинные статуи были разъедены кислотными дождями». Авторы задания утверждают, что мраморные статуи были разъедены кислотными (pH < 5) дождями. Однако обычные дожди, как указывают сами авторы, «слегка кислотные». Поэтому за 2500 лет поверхность этих статуй была изрядно разрушена не только кислотными дождями, но и под действием многих других факторов, в том числе обычными дождями, содержащих углекислый газ (pH = 5,6):

CaCO₃(твердая фаза) + H₂O + CO₂ <–> Ca(HCO₃)₂(водный раствор)

Суждение: «Подлинные статуи были разъедены кислотными дождями» содержит ложную информацию (в неявном виде), поскольку в нем подразумевается, что кислотные дожди – единственный фактор, приводящий к разрушению камня. Деятели программы PISA, вероятно, знают только об одном факторе, разрушающим памятники культуры, созданные из горных пород. Основные факторы негативного воздействия на камень, определяющие его долговечность [1,2]: 1) атмосферно-климатические (физико-химические) воздействия (воздух, влага, цикличное замораживание, инсоляция и др.); 3) биодеструкция (бактерии, водоросли, грибы, лишайники, мхи и др.); 4) механические воздействия (например, абразивное действие ветра, несущего песчаные частицы); 5) техногенные факторы (физические – вибрации, химические – загрязнение воздуха оксидами серы и азота). Поэтому кислотные дожди – только один из многих факторов, разрушающих каменные сооружения и статуи. Следует отметить, что взаимодействие карбонатных горных пород с природными водами довольно подробно обсуждалось в советских [3] и обсуждается в российских учебниках [4 – 6].

3.2. Анализ фрагмента: "Откуда эти оксид серы и оксид азота попадают в воздух?"

Во-первых, предпосылкой этого вопроса является ложное суждение: "В воздух попадают только один оксид серы и только один оксид азота". На самом деле в атмосферу попадают два оксида серы: оксид серы(IV) и оксид серы(VI). Так, доля оксида серы(VI) может достигать 3 %. Техногенные выбросы содержат в основном оксид азота(II), который затем окисляется до азота(IV) и азотной кислоты. Следовательно, вопрос: "Откуда эти оксид серы и оксид азота попадают в воздух?" является логически некорректным вопросом.

Во-вторых, этот вопрос — сложный вопрос и его следовало бы разделить на два простых вопроса: один вопрос об оксидах серы, другой вопрос — об оксидах азота.

4. Анализ ответов на первое задание

4.1. Первое задание: «Обычный дождь слегка кислотный, потому что он поглощает некоторое количество диоксида углерода из воздуха. Кислотный дождь более кислый по сравнению с обычным дождем, потому что он поглощает также такие газы, как оксид серы и оксид азота. Откуда эти оксид серы и оксид азота попадают в воздух?»

4.2. Анализ правильных (по мнению авторов задания) ответов на первое задание.

4.2.1 Анализ «правильного» ответа № 2. Ответ № 2: «Оксиды в воздухе появляются из-за загрязнения окружающей среды от заводов и других промышленных предприятий». Как известно, по степени точности ответы могут быть определенными и неопределенными. Этот ответ – неопределенный, поскольку не указано, какие именно предприятия выбрасывают в атмосферу оксиды серы и азота. Хорошо известно, что большинство промышленных предприятий не являются источниками ни оксидов серы, ни оксидов азота.

4.2.2. . Анализ «правильного» ответа № 3. Ответ № 3: «От вулканов». Главными составляющими вулканических газов являются вода (водяной пар) и углекислый газ. В вулканических газах (1200 ^оС), выделяющихся непосредственно из лавового озера вулкана Килауэа (Гавайские острова) обнаружены [7]: N₂, Ar, H₂ , CO, SO₂, SO₃, S₂ , Cl₂ . В других вулканах обнаружены также HCl, HF и H₂S [7А]. Если оксиды азота и входят в состав вулканических газов, то их концентрации так малы, что не имеет смысла обсуждать вулканы как источники азотной кислоты в атмосферных осадках. Таким образом, ответ «От вулканов» является правильным относительно оксидов серы и неправильным относительно оксидов азота.

4.2.2. Анализ «правильного» ответа № 4. Ответ № 4: «Из дыма электростанций». Что такое дым? Дым – устойчивая дисперсная система, состоящая из мелких твёрдых частиц, находящихся во взвешенном состоянии в газах. Дым — типичный аэрозоль с размерами твёрдых частиц от 10-7 до 10-5 м. Дым образуется, в частности, при сгорании горючих веществ, например в топках тепловых электростанций, различных промышленных установок, при пожарах, особенно лесных. Такие дымы могут содержать крупные частицы несгоревшего топлива и золы, оксидов металлов, сажи, смолы [8]. Правильно: «Из дымовых газов тепловых электростанций». Термин «дымовые газы» используется в учебной ([8А], стр.103) и технической [9] литературе.

4.2.3. Анализ «правильного» ответа № 6. Ответ № 6: «Ископаемое топливо и атомные электростанции". [Комментарий авторов задания: «Атомные электростанции не являются источником кислотных дождей».] Ответ, полностью устраняющий познавательную неопределенность, называется сильным, не полностью – слабым. Из двух слабых ответов один может быть более сильным, чем другой ([10], стр. 66). Слабый ответ: «Оксиды серы азота попадают в воздух из ископаемого топлива». Более сильный: «Оксиды серы и азота попадают в воздух при сжигании ископаемого топлива». Ответ: «Ископаемое топливо и атомные электростанции» состоит из слабого ответа – «ископаемое топливо» и ложного – «атомные электростанции».

4.2.4. Анализ «правильного ответа № 8. Ответ № 8: «Загрязнение окружающей среды». В логике такой ответ называют нерелевантным – ответом не на поставленный вопрос, а ответом на какой-то другой вопрос [10]. Ответ: «Загрязнение окружающей среды» – это ответ на вопрос: «Что происходит при попадании оксидов серы и азота в атмосферу?» Следовательно, ответ: «Загрязнение окружающей среды» никак нельзя признать правильным ответом на вопрос: "Откуда эти оксид серы и оксид азота попадают в воздух?".

4.2.5. Анализ «правильного» ответа № 9. Ответ № 9: «Окружающая среда в целом, атмосфера, в которой мы живем, – например, загрязнение». Учащегося спрашивают: «Откуда оксиды серы и азота попадают в воздух (в атмосферу)?», а он отвечает: «Атмосфера, в которой мы живем, например, – загрязнение». Неясно, что хотел сказать учащийся. Предположим, что он хотел сказать, что эти оксиды попадают в атмосферу из окружающей среды, из атмосферы. В этом случае это тавтологичный ответ. Такой ответ не несет фактической информации и в силу этого не снижает познавательную неопределенность ([10], стр. 66).

4.2.6. . Анализ «правильного» ответа № 11. Ответ № 11: «Загрязнение, такое как от атомных электростанций». Во-первых, это нерелевантный ответ. Учащегося спрашивают: «Откуда оксиды серы и азота попадают в воздух?» А он отвечает: «Загрязнение…». «Загрязнение…» – это ответ на другой вопрос: «Что происходит при попадании оксидов серы и азота в атмосферу?» Во-вторых, атомные электростанции не загрязняют атмосферу оксидами серы и азота. Оксиды азота образуются при действии ионизирующей радиации на воздух и при ядерных взрывах в атмосфере, но атомные электростанции не являются значительными источниками оксидов азота.

4.3. Сравнение правильных и неправильных (по мнению составителей задачи) ответов
«Правильный» ответ № 6: «Ископаемое топливо и атомные электростанции. [Комментарий авторов задания: «Атомные электростанции не являются источником кислотных дождей».] «Неправильный» ответ № 14: «Уголь и нефть». [Комментарий авторов задания: «Ответ недостаточный, т.к. не говорится о «сгорании».] Неясно, почему ответ № 6 признают правильным, хотя в нем так же, как и в ответе № 14, не говорится о сгорании топлива. Кроме того, в «правильном» ответе № 6 есть ложная информация о том, что атомные электростанции являются источниками оксидов серы и азота, а в "неправильном" нет ложной информации.

4.4. Что такое «научное объяснение явлений»?

Научное объяснение – раскрытие связей между какими-либо фактами, явлениями и процессами – объектами научного объяснения – и другими, уже известными и объясненными или же более общими и фундаментальными фактами, явлениями и процессами. В некоторых случаях объяснить явление – это значит указать его причину, при этом явление становится ясным и понятным. Объяснение – одна из важнейших функций науки. В настоящее время именно наука делает понятными факты, явления и процессы, поэтому научное объяснение служит образцом для всех сфер человеческой деятельности, в которых возникает потребность объяснения [11, 11А].

4.5. Какие ответы на вопрос: «Откуда оксиды серы и азота попадают в воздух?», являются научными объяснениями?

Пример 1. «Известно, что сера (простое вещество) горит с образованием оксида серы (IV): S + O₂ = SO₂. На многих электростанциях в качестве топлива используют уголь. Уголь содержит серу в различных химических формах, в том числе в виде простого вещества. Поэтому электростанции, в которых применяется уголь, являются источниками SO₂». Пример 2. «Известно, что при высоких температурах азот и кислород реагируют с образованием оксида азота (II): N₂ + O₂ = NO. При горении природного газа, нефти, нефтепродуктов и угля в избытке воздуха (основные компоненты воздуха – азот и кислород) развиваются высокие температуры. Поэтому теплоэлектростанции и котельные являются источниками NO. Из этих примеров видно, что ни один ответ из представленных в группе заданий «Кислотные дожди», не является научным объяснением.

4.6. О «правильных» ответах и научном объяснении явлений.
Авторы первого задания задают учащимся вопрос: «Откуда оксиды серы и азота попадают в воздух?» И принимают в качестве «научного объяснения», например, такой ответ: «Оксиды в воздухе появляются из-за загрязнения окружающей среды от заводов и других промышленных предприятий» (см. ответ № 2). В сущности, ответ учащегося сводится к следующему суждению: «Источником оксидов являются какие-то промышленные предприятия». Этот ответ ничего не объясняет и, следовательно, не имеет никакого отношения к научному объяснению. Остальные ответы тоже не являются научными объяснениями.

5. Второе задание

Действие кислотных дождей на мрамор может быть смоделировано путем помещения кусочков мрамора в уксус на ночь. Уксус и кислотный дождь обладают примерно одинаковым уровнем кислотности. Когда кусочек мрамора помещают в уксус, то наблюдается процесс образования пузырьков газа. Масса сухого кусочка мрамора определяется до и после эксперимента.

Вопрос 2
До погружения на ночь в уксус кусочек мрамора имел массу 2,0 г. На следующий день этот кусочек вынимают из уксуса и высушивают. Какова будет масса высушенного кусочка мрамора?

A    Меньше, чем 2,0 г
B          Точно 2,0 г
C    Между 2,0 г и 2,4 г
D          Больше, чем 2,4 г

ОЦЕНКА ВЫПОЛНЕНИЯ ЗАДАНИЯ
Ответ принимается полностью (трудность – 460) – 1 балл.

Код 1: А. Меньше, чем 2,0 г
Ответ не принимается
Код 0: Другие ответы.
Код 9: Ответ отсутствует.
Тип вопроса: с выбором ответа
Компетенция: использование научных доказательств
Содержание: физические системы (естественнонаучные знания)
Область применения: источники опасности и риски
Контекст: личностный

6. Анализ второго задания

Внимание!

Правильный ответ: "Кусочек мрамора (карбоната кальция), всю ночь находившийся в растворе уксусной кислоты, взятой в избытке (осталась после реакции) полностью растворится, то есть масса мрамора будет равна нулю".

"Кусочек мрамора" утром "вынули" из уксуса — раствора уксусной кислоты. Следовательно, уксусная кислота была в избытке. А если кислота была в избытке, то мрамор должен был полностью раствориться.

Пизовцы утверждают, что кусочек мрамора, всю ночь пролежавший в растворе уксусной кислоты, взятой в избытке, полностью не растворился.

Следовательно, пизовцы сделали эпохальное открытие: днем мрамор реагирует с уксусом, а ночью — нет.

Среди ответов, предложенных пизовцами, нет правильного ответа!

6.1. Фрагмент № 1 второго задания: "Действие кислотных дождей на мрамор может быть смоделировано путем помещения кусочков мрамора в уксус на ночь; уксус и кислотный дождь обладают примерно одинаковым уровнем кислотности". Вероятно, что под «уровнем кислотности» авторы задания понимают концентрацию (моль/л) ионов водорода [H⁺] или водородный показатель pH (pH = –lg[H⁺]). Кислотные дожди в основном содержат сильные кислоты: серную и азотную. Уксус – водный раствор (3 – 15%) пищевой уксусной кислоты [12]. Уксусная кислота – слабая кислота. Поэтому «одинаковый уровень кислотности» (равенство концентраций ионов водорода, равенство pH) растворов уксусной кислоты и, например, азотной кислоты достигается при разных концентрациях этих кислот: концентрация уксусной кислоты приблизительно в 100 раз выше концентрации азотной кислоты. Следовательно, в уксусе («модель» кислотного дождя) концентрация кислоты в 100 раз больше, чем в кислотном дожде!

Отметим, что в задании указана масса мрамора, но не указан объем (масса) уксуса и массовая доля уксусной кислоты в уксусе. Опыт в задании 2 повторить невозможно. Опыты должны описываться таким образом, чтобы другие исследователи могли его повторить. Конечно, при проведении опытов учащимися младших классов это требование выполнить невозможно. Однако нельзя описывать опыты для девятиклассников и десятиклассников на уровне 3 класса. Например, в учебнике для 3 класса обсуждаются свойства известняка и мрамора ([12А], стр. 99 – 100). Задание на стр. 99: «Капни из пипетки на образцы гранита, известняка, мрамора несколько капель пищевого уксуса. Что ты увидел?» Текст на стр. 100: «Известняк – плотная горная порода. Известняки бывают чаще всего белого, встречаются серого и желтоватого цвета. Эту горную породу легко отличить от других. Если на нее налить немного кислоты (например, уксусной), то послышится шипение и на поверхности камня появятся пузырьки углекислого газа (такой ли результат ты получил в практической работе?).

6.2. Фрагмент № 2 второго задания: «До погружения на ночь в уксус кусочек мрамора имел массу 2,0 г. На следующий день этот кусочек вынимают из уксуса и высушивают».

Во-первых, после того, как кусочек мрамора вынули из раствора, его следовало промыть дистиллированной водой, чтобы смыть раствор, содержащий ацетат кальция. Без этой операции часть ацетата кальция может остаться на поверхности и в порах исследуемого образца. В этом случае масса образца после высушивания будет равна массе мрамора плюс масса ацетата кальция. Во-вторых, авторы не указали массу уксуса. Расчеты показывают (см. приложение 3, — этого приложения пока нет на сайте — Анатолий Краснянский) что кусочек мрамора массой 2,0 г полностью растворится в 80 мл 3 % уксуса или в 16 мл 15 % уксуса; 0,2 г (10 % от массы) мрамора растворится в 8,0 мл 3 % уксуса или в 1,6 мл (!) 15 % уксуса. Если взять 80 мл 3 % или 16 мл 15 % уксуса, то от кусочка мрамора массой 2,0 г вообще ничего не останется.

В-третьих, выражение «этот кусочек вынимают из уксуса» содержит логическую ошибку: «отождествление разных понятий» [14]. На ночь кусочек мрамора погрузили в уксус, но утром вынули уже не из уксуса, а из водного раствора ацетата кальция. В задании подразумевается, что реакция прошла до полного израсходования кислоты: ведь кусочек мрамора был в контакте с «уксусом» целую ночь:

CaCO₃(избыток) + 2СН₃СООН = Ca(СН₃СОО)₂ + H₂O + CO₂ (1)

Уксус (водный раствор уксусной кислоты) и водный раствор ацетата кальция – разные понятия. Ошибка «отождествление разных понятий» в химии (а также в любой отрасли науки и техники) может привести к тяжелым последствиям. Предположим, что вместо кусочка мрамора (кальцита) в опыте использовали кусочек минерала церуссита PbCO₃ (карбоната свинца):

PbCO₃(избыток) + 2СН₃СООН = Pb(СН₃СОО)₂ + H₂O + CO₂ (2)

и полученный водный раствор ацетата свинца тоже назвали уксусом. Уксус, как известно, применяется для приготовления приправ, маринадов, консервов. Ацетат свинца, как и любая растворимая в воде соль свинца, является сильным ядом: смертельная доза для человека 5 – 30 г [15]. Впрочем, карбонат свинца тоже ядовит [16 ].

Необходимо еще раз обратить внимание на то, что пизовцы сделали "эпохальное открытие": днем мрамор (карбонат кальция) реагирует с уксусом (раствором уксусной кислоты), а ночью реакция не идет.

Следует отметить, что опыты по «моделированию» кислотных дождей 3 – 15 % уксусом некорректны не только из-за высокой концентрации уксусной кислоты в уксусе. Ацетат кальция хорошо растворим в воде и поэтому при растворении мрамора масса образца действительно будет непрерывно уменьшаться. Однако при взаимодействии мрамора с разбавленной серной кислотой на поверхности мрамора может образоваться слой («корочка»), состоящая из малорастворимого дигидрата сульфата кальция. В этом случае масса образца при протекании реакции может сначала уменьшиться, а затем увеличиться вследствие образования гирса на поверхности мрамора. Дело в том, что из 1 моля карбоната кальция образуется 1 моль дигидрата сульфата кальция, но масса 1 моля дигидрата сульфата кальция больше массы 1 моля карбоната кальция.

7. Третье задание

Вопрос 3
Учащиеся, которые проводили этот эксперимент, поместили на ночь кусочки мрамора также в чистую (дистиллированную) воду. Объясните, для чего учащиеся включили этот опыт в свой эксперимент.

ОЦЕНКА ВЫПОЛНЕНИЯ ЗАДАНИЯ
Ответ принимается полностью (трудность – 717) – 2 балла.

Доля учащихся, набравших данный балл: Россия — 34,2 %; Средний по ОЭСР — 35,5 %; Максимальный — 47,1 % (Новая Зеландия)

Код 2: Показать, что кислота (уксус) является обязательным условием для протекания реакции.
№ 1: Убедиться в том, что для этой реакции дождевая вода должна быть кислотной (как в кислотном дожде), и что с обычной водой реакции не будет.
№ 2: Посмотреть, есть ли другие причины для образования изъянов в кусочках мрамора.
№ 3: Потому что он показывает, что кусочки мрамора не реагируют с любой жидкостью, т.к. вода является нейтральной.
Ответ принимается частично (трудность – 513) – 1 балл.
Доля учащихся, набравших данный балл: Россия — 53,1 %; Средний по ОЭСР — 43,0 %; Максимальный балл — 63,7 % (Эстония).

Код 1: Сравнить с опытом между уксусом и мрамором, но из ответа не ясно, что это сделано для того, чтобы показать что кислота (уксус) является обязательным условием для протекания реакции.
№ 4: Сравнить с результатом в другой колбе.
№ 5: Посмотреть, изменятся ли кусочки мрамора в чистой воде.
№ 6: Учащиеся включили этот опыт, чтобы показать, что происходит, если нормальный дождь попадает на мрамор.
№ 7: Потому что дистиллированная вода не является кислотой.
№ 8: Для контроля.
№ 9: Чтобы посмотреть на разницу между обычной водой и водой, содержащей кислоту (уксус).
Ответ не принимается
Код 0: Другие ответы.
№ 10: Показать, что дистиллированная вода не является кислотой.
Код 9: Ответ отсутствует.
Тип вопроса: со свободно-конструируемым ответом
Компетенция: распознавание и постановка научных вопросов
Содержание: естественнонаучные исследования (знание о науке)
Область применения: источники опасности и риски
Контекст: личностный

8. Анализ третьего задания

8.1. Дополнительная информация, необходимая для анализа третьего задания.

8.1.1. Что такое дистиллированная вода? Несмотря на широко распространенное мнение, что в дистиллированной воде [H⁺] = [OH^—] = 1^.10^-7 моль/л (pH 7), это неверно. Чтобы получить чистую (ультрачистую) воду с pH 7, ее нужно долго и упорно очищать, при этом не должно быть контакта воды с воздухом [17,18]. При контакте с атмосферой находящийся в ней углекислый газ (парциальное давление CO₂ в воздухе 3,4.10^-4 атм) растворяется в дистиллированной воде, при этом образуется угольная кислота и продукты ее диссоциации:

CO₂+ H₂O <–> H₂CO₃ (3)

H₂CO₃ <–> + H⁺ + HCO₃^— (4)

HCO₃^— <–> H⁺ + CO₃^2- (5)

При 25 ^оС pH дистиллированной воды, находящейся в газовом равновесии с воздухом, равен 5,63 [19] Водный раствор углекислого газа обладает буферными свойствами (карбонатная буферная система) [19,20].

8.1.2. Взаимодействие дистиллированной воды, содержащей CO₂, с карбонатами кальция и магния. При длительном контакте карбонатов кальция и магния с водой, содержащей углекислый газ, наступает равновесие:

CaCO₃(твердая фаза) + H₂O + CO₂ <–> Ca(HCO₃)₂(водный раствор) (6)

MgCO₃(твердая фаза) + H₂O + CO₂ <–> Mg(HCO₃)₂(водный раствор) (7)

Процессы (3) – (7) имеют огромное значение в круговороте кальция, магния и углерода и вообще для жизни на Земле. Расчет реакции среды для системы Н₂О – СО₂ (0,034%) – СаСО₃ дает значение рН 8,4 (Латыпова, [19]). Благодаря присутствию углекислого газа в воздухе и в воде, ионов кальция в воде (карбонатно-кальциевая система) действует буферный механизм, обеспечивающий стабильность pH океанической (и не только океанической) воды и, следовательно, устойчивость условий жизни морских организмов ([19, 20] и [21], стр. 77). Буферные свойства почвенных растворов также обусловлены в значительной степени карбонатно-кальциевой системой. В природных водах кальций присутствует основном в виде гидрокарбоната кальция и в этой форме поступает в моря и океаны. Ежегодный вынос кальция в океан равен 480 млн. тонн. [21]. Образование пещер в карбонатных породах и другие карстовые явления также обусловлены растворением карбонатов кальция и магния в воде, насыщенной углекислым газом.

8.2. Третье задание: «Учащиеся, которые проводили этот эксперимент, поместили на ночь кусочки мрамора также в чистую (дистиллированную) воду. Объясните, для чего учащиеся включили этот опыт в свой эксперимент».

8.3. Характеристика третьего задания. Из ответов на второе задание: «Меньше, чем 2,0 г, точно 2,0 г, между 2,0 г и 2,4 г, больше, чем, 2,4 г» следует, что учащиеся использовали весы с ценой деления 0,1 г. В случае однократного измерения в качестве приборной погрешности (в данном случае погрешности весов) берется половина наименьшего деления шкалы [22]. Следовательно, можно ожидать, что массы кусочков мрамора были измерены с погрешность плюс-минус 0,05 г. Рассмотрим пример. Ученик взвесил кусочек мрамора (масса его составила, например, 1,8 г плюс-минус 0,05 г), поместил в дистиллированную воду на ночь, вынул, высушил и снова взвесил. Предположим, что после этих операций масса кусочка мрамора снова оказалась равной 1,8 г (плюс-минус 0,5 г). Значит ли это, что мрамор не взаимодействует с дистиллированной водой? Нет, не значит. Во-первых, одно измерение не имеет никакой научной ценности. Во-вторых, на основании одного опыта можно предполагать, что если мрамор реагирует с дистиллированной водой или растворяется (без химической реакции), то эффект этого взаимодействия меньше, чем 0,05 г. Следует отметить, что при определении растворимости вещества в каком-либо растворителе необходимо указывать объем (массу) растворителя и его температуру. Авторы задания этого не сделали. В третьих, «научные» эксперименты» деятелей программы PISA со взвешиванием кусочков мрамора до и после контакта с дистиллированной водой напоминают анекдот о том, как определяли вес капитана: взвешивали пароход с капитаном на борту и пароход без капитана. Можно ли доказать, без сложных экспериментов, что мрамор взаимодействует с дистиллированной водой, находящейся в равновесии (речь идет, конечно, о газах) с атмосферой? Можно. Достаточно использовать универсальную индикаторную бумагу, по окраске которой можно оценить pH раствора. До реакции с мрамором pH такой воды должен быть в интервале 5 – 6, а после наступления равновесия в системе CO₂– H₂O – СаCO₃ pH будет в интервале 8 – 9.

8.4. Анализ правильных (по мнению авторов задания) ответов.

Ответ № 1 («правильный»): Убедиться в том, что для этой реакции дождевая вода должна быть кислотной (как в кислотном дожде), и что с обычной водой реакции не будет.

В задании не сказано, что дистиллированная вода была изолирована от воздуха. Таким образом, учащийся с помощью деятелей программы PISA «доказал», что вода, насыщенная углекислым газом (парциальное давление углекислого газа 3,4^.10^-4 атм) не разрушает карбонатные породы. На самом деле разрушение мрамора и известняка происходит (медленно) под действием не только кислотных дождей (pH <5), но и дождей, содержащих только диоксид углерода и продукты его взаимодействия с водой (pH = 5,6):

CaCO₃(твердая фаза) + H₂O + CO₂ <–> Ca(HCO₃)₂(водный раствор) (6)

Конечно, известняк и мрамор в этой реакции не разрушается так быстро, как в случае «модели» кислотных дождей – уксуса (3 % – 15 % водного раствора уксусной кислоты), но ведь и концентрация кислоты в этой «модели» кислотного дождя как минимум в 100 раз больше, чем в самом кислом кислотном дожде.

Ответ № 2 («правильный»): «Посмотреть, есть ли другие причины для образования изъянов в кусочках мрамора.

По мнению авторы задания, это правильный ответ – то есть мрамор (кальцит) разрушается только кислотными дождями (pH < 5); дожди с pH = 5,6 мрамор не разрушают.

Ответ № 3 («правильный»): «Потому что он показывает, что кусочки мрамора не реагируют с любой жидкостью, т.к. вода является нейтральной».

Как уже указывалось, в задании не сказано, что дистиллированная вода была изолирована от воздуха. Дистиллированная вода, если ее специально не изолировать от воздуха, имеет слабокислую реакцию, то есть не является «нейтральной» средой, pH этой воды около 5,6.

Вода не является "нейтральной жидкостью" (по отношению к карбонату кальция) даже при отсутствии углекислого газа).

Доказательство:

СаCO₃ В ЧИСТОЙ ВОДЕ

(гидролиз карбоната кальция)

Из книги "Растворы, минералы, равновесия". Р. М. Гаррелс, Ч. Л. Крайст
Издательство "МИР", МОСКВА 1968, УДК 550.84. Solutions, Minerals and Equilibria Robert M.Garrels, Charles L.Christ HARPER & ROW, NEW YORK 1965
(http://twt.mpei.ru/ochkov/trenager/Garrels/ch03.htm)

Опыт: избыток чистого СаСО₃ помещен в чистую воду (используемая в опытах вода осовобождается от реакционноспособных газов, например CO₂, путем пропускания через нее инертных газов — азота или гелия). Последующий процесс можно представить себе следующим образом: ионы кальция и карбонат-ионы диссоциируют в воде. При этом происходит частичная гидратация ионов Са²⁺, что существенной роли не играет; вместе с тем взаимодействие карбонат-ионов с водой выражается такой последовательностью реакций:

CO^2—_{3 водн} + H₂O_жидк = HCO^—_{3 водн} + OH^—_водн,	(3.6a)
HCO^—_{3 водн} + H₂O_жидк = H₂CO_{3 водн} + OH^—_водн.	(3.6б)

Раствор становится щелочным, поскольку освобождаются ионы ОН^—. Существенное значение имеет и третья реакция:

Н₂СО_{3 водн} = СО_{2 газ} + Н₂О_жидк.

Теоретический анализ системы "Карбонат кальция — вода" показал, что образуется щелочной раствор, в частности равновесное значение рН лежит между 9,9 и 10 . Эти значения хорошо совпадают с экспериментальными данными. При измерении равновесного значения рН по отношению к измельченному кальциту в дистиллированно и деаэрированной воде в трех опытах Гаррелс и Сивер получили результаты, равные 9,88; 9,92 и 9,96.

Пизовцы с помощью весов с ценой деления 0,05 г установили, что карбонат кальция не реагирует с водой и, следовательно, вода является "нейтральной жидкостью". Поскольку

8.5. Сравнение правильных и неправильных (по мнению составителей задачи) ответов

Из двух ответов на вопрос: «Объясните, для чего учащиеся включили этот опыт в свой эксперимент» один ответ (№ 7): «Потому что дистиллированная вода не является кислотой» авторы задания определили как «частично правильный» (1 балл), другой ответ (№ 10): «Показать, что дистиллированная вода не является кислотой» назвали неправильным (ноль баллов). Получается, что из двух фактически одинаковых ответов один, по мнению деятелей программы PISA, «частично правильный» (1 балл), другой – неправильный (ноль баллов).

9. Выводы

1. Группа заданий «Кислотные дожди» международной программы PISA-2006 является нагромождением различного рода ошибок.

2. Результаты тестирования учащихся на основании группы заданий «Кислотные дожди» не имеют никакой ценности (следствие пункта 1).

3. Этот опус может использоваться в учебных целях в следующей формулировке: «Найдите ошибки в группе заданий «Кислотные дожди» международной программы PISA-2006».

Источники информации

[1] Разработка и внедрение методов экспресс-оценки состояний зданий и сооружений с каменной облицовкой, http://www.stroinauka.ru/d18dr10439m0.html
[2] Натуральный камень для отделки фасадов и ландшафтных работ: http://www.nestor.minsk.by/sn/2004/36/sn43601.html
[3] Ю.В. Ходаков, Д.А. Эпштейн, П.А. Глориозов. Неорганическая химия. Учебник для 9 класса средней школы. Утверждено Министерством просвещения СССР. Издание семнадцатое. Москва. «Просвещение». 1988.
[4] Г.Е. Рудзитис, Ф.Г. Фельдман. Химия. Учебник для 9 класса общеобразовательных учреждений. Рекомендовано Министерством общего и профессионального образования Российской Федерации. 7 издание, исправленное и дополненное. Москва. «Просвещение». АО «Московские учебники». 1999.
[5] О.С. Габриелян. Химия. Учебник для 9 класса общеобразовательных учреждений. Рекомендовано Министерством образования Российской Федерации. 4 издание, переработанное. Москва. «Дрофа». 2001.
[6] Л.С. Гузей, В.В. Сорокин, Р.П. Суровцева. Химия. 9 класс. Учебник для общеобразовательных учебных заведений. Рекомендовано Министерством образования Российской Федерации. 4 издание, исправленное. Москва. «Дрофа». 2000.
[7] Г.В. Войткевич, В.В. Закруткин. Основы геохимии. Москва. «Высшая школа». 1976.
[7А]       Н.В.Короновский, А.Ф.Якушова. Основы геологии. http://geo.web.ru/db/msg.html?mid=1163814&uri=part11-03-1.htm
[8 ] Статья Н. Ю. Тарасенко «Дым» в Большой Советской энциклопедии (3 издание): http://bse.sci-lib.com/article035368.html
[8А] С.Б. Шустов, Л.В. Шустова. Химические основы экологии». Учебное пособие для учащихся школ, гимназий с углубленным изучением химии, биологии и экологии. Рекомендовано Главным управлением содержания общего среднего образования Министерства образования Российской Федерации. Москва. «Просвещение». 1955.
[9] Состав дымовых газов при сжигании газообразного топлива в газовом котле: http://www.domotronika.ua/ru/articles/4492/
[10] Ю.В. Ивлев. Логика. Издание третье, переработанное и дополненное. Москва. «Проспект». 2004.
[11 ] А.А. Ивин, А.Л. Никифоров. Словарь по логике. «Владос». Москва. 1997. С. 239 – 243.
[11А] Философская энциклопедия. Главный редактор Ф.В. Константинов. Том 4. С. 125-126. Издательство «Советская энциклопедия». Москва. 1967.
[12]   Большой энциклопедический словарь. Главный редактор А.М. Прохоров. Том 2. Москва. «Советская энциклопедия». 1991.
[12A] Н.Ф. Виноградова, Г.Г. Ивченкова, И.В. Потапов. Окружающий мир. Учебник для 3 класса четырехлетней начальной школы. Рекомендовано Министерством общего и профессионального образования Российской Федерации. Москва. «Просвещение». 1997.
[13] Н.Ф. Виноградова, Г.Г. Ивченкова, И.В. Потапов. Окружающий мир. Учебник для 3 класса четырехлетней начальной школы. Рекомендовано Министерством общего и профессионального образования Российской Федерации. Москва. «Просвещение». 1997.
[14] Е.А. Иванов. Логика. 2-е издание. Москва. Издательство БЕК. (С. 238).
[15] http://chemister.da.ru/Toxicology/toxic_dose.htm    (Смертельная доза ацетата свинца для человека 5 – 30 г.)
[16] http://www.bastion.net.ua/tersprav/doc5/g16_10.htm    (Смертельная доза свинцовых белил для человека 50 г.)
[17] Ф.Ю. Рачинский, М.Ф. Рачинская. Техника лабораторных работ. Ленинград. "Химия". 1982. (Глава 6. Стр. 96 — 97).
[18] В.А. Шапошник. Чистая вода. Соросовский Образовательный журнал, http://www.pereplet.ru/obrazovanie/stsoros/628.html
[19] В.З. Латыпова. Факторы формирования кислотно-основных свойств природной среды. Соросовский Образовательный журнал,     http://www.pereplet.ru/obrazovanie/stsoros/1055.html http://www.pereplet.ru/nauka/Soros/pdf/0007_047.pdf
[20] Г.А. Богдановский. Химическая экология. Москва. Издательство Московского университета. 1994.
[21]В.В. Добровольский. Химия Земли. Книга для учащихся 9 – 10 классов средней школы. 2-е издание, переработанное. Москва. «Просвещение». 1988.
[22] Метрология, http://domino.novsu.ac.ru/do/fizika/metrologia.pdf

Статья не закончена!

Приложение 1

Приложение 1 из отчета "Основные результаты международного исследования образовательных достижений учащихся

PISA-2006 " (Москва. 2007):
Список российских участников исследования PISA-2006

Министерство образования и науки РФ: Фурсенко А.А., Калина И.И., Реморенко И.М., Тараданова И.И., Самылкина Н.Н.
Федеральная служба по надзору в сфере образования и науки: Болотов В.А., Шаулин В.Н.., Бархатова Т.А., Соловьев Б.Б.
Институт содержания и методов обучения РАО: Рыжаков М.В., Калинова Г.С., Корощенко А.С., Резникова В.З., Страут Е.К., Нурминский И.И., Логинова О.Б., Барабанов В.В., Дюкова С.Е.
Центр оценки качества образования ИСМО РАО: Ковалева Г.С., Краснокутская Л.П., Краснянская К.А., Красновский Э.А., Смирнова Е.С., Баранова В.Ю., Мельник И.Г., Кошеленко Н.Г., Нурминская Н.В., Воробьева Н.В. В работе также участвовали 45 региональных координаторов

СаCO3 В ЧИСТОЙ ВОДЕ

СаCO₃ В ЧИСТОЙ ВОДЕ