Didaktická príru ka z chémie pre stredné školy
TOMÁŠ HUDEC
TRNAVA 2010
Tento projekt je spolufinancovaný Európskym sociálnym fondom a štátnym rozpo tom
eskej
republiky a Slovenskej republiky. Príru ka vznikla v rámci projektu 22410320007 cezhrani nej spolupráce R – SR „Diagnostika stavu znalostí a dovedností žák v esko-slovenské p íhrani ní oblasti se zam ením na jejich rozvoj“. Recenzenti:
Doc. RNDr. Marie Solárová, Ph.D. Ing. Ivona Paveleková, CSc.
Názov:
Didaktická príru ka z Chémie pre stredné školy
Autor:
RNDr. Tomáš Hudec
Preklad:
Ing. Ivona Paveleková, CSc.
Redak né práce:
Ing. Viera Peterková, PhD.
Vydanie:
1. vydanie, 2010
Text neprešiel jazykovou korektúrou, za jazykovú stránku zodpovedajú autori. © Tomáš Hudec © Trnavská univerzita v Trnave ISBN 978-80-8082-368-9
Obsah
Identifikácia a správne používanie pojmov .............................................................................5 1. -3. ro ník SŠ ...................................................................................................................5 Ako rozvíja schopnos ? ....................................................................................................5 Riešená úloha .....................................................................................................................7 Riešenie ..............................................................................................................................7 Úlohy .................................................................................................................................9 Riešenie ............................................................................................................................ 13 Kvalitatívny a kvantitatívny popis objektov, systémov, javov a ich klasifikácia ....................17 1. -3. ro ník SŠ ................................................................................................................. 17 Ako rozvíja schopnos ? ..................................................................................................17 Riešená úloha ................................................................................................................... 18 Riešenie ............................................................................................................................18 Úlohy ............................................................................................................................... 19 Riešenie ............................................................................................................................21 Vysvet ovanie a predvídanie javov a kauzálnych súvislostí ..................................................22 1. -3. ro ník SŠ .................................................................................................................22 Ako rozvíja schopnos ? .................................................................................................. 22 Riešená úloha ................................................................................................................... 23 Riešenie ............................................................................................................................ 23 Úlohy ............................................................................................................................... 24 Riešenie ............................................................................................................................ 26 Aplikácia poznatkov .............................................................................................................27 1. -3. ro ník SŠ ................................................................................................................. 27 Ako rozvíja schopnos ? ..................................................................................................27 Riešená úloha ................................................................................................................... 27 Riešenie ............................................................................................................................28 Úlohy ............................................................................................................................... 29 Riešenie ............................................................................................................................31 Pozorovanie, experimentovanie, meranie .............................................................................. 32 1. -3. ro ník SŠ .................................................................................................................32
Ako rozvíja schopnos ? .................................................................................................. 32 Riešená úloha ................................................................................................................... 32 Riešenie ............................................................................................................................ 32 Úlohy ............................................................................................................................... 33 Riešenie ............................................................................................................................ 37 Literatúra.............................................................................................................................. 38
4
Identifikácia a správne používanie pojmov 1. -3. ro ník SŠ Žiak sa orientuje v oblasti chemického názvoslovia, bežne používaných chemických pomôcok, je schopný rozhodnú , i je daná látka zmes alebo zlú enina. Používa správnu chemickú terminológiu, symboliku a ozna ovanie, identifikuje a správne používa chemické zna ky, názvy, vzorce. Využíva názvoslovie anorganickej chémie pri popise zlú enín. Aplikuje pravidlá systematického názvoslovia organickej chémie pri popise zlú enín s možnos ou využitia triviálnych názvov.
Ako rozvíja schopnos ? Ovládanie základov chemického názvoslovia a schopnos používa ho správne v praxi, je jedným zo základných predpokladov zvládnutia u iva chémie. Bez základných vedomostí v oblasti názvoslovia žiak nie je schopný zvládnu odboroch je nutné za
alšie u ivo chémie. Ako vo všetkých
od jednoduchších úloh – zna ky a názvy prvkov, binárne zlú eniny
at . Precvi ovanie je nutnos ou ale môže sa zda žiakom nudné a jednotvárne, preto odporú am spestri výu bu vhodnou didaktickou hrou, napr.: PEXESO … nájdi správnu dvojicu názov – vzorec LOVE E, NEHNEVAJ SA … postupujeme, ke
správne ur íme názov alebo
vzorec Existujú aj iné aktiva né metódy, napr. karti ky s názvami prvkov (zlú enín), ktoré žiaci na pokyn u ite a zdvíhajú nad hlavu. U ite má okamžitú spätnú väzbu o vedomostiach žiakov o prvkoch. Vhodné sú tiež cvi enia na PC, které sú pomerne ahko dostupné na Internete, napr.:
KUGLEROVÁ, J. a kol. Periodická tabulka. [online]. c 203-2006, cit[15. 1. 2010]. Dostupné z: http://chemie.gfxs.cz/ RICHTERA, L. Témata diplomových a bakalá ských prací (2007). c 2004-2010, cit[15. 1. 2010]. Dostupné z: http://www.fch.vutbr.cz/~richtera/loadframe.html?lect_tema_2007.html
5
MILICHOVSKÝ, M. Testy navíc - Chemie. c 2004-2010, cit[15. 1. 2010]. Dostupné z: http://testy.nanic.cz/hledani/?keyword=chemie Ak chceme vybudova u žiakov dostato né povedomie o chemickom skle a praktických innostiach, musíme s nimi chodi do laboratória. V prípade, že to nie je možné, môžeme využi nákresy alebo obrázky na PC (vi . interaktívna u ebnica prof. Zaujímavé môže by
iperu z UK Praha).
tiež využitie medziodborovej náväznosti, napr. latinské názvy,
tvaroslovie v slovenskom jazyku apod. – Napr.: Al – Aluminium – hliník, Sn – Stannum – cín at .
6
Riešená úloha Ur i, i sú nižšie uvedené látky chemicky isté látky alebo zmesi: ak sú to chemicky isté látky, o uve ich vzorec; o ozna
i sa jedná o anorganickú alebo organickú zlú eninu;
ak sú to zmesi, o
ur i, ktoré z nich sú heterogénne a ktoré homogénne.
manganistan draselný, bronz, piesok vo vode, etanol, minerálna voda, benzín Látka
Chemicky
Zmes
istá látka /
homogénna/heterogénna
Vzorec
Zlú enina anorganická /
zmes
organická
manganistan draselný bronz piesok vo vode etanol minerálna voda benzín
Riešenie a) Ur ím, ktoré z názvov látok zodpovedajú svojími vlastnos ami chemicky istej látke, tj. „chemické zloženie je v celom jej objeme rovnaké a je tvorené jedným druhom chemických individuí“. Môžem si tiež pomôc tým, že názov látky zodpovedá pravidlám názvoslovia. Chemicky isté látky sú teda manganistan draselný a etanol. b) Doplním vzorce manganistan draselný - KMnO4 , etanol – CH3CH2OH c) Ur ím, i je niektorá z chemicky istých látok látkou anorganickou alebo organickou: manganistan draselný KMnO4 - so kyslíkatej anorganickej kyseliny – anorganická látka etanol CH3CH2OH – patrí do skupiny alkoholov – deriváty uh ovodíkov – organická látka d) Ostatné látky sú teda zmesi. Na ur enie rovnorodosti – homogenity použijem jednoduché pravidlo, že zložky homogénnych zmesí nie je možné rozozna vo ným okom
7
bronz – zliatina cínu a medi – homogénna zmes piesok vo vode – heterogénna zmes minerálna voda – homogénna zmes benzín – homogénna zmes uh ovodíkov.
e) Výsledky zapíšem do tabu ky Látka
Chemicky istá
Zmes
látka / zmes
homogénna/heterogénna
manganistan
chemicky istá
draselný
látka
bronz piesok vo vode etanol minerálna voda benzín
Vzorec
Zlú enina anorganická/organická
-
KMnO4
anorganická
zmes
homogénna
-
-
zmes
heterogénna
-
-
-
CH3CH2OH
organická
zmes
homogénna
-
-
zmes
homogénna
-
-
chemicky istá látka
8
Úlohy 1. K uvedeným látkam dopl informáciu, i sa jedná o zmes (S) alebo chemicky istú látku (L). Látka
Zmes/chemicky istá látka
ropa kyselina sírová destilovaná voda džus amoniak vzduch
2. Ur i oxida né ísla atómu chlóru v daných látkach Vzorec
Oxida né íslo atómu chlóru
HClO Cl2O7 HCl KClO3 CaCl2 Cl2
3. Ktoré z uvedených vzorcov patria anorganickým zlú eninám? C6H12O6
NaCl
NH2CONH2
CaSO4
CH3OH
CO2
Na2SO4
A
B
C
D
E
F
G
A) B,C,E,G B) B,D,F,G C) A,C,E,G D) A,C,F,G 4. Dopl názvy a vzorce binárnych zlú enín Názov
Vzorec CaCl2
oxid hlinitý ZnS
9
sulfid železnatý oxid vanadi ný LiH
5. Dopl názvy a vzorce kyselín Názov
Vzorec HNO3
k. sírová H2CO3 k. chlorovodíková k.trihydrogenfosfore ná HClO4
6. Dopl názvy a vzorce solí Názov
Vzorec Mg3(PO4)2
manganistan draselný Na2CO3 síran vápenatý chróman bárnatý As(NO3)3
7. Vyjadrujú uvedené vzorce tú istú zlú eninu? Vzorec
CH3 1
CH3
3
CH3 CH3
H 3C 2
CH3
H 3C
4
10
CH3
A)
ÁNO
B)
len 1 a 3
C)
len 2 a 4
D)
NIE
8. Dopl názvy a racionálne vzorce uh ovodíkov Názov
Vzorec
cyklohexán
CH2
CH CH2 CH3
acetylén
pent-2-én
11
9. Z uvedených zlú enín vyberte tie, ktoré patria k derivátom uh ovodíkov CH3CH2CH3
CH3CH2Cl
(CH3)2CHCH3
A
B
C
HCOOH
CCl4
F
G
CH3
CH E
a) B, D, E b) A, D, E c) A, C, F d) B, F, G 10. Dopl názvy a racionálne vzorce derivátov uh ovodíkov Názov
Vzorec
HCOOH
propán-2-ol
acetón
CCl4
12
kyselina octová
CH3COH
Riešenie 1. K uvedeným látkam dopl informáciu (ÁNO/NIE), i sa jedná o zmes (S) alebo chemicky istú látku (L). Látka
Zmes/chemicky istá látka
ropa
S
kyselina sírová
L
destilovaná voda
L
džus
S
amoniak
L
vzduch
S
2. Ur i oxida né ísla atómu chlóru v daných látkach Vzorec
Oxida né íslo atómu chlóru
HClO
-I
Cl2O7
VII
HCl
-I
KClO3
V
CaCl2
-I
Cl2
O
3. Ktoré z uvedených vzorcov patria anorganickým zlú eninám? B
13
4. Dopl názvy a vzorce binárnych zlú enín Názov
Vzorec
oxid vápenatý
CaCl2
oxid hlinitý
Al2O3
sulfid zino natý
ZnS
sulfid železnatý
FeS
oxid vanadi ný
V2O5
hydrid lítny
LiH
5. Dopl názvy a vzorce kyselín Názov
Vzorec
k.dusi ná
HNO3
k. sírová
H2SO4
k.uhli itá
H2CO3
k.chlorovodíková
HCl
k.trihydrogenfosfore ná
H3PO4
k.chloristá
HClO4
6. Dopl názvy a vzorce solí: Názov
Vzorec
fosfore nan hor natý
Mg3(PO4)2
manganistan draselný
KMnO4
uhli itan sodný
Na2CO3
síran vápenatý
CaSO4
chróman bárnatý
BaCrO4
dusi nan arzenitý
As(NO3)3
7. Vyjadrujú uvedené vzorce tú istú zlú eninu? A
14
8. Dopl názvy a racionálne vzorce uh ovodíkov Názov
Vzorec
cyklohexán
CH2
CH CH2
2-metylbuta-1,3-dién (izoprén)
CH3
acetylén
CH CH
styrén (vinylbenzén)
pent-2-én
CH3 CH CH CH2 CH3
cyklohexa-1,3-dién
15
9. Z uvedených zlú enín vyberte tie, ktoré patria k derivátom uh ovodíkov D 10. Dopl názvy a racionálne vzorce derivátov uh ovodíkov Názov
Vzorec
kyselina mrav ia
HCOOH
(metánová)
CH3 CH CH3 propán-2-ol
OH
acetón
CH3 CO CH3
tetrachlórmetán
CCl4
kyselina octová
CH3 COOH
acetaldehyd (etanal)
CH3COH
16
Kvalitatívny a kvantitatívny popis objektov, systémov, javov a ich klasifikácia 1. -3. ro ník SŠ Žiak je schopný využi na riešenie chemickej úlohy alebo problému poznatky z matematiky, fyziky, biológie a zemepisu; íta s porozumením chemický text a spracova z neho výstižnú informáciu, vyh adáva literatúre
(tabu kách,
a interpretova odborných
informácie v odbornej chemickej a technickej
asopisoch,
internete,
hromadných
informa ných
prostriedkoch apod.), uskuto uje chemické výpo ty a uplat uje ich pri riešení praktických problémov.
Ako rozvíja schopnos ? Chemické výpo tové úlohy majú žiakom umožni chápa vlastnosti chemických látok a ich vzájomných premien kvantitatívne, tj v zmysle íselných hodnôt konkrétnych veli ín, ktorými sú príslušné vlastnosti kvantitatívne charakterizované. Popri tomto teoretickom význame je nutné poukáza na ich význam praktický, hlavne v súvislosti s meraním hodnôt veli ín pri práci v chemickom laboratóriu a v súvislosti s úvahami o efektívnosti výrobných aplikácií chemických látok a reakcií v priemyselnej a po nohospodárskej praxi. V rámci rozvoja tejto schopnosti je vhodné využíva algoritmizáciu riešenia výpo tových úloh (vi . riešená úloha): 1. Nájdenie problému 2. Zvýraznenie chemickej podstaty riešenia úlohy 3. Postupné odvodzovanie potrebných vz ahov 4. Zjednodušenie 5. Výsledky riešenia a ich verifikácia 6. Preh adná a jednoduchá forma záznamu celého postupu riešenia Pri práci s písaným textom, prípadne pri vyh adávaní informácií na internete, musíme dba v prvom rade na zrozumite nos úlohy, ktorú žiakom predkladáme a následne tiež na dôveryhodnos zdrojov, z ktorých informácie my alebo žiaci erpáme. To znamená použi minimálne dva zdroje, internetové informácie doplni aj písaným textom apod.
17
Riešená úloha Vypo ítaj hmotnos jódu, ktorý vznikne reakciou 5,0 g jodidu draselného s molekulovým chlórom. Zaokrouh uj na jedno desatinné miesto.
Riešenie 1. Zápis rovnice chemickej reakcie a jej úprava (pod a obtiažnosti môže by zápis žiakom poskytnutý ), ur enie molárnych hmotností látok: 2 KI + Cl2
I2 + 2 KCl
M (KI) = 166,0 g.mol-1, M (I2) = 253,8 g.mol-1 2. Základný vz ah: n = m/M a platí, že látkové množstvá reaktantov a produktov sú úmerné ich stechiometrickým koefcientom. n (KI) / n (I2) = 2/1 Platí: m (KI) / m (I2) = 2. M (KI) / M (I2) m (I2) = m (KI). M (I2) / 2. m (KI)
m (I2) = 5 . 253,8 / 2. 166
m (I2) = 3,8 g 3. Odpove : Reakciou 5 gramov jodidu draselného s molekulovým chlórom vznikne 3,8 gramov jódu. Verifikáciu je možné uskuto ni logickou úvahou.
18
výpo tom troj lenkou, prípadne
Úlohy 1. Pre ítaj si pozorne nasledujúcí text a odpovedz na otázky: Ochrana a istenie vôd je jednou zo základných podmienok prežitia udského rodu. Dostatok pitnej vody a kvalitné istenie odpadových vôd je dôkazom nielen priemyselnej, ale i kultúrno – sociálnej vyspelosti spolo nosti. Slovenská republika sa postupom asu zaradila medzi krajiny s vysokou úrov ou vodohospodárstva. Odpadové vody sú vody použité v obytných, priemyselných, po nohospodárskych, zdravotníckych a iných stavbách, zariadeniach a dopravných prostriedkoch, ktoré majú po použití zmenenú kvalitu (zloženie alebo teplotu), ako aj iné vody z nich odtekajúce, ktoré môžu ohrozi
kvalitu povrchových alebo
podzemných vôd. Odpadové vody se delia na dve hlavné skupiny, a to na odpadové vody splaškové a priemyselné. Splaškové odpadové vody (splašky) sú odpadové vody z domácností, hygienických zariadení, objektov spolo ného stravovania, ubytovania apod. Sú vysoko rizikovým faktorom šírenia infekcie. Majú pH >7. Odpadové vody sa istia prirodzeným samo istiacim procesom v prírode alebo umelo v istiar ach odpadových vôd, kde sa snažíme prírodné procesy kopírova a urýchli . 1 Otázky: A. B.
Aký druh odpadových vôd tvoria odpadové vody z domácnosti? o si predstavíš pod skratkou OV?
C.
Sú splaškové vody kyslé, zásadité alebo neutrálne?
D.
Je istenie odpadových vôd v prírode rýchlejšie ako v istiarni odpadových vôd?
2.
Protónove íslo chlóru je 17 a relatívna atómová hmotnos chlóru je 35,45. Ktoré z nasledujúcich tvrdení je správne? a) 1 mól molekúl chlóru Cl2 má hmotnos 70,90 g b) anión Cl- obsahuje 20 elektrónov c) všetky atómy chlóru majú rovnakú hmotnos
1
HUDEC, T. Implementace interaktivních prvk do výuky chemii na p íkladu: „Chemie odpadních vod“. (rukopis), Ostrava : 2007. 76 s. Rigorózní práce (RNDr.), Univerzita Karlova. P írodov decká fakulta. Katedra u itelství a didaktiky chemie, 2007
19
d) 1 mól atómu chlóru má polovi nú hmotnos ako 1 mól molekúl železa 3. Hmotnos jedného mólu kyseliny sírovej je (zaokrúhlené na celé íslo): a) 98 kg c) 98 g b) 98
d) 98 t
4. Na uskuto nenie chemickej reakcie je treba 2,5 mólu vápnika. Aká je hmotnos vápnika? [Ar (Ca) = 40,80] a) 51 g
b) 51 kg
c) 102 kg
d) 102 g
5. Hmotnostný zlomok kyslíka vo vode je: [Ar (H) = 1; Ar (O) = 16] a) 0,888 b) 0,088 c) 0,111 d) 0,011 6. Empirický vzorec zlú eniny, ktorá obsahuje 75 % uhlíka a 25 % vodíka je: a) CH b) CH4 c) C3H8 d) C5H12 7. Ko ko gramov K2SO4 (Mr = 174,25) je treba naváži na prípravu roztoku s objemom 500 cm3 a molárnou koncentráciou 0,25 mol.dm-3? a) 2,178 g b) 21,78 g c) 1,67 g d) 16,72 g 8. Ko ko hmotnostných dielov vody je treba na zriedenie 55 % roztoku kyseliny dusi nej aby vznikol 25 % roztok? a) 10 b) 20 20
c) 30 d) 40 9. Aká hmotnos (v gramoch) oxidu hore natého vznikne spálením 10 gramov hor íka (zaokrúhli na jedno desatinné miesto)? [Ar(O) = 16; Ar (Mg) = 24,3] a) 166 g b) 1,66 g c) 1666 g d) 16,6 g 10. Aký objem kyslíka vznikne rozkladom 10 gramov oxidu ortu natého -1
3
[M(HgO) = 216,6 g.mol ;V = 22,4 dm ]? m
a) 0,5 dm3 3
b) 5 dm 3
c) 50 dm 3
d) 500 dm
Riešenie 1. A splaškové, B istiare odpadových vôd, C zásadité, D nie 2. A 3. C 4. D 5. A 6. B 7. B 8. C 9. D 10. A
21
Vysvet ovanie a predvídanie javov a kauzálnych súvislostí 1. -3. ro ník SŠ Žiak je schopný posúdi chemické látky, javy a deje, posudzova súvislosti medzi nimi, rozpoznáva
prí iny a následky; správne vyhodnoti údaje z tabuliek, grafov a schém;
rozobera a triedi údaje o chemických látkach, javoch a dejoch, porovnáva ich pod a ur itého kritéria (napr. pod a ich všeobecných a špecifických znakov) a ur
vz ahy medzi
nimi, vysvetli chemický jav alebo dej pomocou známych chemických zákonov a teórií a pomocou
indukcie,
dedukcie
a
da ších
myšlienkových
operácií
odvodzova
z
východiskových údajov a podmienok závery. Predvída vlastnosti prvkov a ich chovanie v chemických procesoch na základe poznatkov o periodickej sústave prvkov. Využíva vedomosti o asticovej štruktúre látok a chemických väzbách na predvídanie niektorých fyzikálno-chemických vlastností látok a ich chovanie v chemických reakciách. Predvída priebeh typických anorganických a organických reakcií.
Ako rozvíja schopnos ? V rámci rozvoja akéjko vek schopnosti neexistuje jediný spôsob u enia, ktorý by bol ideálny pre všetkých žiakov. Niektorí žiaci ahšie spracovávajú konkrétne informácie (empirické), iní naopak abstraktné informácie (teoretické). V rámci myšlienkových operácií, medzi ktoré patrí napr. zovšeobecnenie, konkretizácia, analýza, syntéza, indukcia, dedukcia at ., je vždy možné nájs tú dominantnú. Základným postupom pre u ite a je individuálny prístup k žiakovi (resp. ku skupine žiakov, pretože nie je v moci u ite a venova sa individuálne každému jednému žiakovi), ktorý bude v maximálnej miere zodpoveda štýlu u enia preferovanému žiakom (resp. skupinou žiakov). Napr.: konkretizáciou 1. termochemického zákona na ur itú chemickú reakciu môžeme odvodi reak né teplo priamej reakcie z reak ného tepla reakcie spätnej. Naopak zovšeobecnením viacerých empirických údajov o vz ahu tepiel priamej a spätnej reakcie môžeme odvodi 1. termochemický zákon. Pri zovšeobec ovaní si musíme da pozor na používanie jednoduchej analógie, ktorá nás bez hlbších vedomostí o danom probléme môže dovies k nesprávnemu výsledku. Napr.: na
22
základe poznatku, že sodík tvorí peroxid sodný vyvodím chybný záver, že za rovnakých podmienok tvorí peroxid aj lítium, pretože tieto prvky patria do rovnakej skupiny.
Riešená úloha Ur i, i daná reakcia je adícia (A), eliminácia (E), prešmyk (P) alebo substitúcia (S). A) CH3CH2I + NaOH B) CH3CH CHCH3 + Br2
CH3CH2OH + NaI CH3CHBrCHBrCH3
-H2, kat C) C6H5 CH2CH3
C6H5 CH CH2
AlCl3, RCl E) CH3CH2CH2CH3 CH3CHCH3 CH3
Riešenie Najprv si zopakujeme charakteristiky organických reakcií a na základe týchto informácií rozhodneme o konkrétnej reakcii. Zjednodušene (neúplná definícia sta í na ur enie typu reakcie): •
Adícia naviazanie molekuly na násobnú väzbu a jej následné štiepenie
•
Eliminácia odštiepenie molekuly za vzniku násobných väzieb
•
Prešmyk výmena jedného alebo skupiny atómov v rámci jednej molekuly
•
Substitúcia atómy skupiny atómov sú nahradzované inými atómami skupinami
A) S B) A C) E D) P
23
Úlohy 1. Pre iarkni nesprávne tvrdenie V I. A skupine periodickej tabu ky se nachádzajú - nenachádzajú alkalické kovy. Draslík s vodou reaguje – nereaguje ve mi búrlivo. Pri reakcii uniká – neuniká výbušný plyn. Tento plyn se nazýva vodík – kyslík. 2.
Všetky chalkogény majú rovnakú/rovnaký: A) mólovú hmotnos B) atómový polomer C) po et valen ných elektrónov D) teplotu varu
3. Na základe platnosti PERIODICKÉHO ZÁKONA dopl tabu ku: Zlú enina
Chemický prvok uhlík
kremík
germánium
s fluórom s chlórom
CCl4
s vodíkom s kyslíkom
4.
GeH4 CO2
Ktorá trojica prvkov vytvára aj ióny s oxida ným íslom II? A) hor ík, zinok, me B) vápnik, kyslík, fluór C) bárium, zinok, draslík D) sodík, bárium, zinok
5. Vyber správne tvrdenie o reakciách I a II. I. 2 H2S + 3 O2 II. H2S + 4 O3
2 H2O + 2 SO2 H2SO4 + 4 O2
A) kyslík je reduk né, ozón oxida né inidlo B) kyslík i ozón sú reduk né inidlá C) kyslík je silnejšie oxida né inidlo ako ozón
24
D) ozón je silnejšie oxida né inidlo ako kyslík 6. Zne istený naftalén chceš pre isti . Ktorú z ponúkaných deliacich metód vyberieš ako najvhodnejšiu? A) destiláciu B) filtráciu C) sublimáciu D) odstre ovanie 7.
Zora chemické prvky Al, Pb, Br, Ca, Kr, N, S, Ti, Ba, P A) pod a vzrastajúcej mólovej hmotnosti B) pod a klesajúceho po tu protónov v jadre atómu C) do dvoch skupín, pri om v prvej budú kovy a v druhej nekovy D) zapíš, ktoré z nich patria do skupiny kovov alkalických zemín
8. Preštuduj pozorne nasledujúce reakcie a pri riešení využi aj termochemické zákony A) ur i, ktorá z nich je endotermická B) ur i, která z nich uvo uje najviac tepla
9.
Qm = - 482 kJ.mol -1
a) 2 H2 (g) + O2 (g)
2 H2O (g)
b) 2 H2 (g) + O2 (g)
2 H2O (l)
c) 2 H2O (l)
2 H2 (g) + O2 (g) Qm = 572 kJ.mol-1
V ktorej z nasledujúcich acidobázických rovnováh vystupuje voda ako kyselina? a) H2O + NH3
NH4+ + OH-
b) H2O + HCl
H3O+ + Cl-
c) H2O + NH4+
H3O+ + NH3
d) H2O + CH3COOH
H3O+ + CH3COO-
10. Prira monomérom príslušné polyméry CH3 (A) CH2 CH2
1)
CH2 CH3
25
n
(B) CH2 CH CH3
(2)
CH CH2 CH3
(C) C6H5 CH CH2
(3)
(D) CH3
(4)
CH2
n
CH2 CH2
n
CH CH2
CH3
C6H5
n
Riešenie 1. V I. A skupine periodickej tabu ky se nachádzajú - nenachádzajú alkalické kovy. Draslík s vodou reaguje – nereaguje ve mi búrlivo. Pri reakcii uniká – neuniká výbušný plyn. Tento plyn sa nazýva vodík – kyslík. 2. C 3. Zlú enina
Chemický prvok uhlík
kremík
germánium
s fluórom
CF4
SiF4
GeF4
s chlórom
CCl4
SiCl4
GeCl4
s vodíkom
CH4
SiH4
GeH4
s kyslíkom
CO2
SiO2
GeO2
4. A 5. D 6. C 7. Zora chemické prvky Al, Pb, Br, Ca, Kr, N, S, Ti, Ba, P a. N, Al, P, S, Ca, Ti, Br, Kr, Ba, Pb b. Pb, Ba, Kr, Br, Ti, Ca, S, P, Al, N c. kovy: Al, Pb, Ca, Ti, Ba , nekovy : Br, Kr, N, S, P d. Ca, Ba 8. A) c B) b 9. A 10. A3, B2, C4, D1
26
Aplikácia poznatkov 1. -3. ro ník SŠ Žiak je schopný vyjadri reálnu situáciu pomocou vedomostí z chémie (popis astice, javu, deja, pojmu, zákonitosti, metódy); používa
získané poznatky pri riešení chemických
problémov i pri riešení konkrétnych životných situácií; posúdi dôsledky vlastností látok a priebehu chemických dejov z h adiska bežného života, hospodárskej innosti, ochrany a tvorby životného prostredia a bezpe nosti a ochrany zdravia; popísa podstatu rôznych chemických postupov a metód v praxi (chemizácia všetkých odborov udskej zne is ovanie a
innosti,
istenie vody a ovzdušia) a vyjadri vlastný názor na ich využívanie.
Charakterizuje významných zástupcov prvkov a ich anorganické i organické zlú eniny, zhodnotí ich surovinové zdroje, využitie v praxi a vplyv na životné prostredie.
Ako rozvíja schopnos ? Princíp spojenia školy so životom podporíme jednotou teoretického a empirického poznania so zdôraznením praktických inností žiakov. Jedným z prostriedkov je napr. teoretické a praktické oboznámenie žiakov so základnými princípmi modernej chemickej výroby a s použitím chemických výrobkov v praktickom živote. Vzh adom k zvýšenej komplexnosti problémov je nutné zoznámi sa so základnými vlastnos ami látok, ich štruktúrou, chovaním sa v rôznom prostredí apod. už v rámci u iva všeobecnej chémie. Následne tieto svoje vedomosti previaza s vedomos ami z oblasti anorganickej a organickej chémie at . Využitie multimédií, rovnako aj exkurzií vo výrobných závodoch je základným predpokladom rozvoja tejto schopnosti. Pre rozvoj tejto schopnosti sú ve mi vhodné tiež moderné vyu ovacie metódy (napr. metóda projektová).
Riešená úloha Vápenec sa spracováva predovšetkým vo vápenkach. 1. Popíš obrázok vrátane príslušnej chemickej rovnice.
27
Zdroj: vlastné spracovanie 2. Dopl reakcie a vysvetli, kde sa v praxi používajú: I. CaO + H2O II. Ca (OH)2 + Mg (HCO3)2 III. 3 Ca (OH)2 + 2 H3AsO4 IV. Ca (OH)2+ CO2
Riešenie 1) Podstatou výroby vápna je vypa ovanie vápenca v peciach pri teplote cca 900 – 1300 °C. Zdrojom tepla môže by napríklad spa ovanie koksu. Rovnica reakcie: CaCO3
CaO + CO2
A
B
C
2) I.
CaO + H2O
Ca (OH)2 … hasenie vápna, silne exotermická reakcia, hasené
vápno je žieravina, pozor na možné postriekanie a následné poleptanie, hasené vápno sa používa na prípravu mált, omietok apod. II.
Ca (OH)2 + Mg (HCO3)2
CaCO3 + MgCO3 + 2H2O… zmäk ovanie vody
III.
3 Ca (OH)2 + 2 H3AsO4
Ca3(AsO4)2 + 6H2O… ako sú as insekticídnych
obchodných prípravkov, napr. proti mandelinke zemiakovej, proti slimákom. IV.
Ca (OH)2+ CO2
CaCO3 + H2O … rovnica tuhnutia malty, voda = vlhké steny
v novostavbách sa necháva niekedy horie koks v otvorených sudoch a steny tak rýchlejšie vysychajú (vä šia koncentrácia CO2 v miestnosti).
28
Úlohy 1. Spracovaním ropy a zemného plynu se zaoberá: 1. Petrochémia 2. Metalurgia 3. Biotechnológie 4. Hydrológia 2. Prira k sebe zlú eninu a oblas jej hlavného využitia v praxi: (A)
trinitrotoluén
(1) farbivá
(B)
acetylén
(2) plasty
(C)
vinylchlorid
(3) výbušniny
(D)
anilín
(4) zváranie kovov
3. Mokré prádlo schne dobre aj vonku na mraze. Je to spôsobené tým, že voda sa mení na ad, ktorý: 1. sa roztápa 2. sublimuje 3. má ve kú hmotnos 4. zvyšuje teplotu prádla 4. Zora za sebou reakcie tak ako prebiehajú pri kontaktnom spôsobe výroby kyseliny sírovej: V2O5
1. SO2 + ½ O2
SO3
2. S + O2
SO2
3. SO3 + H2O
H2SO4
5. Pesticídy sú prostriedky proti rastlinným a živo íšnym škodcom. Delíme ich pod a biologických ú inkov. Prira k sebe názov skupiny pesticídov a ich ú inky. (A)
insekticídy
(1) proti hubám a plesniam
(B)
fungicídy
(2) proti burinám
(C)
herbicídy
(3) na odpudzovanie hmyzu
29
(D)
repelenty
(4) na hubenie hmyzu
6. Vysokoteplotná karbonizácia ierneho uhlia sa nazýva koksovanie. Ur i, ktorý produkt z koksiarne nezískame: 1. koks 2.
ernouho ný decht
3. benzín 4. benzén 7. Syntetické makromolekulové látky (plasty) sú v sú asnej dobe ve mi rozšírené. Nasledujúce tvrdenia rozdel na pravdivé (P) a nepravdivé (N): 1. Bakelit je jedným z prvých plastov, ide o zlú eninu odvodenú od fenolu. 2. Najšetrnejší spôsob likvidácie plastov je spa ovanie v spa ovniach. 3. Plasty sú mimoriadne odolné vo i vysokým teplotám. 4. Medzi syntetické vlákna patrí silon a polyester. 8. Ur i zna ku prvku (A), názov prvku (B) a zariadenie (C), v ktorom sa štandardne vyrába. Tento prvok tvorí oxidy M2O3 a MO, ktoré sa pri výrobe tohto kovu redukujú oxidom uho natým a uhlíkom. 9. Stálu tvrdos vody spôsobuje oi. síran vápenatý. Stálu tvrdos vody možno odstráni napríklad pridaním uhli itanu sodného. Vyber, ktorá z rovníc je rovnicou tejto reakcie. 1. CaSO4 + Na2CO3
CaCO3 + CO2 + H2O
2. CaSO3 + NaHCO3
Na2CO3 + CaCO3
3. CaSO4 + Na2CO3
Na2SO4 + CaCO3
4. Ca (HSO4 )2 + NaHCO3
Na2CO3 + CaCO3
10. Medzi problematický zásah loveka do prírody patria aj kyslé dažde. Z ponúkaných reakcií vyber tú: 1. ktorá je prí inou vzniku kyslých daž ov 2. ktorá je schopná dopad kyslých daž ov zníži – neutralizuje ich. I.
Zn + H2SO4
II.
SO2 + H2O
III.
NaOH + HCl
ZnSO4 + H2 H2SO3 NaCl + H2O
30
IV.
H2SO3 + CaCO3
CaSO3 + CO2 + H2O
Riešenie 1.
A
2.
A3, B4, C2, D1
3.
B
4.
B,A,C
5.
A4, B1, C2, D3
6.
C
7.
P: A,D , N: B,C
8.
A: Fe, B: železo, C: vysoká pec
9.
C
10. A II, B IV
31
Pozorovanie, experimentovanie, meranie 1. -3. ro ník SŠ Žiak je schopný zapísa a vyhodnoti empirické údaje, zostavi tabu ku, graf alebo schému (s využitím po íta ovej techniky); navrhnú a realizova jednoduchý chemický experiment, ktorý modeluje ur itý chemický jav alebo dej; vysvetli , zapísa (nakresli ) a interpretova pod a popisu (obrázok, schéma) alebo pozorovania priebeh jednoduchého chemického experimentu.
Ako rozvíja schopnos ? Experiment je jedným zo základných prostriedkov vo výu be chémie. Aj jednoduchý experiment, ktorý žiak realizuje v chemickom laboratóriu, je omnoho ú innejší, ako akéko vek priblíženie pomocou animácií, videoklipov, fotografií apod. Tieto prostriedky sú ve mi dôležité v prípadoch, ke nemožno príslušné experimenty uskuto ni . V rámci výu by pracujme efektívne, ale tiež o najpôsobivejšie. V praxi to znamená, že u ite bude vybera experimenty, ktorých výsledky je možné ve mi dobre pozorova – zmena farby, vzplanutie apod. Na akýko vek experiment musia by žiaci teoreticky pripravení. Významnou sú as ou práce v chemickom laboratóriu je dodržiavanie bezpe nostných predpisov a pokynov u ite a.
Riešená úloha Z chemikálií a pomôcok, ktoré máš k dispozícii, navrhni laboratórny spôsob prípravy kyslíka a jeho dôkaz. Odmerný valec, chemické kliešte, chladi , alonž, roztieracia miska, špajdle, zápalky, uhli itan vápenatý, oxid mangani itý, sulfid železnatý, peroxid vodíka (15 % roztok), kyselina sírová (40 % roztok)
Riešenie Kyslík pripravujeme obvykle rozkladom kyslíkatých látok pôsobením tepla alebo oxida ných inidiel. Pri reakcii dochádza k oxidácii O – II na elementárny kyslík. Použijeme teda peroxid vodíka, ktorý sa na svetle samovo ne rozkladá pod a rovnice:
32
2 H2O2
2 H2O + O2
Tento rozklad je však príliš pomalý, takže vznikajúceho plynu je málo na jeho dôkaz. Preto použijeme katalyzátor, ktorý rozklad urýchli, napr. oxid mangani itý MnO2. Do odmerného valca nalejeme roztok peroxidu vodíka a pridáme na špi ku lyži ky katalyzátor. Vyvíjajúci sa plyn je kyslík. Ten dokážeme tlejúcou špajd ou, ktorá v prostredí kyslíka vzplanie. Použité pomôcky a chemikálie: odmerný valec, zápalky, špajd a, H2O2, MnO2.
Úlohy 1. Navrhni, ktorou metódou najlepšie oddelíme etanol od vody? A) filtráciou B) kryštalizáciou C) destiláciou D) sublimáciou 2. Do nasledujúcej tabu ky dopl hodnoty z ponuky a sformuluj tvrdenie a závislos iónovosti väzby od rozdielu hodnôt elektronegativít viazaných atómov prvkov: A) 0,8; 1,7; 2,0 B) 30, 50
Rozdiel hodnôt elektronegativít viazaných atómov prvkov A % iónovosti väzby B
0,4 4
1,2 15
1,5 43
63
3. Na základe teplôt varu halogénderivátov ur i, ktoré z nich budú v plynnom skupenstve pri teplote 30 °C. Zlú enina 1
chlórmetan
2
brómetan
Teplota varu (°C) - 24
38,4 3
chlóretan
4
jódetan
13,1 72,4
33
4. Na základe krivky rozpustnosti ur i poradie rozpustnosti (od najvä šej rozpustnosti po najmenšiu) chloridu sodného (1), síranu sodného (2) a chloridu draselného (3) pri: A) 100 °C B) 200 °C Os x = teplota oC , os y = rozpustnos v g látky na 100 g roztoku
Zdroj: http://wikipedia.infostar.cz/s/so/soluble.html 5. Navrhni, ktorú z nižšie uvedených zmesí možno oddeli aparatúrou znázornenou na obrázku a túto rozde ovaciu metódu pomenuj: A) cukor vo vode B) olej vo vode C) piesok vo vode D) so vo vode
Zdroj: vlastné spracovanie
34
6. Prira jednotlivým o íslovaným dielom na obrázku destila nej aparatúry ich názov: Liebigov protiprúdový chladi (A), alonž (B), destila ná frak ná banka (C), laboratórny stojan (D), plynový kahan (E), Erlenmayerova banka (F), žíhací kruh s keramickou sie kou (G), teplomer (H).
Zdroj: vlastné spracovanie
7. Vyber chemikálie použite né pre laboratórnu prípravu vodíka a zapíš reakciu pomocou chemickej rovnice. Rovnicu uprav. Zn, C2H2, HCl, KMnO4, H2O
8. V ktorej premýva ke pôsobí na okyslený roztok dichrómanu draselného atomárny vodík?
A
B
35
Zdroj:
IPERA, J. a kol. Chemie 1 (multimediální výukové CD). Ostrava: Metodicko
evalua ní centrum, 2007. 9. Na laboratórnom stole sú dve banky A, B naplnené plynmi (vi . obrázok). Ur i, ktoré tvrdenia sú pravdivé: A) v banke B je vodík B) v banke B je kyslík C) kyslík je ahší ako vodík D) vodík je ažší ako kyslík
Zdroj: vlastné spracovanie
10. Zapíš, v akom poradí prebieha reakcia sodíka s vodou, do ktorej je pridaných pár kapiek fenolftaleínu. Zapíš rovnicu reakcie. A)
C)
36
D)
B)
Zdroj:
IPERA, J. a kol. Chemie 1 (multimediální výukové CD). Ostrava: Metodicko
evalua ní centrum, 2007.
Riešenie 1. C 2. Rozdiel hodnôt elektronegativít viazaných atómov prvkov % iónovosti väzby
0,4
0,8
1,2
1,5
1,7
2,0
4
15
30
43
50
63
S rastúcim rozdielom elektronegativít viazaných atómov prvkov iónovos väzby rastie. 3. 1, 3 4. A) 3,2,1 B) 3,1,2 5. C, filtrácia 6. A3, B4, C1, D8 a 9, E7, F5, G6, H2 7. Zn + 2HCl
ZnCl2 + H2
8. A 9. A 10. C , A , B , D , 2Na + 2H2O
2NaOH + H2
37
Literatúra 1. Rámcový vzd lávací program pro základní vzd lávání [online]. 2007. Praha: VÚP Praha, 2007, 1. 9. 2007. Dostupný z WWW: <
. 2. Rámcový vzd lávací program pro gymnázia [online]. 2007. Praha: VÚP Praha, 2007 , 1. 9. 2007. Dostupný z WWW: < http://vuppraha.cz/soubory/RVPG-2007-07_final.pdf>. 3. BENEŠ, P. a kol. Chemie v otázkách a odpov dích. Praha: Státní pedagogické nakladatelství, 1988. ISBN 80-04-23018-0. 4.
IPERA, J. Rozpravy o didaktice chemie I. Praha: Univerzita Karlova v Praze – Nakladatelství Karolinum, 2000. ISBN 80-246-0134-6.
5.
IPERA, J. Rozpravy o didaktice chemie II. Praha: Univerzita Karlova v Praze – Nakladatelství Karolinum, 2001. ISBN 80-246-0309-8.
6.
IPERA, J. a kol. Soubor modelových otázek k p ijímací zkoušce z chemie. Praha: Univerzita Karlova v Praze – Nakladatelství Peres, 2000. ISBN 80-86360-10-5.
7.
IPERA, J. Didaktika anorganické chemie. Praha: Univerzita Karlova v Praze – Nakladatelství Karolinum, 1991. ISBN 80-7066-513-0.
8.
IPERA, J. a kol. Chemie 1 (multimediální výukové CD). Ostrava: Metodicko evalua ní centrum, 2007.
9.
TRNÁCTOVÁ, H. VA KOVÁ, V. Znáte anorganickou chemii?. Praha: Prospektrum, 1996. ISBN 80-7175-001-8.
10. DUNDR, M. KLÍMOVÁ, H. Znáte organickou chemii? Praha: Prospektrum, 1997. ISBN 80-7175-002-6. 11. GAŽO, J. a kol. Laboratórne cvi enia a výpo ty v anorganickej chémii? Bratislava: Slovenské vydavate stvo technickej literatúry, 1967. 12. HUDEC, T. Chemické výpo ty s logikou I. Ostrava: Ostravská univerzita v Ostrav , 2003. ISBN 80-7042-962-3. 13. HUDEC, T. Chemické výpo ty s logikou II. Ostrava: Ostravská univerzita v Ostrav , 2003. ISBN 80-7042-978-8.
38
14. HUDEC, T. Implementace interaktivních prvk do výuky chemie na p íkladu: „Chemie odpadních vod“. (rukopis), Ostrava: 2007, 76 s. 15. HUDEC, T. Rigorózní práce (RNDr.). Univerzita Karlova. P írodov decká fakulta. Katedra u itelství a didaktiky chemie, 2007. 16. KORBA KOVÁ, D. Vybrané p íklady z obecné a anorganické chemie. Ostrava: Pedagogická fakulta v Ostrav , 1987. 17. KUGLEROVÁ, J. a kol. Periodická tabulka. [online]. c 2003-2006, cit[15. 1. 2010]. Dostupné z: http://chemie.gfxs.cz/ 18. NEISER, J. a kol. Obecná chemická technologie. Praha: Státní pedagogické nakladatelství, 1981. 19. MILICHOVSKÝ, M. Testy navíc - Chemie. c 2004-2010, cit[15. 1. 2010]. Dostupné z: http://testy.nanic.cz/hledani/?keyword=chemie 20. PACHMANN, E a kol. Speciální didaktika chemie. Praha: Státní pedagogické nakladatelství, 1986. ISBN 14-487-86. 21. RICHTERA, L. Témata diplomových a bakalá ských prací (2007). c 2004-2010, cit[15. 1. 2010]. Dostupné z: http://www.fch.vutbr.cz/~richtera/loadframe.html?lect_tema_2007.html 22. VELIKANI , A. Chemická ítanka. Bratislava: Slovenské pedagogické nakladate stvo, 1991. ISBN 80-08-00328-6.
39
Didaktické materiály z chémie pre 3. stupe - tabu ka schopností Schopnos
íslo úlohy kapitola 1 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
1
2 3 Kvalitatívny a Vysvet ovanie a identifikácia a kvantitatívny popis predvídanie javov a správne používanie objektov, systémov, kauzálnych pojmov javov a ich súvislostí klasifikácia 80 80 80 80 80 80 90 80 80 90
10
10 20 10 20 20 20 20 20 20
80 70 80 90 80 80 80 80 80 80
4
5
Aplikácia poznatkov
Pozorovanie, experimentovanie, meranie
10
10
10
10
20 20 20 20 20 10 20
kapitola 2 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
20 20
kapitola 3 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
10
10
10 10 10
20 20 20 20 20 10 20 20 20 20
70 70 80 80 70 60 80 70 70 70
10
20 20 20 20 20 20 20 20 20 20
80 70 70 70 80 80 80 70 70 70
20 20 20 20
20 20 20 20 20 20 20 20 20 20
20
10
kapitola 4 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
10 10
10 10 10
10
kapitola 5 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
10
20 20 20 10
40
50 60 60 60 60 60 60 70 80 80
