Educatief pakket
Blauw op drie wijzen
Een verrassend experiment rond redoxreacties, indicatoren en pH-berekening
2
Colofon Dit project wordt ondersteund binnen het actieplan Wetenschapscommunicatie, een initiatief van de Vlaamse overheid. Het educatief pakket Blauw op drie wijzen werd gerealiseerd door Technopolis®, het Vlaamse doe-centrum voor wetenschap en technologie in Mechelen. Met Technopolis® brengt F.T.I vzw, in opdracht van de Vlaamse Regering, wetenschap en technologie dichter bij de mens. Voor meer informatie over het actieplan Wetenschapscommunicatie: www.ewi-vlaanderen.be/actieplan. Wees altijd voorzichtig! Technopolis® kan niet verantwoordelijk gesteld worden voor gebeurlijke schade of ongevallen tijdens het uitvoeren van de experimenten. Minderjarigen dienen de experimenten steeds uit te voeren onder toezicht van een volwassene. Volg Technopolis® op
Check ook www.experimenteer.be en ontdek verrassende experimenten om zelf in de klas te doen. Voor meer informatie over het volledige aanbod: www.technopolis.be. Flanders Technology International vzw - 2012 - alle rechten voorbehouden. Het educatief pakket mag enkel gebruikt worden voor educatieve doeleinden en mits correcte bronvermelding (© Technopolis®). Het pakket mag onder geen beding gebruikt worden voor commerciële doeleinden. Verantwoordelijke uitgever: Erik Jacquemyn, Technologielaan, 2800 Mechelen.
3
Voorwoord Beste leerkracht, Het educatief pakket Blauw op drie wijzen werd ontwikkeld om met leerlingen van de derde graad op een aantrekkelijke manier te werken aan de eindtermen rond redoxreacties, indicatoren en zuurgraad. De leerlingen maken enkele oplossingen aan, waarna ze in een centraal experiment een reeks opeenvolgende handelingen uitvoeren. Het resultaat van die handelingen is op het eerste gezicht contra-intuïtief, maar de leerlingen krijgen alle middelen aangereikt om te kunnen verklaren wat er gebeurt. Het eerste deel van dit educatief pakket is ‘Voor de leerkracht’. Daar vind je uitgebreide info over hoe de les voor te bereiden, hoe de klas in te delen en welke voorzorgsmaatregelen te nemen. Ook vind je erin terug welke eindtermen dit educatief pakket kan helpen bereiken. Dan volgt een reeks leerlingenfiches (A) voor richtingen met chemie als hoofdvak (twee of meer lesuren per week). Wanneer op deze A-fiches berekeningen worden gevraagd, moeten de leerlingen hun voorkennis inzake chemie gebruiken en zelf uitzoeken welke berekeningen gemaakt moeten worden. In de tweede reeks leerlingenfiches (B) worden de leerlingen op weg geholpen bij de scheikundige berekeningen. De B-fiches werden opgesteld voor leerlingen die chemie als bijvak volgen (één lesuur per week). Alle juiste antwoorden en berekeningen, die de leerlingen moeten invullen op de leerlingenfiches, staan uitvoerig beschreven in het deel ‘Voor de leerkracht’. Wij wensen jouw en je leerlingen veel plezier met dit educatief pakket!
4
{ Inhoud } Colofon............................................................................................... 2 Voorwoord...................................................................................... 3 Inhoud................................................................................................. 4
Voor de leerkracht.................................................................... 5 Voorbereiding door de leerkracht........................ 5 Lesverloop.................................................................................. 6 De juiste antwoorden....................................................... 7 Eindtermen.............................................................................. 13
Leerlingenfiches A................................................................ 14 Lijst met benodigdheden.......................................... 14 Gevaren en voorzorgsmaatregelen................ 14 Voorbereidingen................................................................ 15 Het experiment: Blauw op drie wijzen......... 17 Achteraf....................................................................................... 21
Leerlingenfiches B................................................................ 22 Lijst met benodigdheden.......................................... 22 Gevaren en voorzorgsmaatregelen................ 22 Voorbereidingen................................................................ 23 Het experiment: Blauw op drie wijzen......... 25 Achteraf....................................................................................... 30
5
Voor de leerkracht
Voor de leerkracht
Voorbereiding door de leerkracht Wat heb je nodig? Gedestilleerd water Ethanol Zetmeel (aardappelzetmeel) H2SO4 Thymolftaleïne Analytische weegschaal Verwarmingsplaat Roerstaafje Thermometer Labo-handschoenen Stuk wit katoen (van ongeveer 20 bij 20 cm)
Aan de slag! De zetmeeloplossing (1%) Opgelet: Maak deze oplossing maximaal één dag op voorhand of nog later. Het zetmeel slaat terug neer, waardoor de oplossing niet lang houdbaar is. Los 1 g zetmeel op in 5 ml gedestilleerd water. Goed roeren tot je een dikke brij verkrijgt. Breng 1 l gedestilleerd water aan de kook. Voeg de zetmeelbrij toe aan het kokende water. Blijf dit mengsel nog enkele minuten verwarmen, onder voortdurend roeren, tot al het zetmeel opgelost is. De oplossing is dan kleurloos. H2SO4 (3M) Maak vooraf ook 100 ml H2SO4-oplossing (3M). Vertrek van 80 ml gedestilleerd water en voeg de juiste hoeveelheid H2SO4 (29,4 g) toe. Wacht tot de oplossing afgekoeld is, en vul dan aan tot 100 ml. Thymolftaleïne-oplossing Los 0,04 g thymolftaleïne op in 50 ml ethanol en 50 ml gedestilleerd water.
Doekjes geïmpregneerd met Congo rood Opgelet: draag handschoenen om verkleuring van de huid te voorkomen! Maak een oplossing van 0,5 g Congo rood in 250 ml gedestilleerd water. Roer tot de oplossing volledig rood gekleurd is. Verwarm de oplossing tot 60°C. Dompel een stuk witte katoenen stof onder in de oplossing. Laat het katoen gedurende 15 minuten in het warme water. Roer af en toe om een gelijkmatige verkleuring van de stof te bekomen. Haal het stuk stof uit de oplossing en wring er zoveel mogelijk vloeistof uit. Spoel het katoen enkele keren in schoon water, tot het geen rode kleurstof meer afgeeft. Hang het stuk stof te drogen. Knip het in zoveel stukken, als je nodig hebt om uit te delen aan je leerlingen.
6
Lesverloop Met behulp van de leerlingenfiches, kunnen de leerlingen zelfstandig aan de slag met de opdrachten. Maak in de klas een tafel met al het nodige materiaal (bekers, proefbuizen, pipetten, rode doekjes, batterijen, roerstaafjes, …) en een tafel met alle nodige chemische producten (zetmeeloplossing, zwavelzuuroplossing, thymolftaleïneoplossing, kaliumjodide, ascorbinezuur, natriumhydroxide). Zorg ervoor dat alle leerlingen toegang hebben tot voldoende latex handschoenen, een weegschaal en gedestilleerd water.
Voor leerlingen die heel snel werken, is er een extraatje voorzien bij stap 4. Dat extraatje staat niet beschreven op de leerlingenfiches, maar kan door de leerkracht als extra uitdaging uitgelegd worden. Tien minuten voor het einde van de les, ruimen de leerlingen alles op zoals beschreven op de leerlingenfiches.
Verdeel de leerlingen in groepjes van drie tot vier leerlingen. Deel de juiste leerlingenfiches uit. De reeks ‘leerlingenfiches A’ zijn voor leerlingen die chemie als hoofdvak volgen (twee of meer lesuren per week). De reeks ‘leerlingenfiches B’ zijn voor leerlingen die chemie als bijvak volgen (één lesuur per week). Elk groepje gaat eerst aan de slag met de ‘Voorbereidingen’. De leerlingen verdelen zelf de taken en zorgen ervoor dat alle bekers met de juiste stoffen en oplossingen gevuld worden. Voor beker 1 (KI-oplossing) en beker 3 (NaOH-oplossing) zijn enkele berekeningen nodig. Pas wanneer de uitkomst van de berekening nagekeken is door de leerkracht, kunnen de leerlingen verdergaan met het aanmaken van de oplossingen. Als alle voorbereidingen gebeurd zijn, starten de leerlingen met het experiment ‘Blauw op drie wijzen’. Het experiment bestaat uit vier stappen, die één voor één en in de juiste volgorde uitgevoerd moeten worden. Bij elke stap horen een aantal vragen, die polsen naar de waarnemingen van de leerlingen. Dan volgt de wetenschappelijke verklaring van die waarnemingen. Bij stap 1 en stap 2 moeten de leerlingen een redoxreactie vervolledigen. Bij elke stap hoort ook een huistaak. Meestal begint zo’n huistaak met wat opzoekingswerk over de gebruikte chemische stoffen. Zo leren de leerlingen enkele eigenschappen van jodium, Congo rood en thymolftaleïne. De leerlingen moeten ook de pH van enkele oplossingen berekenen, daarvoor moeten ze opzoeken wat de molmassa van de gebruikte stoffen is. Indien er leerlingen sneller klaar zijn, kunnen zij reeds in de klas een deel van het opzoekingswerk uitvoeren, hetzij op een beschikbare PC, hetzij via een periodiek systeem of op de etiketten van de gebruikte chemicaliën.
gedestilleerd water
7
De juiste antwoorden Voorbereidingen door de leerlingen beker 1 Hoe maak je de KI-oplossing? Zoek eerst de molmassa (g/mol) van KI op: K: 39,098 g/mol KI: 166,0025 g/mol I: 126,9045 g/mol Bereken nu hoeveel gram KI je nodig hebt om een liter KI (0,02 M) aan te maken: 166,0025 g/mol . 0,02 mol/l = 3,32 g/l Bereken tenslotte hoeveel gram KI je nodig hebt om 300 ml KI (0,02 M) aan te maken: 3,32 g/l . 0,3 l = 1,00 g
beker 3 Hoe maak je de NaOH-oplossing? Zoek eerst de molmassa (g/mol) van NaOH op: Na: 22,990 g/mol O: 15,999 g/mol H: 1,0079 g/mol
NaOH: 40,00 g/mol
Bereken nu hoeveel gram NaOH je nodig hebt om een liter NaOH (0,25 M) aan te maken: 40,00 g/mol . 0,25 mol/l = 10 g/l Bereken tenslotte hoeveel gram NaOH je nodig hebt om 300 ml NaOH (0,25 M) aan te maken: 10 g/l . 0,3 l = 3 g
8
Het experiment: Blauw op drie wijzen Stap 1 Giet de inhoud van de proefbuis (zetmeel + H2SO4) bij beker 1 (KI-oplossing). De kleur van de oplossing in beker 1 is: kleurloos Doe nu de 9-volt batterij in de beker en roer een beetje met de roerspatel. De kleur van de oplossing is nu: blauw Wat gebeurt er? Oxidatie: 2 I- I2 + 2 eReductie: H2O + 2 e- 2 OH- + H2 Redoxreactie: 2 I- + H2O I2 + 2 OH- + H2 Ga op het internet op zoek naar een eigenschap van de stof in het kadertje. Hoe reageert deze stof op de aanwezigheid van zetmeel? Kan je nu verklaren wat er in beker 1 gebeurde? De stof in het kadertje is I2 of dijood. Bij de gelijktijdige aanwezigheid van zetmeel en dijood, ontstaat er een jood-zetmeelamylose complex. Dat heeft een blauwe kleur.
9
Stap 2 Giet de vloeistof (kleur: blauw) uit beker 1 in beker 2. De batterij blijft in beker 1. De kleur van de oplossing (beker 1 + beker 2) is nu: kleurloos Neem het rode doekje en dompel het onder in beker 2. De kleur van het doekje is nu: blauw Wat gebeurt er? Reductie: I2 + 2e- Oxidatie: C6H8O6
2I C6H6O6 + 2 H+ + 2 e-
Redoxreactie:
C6H6O6 + 2 I- + 2 H+
C6H8O6 + I2
Verklaar ook de kleurverandering van de oplossing in de beker: Het dijood reageerde terug weg, waardoor het niet meer met het zetmeel kan reageren. De blauwe kleur verdwijnt. Het rode doekje is gekleurd met Congo rood. Zoek op welke speciale eigenschap deze kleurstof heeft: Congo rood is een zuur-base indicator. Bij een pH hoger dan 5,2 is de kleurstof rood. Bij een pH lager dan 3,0 is de kleurstof blauw. Tussen pH 3,0 en 5,2 vindt een kleuromslag plaats. Bereken de pH van de oplossing in beker 2 (die is gelijk aan de pH van de oplossing in beker 1). Ga daarvoor als volgt tewerk: Zoek eerst de molmassa (g/mol) van H2SO4 op: H: 1,0079 g/mol S: 32,065 g/mol O: 15,999 g/mol
H2SO4: 98,08 g/mol
Bereken nu de concentratie (in mol/l) aan H2SO4 in beker 1: Wat is het volume van de oplossing in beker 1? 310 ml Hoeveel gram H2SO4 zat er in de 5 ml toegevoegde H2SO4-oplossing (3M)? 3 mol/l . 98,08 g/mol . 0,005 l = 1,47 g Wat is nu de concentratie (in g/l) aan H2SO4 in beker 1? 1,47 g = 4,74 g/l 0,310 l
10
Zet deze concentratie om in mol/l: 4,74 g/l = 0,048 mol/l 98,08 g/mol Bereken nu de pH van de oplossing: Wat is de concentratie aan H3O+-ionen in de oplossing? 2 . 0,048 mol/l = 0,096 mol/l Bereken de pH: pH = -log [H3O+] = - log 0,096 = 1,018 Verklaar de kleurverandering van het doekje: In experiment 1 werd H2SO4 aan beker 1 toegevoegd. Dat sterke zuur kwam tijdens experiment 2 in beker 2 terecht. De resulterende oplossing is zuur genoeg (pH = 1,018), om het Congo rood blauw te doen kleuren. Stap 3 De kleur van de oplossing in beker 3 is: kleurloos Dompel het doekje (kleur: blauw) nu onder in beker 3. De kleur van het doekje is nu: rood Wat gebeurt er? Bereken de pH van de oplossing in beker 3. Ga daarvoor als volgt tewerk: Wat is de NaOH concentratie (in mol/l) van deze oplossing? 0,25 mol/l Wat is de concentratie aan OH--ionen in de oplossing? 0,25 mol/l Bereken de pH: pH = 14 – pOH = 14 + log [OH-] = 14 + log 0,25 = 14 – 0,60 = 13,40 Verklaar de kleurverandering van het doekje: Het doekje kleurt terug rood omwille van het NaOH in de oplossing in beker 3. NaOH is een base. De pH van de oplossing is 13,40; waardoor het Congo rood van het doekje terug rood kleurt.
11 Stap 4 De kleur van de oplossing in beker 4 is: kleurloos Wring het doekje (kleur: rood) uit boven beker 4. De kleur van de oplossing in beker 4 is: blauw Wat gebeurt er? In beker 4 zit thymolftaleïne. Zoek op welke speciale eigenschap deze stof heeft: Thymolftaleïne is een zuur-base indicator. Bij een pH lager dan 9,3 is de indicator kleurloos. Bij een pH hoger dan 10,5 is de kleurstof blauw. Tussen pH 9,3 en 10,5 vindt een kleuromslag plaats. Verklaar de kleurverandering van de oplossing in beker 4: Door het doekje uit beker 3 uit te wringen in beker 4, komt de base NaOH in beker 4 terecht. Daardoor stijgt de pH van de oplossing in beker 4. De resulterende oplossing is basisch genoeg om de thymolftaleïne blauw te kleuren.
12
Extra bij stap 4 Aan leerlingen uit een wetenschappelijke richting, of aan leerlingen die vroeger klaar zijn, kan je als extraatje vragen om de vermoedelijke pH van de resulterende oplossing in beker 4 te berekenen. Daarvoor moet uitgetest worden hoeveel vloeistof uit beker 3 gemiddeld uit het doekje gewrongen wordt en terechtkomt in beker 4. De leerlingen kunnen daarvoor zelf een strategie uitwerken: bijvoorbeeld drie maal het volume bepalen dat uitgewrongen wordt en daar het gemiddelde van
berekenen. Hiervoor kan gewoon leidingwater gebruikt worden. De verdere berekening van de pH verloopt gelijkaardig aan de berekening in experiment 2 (voor de berekening hieronder gaan we ervanuit dat je 30 ml uit het doekje kan wringen, maar afhankelijk van de gekozen stof (dun of dik katoen), kan dit volume hoger of lager zijn).
Zoek de molmassa (g/mol) van NaOH op: Na: 22,990 g/mol O: 15,999 g/mol H: 1,0079 g/mol
NaOH: 40,00 g/mol
Bereken de concentratie (in mol/l) aan NaOH in beker 4: Wat is het volume van de oplossing in beker 4? 330 ml Hoeveel gram NaOH zat er in de 30 ml uitgewrongen NaOH-oplossing (0,25M)? 0,25 mol/l . 40,00 g/mol . 0,030 l = 0,3 g Wat is nu de concentratie (in g/l) aan NaOH in beker 4? 0,3 g = 0,91 g/l 0,330 l Zet deze concentratie om in mol/l: 0,91 g/l = 0,023 mol/l 40,00 g/mol Bereken de pH van de oplossing: Wat is de concentratie aan OH--ionen in de oplossing? 0,023 mol/l Bereken de pH: pH = 14 + log [OH-] = 14 + log 0,023 = 12,36
13
Eindtermen Dit educatief pakket kan helpen om volgende eindtermen uit het vak ‘Chemie’ te bereiken: C2
De leerlingen kunnen veilig en verantwoord omgaan met stoffen en chemisch afval, gevarensymbolen interpreteren en H- en P-zinnen opzoeken.
C3
De leerlingen kunnen met eenvoudig materiaal een neutralisatiereactie en een redoxreactie uitvoeren.
C4
De leerlingen kunnen de aanwezigheid van een stof vaststellen met behulp van een gegeven identificatiemethode.
C5
De leerlingen kunnen chemische informatie in gedrukte bronnen en langs elektronische weg systematisch opzoeken, en met behulp van ict weergeven in grafieken, diagrammen of tabellen.
C12 De leerlingen kunnen in een gegeven redoxevenwicht de betrokken deeltjes, op basis van de elektronenoverdracht, identificeren als oxidator of als reductor. C19 De leerlingen kunnen een gemeten of gegeven pH van een oplossing in verband brengen met de concentratie aan oxonium- en aan hydroxide-ionen.
14
Leerlingenfiches a
Leerlingenfiches A
Wat heb je nodig? 4 grote bekers (1l), gemarkeerd met de cijfers
1 t.e.m. 4
Een proefbuis Roerstaafjes Een weegschaal of analytische balans
(tenminste tot op 0,1 g nauwkeurig) Latex handschoenen Een 9-volt batterij Gedestilleerd water Kaliumiodide (KI) Zwavelzuuroplossing (H2SO4) (3M) Natriumhydroxide (NaOH) Ascorbinezuur of vitamine C (C6H8O6) Zetmeeloplossing (1%) Thymolftaleïne-oplossing Een rood doekje (gekleurd met Congo rood)
Gevaren en voorzorgsmaatregelen H2SO4 (zwavelzuur of waterstofsulfaat)
H314
Veroorzaakt ernstige brandwonden.
P260
Stof /rook/gas/nevel/damp/spuitnevel niet inademen.
P264
Na het werken met dit product … grondig wassen.
P280
Beschermende handschoenen/beschermkleding/oogbescherming/gelaatsbescherming dragen.
P363
Verontreinigde kleding wassen alvorens deze opnieuw te gebruiken.
NaOH (natriumhydroxide)
H314
Veroorzaakt ernstige brandwonden
P280
Beschermende handschoenen/beschermkleding/oogbescherming/gelaatsbescherming dragen.
P305 P351 P338 P310
Bij contact met de ogen: voorzichtig afspoelen met water gedurende een aantal minuten. Contactlenzen verwijderen, indien mogelijk. Blijven spoelen. Onmiddellijk een ANTIGIFCENTRUM of een arts raadplegen.
15
Voorbereidingen Opgelet: draag tijdens de experimenten steeds beschermende handschoenen! zure zetmeeloplossing Neem een proefbuis en vul ze met 5 ml van de zetmeeloplossing (1%). Voeg 5 ml zwavelzuur of H2SO4 (3M) toe.
beker 1 Maak 300 ml KI-oplossing (0,02 M).
Doe daarvoor eerst 250 ml gedestilleerd water in de beker. Voeg de nodige hoeveelheid KI toe en roer tot al het KI opgelost is. Vul aan met gedestilleerd water tot 300 ml
Bereken hier hoeveel gram KI je moet toevoegen. ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
beker 2 Doe 1 g ascorbinezuur (vitamine C) in de beker.
16 beker 3 Maak 300 ml NaOH-oplossing (0,25 M).
Doe daarvoor eerst 250 ml gedestilleerd water in de beker. Voeg de nodige hoeveelheid NaOH toe en roer tot al het NaOH opgelost is. Vul aan met gedestilleerd water tot 300 ml.
Bereken hier hoeveel gram NaOH je moet toevoegen. ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
beker 4 Vul de beker met 300 ml gedestilleerd water en 3 ml thymolftaleïne-oplossing.
17
Het experiment: Blauw op drie wijzen Stap 1 Opgelet: draag tijdens de experimenten steeds beschermende handschoenen! Giet de inhoud van de proefbuis (zetmeel + H2SO4) bij beker 1 (KI-oplossing). De kleur van de oplossing in beker 1 is: ......................................................................... Doe nu de 9-volt batterij in de beker en roer een beetje met de roerspatel. De kleur van de oplossing is nu: .........................................................................
Wat gebeurt er? Het kaliumiodide splitst in de waterige oplossing in K+-ionen en I--ionen. Onder invloed van de batterij, oxideren de jodiumionen aan de anode en reduceren de watermoleculen aan de kathode. Beschrijf hier wat er gebeurt aan beide polen van de batterij en schrijf als conclusie de volledige redoxreactie neer (tip: hou de elektronenbalans in evenwicht!): Oxidatie: 2 I-
.......................... + ..........................
Reductie: H2O + ............................
.......................... + ..........................
Redoxreactie: …
.......................... + .......................... + ..........................
..........................
+ ..........................
Huistaak Ga op het internet op zoek naar een eigenschap van de stof in het kadertje. Hoe reageert deze stof op de aanwezigheid van zetmeel? Kan je nu verklaren wat er in beker 1 gebeurde? ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
18 Stap 2 Opgelet: draag tijdens de experimenten steeds beschermende handschoenen! Giet de vloeistof (kleur: ............................................................... ) uit beker 1 in beker 2. De batterij blijft in beker 1. De kleur van de oplossing (beker 1 + beker 2) is nu: ......................................................................... Neem het rode doekje en dompel het onder in beker 2. De kleur van het doekje is nu: .........................................................................
Wat gebeurt er? Het vitamine C of ascorbinezuur (C6H8O6) in beker 2 is een anti-oxidant. Het zorgt ervoor dat het dijood, ontstaan in experiment 1, opnieuw reduceert. Beschrijf hier de reactie die plaatsvindt in de beker: Reductie:
I2 + ............................
..........................
Oxidatie: C6H8O6
.......................... + .......................... + .........................
Redoxreactie: …
.......................... + .......................... + ..........................
..........................
+ ..........................
Huistaak Verklaar de kleurverandering van de oplossing in de beker: ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
Het rode doekje is gekleurd met Congo rood. Zoek op welke speciale eigenschap deze kleurstof heeft: ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
Bereken de pH van de oplossing in beker 2 (die is gelijk aan de pH van de oplossing in beker 1). ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
19 Verklaar de kleurverandering van het doekje: ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
Stap 3 Opgelet: draag tijdens de experimenten steeds beschermende handschoenen! De kleur van de oplossing in beker 3 is: ............................................................... Dompel het doekje (kleur: ............................................................... ) nu onder in beker 3. De kleur van het doekje is nu: ............................................................... Wat gebeurt er? Huistaak Bereken de pH van de oplossing in beker 3. ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
Het rode doekje is gekleurd met Congo rood. Zoek op welke speciale eigenschap deze kleurstof heeft: ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
20 Stap 4 Opgelet: draag tijdens de experimenten steeds beschermende handschoenen! De kleur van de oplossing in beker 4 is: ............................................................... Wring het doekje (kleur: ............................................................... ) uit boven beker 4. De kleur van de oplossing in beker 4 is: ............................................................... Wat gebeurt er? Huistaak In beker 4 zit thymolftaleïne. Zoek op welke speciale eigenschap deze stof heeft: ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
Verklaar de kleurverandering van de oplossing in beker 4: ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
21
Achteraf Giet de inhoud van de bekers weg in de gootsteen, samen met overvloedig stromend leidingwater. Spoel de batterij af en droog ze af. Spoel het rode doekje schoon in gedestilleerd water (draag handschoenen!).
22
Leerlingenfiches B
Leerlingenfiches B
Wat heb je nodig? 4 grote bekers (1l), gemarkeerd met de cijfers
1 t.e.m. 4
Een proefbuis Roerstaafjes Een weegschaal of analytische balans
(tenminste tot op 0,1 g nauwkeurig) Latex handschoenen Een 9-volt batterij Gedestilleerd water Kaliumiodide (KI) Zwavelzuuroplossing (H2SO4) (3M) Natriumhydroxide (NaOH) Ascorbinezuur of vitamine C (C6H8O6) Zetmeeloplossing (1%) Thymolftaleïne-oplossing Een rood doekje (gekleurd met Congo rood)
Gevaren en voorzorgsmaatregelen H2SO4 (zwavelzuur of waterstofsulfaat)
H314
Veroorzaakt ernstige brandwonden.
P260
Stof /rook/gas/nevel/damp/spuitnevel niet inademen.
P264
Na het werken met dit product … grondig wassen.
P280
Beschermende handschoenen/beschermkleding/oogbescherming/gelaatsbescherming dragen.
P363
Verontreinigde kleding wassen alvorens deze opnieuw te gebruiken.
NaOH (natriumhydroxide)
H314
Veroorzaakt ernstige brandwonden
P280
Beschermende handschoenen/beschermkleding/oogbescherming/gelaatsbescherming dragen.
P305 P351 P338
Bij contact met de ogen: voorzichtig afspoelen met water gedurende een aantal minuten. Contactlenzen verwijderen, indien mogelijk. Blijven spoelen.
P310
Onmiddellijk een ANTIGIFCENTRUM of een arts raadplegen
23
Voorbereidingen Opgelet: draag tijdens de experimenten steeds beschermende handschoenen! zure zetmeeloplossing Neem een proefbuis en vul ze met 5 ml van de zetmeeloplossing (1%). Voeg 5 ml zwavelzuur of H2SO4 (3M) toe.
beker 1 Maak 300 ml KI-oplossing (0,02 M). Roer met een roerstaaf tot al het KI opgelost is.
Hoe maak je de KI-oplossing? Zoek eerst de molmassa (g/mol) van KI op: K: …………………………………………… I: ………………………………………………
KI: ..............................................................................................................
…
B … ereken nu hoeveel gram KI je nodig hebt om een liter KI (0,02 M) aan te maken: ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
B … ereken tenslotte hoeveel gram KI je nodig hebt om 300 ml KI (0,02 M) aan te maken: ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
Maak de oplossing als volgt: Doe eerst 250 ml gedestilleerd water in de beker. Voeg de nodige hoeveelheid KI toe en roer tot al het KI opgelost is. Vul aan met gedestilleerd water tot 300 ml.
beker 2 Doe 1 g ascorbinezuur (vitamine C) in de beker.
24 beker 3 Maak 300 ml NaOH-oplossing (0,25 M). Roer met een roerstaaf tot al het NaOH opgelost is.
Hoe maak je de NaOH-oplossing? Zoek eerst de molmassa (g/mol) van NaOH op: Na: …………………………………………… O: ………………………………………………
NaOH: ............................................................................................
H: ……………………………………………… …Bereken
nu hoeveel gram NaOH je nodig hebt om een liter NaOH (0,25 M) aan te maken:
……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
B … ereken tenslotte hoeveel gram NaOH je nodig hebt om 300 ml NaOH (0,25 M) aan te maken: ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
Maak de oplossing als volgt: Doe eerst 250 ml gedestilleerd water in de beker. Voeg de nodige hoeveelheid NaOH toe en roer tot al het NaOH opgelost is. Vul aan met gedestilleerd water tot 300 ml.
beker 4 Vul de beker met 300 ml gedestilleerd water en 3 ml thymolftaleïne-oplossing.
25
Het experiment: Blauw op drie wijzen Stap 1 Opgelet: draag tijdens de experimenten steeds beschermende handschoenen! Giet de inhoud van de proefbuis (zetmeel + H2SO4) bij beker 1 (KI-oplossing). De kleur van de oplossing in beker 1 is: ......................................................................... Doe nu de 9-volt batterij in de beker en roer een beetje met de roerspatel. De kleur van de oplossing is nu: .........................................................................
Wat gebeurt er? Het kaliumiodide splitst in de waterige oplossing in K+-ionen en I--ionen. Onder invloed van de batterij, oxideren de jodiumionen aan de anode en reduceren de watermoleculen aan de kathode. Beschrijf hier wat er gebeurt aan beide polen van de batterij en schrijf als conclusie de volledige redoxreactie neer (tip: hou de elektronenbalans in evenwicht!): Oxidatie: 2 I-
.......................... + 2e-
Reductie: H2O + ............................
.......................... + ..........................
Redoxreactie: …
.......................... + .......................... + ..........................
..........................
+ ..........................
Huistaak Ga op het internet op zoek naar een eigenschap van de stof in het kadertje. Hoe reageert deze stof op de aanwezigheid van zetmeel? Kan je nu verklaren wat er in beker 1 gebeurde? ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
26 Stap 2 Opgelet: draag tijdens de experimenten steeds beschermende handschoenen! Giet de vloeistof (kleur: ............................................................... ) uit beker 1 in beker 2. De batterij blijft in beker 1. De kleur van de oplossing (beker 1 + beker 2) is nu: ......................................................................... Neem het rode doekje en dompel het onder in beker 2. De kleur van het doekje is nu: .........................................................................
Wat gebeurt er? Het vitamine C of ascorbinezuur (C6H8O6) in beker 2 is een anti-oxidant. Het zorgt ervoor dat het dijood, ontstaan in experiment 1, opnieuw reduceert. Beschrijf hier de reactie die plaatsvindt in de beker: Reductie:
I2 + ............................
..........................
Oxidatie: C6H8O6
C6H6O6 + .......................... + 2 e-
Redoxreactie: …
.......................... + .......................... + ..........................
..........................
+ ..........................
Huistaak Het rode doekje is gekleurd met Congo rood. Zoek op welke speciale eigenschap deze kleurstof heeft: ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
Bereken de pH van de oplossing in beker 2 (die is gelijk aan de pH van de oplossing in beker 1). Ga daarvoor als volgt tewerk: Zoek eerst de molmassa (g/mol) van H2SO4 op: …H: ............................
S: ............................
H2SO4 : ............................
O: ............................ Bereken nu de concentratie (in mol/l) aan H2SO4 in beker 1: Wat is het volume van de oplossing in beker 1? …………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
27 Hoeveel gram H2SO4 zat er in de 5 ml toegevoegde H2SO4-oplossing (3M)? …………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
Wat is nu de concentratie (in g/l) aan H2SO4 in beker 1? …………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
Zet deze concentratie om in mol/l: …………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
Bereken nu de pH van de oplossing: Wat is de concentratie aan H3O+-ionen in de oplossing? …………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
Bereken de pH: ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
Verklaar de kleurverandering van het doekje: ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
28 Stap 3 Opgelet: draag tijdens de experimenten steeds beschermende handschoenen! De kleur van de oplossing in beker 3 is: ............................................................... Dompel het doekje (kleur: ............................................................... ) nu onder in beker 3. De kleur van het doekje is nu: ............................................................... Wat gebeurt er? Huistaak Bereken de pH van de oplossing in beker 3. Ga daarvoor als volgt tewerk: Wat is de NaOH concentratie (in mol/l) van deze oplossing? …………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
Wat is de concentratie aan OH--ionen in de oplossing? …………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
Bereken de pH: ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
Verklaar de kleurverandering van het doekje: ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
29 Stap 4 Opgelet: draag tijdens de experimenten steeds beschermende handschoenen! De kleur van de oplossing in beker 4 is: ............................................................... Wring het doekje (kleur: ............................................................... ) uit boven beker 4. De kleur van de oplossing in beker 4 is: ............................................................... Wat gebeurt er? Huistaak In beker 4 zit thymolftaleïne. Zoek op welke speciale eigenschap deze stof heeft: ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
Verklaar de kleurverandering van de oplossing in beker 4: ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
30
Achteraf Giet de inhoud van de bekers weg in de gootsteen, samen met overvloedig stromend leidingwater. Spoel de batterij af en droog ze af. Spoel het rode doekje schoon in gedestilleerd water (draag handschoenen!).
Technopolis® In Technopolis®, het Vlaamse doe-centrum voor wetenschap en technologie in Mechelen, experimenteert iedereen, jong én oud, op een verrassende manier met wetenschap en techniek. Fietsen op een kabel op 5 meter hoogte? Zelf een vliegtuig aan de grond zetten? Een dutje doen op een spijkerbed? Wandelen op de ‘maan’? Je voelt, probeert en test alles zelf. Al doende ontdek je de wetenschap en technologie die schuilgaan achter vertrouwde dingen en bekijk je gewone dingen vanuit een ongewone invalshoek: leuk, spannend én leerrijk tegelijk. Meer info? www.technopolis.be
[email protected] 015 34 20 00 Technopolis® Technologielaan 2800 Mechelen
Bovendien verrassen Technopolis®edutainers je nog meer met spectaculaire wetenschapsshows en demo’s … Voor scholen heeft Technopolis® een uitgebreid educatief aanbod: van educatieve pakketten en padvinders tot scholenshows en workshops gegeven door edutainers in de klas. Op www.technopolis.be vind je gratis downloadbaar educatief materiaal en meer informatie over het educatieve aanbod van Technopolis®. Check ook www.experimenteer.be voor tal van filmpjes en leuke proefjes die je zelf thuis of in de klas kan doen, met eenvoudige materialen! Veel experimenteerplezier!
Technologielaan 2800 Mechelen T 015 34 20 00 F 015 34 20 01
[email protected] www.technopolis.be
Volg Technopolis® op
