Kémia 11. osztály. Fényelhajlás, fényszórás; A dialízis szemléltetése A hőmérséklet és a nyomás hatása a kémiai egyensúlyra

1

Kémia 11. osztály

Tartalom

Kémia 11. osztály 1.

Kolloid rendszerek vizsgálata: Fényelhajlás, fényszórás; A dialízis szemléltetése . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2

2.

A hőmérséklet és a nyomás hatása a kémiai egyensúlyra . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4

3.

Koncentrációs elem . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6

4.

Elektrokémia kísérletek: . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 Titkosírás az elektrolízis segítségével; Alumíniumlemez védelme . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8

5.

Redoxi titrálás. Vas(II)-ionok meghatározása permanganometriásan . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10

6.

Ismeretlen anyagok azonosítása . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12

7.

Csapadékok oldása, komplex ionok képződése: réz(II)-, ezüst és alumínium komplexek előállítása . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14

8.

A klórgáz tulajdonságai . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16

9.

Hidrogén-klorid, ammónia előállítása, kölcsönhatásuk vízzel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18

10. Kísérletek kén-hidrogénnel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 11. Kísérletek kén-dioxiddal . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22 12. Színtelenítő anyagok . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24 13. Nitrózus gázok fejlesztése . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26 Szerzők:

Ábrahámné Csákányi Ildikó, Tóth Anita, Kertész Róbert,

Lektorálta: Prof. Dr. Csapó János egyetemi tanár A kísérleteket elvégezték: Laczóné Tóth Anett és Máté-Márton Gergely laboránsok

Készült a TÁMOP 3.1.3-10/2-2010-0012 „A természettudományos oktatás módszertanának és eszközparkjának megújítása Kaposváron” című pályázat keretében Felelős kiadó: Klebelsberg Intézményfenntartó Központ A tananyagot a Kaposvár Megyei Jogú Város Önkormányzata megbízása alapján a Kaposvári Városfejlesztési Nonprofit Kft. fejlesztette Szakmai vezető: Vámosi László laborvezető, Táncsics Mihály Gimnázium Kaposvár A fényképeket készítette: Szellő Gábor és Tamás István, Régió Média Bt. Tördelőszerkesztő: Parrag Zsolt, Ráta 2000 Kft. Kiadás éve: 2012, példányszám: 90 db VUPE 2008 Kft. 7400 Kaposvár, Kanizsai u. 19. Felelős vezető: Vuncs Rita Második javított kiadás, 2013.

2

Kémia 11. osztály

Készítette: Ábrahámné Csákányi Ildikó

1. Kolloid rendszerek vizsgálata: Fényelhajlás, fényszórás; A dialízis szemléltetése Emlékeztető, gondolatébresztő Diszperz rendszer minden olyan legalább kétkomponensű anyagi rendszer, amelyben az egyik összetevő a másikban szétoszlatott állapotban található. A kolloidok átmenetet képeznek a valódi oldatok és a durva diszperz rendszerek között. A kolloidokban a diszpergált részecskék rendelkeznek határfelülettel, de szabad szemmel nem láthatók. A részecskék mérete 1 és 500 nm közé esik. A fényt szórják, ezért opaleszkálnak. Bennük a részecskék diffúziója lassú, az ozmózisos nyomás igen kicsi, félig áteresztő hártyán nem mennek át (dializálhatók). A kolloidkémia kiemelkedő alakja Zsigmondy Richárd magyar származású vegyész. Hozzávalók (eszközök, anyagok) • • • • • • •

2 db gömblombik 2 db kisebb méretű üvegkád zseblámpa, szűrőpapír dializáló gyűrű 5 db 600 cm3-es főzőpohár üvegbot, celofán 1 tömeg%-os nátrium-klorid-oldat

• 1 tömeg%-os zselatinoldat • 2 mol/dm3 koncentrációjú NaCl-oldat • 1 tömeg%-os keményítőoldat • 0,5 mol/dm3 koncentrációjú FeCl3-oldat • 0,1 mol/dm3 koncentrációjú KMnO4-oldat

• 0,1 mol/dm3 koncentrációjú AgNO3-oldat • KI-os I2-oldat • kén • etil-alkohol • desztillált víz

Mit csinálj, mire figyelj? (megfigyelési szempontok, végrehajtás) 1. Fényelhajlás, fényszórás 1.a Töltsd meg az 1. gömblombikot a nátrium-klorid-oldattal, az üvegkádat pedig a zselatinoldattal! Világítsd át az oldatokat zseblámpával, figyeld meg a fény útját! A zselatinoldatnál tarts az üvegkádból kilépő fény útjába szűrőpapírt! 1.b. Készíts telített etil-alkoholos kénoldatot, majd szűrd meg, és egyik részét töltsd a 2. gömblombikba, másik részét pedig egy desztillált vízzel telt üvegkádba! Ezt is világítsd meg oldalirányú fénnyel, figyeld meg a fény útját! A kísérleteket besötétített teremben végezd!

2. A dialízis szemléltetése 2.a Állíts össze négy dializáló berendezést! 2.b A celofánból vágj ki a pohár átmérőjével azonos méretű körlapot, amiből majd a zacskó készül! 2.c A dializáló gyűrűt függeszd az üvegbotra, helyezd rá a celofán zacskót! 2.d Töltsd a zacskót félig a vizsgálandó oldatokkal (1. NaCl-oldat, 2. keményítőoldat, 3. vas(III)-klorid-oldat, 4. KMnO4-oldat), majd merítsd őket desztillált vízzel megtöltött főzőpoharakba! 2.e Néhány perc múlva az első főzőpohárban lévő desztillált vízhez adj 1-2 cm3 AgNO3oldatot, a másodikhoz KI-os I2-oldatot! Figyeld meg a változásokat!

3

Feladatlap

Kémia 11. osztály

FELADATLAP Mi történt? (tapasztalatok rögzítése) Fényelhajlás, fényszórás 1. A nátrium-klorid vizes oldatán a fény ……………………………………………….................................................................. A zselatinoldatban a fény útját …….................. szín jelzi. A szűrőpapírra eső fény ……..............…….. színű. 2. A kén etil-alkoholos oldatán a fény útja ………………………….............................................................................……… A desztillált vízbe öntött alkoholos kénoldat ……………………, a rajta áthaladó fény ………........……. színnel nyomon követhető. 3. Kösd össze a megfelelő fogalmakat! NaCl-oldat

valódi oldat

desztillált vízbe öntött kénoldat

zselatinoldat

kolloid oldat

etil-alkoholos kénoldat

4. Egészítsd ki a következő szöveget! A nátrium-klorid oldatban és az etil-alkoholos kénoldatban a részecskék mérete: …………......……, a zselatinoldatban és desztillált vízbe öntött kénoldatban ………………….., ezért a fény elhajlik, szóródik. A jelenség neve: ………...…..........……... Beeső fehér fény esetén a szórt fény a …………...........… színű sugarakban, az áteső a ………..................................................................................…… sugarakban gazdagabb. Mi okozta a desztillált vízbe öntött kénoldatban az opaleszkálást? ……………………………………...………….. A dialízis szemléltetése 5. Készíts táblázatot az egyes berendezésekhez! A vizsgálandó oldat A desztillált vízbe tett anyag Tapasztalat 6. Magyarázd meg a tapasztaltakat! Az első esetben keletkezett ………........……… neve ………………, képlete: …… Ez arra utal, hogy …..-ionok …………......................................................….. az Ag+-ionokkal …………..........................................……….képeznek. A nátrium-klorid-, a vas-klorid- és a kálium-permanganát-oldat részecskéi .......méretűek, ionjaik …………. a desztillált vízbe. A sárgás színt ……………………………., a lilás színt ……………..……….. okozzák. A keményítő ………….. oldatot hoz létre, a ……...……….. méretű részecskék nem jutnak át a desztillált vízbe, ezért a keményítő a jóddal ……………………………….

Felhasznált irodalom RÓZSAHEGYI Márta, WAJAND Judit (1998): 575 kísérlet a kémia tanításához. Nemzeti Tankönyvkiadó, Budapest. pp. 129-142. ISBN 963 18 8512 7 RÓZSAHEGYI Márta, SIPOSNÉ Kedves Éva, HORVÁTH Balázs (2010): Kémia 11-12. Közép- és emelt szintű érettségire készülőknek. Mozaik Kiadó, Szeged. pp. 29-31. ISBN 978 963 697 638 5 VILLÁNYI Attila (1992): Kémia összefoglaló középiskolásoknak. Calibra Kiadó, Budapest. pp.. ISBN 963 7740 46 5 ÁBRA: saját ötlet alapján

4

Kémia 11. osztály

Készítette: Tóth Anita

2. A hőmérséklet és a nyomás hatása a kémiai egyensúlyra Emlékeztető, gondolatébresztő A nitrogén-oxidok gáz halmazállapotú, nagy reakcióképességű, mérgező vegyületek. A nitrogén-dioxid dimerizációja során keletkező dinitrogén-tetraoxid 10 °C felett, légköri nyomáson színtelen gáz. 2 NO2 (g) <–> N2O4 (g) ∆H = - 61,5 kJ/mol A reakció dinamikus egyensúlyra vezet. A Le Chatelier-Braun-elv, a legkisebb kényszer elve értelmében a dinamikus egyensúlyban levő kémiai rendszer magzavarásakor annak a folyamatnak nő a sebessége, amely a zavaró hatást csökkenti. Hozzávalók (eszközök, anyagok) • főzőpohár • gumikesztyű • dugattyúval ellátott, változtatható térfogatú, átlátszó

falú tartályba töltött nitrogén-dioxid-gáz (pl. nagy méretű műanyag fecskendő) • hűtőkeverék

• meleg víz

Mit csinálj, mire figyelj? (megfigyelési szempontok, végrehajtás) A kísérletet elszívó fülke alatt végezd el! 1. A nitrogén-oxiddal töltött tartályt tedd a hűtőkeverékbe, és folyamatosan figyeld a változást! Néhány perc múlva vedd ki, és hagyd felmelegedni szobahőmérsékletre. Eközben is figyelj!

2. Miután felvette a tartályban levő gáz a labor hőmérsékletét, a dugattyú segítségével, óvatosan préseld össze!

5

Feladatlap

Kémia 11. osztály

FELADATLAP Mi történt? (tapasztalatok rögzítése) 1. Milyen színű a nitrogén-dioxid gáz? 2. Hogyan állítható elő laboratóriumban nitrogén-dioxid? Írd fel a reakció egyenletét! 3. Mivel magyarázható a nitrogén-dioxid dimerizációja? 4. Milyen típusú reakció a dimerizáció és a bomlás a hőváltozás alapján? 5. Mekkora a képződés és bomlás sebessége a kísérlet megkezdése előtt? 6. Mit tapasztaltál hűtés hatására? Magyarázd meg! Hogyan változott a reakciók sebessége? 7. Mi történt, és miért melegítés után? 8. Hogyan változott a gázelegy összetétele a nyomás növelésével? 9. Milyen esetben befolyásolja a dinamikus egyensúlyi állapotot a nyomás változtatása?

Felhasznált irodalom A kémia emelt szintű szóbeli vizsga B. feladatának elvégzendő és nem elvégzendő kísérletei, kísérletleírásai: 9. kísérlet http://www.oh.gov.hu/letolt/okev/doc/ketszintu_erettsegi_2012maj/kemia_emelt_szob_kiserlet_b_2012maj.pdf 2012.04.29. SIPOSNÉ Kedves Éva, HORVÁTH Balázs, PÉNTEK Lászlóné (2002): Kémia 9. Mozaik Oktatási Stúdió, Szeged. 100. p. ÁBRA: saját ötlet alapján

6

Kémia 11. osztály

Készítette: Kertész Róbert

3. Koncentrációs elem Emlékeztető, gondolatébresztő Két különböző anyagi minőségű elektródot galváncellává összekötve a két elektród közt feszültségkülönbség mérhető. Ez az érték legegyszerűbb esetben az elektródokra jellemző standardpotenciál értékek különbségéből számítható. Ha az elektródot körülvevő elektrolit koncentrációja nem 1 mol/dm3, akkor az elektródpotenciál a Nerst-egyenlet segítségével számítható ki: ε = ε0 + 0,059/z * lg c (ahol z az elektródnak megfelelő kation töltésszáma, lg c pedig az ion koncentrációjának tízes alapú logaritmusa). Készíthető olyan galvánelem is, amelyben a két elektród ugyanazokat az anyagokat tartalmazza, de az elektrolitoldat különböző koncentrációjú. Ezeket az elemeket koncentrációs elemeknek nevezik, elektromotoros erejük pedig szintén a katód és anód elektródpotenciáljának különbségéből számítható, ami a Nerst-egyenlettel felírva: EMF = 0,059/z * lg (ckatód / canód) Hozzávalók (eszközök, anyagok) • • • • •

nagy bemenő ellenállású árammérő műszer 2 db 100 cm3-es főzőpohár 25 cm-es vezetékek 2 db krokodilcsipesz 2 db rézlemez vagy rézspirál

• 1 db sóhíd (telített kálium-nitrát-oldattal kezelt, U-csőbe öntött agar-agar) • 10-4, 10-3, 10-2, 10-1, 1,00 mol/dm3 koncentrációjú réz-szulfát-oldat

Mit csinálj, mire figyelj? (megfigyelési szempontok, végrehajtás) 1. Az egyik 100 cm3-es főzőpohárba önts kb. 50 cm3 10-2 mol/dm3 koncentrációjú rézszulfát-oldatot! (A továbbiakban ezt vonatkoztatási elektródnak nevezzük.) 2. A másik 100 cm3-es főzőpohárba önts ugyanennyit a leghígabb (10-4 mol/dm3 koncentrációjú) réz-szulfát-oldatból! 3. Helyezd a két főzőpoharat egymás mellé, majd kösd össze őket a lefelé fordított U-csőben levő sóhíddal! 4. A vezetékek végén levő banándugót csatlakoztasd az árammérő műszer megfelelő bemenetére! 5. A mérőműszeren 0,1-0,01 volt közötti érték várható, ezért ennek megfelelő mérési tartományt kell beállítani! 6. A krokodilcsipeszt rögzítsd a megtisztított rézdrótra, majd merítsd az egyik drótot az egyik, a másikat a másik főzőpohárba! 7. Jegyezd fel, hogy a műszer mekkora feszültséget jelez! 8. Cseréld ki a 10-4 mol/dm3 koncentrációjú oldatot (ezt a főzőpoharat mérőcellának nevezzük) koncentráltabb (10-3 mol/dm3 kon-

centrációjú) oldatra, és az előzővel megegyező módon ismét zárd az áramkört a sóhíd és a rézdrótok segítségével! 9. Jegyezd fel, hogy a mérőműszer mekkora feszültséget jelez! 10. Ismételd meg a fentieket úgy, hogy a mérőcellában az oldatokat egyre töményebbre cseréled! Először a 10-2 , majd a 10-1 mol/dm3 , végül pedig az 1,00 mol/dm3 koncentrációjú réz-szulfát-oldattal folytasd a mérést, majd rögzítsd a mért eredményeket! 11. Cseréld ki a vonatkoztatási elektród elektrolitját a leghígabb (10-4 mol/dm3-es) oldatra, majd a mérőcellában is cseréld ugyanilyen koncentrációjúra az elektrolitot! Jegyezd fel a mérés eredményét! 12. Folytasd a mérést úgy, hogy a mérőcellába egyre nagyobb koncentrációjú elektrolitot öntesz! (10-3, 10-2, majd 10-1, végül 1,00 mol/dm3) 13. A mérőműszeren a mérőcellába a legnagyobb koncentrációjú oldatot öntve 0,1-0,5 volt közötti érték várható, ezért ennek megfelelő mérési tartományt kell beállítani!

7

Feladatlap

Kémia 11. osztály

FELADATLAP Mi történt? (tapasztalatok rögzítése)

Vonatkoztatási elektród koncentrációja

1. Rögzítsd az alábbi táblázatban a mérési sorozatok eredményeit! A mérőcellában levő elektrolit-oldat koncentrációja (mol/dm3) 10-4 10-3 10-2 10-1 1,00 -2 10 mol/dm3 10-4 mol/dm3

2. Számítsd ki a Nerst-egyenlet segítségével az első mérési sorozatban alkalmazott (10-2 mol/dm3-es) vonatkoztatási elektród elektródpotenciálját! ( ε0 =+ 0,34 V) ε = ε0 + 0,059/z * lg c = …… + (0,059 : ……)*lg …… = ………V 3. Számítsd ki hasonló módon a 10-4 mol/dm3-es mérőcella elektródpotenciálját is! …….. V 4. Melyik elektród a katód, ha egy galváncellává kötöd össze őket? Húzd alá a helyes választ! a hígabb oldat a töményebb oldat 5. Számítsd ki a Nerst-egyenlet segítségével az általad összeállított koncentrációs elemek közül a lehető legnagyobb elektromotoros erejűnek az elméletileg várható elektromotoros erejét! EMF = 0,059/z * lg (ckatód / canód) = (0,059 : ……)*lg (…… : ……) = ………V

sóhíd

feszültségmérő készülék

Felhasznált irodalom RÓZSAHEGYI Márta, WAJAND Judit (1991): 575 kísérlet a kémia tanításához. Tankönyvkiadó, Budapest. pp. 253-255. ISBN 963 18 3118 3 ÁBRA: saját ötlet alapján

8

Kémia 11. osztály


4. Elektrokémia kísérletek: Titkosírás az elektrolízis segítségével; Alumíniumlemez védelme Emlékeztető, gondolatébresztő Az elektrokémiai reakciók során az elektromos energia és a kémiai energia egymásba alakulása történik. A galvánelemeket áramforrásként használjuk. Ebben az esetben a redoxireakció hatására elektromos áram termelődik. A zsebtelepek, akkumulátorok elektrolitjai veszélyes hulladékként kezelendők, mert a talajba kerülve súlyos környezetszennyezést okoznak. Az elektrolízis során az elektromos áram hatására indul meg a redoxireakció. Fontos alkalmazási területe: egyes fémek vegyületeiből történő előállítása. Hozzávalók (eszközök, anyagok) • szűrőpapír • 4,5 V-os zseblámpaelem • elektromoshuzalokkrokodilcsipesszel • kb. 20x20 cm-es fémlap • 250 cm3-es és 200 cm3-es főzőpohár

• • • • •

dörzspapír 24 V-os egyenáramforrás hőmérő Bunsen-égő vasháromláb kerámiabetétes dróthálóval • vasszög

• • • • •

telített nátrium-klorid-oldat fenolftalein indikátor 10 tömeg%-os kénsavoldat ólom- és alumíniumlemez festékoldat: zöld tinta, vagy kálium-permanganát-oldat

Mit csinálj, mire figyelj? (megfigyelési szempontok, végrehajtás) 1. Titkosírás elektrolízis segítségével 1.a Helyezz a fémlapra szűrőpapírt, amit előzőleg fenolftaleines nátrium-klorid-oldatba mártottál! 1.b Kösd össze a zsebtelep pozitív sarkát a fémlappal! 1.c A negatív pólushoz csatlakoztass vasszöget vezetékkel! A vasszöggel óvatosan írj a nedves szűrőpapírra! 2. Alumíniumlemez védelme 2.a Csiszold le a lemezek felületét, majd zsírtalanítsd őket (acetonnal vagy benzinnel)!

2.b A két fémlemezt kénsavoldatba mártva kb. 15 percig végezd az elektrolizálást úgy, hogy az Al-lemezt az áramforrás pozitív, az ólomlemezt pedig a negatív sarkához kapcsolod! 2.c A folyamat megkezdése előtt mérd meg a kénsav hőmérsékletét! 2.d Az áram kikapcsolása után vedd ki az Allemezt, öblítsd le vízzel, majd merítsd a másik pohárban lévő forró festékoldatba, és forrald 10 percig! 2.e A lemezt kivétele után mosd le, és töröld szárazra!

Feladatlap

9

Kémia 11. osztály

FELADATLAP Mi történt? (tapasztalatok rögzítése) 1. A nedves szűrőpapíron az írás …………..........……. színnel látható válik, ……………………………….. gáz fejlődik. Az oldatban az ……………….. hatására redoxireakció játszódik le. Ezt a folyamatot ……………… nevezzük. A nátrium-klorid vizes oldatában jelenlévő ionok:…………………………………………….………...........................….….. Mitől függ, hogy melyik ion válik le az egyes elektródokon? …………………….................……......................……… 2. Írd le a lejátszódó elektródfolyamatokat! katódreakció: anódreakció: 3. Miért jelenik meg a szín az írás nyomán a szűrőpapíron? .........................……………………….………………………. 4. Hogyan tudnánk leválasztani a nátriumot? ……………………………………….……………………………............................... 5. Mit tapasztaltál a második esetben? ………………………………………………………………………………….............................. 6. A kénsavoldat elektrolízisének elektródfolyamatai: ……………………………………………………………………………………………………………………………....................................................... 7. Melyik anyag lép reakcióba az alumíniummal?...................................................................................................... 8. Írd fel a folyamat egyenletét!.........A 9. Mi a festékréteg szerepe? …………………………………………...………………........................................................................... 10. A betűrejtvény megfejtése adja ennek az eljárásnak a nevét

az eljárás neve:.................................................... 11. Mit jelent a katódos fémvédelem? .............................................................................................................................. ..................................................................A .................................................................... 12. Elemezd az ábrán látható kísérletet! Mi történik az egyes Petri-csészékben? 1. ….……………………………………………………………………………………………………………………….................................................... 2.…………………………………………………………………………………………………………………………...................................................... 3. …………………………………………………………………………………………………………………….......................................................... 4.…………………………………………………………………………………………………………………………...................................................... 13. A fentiek közül melyik kísérlettel szemléltethető a katódos fémvédelem? ................................................

Felhasznált irodalom RÓZSAHEGYI Márta, WAJAND Judit (1998): 575 kísérlet a kémia tanításához. Nemzeti Tankönyvkiadó, Budapest. pp. 203-248. ISBN 963 18 8512 7 RÓZSAHEGYI Márta, SIPOSNÉ Kedves Éva, HORVÁTH Balázs (2010): Kémia 11-12. Közép- és emelt szintű érettségire készülőknek. Mozaik Kiadó, Szeged. pp. 66-70. ISBN 978 963 697 638 5 VILLÁNYI Attila (1992): Kémia összefoglaló középiskolásoknak. Calibra Kiadó, Budapest. pp. 54-59. ISBN 963 7740 46 5 ÁBRA: saját ötlet alapján

10

Kémia 11. osztály

Készítette: Kertész Róbert

5. Redoxi titrálás Vas(II)-ionok meghatározása permanganometriásan Emlékeztető, gondolatébresztő Ismeretlen mennyiségű oldott anyag mennyiségének meghatározása lehetséges úgy, hogy egy ismert reakcióban reagáltatjuk egy másik anyag meghatározott mennyiségével. Így a reakció egyenletéből származó sztöchiometriai arányszámok segítségével, valamint az ismert anyagból fogyott mennyiség ismeretében kiszámítható a kérdéses oldat oldott anyag tartalma. Ezt az eljárást titrálásnak nevezzük. A 20 tömeg%-os kénsav erősen maró hatású vegyszer, ezért csak mérőhengerrel vagy méregpipettával szabad kimérni a gyakorlaton! Hozzávalók (eszközök, anyagok) • • • • • • •

100 cm3-es mérőlombik 3 db titráló lombik mérőhenger (vagy méregpipetta) tölcsér főzőpohár 10 cm3-es pipetta (pipetta labdával) büretta

• • • • •

fehér (csempe-) lap desztillált víz 20 %-os kénsav-oldat 0,02 mol/dm3 kálium-permanganát-mérőoldat ismeretlen koncentrációjú FeSO4-oldat (100 cm3-es mérőlombikba bemérve)

Mit csinálj, mire figyelj? (megfigyelési szempontok, végrehajtás) 1. Hígítsd a mérőlombik segítségével 100,0 cm3 térfogatra a meghatározandó vas(II)-ionok kénsavas oldatát! (Az így kapott oldatot nevezik törzsoldatnak.) 2. Pipetta segítségével mérj ki a törzsoldatból 10,0-10,0 cm3-t mindegyik titráló lombikba! 3. Mérőhenger segítségével mérj mindhárom lombikba először 10 cm3 desztillált vizet, majd 10 cm3 20 tömeg%-os kénsavoldatot! 4. Ezután töltsd fel a bürettát pontosan a felső jelig a 0,02 mol/dm3 koncentrációjú káliumpermanganát-mérőoldattal! 5. Helyezd a fehér (csempe-) lapot a büretta alá,

majd tedd rá az egyik titráló lombikot, és óvatosan, cseppenként adagold a mérőoldatot az ismeretlen koncentrációjú oldathoz! Az oldatok elegyítése közben a lombik tartalmát folyamatosan rázd össze! 6. A mérőoldatot addig adagold a titráló lombikba, amíg a keletkező oldat színe halvány rózsaszín marad! Jegyezd fel a bürettából fogyott mérőoldat térfogatát! 7. Ezután ismét töltsd fel a bürettát pontosan a felső jelig a mérőoldattal, majd a másik két titráló lombikban levő oldattal is végezd el az előbb leírtakat!

11

Feladatlap

Kémia 11. osztály

FELADATLAP Mi történt? (tapasztalatok rögzítése) 1. Rendezd az alábbi egyenletet az oxidációs számok változása alapján! ... Fe2++ ..... MnO4– + H+ = Mn2+ + Fe3+ + ... H2O 2. Melyik anyag redukálódott a folyamatban? ………………......................................................................................... 3. Mi volt a kálium-permanganát szerepe a folyamatban? ……………….......................................................……….. 4. A fenti egyenletben kapott anyagmennyiség-arányok segítségével kiszámítható az ismeretlen menynyiségű Fe2+-iont tartalmazó törzsoldat koncentrációja. Írd be a táblázatba a hiányzó adatokat! Az egyes mérésekben fogyott 0,02 mol/dm3-es Átlag fogyás KMnO4-mérőoldat térfogata (cm3) (cm3)

5. A mérőoldatból átlagosan fogyott térfogatban hány mól MnO4– -ion van? …................................……. mol 6. Hány mól Fe2+-ion reagált ezzel a mennyiséggel? ….............................................................................……. mol A fent kiszámított mennyiségű vas(II)-ion a törzsoldatból kivett 10 cm3-ben volt. 7. Hány mól Fe2+-iont tartalmazott a törzsoldat 100 cm3-e? .….............................................................…… mol 8. Mekkora volt tehát a törzsoldat anyagmennyiség-koncentrációja? ….................................……. mol/dm3

H2SO4oldat desztillált víz Fe2+-ionok törzsoldata

Felhasznált irodalom CSIKKEL Csabáné, DOMBI András, JÁKY Károly, NEMES Gáborné (1988): Mennyiségi analitikai kémiai gyakorlatok. JATE Kiadó, Szeged. p. 76. Kari jegyzet Engedélyszám: 71/88. ÁBRA: saját ötlet alapján

12

Kémia 11. osztály


6. Ismeretlen anyagok azonosítása Emlékeztető, gondolatébresztő Az ionrácsos vegyületek többsége jól oldódik vízben, de vannak kivételek. Rosszul oldódnak a nagy rácsenergiájú ionvegyületek (pl: bárium-szulfát, kalcium-fluorid). Ha a kation atomtörzse kicsi, magtöltése elég nagy, deformálja az anion elektronfelhőjét. Az anion polarizálhatósága a méretétől függ. Nagy polarizációs képességű kationok (pl. réz-csoport ionjai) és könnyen polarizálható anionok (pl. szulfid-, jodid-, karbonát-ion) között átmeneti kötésű, kovalens jellegű, vízben rosszul oldódó vegyületeket jönnek létre. Csapadékképződéssel járó reakciónak nevezzük azokat a kémiai átalakulásokat, amelyek során a vizes oldatok összeöntésekor vízben rosszul oldódó vegyületté kapcsolódnak össze az ionok, szilárd anyag csapódik ki. A keletkező csapadék színe az ionok színétől és elektronrendszerük gerjeszthetőségétől függ. Hozzávalók (eszközök, anyagok) • • • • • • •

9 db kémcső kémcsőállvány kisméretű főzőpohár ezüst-nitrát-oldat (0,1 mol/dm3 koncentrációjú) nátrium-karbonát-oldat nátrium-hidroxid-oldat nátrium-nitrát-oldat

• sósav (2 mol/dm3 koncentrációjú) • desztillált víz • szilárd nátrium-karbonát vagy kalcium-karbonát vagy kálium-bromid • kálium-klorid-oldat (0,5 mol/dm3 koncentrációjú) • kálium-bromid-oldat (0,5 mol/dm3 koncentrációjú) • kálium-jodid-oldat (0,5 mol/dm3 koncentrációjú)

Mit csinálj, mire figyelj? (megfigyelési szempontok, végrehajtás) 1. Három sorszámozott kémcsőben (1-3) a következő három színtelen folyadékot találod: ezüst-nitrát-oldat, nátrium-karbonát-oldat és nátrium-hidroxid-oldat. Az oldatok sorrendje ismeretlen. Sósav segítségével azonosítsd a kémcsövek tartalmát! 2. A 4-6-ig sorszámozott kémcsövekben nátrium-nitrát-oldat, ezüst-nitrát-oldat és nátrium-karbonát-oldat található. Sósav hozzáadásával állapítsd meg, mi van az egyes kémcsövekben!

3. Három kémcsőben (7-9) a következő oldatokat találod valamilyen sorrendben: káliumklorid, kálium-bromid és kálium-jodid. Ezüst-nitrát-oldat segítségével határozd meg, hogy melyik kémcső melyik vegyület oldatát tartalmazza! 4. Egy kis főzőpohárban fehér port találsz. Sósav és desztillált víz segítségével állapítsd meg, hogy ez nátrium-karbonát vagy kálium-bromid vagy kalcium-karbonát!

13

Feladatlap

Kémia 11. osztály

FELADATLAP Mi történt? (tapasztalatok rögzítése) 1. Mit tapasztaltál a sósav hozzáadása után? Mi van a kémcsövekben? Írd fel a végbemenő folyamatok egyenletét!

2. Hogyan azonosítottad a második kísérlet oldatait? 3. Ismertesd a 3. kísérlet tapasztalatait, indokold a változásokat! Írd le a folyamatok ionegyenleteit!

Az ezüst-halogenidek oldhatósági szorzatai a következő értékek: L1 = 8,3 · 10-17 L2 = 5,2 · 10-13 L3 = 1,8 · 10-10 Melyik csapadékhoz melyik érték tartozik? Indokold meg a válaszod! 4. Írd le a fehér por azonosításának menetét!

5. A tapasztalatok alapján töltsd ki az oldhatósági táblázat hiányzó részeit!

Felhasznált irodalom A kémia emelt szintű szóbeli vizsga B. feladatának elvégzendő és nem elvégzendő kísérletei, kísérletleírásai: 13. és 14. kísérlet http://www.oh.gov.hu/letolt/okev/doc/ketszintu_erettsegi_2012maj/kemia_emelt_szob_kiserlet_b_2012maj.pdf 2012.04.25. ÁBRA: saját ötlet alapján

14

Kémia 11. osztály


7. Csapadékok oldása, komplex ionok képződése: réz(II)-, ezüst és alumínium komplexek előállítása Emlékeztető, gondolatébresztő A komplex ionok a molekulák és ionok összekapcsolódásának termékei. A komplexekben a központi atom vagy ion vegyértékhéján betöltetlen pályák vannak, a ligandumok nemkötő elektronpárokkal rendelkeznek. Általában a d-mező fémei hajlamosak a komplexképzésre, ligandumként pedig leggyakrabban a víz, az ammónia és a halogének fordulnak elő. Természetes komplex vegyületek a növényeknek zöld színt kölcsönző klorofill és a gerincesek vérének vörös festékanyaga, a hem, a hemoglobin része. Tetraammin-réz(II) komplexek felhasználási területe a textiliparban oldószerként: a belőlük előállítható tetraammin-réz(II)-hidroxid a műselyemgyártásnál cellulóz-oldószer. Hozzávalók (eszközök, anyagok) • • • • •

3 db kémcső cseppentő főzőpohár tölcsér óraüveg

• • • • •

réz(II)-szulfát-oldat ammóniaoldat ezüst-nitrát-oldat sósav alumínium-nitrát-oldat

• fenolftaleinoldat • ammónium-nitrát-oldat • szilárd nátrium-fluorid

Mit csinálj, mire figyelj? (megfigyelési szempontok, végrehajtás) 1. Csapadékok oldása és réz(II)-komplex keletkezése 1.a Öntsd a kémcsőbe a réz-szulfát oldatát, majd óvatosan adj hozzá ammóniaoldatot! Figyeld meg mi történt! 1.b Ezután folytasd az ammónia adagolását! 2. Csapadékok oldása, ezüst és alumínium komplexek előállítása 2.a Önts a kémcsőbe ezüst-nitrát-oldatot,

majd óvatosan adj hozzá sósavat! Figyeld meg mi történt! Ezután adjál hozzá ammóniaoldatot! 2.b Alumínium-nitrát-oldathoz önts tömény ammóniaoldatot! Válaszd el a csapadékot az oldattól (dekantálás), majd alaposan mosd ki vízzel! A csapadékra cseppents fenolftaleinoldatot, és szórj a felületére nátrium-fluoridot!

Feladatlap

15

Kémia 11. osztály

FELADATLAP Mi történt? (tapasztalatok rögzítése) 1. A réz-szulfát oldatból kis mennyiségű ammóniaoldat hatására …………………….....................………. válik ki, további ammóniaoldat hozzáadásakor a csapadék ………………………….....................................................…………. 2. A sósav oldat hatására ………………………….........……, amely hamar ………................…………... Az ammóniaoldat hozzáadásakor a csapadék ……………………………...................................................................................................………. 3. Az alumínium-nitrátból a tömény ammóniaoldat hatására ……………………………..............……………. válik le. A nátrium-fluorid hozzáadásakor a fenolftalein …………………… színnel jelzi …………………. megjelenését. 4. Magyarázd meg a jelenségeket a reakcióegyenletek felírásával! Réz-szulfát kis mennyiségű ammóniaoldat hatására:……………………….......................…………………….……………. Ammóniaoldat feleslegében: ……………………………………………………………….......................................….………………….. Az ezüst-nitrát-oldatból a sósav hatására: ………………………...……………….............................…………..………………… Ammóniaoldat hozzáadásakor:….……………………………………………..……………….……....................................……………. Az alumínium-nitrát és ammóniaoldat reakciója: ……………………………..…….......................…………………………… A nátrium-fluorid hozzáadásakor:……………………………………………………….................................………………………….. A Cu2+-ionok az ammónián kívül vízzel és a klorid ionokkal is négy ligandumos komplexet képeznek. 5. Nevezd meg ezeket a vegyületeket! .................................................................................................................………… …………………………………………………….......... 6. Sorolj fel színes, vízben rosszul oldódó vegyületeket! .......................................................................................... .............…………………………………………….................…………………… 7. Írd fel az alumínium lúgban történő oldódásának egyenletét! Nevezd meg a termékek között megjelenő komplex vegyületet! ………………………………………………………………………………................................................… A sárga vérlúgsó tudományos neve kálium-hexaciano-ferrát(II), A vörös vérlúgsó tudományos neve kálium-hexaciano-ferrát(III). 8. A tudományos nevek alapján írd fel a vegyületek képletét! …………………………………………………….. ………………….....……………………………

Felhasznált irodalom RÓZSAHEGYI Márta, WAJAND Judit (1998): 575 kísérlet a kémia tanításához. Nemzeti Tankönyvkiadó, Budapest. pp. 183-189. ISBN 963 18 8512 7 RÓZSAHEGYI Márta, SIPOSNÉ Kedves Éva, HORVÁTH Balázs (2010): Kémia 11-12. Közép- és emelt szintű érettségire készülőknek. Mozaik Kiadó, Szeged. pp. 26-27. ISBN 978 963 697 638 5 VILLÁNYI Attila (2003): Kémia a kétszintű érettségire. Kemavill Bt, Budapest. p. 41. ISBN 963 212 130 9 ÁBRA: saját ötlet alapján

16

Kémia 11. osztály


8. A klórgáz tulajdonságai Emlékeztető, gondolatébresztő A klór a levegőnél nagyobb sűrűségű, szúrós szagú, köhögésre ingerlő, mérgező gáz. A klór nagyon reakcióképes elem, a legtöbb fémmel magasabb hőmérsékleten közvetlenül egyesül. Kisebb klórmérgezés esetén friss levegőn szalmiákszesszel kevert etil-alkoholt kell szagoltatni. A szervezetbe került alkoholgőzök és az ammóniagáz hatástalanítják a klórt. Hozzávalók (eszközök, anyagok) • félmikro oldalcsöves kémcső csepegtetővel • derékszögben meghajlított üvegcső • főzőpohár, félmikro főzőpohár • alul perforált kémcső • égetőkanál, vaspálca

• • • • •

csipesz, kés Bunsen-égő szűrőpapír színes papír 4 db klórgázzal töltött gázfelfogó henger • nátrium • magnézium

• • • • • • • •

vaspor vékony vörösréz huzal kálium-permanganát sósav desztillált víz etanol fukszinoldat kék lakmuszoldat

Mit csinálj, mire figyelj? (megfigyelési szempontok, végrehajtás) 1. kísérlet. Elszívófülke alatt vagy nyitott ablak közelében dolgozz! 1.a Állítsd össze a gázfejlesztőt: csatlakoztasd a hajlított üvegcsövet az oldalcsöves kémcsőhöz! 1.b Tegyél a kémcsőbe 3-4 db kicsi káliumpermanganát kristályt! A cseppentőbe kb. félig szívj fel 3:1 arányban hígított sósavat, tedd a kémcsőbe! 10 másodpercenként egy-egy csepp sósavat csepegtess a kristályokra! 1.c Vezesd a fejlődő gázt desztillált vízzel félig töltött félmikro főzőpohárba! Figyeld meg a gáz színét, vízben való oldódását! 1.d Amikor csökken a gázfejlődés, tedd át az üvegcsövet lakmuszoldattal félig töltött főzőpohárba, és figyeld a változást! 1.e Utána szedd szét a gázfejlesztőt, és

öblítsd ki bő vízzel! A friss klóros vízből (első pohár) önts a fukszinoldatba, a maradékba tegyél színes papírt! Figyeld meg a bemutatott reakciókat! 2. kísérlet (tanári bemutató kísérlet). A kísérleteket elszívófülke alatt végzik. A gázfelfogó hengerek aljára száraz homokot kell szórni a klórgáz bevezetése előtt! 2.a Lencse nagyságú, megtisztított felületű, szűrőpapírral leitatott nátrium darabkát alul perforált kémcsőben megolvasztunk, klórgázzal telt hengerbe engedjük. (A folyamat veszélyes!) 2.b Felhevített magnéziumport szórunk klórgázba. 2.c Égetőkanálban felizzított vasport szórunk a klórgázba. 2.d. Vékony vörösréz huzalt izzásig hevítünk, majd klórgázba teszünk.

17

Feladatlap

Kémia 11. osztály

FELADATLAP Mi történt? (tapasztalatok rögzítése) 1. Hogyan állítható elő laboratóriumban klórgáz? Mit használhatnánk a kálium-permanganát helyett? 2. Egészítsd ki a következő egyenletet! Rendezd az oxidációs számok felírásával! … ……. + … HCl = … MnCl2 + … KCl + … ……. +… Cl2 3. Milyen színű a kórgáz? Oldódik vízben? 4. Hogyan észlelted, hogy csökkent a gázfejlődés? 5. Hogyan változott a lakmusz-oldat színe? Mi a változás magyarázata? 6. Mit tapasztaltál, miután a klóros vizet a színes papírra és a fukszinoldatba öntötted?

7. Miért kellett homokot szórni a gázfelfogó hengerek aljára? 8. Mit figyeltél meg a fémek és a klórgáz reakciója során? 9. Írd fel a vizsgált fémek és a klór reakcióinak egyenleteit!

Felhasznált irodalom A kémia emelt szintű szóbeli vizsga B. feladatának elvégzendő és nem elvégzendő kísérletei, kísérletleírásai: 40. kísérlet http://www.oh.gov.hu/letolt/okev/doc/ketszintu_erettsegi_2012maj/kemia_emelt_szob_kiserlet_b_2012maj.pdf 2012.04.20. PERCZEL Sándor, WAJAND Judit (1985): Szemléltető és tanulókísérletek a kémia tanításában. Tankönyvkiadó, Budapest. pp. 211217. ÁBRA: saját ötlet alapján

18

Kémia 11. osztály


9. Hidrogén-klorid, ammónia előállítása, kölcsönhatásuk vízzel Emlékeztető, gondolatébresztő A hidrogén-klorid vizes oldata, a sósav, az egyik leggyakoribb laboratóriumi vegyszer. Telített oldata kb. 42 tömeg%-os, a levegő vízpárájával ködöt képez („füstölgő” sósav). A gerincesek gyomornedvében is megtalálható. Ammónia keletkezik a nitrogéntartalmú szerves vegyületek bomlása során. A cseppfolyós ammóniát hűtőfolyadékként, folttisztításra, gyógyszeriparban, műtrágyagyártásra használják. Mindkét vegyületet az iparban szintézissel állítják elő. Hozzávalók (eszközök, anyagok) • • • • • • •

félmikro kémcsőfogó félmikro oldalcsöves kémcső félmikro kémcső (2 db) félmikro kémcsőállvány dióval félmikro cseppentő gumigyűrűvel félmikro derékszögben hajlított üvegcső félmikro kihúzott végű üvegcső gumigyűrűvel

• • • • • •

kristályosító csésze vegyszeres kanál szilárd nátrium-klorid tömény kénsav 2 mol/dm3 koncentrációjú ammóniaoldat fenolftaleinoldat

Mit csinálj, mire figyelj? (megfigyelési szempontok, végrehajtás) 1. Kísérlet hidrogén-kloriddal 1.a Önts kristályosító csészébe fenolftaleines ammóniaoldatot! 1.b Állíts elő hidrogén-kloridot a következőképpen: nátrium-kloridra csepegtess kénsavat! 1.c A kémcsövet zárd le a kihúzott végű üvegcsövet tartalmazó gumidugóval! Zárd el ujjaddal az üvegcső nyílását, majd helyezd egy pillanatra a kristályosító csészébe! 1.d A csőbe jutott vizet rázd a kémcsőbe, majd helyezd vissza a kémcsövet az oldatba, és vedd el ujjadat a nyílásról!

2. Kísérlet ammóniával 2.a Önts kristályosító csészébe vizet, majd csepegtess hozzá 3-4 csepp fenolftaleinoldatot! 2.b Állíts elő ammóniát a következőképpen: az ammóniaoldatot melegítsd óvatosan! 2.c A kémcsövet zárd le a kihúzott végű üvegcsövet tartalmazó gumidugóval! Zárd el ujjaddal az üvegcső nyílását, majd helyezd a kémcsövet egy pillanatra a kristályosító csészébe! 2.d A csőbe jutott vizet rázd a kémcsőbe, majd helyezd vissza a kémcsövet az oldatba, és vedd el ujjadat a nyílásról!

19

Feladatlap

Kémia 11. osztály

FELADATLAP Mi történt? (tapasztalatok rögzítése) 1. Írd le a gázok előállításának egyenleteit! ……………………………………………………….

…………………………………………………

2. A kémcsőbe juttatott egy csepp víz ……..............…… a benne lévő gázt, majd a …………………......………… a víz ……………………………A a kémcsőbe. 3. Hasonlítsd össze a két gáz tulajdonságait, viselkedését! moláris tömege levegőre vonatkoztatott relatív sűrűsége reakciója vízzel az indikátor neve/színe a keletkező oldat kémhatása az oldat neve

hidrogén-klorid

ammónia

4. A folyamatok típusa …………………....................................…..… reakció. A hidrogén-klorid oldása során a víz ……………….............................…………, az ammónia oldása során ……………..........................…………….. viselkedett. 5. Írd fel a két folyamatra az egyensúlyi állandók kiszámításának módját!

6. Mi történne, ha a két gázt reagáltatnánk? Reakcióegyenlettel válaszolj! ……………………………………………………………………………………………........................................................................................... A reakció típusa: ……………………………………….........................................................................................................………..


20

Kémia 11. osztály


10. Kísérletek kén-hidrogénnel Emlékeztető, gondolatébresztő A kén-hidrogén (H2S), szabályos nevén dihidrogén-szulfid, vulkáni gázokban, egyes ásványvizekben, hévizekben fordul elő. Kéntartalmú fehérjék bomlásakor, rothadásakor is keletkezik. A laboratóriumi gyakorlatban analitikai reagensként fémionok kimutatására és elválasztására használják. Mérgező gáz, a vér hemoglobinját is képes redukálni. Emiatt a hemoglobin elveszíti oxigénfelvevő képességét, a belélegzett kén-hidrogén fejfájást, rosszullétet okozhat! Hozzávalók (eszközök, anyagok) • vegyszeres kanál • félmikro oldalcsöves kémcső • félmikro cseppentő gumigyűrűvel • félmikro derékszögben meghajlított üvegcső • félmikro főzőpoharak

• félmikro kémcsövek és kémcsőállvány • vasháromláb • kerámiabetétes drótháló • Bunsen-égő • vas-szulfid • sósav

• • • •

lakmusz kén-hidrogénes víz desztillált víz Lugol-oldat (kálium-jodidos jódoldat) • réz-szulfát-oldat • cink-klorid-oldat

Mit csinálj, mire figyelj? (megfigyelési szempontok, végrehajtás) Elszívó fülke alatt vagy nyitott ablak közelében dolgozz! 1. Az ábra alapján szereld össze a félmikro gázfejlesztőt, rögzítsd az állványba! Szórj vasszulfidot az oldalcsöves kémcsőbe, a cseppentőbe szívj fel 1:1 hígítású sósavat! 5-6 csepp sósavval fejlessz kén-hidrogén-gázt, vezesd lakmusszal kékre festett vízbe, figyeld a színváltozást! 2. Nézz meg egy korábban készült kén-hidrogénes vízzel töltött üveget! 3. Két számozott félmikro főzőpohárban rézszulfátoldat és cink-klorid-oldat van. Tedd át a meghajlított üvegcsövet az egyik számo-

zott főzőpohárban található oldatba! Ha nem tapasztalsz változást, cseppents néhányat a sósavból! Vezess gázt a másik ismeretlen oldatba is! Figyeld meg a változásokat, és azonosítsd az oldatokat! 4. Készíts kén-hidrogénes vizet! Öntsd káliumjodidos jódoldathoz, kicsit rázogatva keverd össze! Utána szedd szét a gázfejlesztőt és alaposan öblítsd át! 5. A korábban vizsgált lakmuszoldatot fülke alatt, vasháromlábra helyezett drótháló felett forrald színváltozásig! Jegyezd fel a tapasztalatokat!

Feladatlap

21

Kémia 11. osztály

FELADATLAP Mi történt? (tapasztalatok rögzítése) 1. Rajzold fel a kén-hidrogén molekula szerkezeti képletét! Milyen alakú a molekula?

2. Sorold fel a kén-hidrogén fizikai tulajdonságait? 3. A kén-hidrogén molekulaszerkezete a vízéhez hasonló. Mivel magyarázod a halmazállapotok különbségét? 4. Mit figyeltél meg a régebben készült kén-hidrogénes vízzel töltött üvegben? Mi lehet a magyarázata? 5. Hogyan változik a kén oxidációs száma a reakció során? 6. Mi történt a kék lakmuszoldatban a kén-hidrogén bevezetése után? Magyarázd a változást! 7. Hogyan változott az oldat színe forralás hatására? 8. Rögzítsd a 3. kísérlet tapasztalatait! Írd fel a vizsgált oldatokkal lejátszódó reakciók ionegyenletét! 9. Mit tapasztaltál a kén-hidrogénes víz és a kálium-jodidos jódoldat összeöntése után? Írd fel egyenlettel!

Felhasznált irodalom A kémia emelt szintű szóbeli vizsga B. feladatának elvégzendő és nem elvégzendő kísérletei, kísérletleírásai: 44. és 45. kísérlet http://www.oh.gov.hu/letolt/okev/doc/ketszintu_erettsegi_2012maj/kemia_emelt_szob_kiserlet_b_2012maj.pdf 2012.04.25. PERCZEL Sándor, WAJAND Judit (1985): Szemléltető és tanulókísérletek a kémia tanításában. Tankönyvkiadó, Budapest. pp. 262266. ÁBRA: saját ötlet alapján.

22

Kémia 11. osztály


11. Kísérletek kén-dioxiddal Emlékeztető, gondolatébresztő A kén-dioxid főként kéntartalmú szerves vegyületek égésekor keletkezik, és előfordul vulkáni gázokban is. Vízben jól oldódik, a levegő páratartalmával is kénessavat alkot. A kén-dioxid és a kénessav is erélyes redukálószer. A zuzmók és a tűlevelűek különösen érzékenyek a levegő kén-dioxid tartalmára. A klorofill roncsolásával csökkenti a növényi fotoszintézis mértékét. A penészgombákra is mérgező hatású, ezért használják hordók fertőtlenítésére a kén égetésével felszabaduló kén-dioxidot. Hozzávalók (eszközök, anyagok) • vegyszeres kanál • félmikro oldalcsöves kémcső • félmikro cseppentő gumigyűrűvel • felmikro derékszögben meghajlított üvegcső

• • • • • •

félmikro kémcsövek félmikro kémcsőállvány főzőpohár nátrium-hidrogén-szulfit cc.kénsav ammónium-hidroxid-oldat

• • • • • •

fenolftalein desztillált víz Lugol-oldat kálium-permanganát-oldat vas-szulfid sósav

Mit csinálj, mire figyelj? (megfigyelési szempontok, végrehajtás) Elszívó fülke alatt, vagy nyitott ablak közelében dolgozz! A kísérletekhez az ábra alapján szereld össze a félmikro gázfejlesztőt, és rögzítsd az állványba! 1. Kén-dioxid fejlesztése 1.a Szórj nátrium-hidrogén-szulfitot az oldalcsöves kémcsőbe! 1.b A cseppentő feléig szívj fel tömény kénsavat! 4-5 csepp savval fejlessz kén-dioxidgázt, vezesd fenolftaleines ammóniumhidroxid-oldatba, majd figyeld a színváltozást! 2. Kénessavoldat készítése 2.a Tedd át a meghajlított üvegcsövet vízzel félig töltött főzőpohárba, és további 4-5 csepp kénsav hozzáadásával fejlessz gázt!

2.b Két kémcsőbe önts kevés Lugol-oldatot, ill. kálium-permanganát-oldatot, utána csepegtess mindkettőbe elszíntelenedésig kénsavoldatot! 3. Kén-hidrogén és kén-dioxid reakciója 3.a Félmikro gázfejlesztő oldalcsöves kémcsövébe szórj vas-szulfidot! 3.b A cseppentőbe szívj fel 1:1 hígítású sósavat! 3.c Tedd a kén-dioxidos és a kén-hidrogénes gázfejlesztő meghajlított üvegcsövét is vízzel félig töltött főzőpohárba, majd 5-5 csepp savval egyszerre indítsd meg a gázfejlődést! Figyeld meg a változást a főzőpohárban! Utána szedd szét, és alaposan öblítsd át a gázfejlesztőket!

23

Feladatlap

Kémia 11. osztály

FELADATLAP Mi történt? (tapasztalatok rögzítése) 1. Rajzold fel a kén-dioxid molekula szerkezeti képletét! Milyen alakú a molekula? 2. Sorold fel a kén-dioxid gáz fizikai tulajdonságait? 3. Mivel magyarázható a nagy reakciókészsége? 4. Írd fel a kén-dioxid gáz előállításának reakcióegyenletét! 5. Milyen reakció játszódik le fenolftaleines ammónium-hidroxid-oldatban? Mit tapasztaltál? 6. Mi az oka a Lugol-oldat és a kálium-permanganát-oldat elszíntelenedésének? 7. A kísérlet harmadik részében mit tapasztaltál, miután a gázokat a desztillált vízbe vezetted? 8. Írd fel a lejátszódó reakció egyenletét! Hogyan változott a kén oxidációs száma? 9. Melyik az erősebb redukálószer: a kén-hidrogén vagy a kén-dioxid? Indokold válaszod!

Felhasznált irodalom A kémia emelt szintű szóbeli vizsga B. feladatának elvégzendő és nem elvégzendő kísérletei, kísérletleírásai: 42. és 44. kísérlet http://www.oh.gov.hu/letolt/okev/doc/ketszintu_erettsegi_2012maj/kemia_emelt_szob_kiserlet_b_2012maj.pdf 2012. 04.28. PERCZEL Sándor, WAJAND Judit (1985): Szemléltető és tanulókísérletek a kémia tanításában. Tankönyvkiadó, Budapest. pp. 271273. ÁBRA: saját ötlet alapján

24

Kémia 11. osztály


12. Színtelenítő anyagok Emlékeztető, gondolatébresztő A klórt baktériumölő tulajdonsága miatt fertőtlenítésre használják. Elemi állapotban az élő szervezetek számára mérgező. A hidrogén-peroxidot az iparban és az orvosi gyakorlatban fertőtlenítésre használják. Vízmentesen sugárhajtású repülőgépek, rakéták hajtóanyaga. A kén-dioxid köhögésre ingerlő, mérgező gáz. Egyik legártalmasabb légszennyező anyag. Megtalálható az ipartelepek és a nagyvárosok levegőjében, a savas esők alkotórésze. A növényzet nagyon érzékeny rá. Az iparban kénsavgyártásra, konzerválásra használják. Hozzávalók (eszközök, anyagok) • • • • • •

cseppentő kémcsövek főzőpohár üvegbot égetőkanál üveglap

• • • • •

gázfelfogó henger Bunsen-égő telített klóros víz festékoldatok 30 tömeg%-os hidrogén-peroxid-oldat

• 2 mol/dm3 koncentrációjú ammóniaoldat • sötét színű hajszálak • színes vászondarabok • kénpor • Lugol-oldat

Mit csinálj, mire figyelj? (megfigyelési szempontok, végrehajtás) 1. Töltsd a festékoldatokat a kémcsövekbe, majd csepegtess hozzá klórosvizet! Rázd össze a kémcsövek tartalmát! 2. A főzőpohárba tölts 10 cm3 hidrogén-peroxid- oldatot, majd csepegtess hozzá ammóniaoldatot! Helyezd a főzőpohárba a színes anyagot!

3. Önts a gázfelfogó hengerbe Lugol-oldatot! Az égetőkanalat töltsd meg kénporral, majd melegítsd! Az égő ként helyezd a hengerbe, majd az égetőkanál eltávolítása után rázd öszsze a henger tartamát! Figyeld meg, és hasonlítsd össze a látottakat a három anyag esetében!

Feladatlap

25

Kémia 11. osztály

FELADATLAP Mi történt? (tapasztalatok rögzítése) A klór 1. A festékoldat a klóros víz hatására …………….........................................................................................................…… 2. Miért nem klórgázzal végeztük a kísérletet? ………………......………………………………………………………………………… 3. Mi történik, ha klórgázt vezetünk száraz ill. nedves papírcsíkot tartalmazó hengerbe? A száraz papír ……………...............………..., a nedves papírcsík ………………............………….. 4. Mi az eltérő viselkedés magyarázata? Reakcióegyenletekkel válaszolj! ………………………………………….. …………………………………………. A víz jelenlétében a klór …A 5. Ki használta elsőként fertőtlenítésre a klórmeszet? ............................................................................................ A hidrogén-peroxid 6. A hidrogén-peroxid molekula polaritása: ………………. Molekulái között kialakuló legerősebb kötés a ………………….. Bomlásakor …………………….. szabadul fel, ezért erős ………………………... 7. Írd fel sósavval lejátszódó reakciójának egyenletét! ……………………………………………….. 8. Kálium-permanganáttal a következő egyenlet szerint reagál (Fejezd be, majd rendezd az egyenletet!): KMnO4 + H2O2 + H2SO4 = Ebben a reakcióban a hidrogén-peroxid ……………………….. viselkedett. A peroxidok stabil/bomlékony, oxidáló/redukáló hatású anyagok. Bennük az oxigén oxidációs száma -1/-2. (a megfelelő szót húzd alá). A kén-dioxid 9. A kísérlet során a Lugol-oldat ……………………... Mivel magyarázható a jelenség? Egyenlettel válaszolj! SO2 + I2 + 2H2O = …………………………. A reakcióban a kén-dioxid erélyes ……………………………… viselkedett. Ennek tulajdonítható csíraölő hatása, emiatt …………………………. használják. Erősebb redukálószerekkel szemben ………………………………. viselkedik. Például (kén-hidrogénnel): …………………………………................................................................…………… ……..


26

Kémia 11. osztály


13. Nitrózus gázok fejlesztése Emlékeztető, gondolatébresztő A nitrogén és az oxigén többféle, változatos összetételű és szerkezetű vegyületet alkot egymással. A nitrogén-monoxid és nitrogén-dioxid gázok elegyét „nitrózus” gáznak nevezzük. A különböző nitrogén-oxidok gáz halmazállapotú, szilárd állapotban molekularácsos anyagok. Nagy reakcióképességű, mérgező vegyületek. A nitrogén-monoxid (NO) vízben rosszul oldódó, színtelen, szagtalan gáz. Levegővel érintkezve azonnal oxidálódik, vörösbarna színű, kellemetlen szagú nitrogén-dioxid (NO2) keletkezik. A nitrogén-dioxid vízben jól oldódik. Hozzávalók (eszközök, anyagok) • félmikro oldalcsöves kémcső csepegtetővel • kétszer derékszögben meghajlított üvegcső • félmikro főzőpohár • nagyméretű főzőpohár

• állvány • gázfejlesztő készülék • gumidugóval lezárható kémcső • üvegkád • rézforgács

• • • • •

25-30 tömeg%-os salétromsav 50 tömeg%-os salétromsav kék lakmuszoldat desztillált víz hűtőkeverék vagy szárazjég

Mit csinálj, mire figyelj? (megfigyelési szempontok, végrehajtás) 1. Fejlessz nitrózus gázokat! Fülke alatt dolgozz! 1.a Állítsd össze a félmikro gázfejlesztőt, rögzítsd az állványhoz! 1.b Az oldalcsöves kémcsőbe tegyél néhány darabka rézforgácsot! 1.c Az üvegcső végét tedd víz alá! 1.d Óvatosan, részletekben csepegtess a rézre 6-8 csepp salétromsavat! 1.e Amikor már színtelen gáz fejlődik, fogd fel víz alatt félmikro főzőpohárban! Ha megtelt, emeld ki, és fedd le egy másik főzőpohárral! 1.f Oldd fel a gázt kb. egyujjnyi vízben, majd vizsgáld meg a kémhatását kék lakmuszoldattal!

2. Nitrózus gázok fejlesztése (tanári bemutató kísérlet) Figyeld a változásokat! 2.a Elszívó fülke alatt, gázfejlesztő készülékben, 50%-os salétromsavból, rézzel, nitrózus gázokat fejlesztünk. 2.b A képződő gázokat vízzel teli üvegkádban, lezárható kémcsőbe vezetjük. 2.c Miután a fejlődő gáz kiszorította a víz egy részét, a cső végét a gáztérbe toljuk. Ha már elszíneződött a kémcső gáztere, víz alatt gumidugóval lezárjuk. 2.d A gázeleggyel töltött, lezárt kémcsövet hűtőkeverékbe állítjuk. Később kiveszszük.

Feladatlap

27

Kémia 11. osztály

FELADATLAP Mi történt? (tapasztalatok rögzítése) 1. Mit figyeltél meg a gázfejlesztőben? Mi a magyarázata? 2. Mi történt, miután a gázzal teli főzőpoharat lefedted egy másikkal? 3. Mivel magyarázható a nitrogén-monoxid nagy reakciókészsége? 4. Milyen kémhatású oldat keletkezett? Írd fel a lejátszódó reakció egyenletét! Milyen típusú a reakció?

5. Laboratóriumban a nitrogén-monoxid és a nitrogén-dioxid gázok elegye 50%-os salétromsavból állítható elő. 2 Cu + 6 HNO3 = 2 Cu(NO3)2 + NO2 + NO + 3 H2O Mivel magyarázod a tapasztalatokat? 6. Hogyan változott a kémcső gáztere, miután a gázfejlesztőhöz csatlakoztatott cső végét a vízből a gáztérbe toltuk? 7. Mit figyeltél meg a hűtőkeverékben tartott kémcsőben? 8. A nitrózus gázok elegyéből - 10 °C alatt - dinitrogén-trioxid keletkezik. NO + NO2 <--> N2O3 A jeges víz oldja a dinitrogén-trioxidot salétromossav keletkezése közben. Írd fel a reakció egyenletét! 9. Mi történik, ha kivesszük a hűtőkeverékből a gázzal töltött kémcsövet?

Felhasznált irodalom PERCZEL Sándor, WAJAND Judit (1985): Szemléltető és tanulókísérletek a kémia tanításában. Tankönyvkiadó, Budapest. pp. 300302. ÁBRA: saját ötlet alapján

Működési szabályzat A laboratóriumi munka rendje

- A gázégő begyújtásának a menete: 1; tűzveszélyes anyagok

1. A laboratóriumi helyiségben a gyakorlatok alatt csak a gyakorlat-

eltávolítása, 2; a kivételi hely gázcsapjának elzárása, 3; a fő gáz-

vezető tanár, a laboráns, illetve a gyakorlaton résztvevő tanulók

csap kinyitása, 4; az égő levegőszelepének szűkítése, 5; a gyufa

tartózkodhatnak.

meggyújtása, 6; a kivételi hely gázcsapjának kinyitása és a gáz

2. A teremben tartózkodó valamennyi személy köteles betartani a tűzvédelmi és munkavédelmi előírásokat. 3. A gyakorlat végeztével a tanulók rendbe teszik a munkaterületüket, majd a gyakorlatvezető tanár átadja a laboránsnak a helyiséget. A csoport ezek után hagyhatja el a termet. 4. A laboratóriumot elhagyni csak bejelentés után lehet. 5. A gyakorlaton részt vevők az általuk okozott kárért anyagi felelősséget viselnek.

meggyújtása . - A kémcsöveket szakaszosan melegítjük, az edény száját soha ne irányítsuk személyek felé. - Tűzveszélyes anyagokat ne tartsunk nyílt láng közelében. Az ilyen anyagokat tartalmazó üvegeket tartsuk lezárva, és egyszerre csak kis mennyiséget töltsünk ki. - Ne torlaszoljuk el a kijárati ajtót, és az asztalok közötti teret. - Az elektromos, 230 V-ról működő berendezéseket csak a tanár

6. Táskák, kabátok tárolása a laboratórium előterének tanulószek-

előzetes útmutatása alapján szabad használni. Ne nyúljunk

rényeiben megengedett. A terembe legfeljebb a laborgyakorlat-

elektromos berendezésekhez nedves kézzel, a felület, melyen

hoz szükséges taneszköz hozható be. 7. A laboratóriumi foglalkozás során felmerülő problémákat (meghibásodás, baleset, rongálás, stb.) a gyakorlatvezető tanár a laborvezetőnek jelenti és szükség szerint közreműködik annak elhárításában és a jegyzőkönyv felvételében.

Munkavédelmi és tűzvédelmi előírások a laboratóriumban Az alábbi előírások minden személyre vonatkoznak, akik a laboratóriumban és az előkészítő helyiségben tartózkodnak. A szabályok tudomásulvételét aláírásukkal igazolják, az azok megszegéséből

elektromos tárgyakkal kísérletezünk, legyen mindig száraz. - Tilos bármely elektromos készülék belsejébe nyúlni, burkolatát megbontani - A meghibásodást jelentsük a gyakorlatvezető tanárnak, a készüléket pedig a hálózati csatlakozó kihúzásával áramtalanítsuk. - Esetleges tűzkeletkezés esetén a laboratóriumot a tanulók a tanár vezetésével a kijelölt menekülési útvonalon hagyhatják el. 11. Munkahelyünkön tartsunk rendet. Ha bármilyen rendellenességet tapasztalunk, azt jelentsük a gyakorlatot vezető tanárnak.

eredő balesetekért az illető személyt terheli a felelősség.

Rövid emlékeztető az elsősegély-nyújtási teendőkről

1. Valamennyi tanulónak kötelező ismerni a következő eszközök

Vegyszerek használata mindig csak a vegyszer biztonsági adatlapja

helyét és működését: - Gázcsapok, vízcsapok, elektromos kapcsolók

szerint történhet. Az elsősegély-nyújtási eljárásokat a gyakorlatvezető tanár végzi.

- Porraloltó készülék, vészzuhany

Tűz vagy égési sérülés esetén

- Elsősegélynyújtó felszerelés

- Az égő tárgyat azonnal eloltjuk alkalmas segédeszközökkel (víz,

- Elszívó berendezések - Vegyszerek és segédanyagok

homok, porraloltó, pokróc, stb.). Elektromos tüzet vízzel nem szabad oltani.

2. A gyakorlatokon kötelező egy begombolható laborköpeny viselé-

- Vízzel nem elegyedő szerves oldószerek tüzét tilos vízzel oltani!

se, melyeket a tanulók helyben vehetnek igénybe. Köpeny nélkül

- Az égési sebet ne mossuk, ne érintsük, ne kenjük be, hanem csak

a munka nem kezdhető el. 3. A hosszú hajat a baleset elkerülése végett össze kell fogni.

száraz gézlappal fedjük be. Kisebb sérülésnél (zárt bőrfelületnél) használhatók az Irix vagy Naksol szerek.

4. A laboratóriumban étkezni tilos.

Mérgezés esetén

5. A tanárnak jelenteni kell, ha bármiféle rendkívüli esemény

- Ha bőrre került: száraz ruhával felitatjuk, majd bő vízzel lemossuk.

következik be (sérülés, károsodás). Bármilyen, számunkra

- A bőrre, illetve testbe kerülő koncentrált kénsavat nem szabad

jelentéktelen eseményt (karmolás, preparálás közben történt

vízzel lemosni, vagy hígítani, mert felforrósodik és égési sérülé-

sérülés stb.), toxikus anyagokkal való érintkezést, balesetet,

seket okoz

veszélyforrást (pl. meglazult foglalat, kilógó vezeték) szintén jelezni kell a tanárnak. 6. A nagyobb értékű műszerek ki/be kapcsolásához kérjük a laboráns segítségét. Ezek felsorolása a mellékletben található. 7. A maró anyagok és tömény savak/lúgok kezelése kizárólag gumikesztyűben, védőszemüvegben történhet. Ha maró anyagok

- Ha szembe jutott: bő vízzel kimossuk (szemzuhany), majd 2%os bórsav oldattal (ha lúg került a szembe) vagy NaHCO3 oldattal (ha sav került a szembe) öblítünk és a szemöblögető készletet használjuk. - Ha belélegezték: friss levegőre visszük a sérültet. - Ha szájüregbe jutott: a vegyszert kiköpjük, és bő vízzel öblögetünk.

kerülnek a bőrünkre, azonnal törüljük le puha ruhával, majd

Sebesülés esetén

mossuk le bő csapvízzel.

- A sebet nem mossuk vízzel, hanem enyhén kivéreztetjük.

8. Mérgező, maró folyadékok pipettázása csak dugattyús pipettával vagy pipettázó labdával történhet. 9. A kísérleti hulladékokat csak megfelelő módon és az arra kijelölt

- A sebet körül fertőtlenítjük a baleseti szekrényből vett alkoholos jódoldattal, majd tiszta és laza gézkötést helyezünk rá. Kisebb sérüléseknél sebtapaszt alkalmazunk.

helyen szabad elhelyezni. A veszélyes hulladékokat (savakat,

Áramütés esetén

lúgokat, szerves oldószereket stb.) gyűjtőedényben gyűjtsük.

- Feszültség mentesítünk, a balesetest lefektetjük, pihentetjük

Vegyszermaradványt ne tegyünk vissza a tárolóedénybe. 10. A gyakorlati órák alkalmával elkerülhetetlen a nyílt lánggal, melegítéssel való munka.

és a sebeit laza gézkötéssel látjuk el. Amennyiben az áramütés a szívet is leállítaná, azonnali újraélesztésre van szükség. Értesítjük az iskolaorvost.

Kémia 11. osztály. Fényelhajlás, fényszórás; A dialízis szemléltetése A hőmérséklet és a nyomás hatása a kémiai egyensúlyra

Recommend Documents