MASARYKOVA UNIVERZITA PŘÍRODOVĚDECKÁ FAKULTA ÚSTAV CHEMIE

CHEMICKÉ

V Ý P O Č E T N Í P Ř Í K L A DY

S N Á H O D N Ě G E N E R O VA N Ý M Z A D Á N Í M

Bakalářská práce

Tereza Malenovská

Vedoucí práce: Mgr. Marek Stehlík

Brno 2014

Bibliografický záznam Autor:

Tereza Malenovská Přírodovědecká fakulta, Masarykova univerzita Ústav chemie

Název práce: Studijní program: Studijní obor:

Chemické výpočetní příklady s náhodně generovaným zadáním Chemie Chemie se zaměřením na vzdělávání, Biologie se zaměřením na vzdělávání

Vedoucí práce:

Mgr. Marek Stehlík

Akademický rok:

2013/2014

Počet stran:

35+16

Klíčová slova:

chemické výpočty; náhodně generované parametry; elektronická cvičebnice; generátor; web;

Bibliographic Entry Author

Tereza Malenovská Faculty of Science, Masaryk University Department of Chemistry

Title of Thesis: Degree programme: Field of Study:

Chemical Computational Exercises with Randomly Generated Parameters Chemistry Biology with a View to Education, Chemistry with a View to Education

Supervisor:

Mgr. Marek Stehlík

Academic Year:

2013/2014

Number of Pages:

35+16

Keywords:

Chemical Calculations; ; Randomly Generated Parameters; Elektronic Textbook; Generator; Web;

Abstrakt Bakalářská práce popisuje tvorbu elektronické cvičebnice ve formě webových stránek „Chemické výpočetní příklady“ za pomocí počítačových programů a webových služeb. Zabývá se tvorbou šablon určených k náhodnému generování příkladů. Stránky elektronické cvičebnice obsahují vybrané kapitoly z chemie obsahující teorii, řešené příklady a příklady na procvičování s náhodně generovaným zadáním. Práce současně zahrnuje i přehled a hodnocení českých i zahraničních webových stránek se zaměřením na chemické výpočty.

Abstract Bachelor thesis describes the creation of electronic textbook in the form of the website "Chemistry Calculations" using computer programs and web services. It deals with the creation of templates designed for random problems generating. Pages of electronic textbook contain selected chemistry topics – theory, solved problems and randomly generated exercises. Thesis also includes an overview and assessment of Czech and foreign websites focused on chemical calculations.

Poděkování Na tomto místě bych ráda vyjádřila poděkování vedoucímu mé bakalářské práce Mgr. Markovi Stehlíkovi za odborné vedení a poskytnutí cenných rad a připomínek během zpracovávání bakalářské práce.

Prohlášení Prohlašuji, že jsem svoji bakalářskou práci vypracovala samostatně s využitím informačních zdrojů, které jsou v práci citovány.

Brno 26. května 2014

…………………………… Tereza Malenovská

Obsah 1 Úvod.........................................................................................................................................9 2 Webové stránky zabývající se chemickými výpočty..............................................................10 2.1 České elektronické cvičebnice a obdobné webové stránky............................................10 2.1.1 Chemické výpočty (Švandová)...............................................................................10 2.1.2 Příkladník z fyzikální chemie (Labík a kol.)..........................................................11 2.1.3 Příklady z analytické (Kotouček a kol.)..................................................................11 2.1.4 Další webové stránky..............................................................................................12 2.2 Zahraniční elektronické cvičebnice a obdobné webové stránky....................................14 2.2.1 General chemistry online (Senese).........................................................................14 2.2.2 About.com: Worked Chemistry Problems (Helmenstine)......................................14 2.2.3 Chemistry and more: Practice Problems with Answers..........................................14 2.2.4 Cavalcade o' Chemistry: Free Worksheets..............................................................15 2.2.5 ConcepTests............................................................................................................15 2.2.6 Chemistry Evaluations............................................................................................16 2.2.7 ChemWiki: The Dynamic Chemistry E-textbook...................................................16 3 Tvorba webových stránek „Chemické výpočetní příklady“..................................................17 3.1 HTML (HyperText Markup Language) a CSS (Cascading Style Sheets)......................17 3.2 Software užitý k tvorbě HTML a CSS...........................................................................19 3.3 Interaktivní menu...........................................................................................................21 3.4 Grafické elementy webu.................................................................................................21 3.5 Písma..............................................................................................................................23 3.6 Matematické výrazy a rovnice.......................................................................................24 3.7 Tvorba šablon příkladů...................................................................................................25 3.7.1 Zadání příkladu.......................................................................................................25 3.7.2 Vstupních a výstupní parametry.............................................................................26 3.7.3 Kontrola správnosti vzorce.....................................................................................27 4 Webové stránky „Chemické výpočetní příklady“..................................................................28 5 Generátor příkladu.................................................................................................................30 6 Závěr......................................................................................................................................31 LITERATURA.........................................................................................................................32 INTERNETOVÉ ZDROJE.................................................................................................33 POUŽITÉ WEBOVÉ SLUŽBY A PROGRAMY:..............................................................35 PŘÍLOHA................................................................................................................................36

1 Úvod Hlavním výstupem bakalářské práce jsou webové stránky, které obsahují výpočetní příklady z chemie, určené pro začínající studenty chemie na vysoké škole. Impulzem k vytvoření těchto webových stránek byla potřeba vypracovat interaktivní materiál zabývající se chemickými výpočty, který bude snadno přístupný pro studenty na webu i z domova, a zároveň bude mít uživatel při řešení okamžitou zpětnou vazbu o tom, jak daným příkladům porozuměl prostřednictvím automatické kontroly výsledků.

9

2 Webové stránky zabývající se chemickými výpočty Součástí bakalářské práce bylo zpracovat seznam webových stránek, které se zabývají tématem chemických výpočetních příkladů. Webové stránky jsou porovnávány na základě kritérií, mezi něž patří možnost náhodně si generovat příklady, téma, jímž se zabývají, zda zahrnují výkladovou část či řešené příklady a komu jsou stránky primárně určeny. Co se náhodného generování týče, jsou ve většině případů příklady pevně dané, což omezuje přínosnost opakovaného procvičování. V následující pasáži vyzvednu přednosti a upozorním na nedostatky jednotlivých stránek.

2.1 České elektronické cvičebnice a obdobné webové stránky 2.1.1 Chemické výpočty (Švandová) Dostupné na:

http://vypocty.webchemie.cz/

Autorka:

V. Švandová

Vhodné pro:

studenty středních škol

Náhodně generované příklady:

ano

Řešené příklady:

ano

Výkladová část:

ano

Elektronická cvičebnice Chemické výpočty je zjevně propracovaným dílem. Srozumitelně zpracovaná výkladová část poskytuje uživatelům dostatečné teoretické znalosti potřebné k úspěšnému vypočítaní příkladů. Výhodou stránek je, že tyto příklady mají náhodně generované zadání, tím narůstá jejich přínosnost při opětovném procvičování. Orientace na stránkách je snadná díky použití srozumitelných piktogramů. Obsah elektronické cvičebnice je rozdělen do dvou základních celků. První, základní chemické veličiny, se zabývá těmito tématy: hmotnost atomů a molekul, látkové množství, molární hmotnost, molární objem, hustota látky. Druhé, vyjádření složení soustav, zahrnuje tato témata: hmotnostní zlomek a hmotnostní procento, objemový zlomek a objemové procento, molární zlomek a molární procento, látková koncentrace a hmotnostní koncentrace. 10

Každé z těchto témat je přehledně rozděleno na teorii, řešené příklady a příklady k procvičení.

2.1.2 Příkladník z fyzikální chemie (Labík a kol.) Dostupné na:

https://www.vscht.cz/fch/prikladnik/prikladnik/p.html

Autoři:

S. Labík, M. Bureš, P. Chuchvalec, J. Kolafa, J.

Novák, K. Řehák Vhodné pro:

studenty vysokých škol

Náhodně generované příklady:

ne

Řešené příklady:

ano

Výkladová část:

ano

Příklady se zabývají problematikou fyzikální chemie, v rámci tématu byl obsáhnut široký záběr, celková úroveň zpracování je vysoká. Domnívám se, že stránky jsou určeny studentům s vyššími vstupními znalostmi, neboť porozumění řešení je vyžaduje. Chemické konstanty nutné pro výpočet nejsou u příkladů uváděny, je nutné si je dohledat v tabulce, která je součástí stránek. Některé kapitoly obsahují také řešení pomocí systému Maple, především u příkladů náročnějších na numerické počítání. Obsah webových stránek zabývající se výpočty z fyzikální chemie je rozčleněn na: ideální plyny, reálné chování tekutin, první větu termodynamickou, druhou a třetí větu termodynamickou, termodynamiku roztoků, chemické rovnováhy, elektrochemii, chemickou kinetiku, kinetiku fyzikálních dějů, fázové rovnováhy, vlastnosti molekul, fyzikální chemii povrchů a je zakončen částí o disperzních systémech. Jednotlivé kapitoly obsahují podkapitoly, které zahrnují část věnovanou teorii týkající se látky včetně řešených příkladů. Vždy je možné si u zadání rozkliknout výsledek, někdy postup či úplné řešení úlohy.

2.1.3 Příklady z analytické (Kotouček a kol.) Dostupné na:

http://ach.upol.cz/ucebnice/

Autoři:

M. Kotouček, J. Skopalová, P. Adamovský

Vhodné pro:

studenty vysokých škol

Náhodně generované příklady:

ne

11

Řešené příklady:

ano

Výkladová část:

ano

Teorie k řešení příkladů je dle mého názoru velmi přehledná, řešené příklady jsou názorně vysvětleny. Mezi jednotlivými kapitolami se lze pohybovat buď klasicky pomocí interaktivního menu, nebo šipkami umístěnými ve spodní části stránky. Obsah webových stránek se zaměřením na příklady z analytické chemie je členěn na kapitoly: roztoky, gravimetrická stechiometrie, titrační stechiometrie, hodnocení analytických výsledků,

protolytické rovnováhy, komplexotvorné rovnováhy, srážecí

rovnováhy a oxidačně-redukční rovnováhy. Součástí teorie jsou i řešené příklady. K jednotlivým kapitolám jsou zařazeny i příklady k řešení. K příkladům jsou přidruženy vystihující ikony prezentující odkaz na tabulky, výsledek, radu, u některých nacházíme též podrobné řešení příkladu. Kapitoly obsahují velké množství příkladů k řešení, ač nemají náhodně generované zadání.

2.1.4 Další webové stránky Chemické výpočty Dostupné na: http://chemicke-vypocty.cz/ Výhodou těchto stránek je možnost při testování nastavit počet příkladů a obtížnost (lehká, střední). Příklady se náhodně generují. Při samotném testování je pro správnou odpověď nezbytné vybrat z dostupných variant také správnou jednotku. Dále je na těchto stránkách možnost si nechat zobrazit kalkulačku či periodickou soustavu prvků. Po kliknutí na tlačítko „zkontrolovat příklad“ se zobrazí kompletní řešení příkladu. Nahoře v pravém rohu běží čas signalizující dobu strávenou nad příkladem. Testování příkladů lze provádět i bez přístupu k internetu, neboť je možné si sbírku úloh stáhnout ve formátu pdf nebo jako mobilní aplikaci. Existuje zde možnost, určená především pro učitele, vygenerovat si náhodné testy s výběrem témat a počtem příkladů. Za rušivý element na stránkách považuji, že ve středu zorného pole je umístěn reklamní banner. Příklady z obecné a fyzikální chemie Dostupné na: http://chemie.gfxs.cz/index.php?pg=vypocty Témata na stránkách jsou rozdělena do jednotlivých kapitol. Každá kapitola zahrnuje

12

teorii a vzorové příklady a také zadání příkladů na procvičování. Vše je ve formátu pdf, z čehož vyplývá, že u příkladů se nesetkáme s náhodným generováním. U příkladů na procvičování jsou uvedeny správné výsledky. Teorie i řešené příklady jsou srozumitelně vysvětleny. Chemické názvosloví- anorganika Dostupné na: http://anorganika.gfxs.cz/index.php?id=0 Při procvičování příkladů je umožněno pro uživatele zvolit si obtížnost příkladů náhodně generovaných buď pro základní školu, střední školu, střední k maturitě či vysokou školu, což zahrnuje široké množství uživatelů. Dále před samotným testováním stránky nabízí procvičování názvů nebo vzorců dle výběru a filtr jednotlivých skupin a nastavení počtu sloučenin k testování. Po ukončení testu je možné do něj nahlédnout a případně sestavit test z chybných odpovědí. Pro učitele je zde možnost vytvořit si náhodně generovaný test s více možnými variantami. Chemické názvosloví anorganických sloučenin Dostupné na: http://is.muni.cz/do/1499/el/estud/pedf/ps09/slouceniny/web/index.html Na těchto webových stránkách jsou zpracovány zásady tvorby chemického názvosloví anorganických sloučenin. Také je zde probráno názvosloví chemických prvků. Ke skupinám sloučenin autorky uvádí obecné postupy na konkrétních příkladech. Testy.nanic.cz – chemie Dostupné na: http://testy.nanic.cz/testy/chemie/ Testy.nanic.cz jsou webové stránky, kde si mohou uživatelé ukládat své testy. Kvalita i náročnost testů v sekci chemie se značně liší. Uživatelé mají možnost hodnotit testy přidělením hvězdiček. Po vyplnění testu se nabízí možnost nechat si zobrazit podrobnou tabulku odpovědí a bodování otázek. Chemie krokem Dostupné na: http://www.mojeskola.cz/Vyuka/Php/Learning/Chemie/chemie_krokem.php Chemie krokem zahrnuje první kapitolu, názvosloví anorganických sloučenin, a druhou, výpočty a rovnice. Obě části zahrnují výukovou část, dále pro učitele nabízí možnost vygenerovat si testy. Příklady nejsou řešené, vygenerované zadání obsahuje pouze výsledky.

13

Sbírka příkladů z chemie obecné, fyzikální a analytické Dostupné na: http://jan.safrovi.eu/Sbirka_prikladu/ Sbírka se zabývá příklady z chemie obecné, fyzikální a analytické. Nejedná se o interaktivní učebnici, pouze o sbírku příkladů ve formě webové stránky. Teorie je doplněna řešenými příklady a příklady na procvičení, u kterých jsou uvedeny výsledky.

2.2 Zahraniční elektronické cvičebnice a obdobné webové stránky 2.2.1 General chemistry online (Senese) Dostupné na:

http://antoine.frostburg.edu/chem/senese/101/index.shtml

Autor:

F. Senese

Vhodné pro:

studenty vysokých škol

Náhodně generované příklady:

ano

Řešené příklady:

ne

Výkladová část:

ano

Tyto webové stránky zaměřené na chemii obsahují rozsáhlou databázi sloučenin, články, kalkulačky, simulace a interaktivní nástroje. Stránka taktéž umožňuje procvičování učiva obecné chemie prostřednictvím náhodně vygenerovaného testu (lze nalézt na http://antoine.frostburg.edu/chem/senese/101/tutorials/ jako „Quiz“). Kromě toho je možné si

i

vyzkoušet

dvě

cvičné

zkoušky

na http://antoine.frostburg.edu/chem/senese/

101/exam.shtml (jejichž zadání není náhodně generováno).

2.2.2 About.com: Worked Chemistry Problems (Helmenstine) Dostupné na: http://chemistry.about.com/od/workedchemistryproblems/a/workedproblems.htm Autor:

A. M. Helmenstine

Vhodné pro:

studenty středních i vysokých škol

Náhodně generované příklady:

ne

Řešené příklady:

ano

14

Výkladová část:

ano

Jedná se o soubor řešených příkladů zahrnující širokou oblast obecné chemie. Součástí webových stránek jsou i pracovní listy nevyplněné pro procvičování a vyplněné pro kontrolu správnosti.

2.2.3 Chemistry and more: Practice Problems with Answers Dostupné na:

http://chemistrysky.com/Practice%20Problems.html

Vhodné pro:

studenty středních škol

Náhodně generované příklady:

ne

Řešené příklady:

ne

Výkladová část:

ne

Stránka odkazuje na příklady stažitelné ve formátu doc nebo pdf. Vedle souboru se zadáním příkladů lze stáhnout i soubor s výsledky, ovšem bez podrobného řešení.

2.2.4

Cavalcade o' Chemistry: Free Worksheets

Dostupné na:

http://misterguch.brinkster.net/worksheets.html

Vhodné pro:

učitele středních škol

Náhodně generované příklady:

ne

Řešené příklady:

ano

Výkladová část:

ne

Na stránce jsou k dispozici pracovní listy pro učitele středních škol. Soubor doc/pdf s pracovním listem obsahuje řešení. Na témže webu najdeme i elektronickou knihu chemických kvízů (http://misterguch.brinkster.net/etestbook.pdf).

2.2.5 ConcepTests Dostupné na: http://www.jce.divched.org/JCEDLib/QBank/collection/ConcepTests/ Vhodné pro:

učitele středních a vysokých škol

Náhodně generované příklady:

ne

Řešené příklady:

ne 15

Výkladová část:

ne

Koncepce tohoto webu je odlišná od výše zmíněných. Úlohy, které na něm najdeme, jsou určeny pro zapojení studentů do výkladu v rámci přednášky. V rámci metody tzv. ConceptTests je během výuky studentům přednesena otázka, příp. zadání příkladu, a několik možných odpovědí. Studenti pak mají možnost zvolit správnou odpověď zvednutím ruky, zvednutím barevné karty nebo užitím elektronického zařízení. Vyučující tak může získat okamžitý přehled o tom, jak studenti dané látce porozuměli. Otázky pro tuto metodu výuky z výuky

chemie

jsou

též

k

dispozici

na

webu

ConcepTests

for

General

Chemistry– http://people.brandeis.edu/ ~herzfeld/conceptests.html.

2.2.6 Chemistry Evaluations Dostupné na

http://chem.lapeer.org/Exams/Index.php

Vhodné pro:

studenty středních škol

Náhodně generované příklady:

ne

Řešené příklady:

ne

Výkladová část:

ne

Jednoduchý web s testy. Převážná většina z nich je ve formátu pdf. S výjimkou kvízu na převádění jednotek nejsou otázky náhodně generované.

2.2.7 ChemWiki: The Dynamic Chemistry E-textbook Dostupné na:

http://chemwiki.ucdavis.edu/

Vhodné pro:

studenti vysokých škol

Náhodně generované příklady:

ne

Řešené příklady:

ano

Výkladová část:

ano

ChemWiki je elektronická učebnice a encyklopedie obsahující více než 6000 tématických webových stránek. Rozsáhlý výklad obohacený ilustracemi je u mnoha hesel doplněn řešenými výpočetními příklady.

16

3 Tvorba webových stránek „Chemické výpočetní příklady“ 3.1 HTML (HyperText Markup Language) a CSS (Cascading Style Sheets) Webové stránky jsou dokumenty ve formátu HTML (HyperText Markup Language). Zobrazení stránky je dále řízeno pomocí tzv. kaskádových stylů (Cascading Style Sheets, zkratka CSS). HTML je tzv. značkovací jazyk, struktura dokumentu je vyznačena pomocí značek, které mají různé sémantické a prezentační funkce. Příklad užití HTML tagu:

Koncentrace roztoků

Ve vodném roztoku je obsaženo 15 cm<sup>3 ethanolu.

V tomto příkladu je text Koncentrace roztoků uzavřen ve značce h1, což značí nadpis nejvyšší úrovně. Následující text je uzavřen ve značce p, která představuje odstavec běžného textu, v něm je navíc vnořena značka sup, která vyjadřuje horní index. Mezi číslovkou a jednotkou je vložena tzv. HTML entita, která se zobrazuje v prohlížeči jako nedělitelná mezera. HTML entity se obecně používají k zobrazení znaků, které by jinak mohl prohlížeč nesprávně interpretovat, např. znaky < a >, které prohlížeč vnímá jako součásti značek. Celý text webový prohlížeč interpretuje následujícím způsobem: Příklad zobrazení HTML kódu uživateli:

Koncentrace roztoků Ve vodném roztoku je obsaženo 15 cm3 ethanolu. Pokud chceme změnit parametry vykreslování stránky, např. písmo, velikost písma, barvu písma, mezery mezi řádky, nastavení pozadí, rozměry, umístění a orámování 17

jednotlivých prvků stránky, použijeme kaskádové styly (CSS). Kaskádové styly se zpravidla zapisují do samostatného textového souboru s příponou .css, odkazovaného ze stránky HTML. Jeden soubor CSS pak může využívat více HTML souborů, což umožňuje změnou jednoho souboru se styly změnit vzhled celého webu sestávajícího se z mnoha stránek.

Příklad užití CSS: h1

{

color: green; font-size: 18px; font-weight: bold; font-style: italic; } p

{font-family: Arial;}

V tomto příkladu je změněn styl značky h1 tak, že bude mít nyní zelenou barvu, velikost písmem 18 pixelů a bude zvýrazněna tučně a kurzívou. U textu ve značce p se změní rodina písma na Arial. Na stránkách se příklad vykreslí následujícím způsobem:

Koncentrace roztoků Ve vodném roztoku je obsaženo 15 cm3 ethanolu. Úvod do HTML a CSS spolu se seznamem HTML značek a vlastností CSS lze najít např. na stránkách: http://www.jakpsatweb.cz/

18

3.2 Software užitý k tvorbě HTML a CSS Soubory HTML a CSS jsou textové soubory, k jejich editaci tedy může sloužit jakýkoliv textový editor, např. Poznámkový blok, který je součástí příslušenství operačního systému Microsoft Windows. Nicméně pokročilejší editory nabízejí více funkcí. V rané fázi tvorby byl vyzkoušen program KompoZer. Tento program umožňuje kromě přímé editace HTML a CSS kódu také použít tzv. WYSIWYG1 režim, ve kterém je možné stránku vizuálně upravovat, což je jednodušší pro webdesignery začátečníky. Pro úpravu CSS nabízí řadu nabídkových menu, v nichž lze tvořit CSS bez přímého zásahu do CSS souboru.

Obr. 1: Ukázka z tvorby webu v KompoZeru

1

What You See Is What You Get

19

Obr. 2: Původní design webu z programu KompoZer Od tvorby v KompoZeru bylo upuštěno především proto, že produkoval špatně čitelný a dále špatně upravitelný kód. Pro další úpravu byl zvolený textový editor PSPad. Oproti Poznámkovému bloku PSPad umožňuje editovat více souborů současně. Jeho největší výhodou je barevné zvýrazňování souvisejících značek. Po stisknutí tlačítka „Náhled HTML stránky“ se editovaný soubor uloží v dočasném adresáři a ihned se zobrazí v náhledovém okně.

Obr. 3: Tvorba teorie v PSPadu Přímá

editace

HTML

a

CSS

umožňuje

nad zobrazováním stránek v prohlížeči.

20

webdesignerovi

plnou

kontrolu

3.3 Interaktivní menu Navigační Menu webových stránek, umožňující přechod mezi jednotlivými kapitolami, bylo vytvořeno s využitím webové služby CSS MenuMaker . Jedná se o nástroj pro tvorbu nabídkových menu pro webové stránky, umožňuje vybrat si z pestré nabídky stylů. CSS Menu Maker nabízí výběr barvy aktivní položky nabídky. Pro stránky „Chemické výpočetní příklady“ bylo použito Elegant Accordion Menu, do systému byly vloženy názvy kapitol včetně podkapitol. Zhotovené menu je přeneseno do webových stránek zkopírováním příslušného vytvořeného HTML, CSS kódu a obslužného JavaScriptu.

Obr. 4: Tvorba interaktivního menu V jednotlivých stránkách bylo menu patřičně upraveno, aby se zobrazil obsah aktuálně otevřené sekce webu.

3.4 Grafické elementy webu Na stránkách je umístěno několik piktogramů, především pro lepší orientaci na webu a zatraktivnění celkového vzhledu stránek. Jednoduše a výstižně zachycují účel dané části stránky nebo tlačítka. Ikony byly staženy z webu Iconfinder. Na webu lze nalézt velké množství ikon k použití v několika velikostech.

21

Přehled použitých piktogramů:

tučňák uvozuje zadání otázky

záchranný kruh odkazuje na nápovědu k řešení

tabule umožňuje rozbalit podrobné řešení příkladu

blok s testovými otázkami směřuje k příkladům k procvičování

Dalším grafickým elementem, které využívají stránky „Chemické výpočetní příklady“ je tzv. favicon. Jedná se o ikonu, která se zobrazuje buď na adresním řádku prohlížeče, nebo na záložce stránky:

Obr. 5: Zobrazení faviconu v prohlížeči Firefox:

22

Obr. 6: Náhled tvorby tlačítek v CSS Button Generator Piktogramy záchranného kruhu a tabule jsou umístěné na tlačítcích. Pozadí těchto tlačítek je tvořeno barevným přechodem, který se při přejíždění myší barevně invertuje. K jejich vytvoření byla použita webová služba CSS B35utton Generator , která nabízí možnost vygenerování CSS kódu. Lze např. upravovat barvy rámečku, pozadí, stínu, textu nebo velikost rámečku, textu či tlačítka.

3.5 Písma CSS umožňuje ve stránce HTML použít pouze písma, které jsou k dispozici v počítači uživatele. Pokud chceme využít písmo jiné, musí být do počítače uživatele stažen soubor fontu. Tuto činnost usnadňuje služba Google Fonts, kde si lze aktuálně vybrat z rodin 632 písem. Po zvolení fontu stránka vygeneruje kód, který se vloží do značky HTML stránky. Před zobrazením se pak stáhne soubor fontů k uživateli do počítače ze serverů společnosti Google. Na webové stránce „Chemické výpočetní příklady“ byla použita rodina fontů Trocchi u nadpisů a prvků menu, na samotný text stránky byl použit font Noto Sans.

23

3.6 Matematické výrazy a rovnice Problematika chemických výpočtů vyžaduje využití složitějších matematických zápisů. Matematické výrazy pro účely elektronické cvičebnice byly zapisovány v syntaxi formátu LaTeX. Pro získání matematického výrazu v tomto formátu byl využít webový editor rovnic CodeCogs. Umožňuje vybrat si z menu potřebné matematické symboly a značky a sestavit z nich matematický výraz či rovnici. Z tohoto editoru je možné zkopírovat kód ve formátu LaTeX.

Obr. 7: Ukázka tvorby v editoru rovnic CodeCogs U matematických výrazů na webu „Chemické výpočetní příklady“ byl na stránky zkopírován matematický vzorec ve formátu LaTeX a vykreslován pomocí knihovny MathJax. Užití knihovny MathJax není složité, do hlavičky HTML stránky se vloží kód pro načtení skriptu: <script type="text/javascript" src="https://c328740.ssl.cf1.rackcdn.com/mathjax/latest/MathJa x.js?config=TeX-AMS-MML_HTMLorMML"> Poté stačí do těla stránky zkopírovat matematický výraz ve formátu LaTeX a ohraničit jej řetězci „\(“ a „\)“ (u výrazů v textu), případně „\[“ a „\]“ pro zobrazení v samostatném bloku.

24

3.7 Tvorba šablon příkladů Nezbytnou součástí tvorby webových stránek bylo zpracování seznamu výpočetních příkladů tak, aby bylo do zadání příkladů možné vhodně generovat hodnoty. K tomu byla využita webová služba Google Docs. Seznam všech příkladů je přiložen v příloze.

3.7.1 Zadání příkladu Tvorba zadání příkladu:

Jaké je pH roztoku , bylo-li <mZ0> g po rozpuštění doplněno na objem dm<sup>3?

M()= <MZ> g·mol<sup>-1

pH je .

K zápisu zadání příkladů byl použit textový dokument. Zadání bylo psáno ve značkovacím jazyce HTML. Do značek, které zastupují vstupní parametry, se během generování příkladů vkládají za proměnné číselné hodnoty v rozmezí předem určeném. Odpovídající výsledek interpret JavaScriptu vypočítá dle příslušného vzorce, zadaného do výstupních hodnot.

Obr. 8: Tvorba seznamů sloučenin

JavaScript negeneruje za proměnné pouze čísla, ale i textové řetězce - např. názvy sloučenin. K zadáním příkladům byla připojena vstupní data ve formě polí; k jejich vytvoření byly použity tabulky, jejichž obsah tvoří seznamy (názvy sloučenin, vzorce, hustoty,

25

koncentrace).

3.7.2 Vstupních a výstupní parametry

Obr. 9: Tabulka vstupních parametrů příkladu Vstupní parametry zahrnují název, vyhodnocovaný výraz a případně informaci o zaokrouhlení (u číselných parametrů). Pro náhodné generovaní čísel se využívá funkce nahodne(min, max), ta vrací náhodnou hodnotu z rozsahu <min, max>. Při vytváření je třeba zohlednit to, aby výsledek dával smysluplné hodnoty pro konkrétní situaci popsanou v zadání příkladu. Číslo udávající zaokrouhlení vypovídá o počtu desetinných míst, na které skript hodnotu zaokrouhlí.

Obr. 10: Tabulka výstupních parametrů příkladu

Výstupní parametry obsahují vzorec pro výpočet příkladu. Součástí výstupních parametrů je i údaj o zaokrouhlení a o toleranci – přípustné odchylce od vypočtené hodnoty. Tolerance se využívá především z toho důvodu, že během vícenásobného množství matematických operací mohou uživatelé zaokrouhlovat výsledky na různý počet desetinných míst.

26

3.7.3 Kontrola správnosti vzorce Výrazy pro vstupní a výstupní parametry bylo třeba testovat z hlediska syntaxe použitého programovacího jazyka (JavaScript) a z hlediska smysluplnosti vstupních a výstupních hodnot. Pro vlastní zpětnou kontrolu správnosti zapsaného vzorce byly do tabulek přidány testovací vstupní a výstupní hodnoty, což umožnilo validaci výrazů a odstranění chyb.

Obr. 11: Kontrola vzorce v repl.it – textový editor

Obr. 12: Kontrola vzorce v repl.it -příkazový řádek Kontrola byla provedena pomocí webové stránky Repl.it. Pomocí příkazového řádku lze přímo zadávat a spouštět příkazy v jazyce JavaScriptu. Ty mohou být předem připraveny v textovém editoru a stiskem tlačítka převedeny do běhového prostředí.

27

4 Webové stránky „Chemické výpočetní příklady“ Hlavním výstupem bakalářské práce je elektronická cvičebnice „Chemické výpočetní příklady“. Elektronická cvičebnice zahrnuje úvod, vybrané chemické kapitoly a seznam použité literatury. Několik chemických kapitol se dále člení na podkapitoly. Seznam chemických kapitol včetně podkapitol: ZÁKLADY ELEKTROCHEMIE •

Elektrolýza

•

Elektrodové potenciály

KONCENTRACE ROZTOKŮ VÝPOČTY pH •

Silné protolyty

•

Slabé protolyty

•

Hydrolyzované soli

•

Pufry

PŘÍKLADY Z CHEMICKÝCH ROVNIC TITRAČNÍ STECHIOMETRIE •

Acidobazické titrace

•

Komplexometrické titrace

•

Srážecí titrace

•

Oxidačně redukční titrace

TERMOCHEMIE: Reakční teplo IDEÁLNÍ PLYN Napříč jednotlivými kapitolami lze přecházet pomocí interaktivního menu. Aktuální kapitola je vždy barevně podsvícena. Pohybovat se na webu mezi obsahem lze i pomocí šipek umístěnými vždy na začátku a na konci každé kapitoly. Každá kapitola zahrnuje část věnovanou teorii k chemické problematice, řešené 28

příklady a příklady určené k procvičování látky. Pole zadání řešeného příkladu je podbarveno modře a označeno piktogramem „tučňáka“. Tlačítko Nápověda, symbolizováno „záchranným kruhem“, je umístěno pod každým řešeným příkladem a po rozkliknutí se zobrazí teorie, součástí jsou i potřebné výpočetní vztahy k řešení příkladu, očíslované dle pořadí kapitol.

U každého řešeného

příkladů lze rozbalit i podrobný rozbor příkladu pomocí tlačítka Řešení, graficky vyjádřeného „tabulkou“.

Obr. 13: Řešený příklad na webu Ve spodní části obsahu kapitoly jsou umístěné příklady k procvičování, jejichž zadání se náhodně generuje. Text je doplněn i o další data potřebná pro výpočet uživatele. V řádku odpovědi je vložené pole pro vložení výsledku, jehož správnost lze ověřit. Zadání je možné nechat si vygenerovat opakovaně.

Obr. 14: Příklad k procvičení na webu V rámci jedné kapitoly je možné přeskočit z řešených příkladů k příkladům na procvičení pomocí piktogramu „bloku s testovými otázkami“, umístěného mezi horními šipkami. Obdobným způsobem lze překliknout opačným směrem z příkladů na procvičení přímo na příklady řešené pomocí šipky směřující nahoru, umístěnou mezi spodními šipkami.

29

5 Generátor příkladu Šablony výpočetních příkladů a tabulky chemických prvků, sloučenin a k nim náležících číselných hodnot, které jsem vytvořila v Google Docs, byly převedeny do datových struktur jazyka JavaScript (JSON). Tím bylo umožněno k těmto datům přistupovat pomocí programu napsaného v jazyce JavaScript. Po načtení stránek skript vytvoří na základě šablon jedinečné zadání výpočetních příkladů. Tento program dále umožňuje uživateli elektronické cvičebnice zkontrolovat správnost výpočtů. Program Multiquest Mgr. Marka Stehlíka na základě šablony, obsahující vstupní a výstupní parametry, produkuje navolený počet variant vybrané otázky, které lze v textovém editoru uložit ve formátu qdef, využívaného IS MUNI pro testové otázky. Příklady v ISu lze vygenerovat ve formě sad otázek pro odpovědník. Lze jej tedy využít i pro výuku.

Obr. 15: Testový příklad v IS MUNI

30

6 Závěr V konečném součtu bylo vytvořeno 7 témat, které zahrnují dohromady 89 chemických příkladů, především výpočetních, několik otázek má charakter odpovědi ano–ne. Výstupem práce jsou taktéž webové stránky „Chemické výpočetní příklady“, kde si lze procvičovat problematiku vybraných chemických sekcí. Vytvořené šablony příkladů lze rovněž využít pro generování zadání chemických příkladů v IS MUNI ve formě sad otázek pro odpovědníky. Přehled webů týkajících se chemických výpočtů bude nápomocný pro zájemce vyhledávající potřebný materiál. Během tvorby bakalářské práce jsem získala cenné znalosti o tvorbě webových stránek. Pro tvorbu obsahu stránek jsem se seznámila s webovými službami

určenými

k tvorbě interaktivního menu, matematických rovnic či tlačítek. Vyzkoušela jsem si tvorbu HTML a CSS v PSPadu. Rozšířila jsem si přehled o současných webových stránkách českých i zahraničních, které se zabývají chemickými výpočty, a následně mi byly inspirací pro tvorbu vlastních.

31

LITERATURA [1] RŮŽIČKA, Antonín a Jiří TOUŽÍN. Problémy a příklady z obecné chemie: názvosloví anorganických sloučenin. 8. nezměn. vyd. Brno: Masarykova univerzita, 2007, 148 s. ISBN 9788021042735. [2] STRAKA, Pavel. Obecná chemie. 1. vyd. Praha: Paseka, 1995, 142 s. ISBN 80-7185003-9. [3] SEDLÁČEK, Jan. Příklady z obecné chemie. 3. vyd. Praha: Karolinum, 2009, 52 s. ISBN 978-802-4616-469. [4] JANČÁŘOVÁ, Irena a Luděk JANČÁŘ. Základní chemické výpočty. 2. nezměn. vyd. Brno: Mendelova zemědělská a lesnická univerzita v Brně, 2009, 115 s. ISBN 9788073753085. [5] KANDRÁČ, Ján a Anton SIROTA. Výpočty v stredoškolskej chémii. 2. vyd. Bratislava: Slovenské pedagogické nakladateľstvo, 1995, 295 s. ISBN 80080002951. [6] ČIPERA, Jan. Seminář a cvičení z chemie pro 4. ročník gymnázií. 2. vyd. Praha: Státní pedagogické nakladatelství, 1989, 224 s. [7] NOVOTNÝ, Vladimír, Bohumil JEŘÁBEK a Václav HOZA. Zbierka príkladov a úloh z chémie 1. 1. vyd. Bratislava: Alfa, 1982, 359 s. [8] DOMES, Martin. Tvorba WWW stránek pro úplné začátečníky. Vyd. 1. Brno: Computer Press, 2008, 246 s. ISBN 978-80-251-2160-3. [9] CASTRO, Elizabeth a Bruce HYSLOP. HTML5 a CSS3: názorný průvodce tvorbou WWW stránek. 1. vyd. Brno: Computer Press, 2012, 439 s. ISBN 978-80-251-3733-8. [10] MIKULČÁK, Jiří. Matematické, fyzikální a chemické tabulky pro střední školy. 4. vyd. Praha: Prometheus, 2007, 206 s. ISBN 9788071963455

32

INTERNETOVÉ ZDROJE [1] UNIVERZITA TOMÁŠE BATI VE ZLÍNĚ, Fakulta technologická. Obecná a anorganická chemie [online]. 2013-2014 [cit. 2014-04-28]. Dostupné z: http://chemie.utb.cz/anorg/ [2] BŘÍŽĎALA, Jan. E-ChemBook.eu: Obecná chemie [online]. 2014 [cit. 2014-04-28]. Dostupné z: http://www.e-chembook.eu/cz/obecna-chemie [3] TBOJKOVSKÝ, Martin. Termochemie. Termodynamika [online]. 2009 [cit. 2014-0420]. Dostupné z: http://fikus.omska.cz/~bojkovsm/termodynamika/termochemie.html [4] RUSŇÁK, K. Ideální plyn. Katedra fyziky, Fakulta aplikovaných věd Západočeské univerzity v Plzni [online]. 2013 [cit. 2014-04-28]. Dostupné z: http://www.kfy.zcu.cz/dokumenty/FYTV/ideal.pl_2.pdf [5] JANOVSKÝ, Dušan. Základy HTML. Jak psát web [online]. 2014 [cit. 2014-04-07]. Dostupné z: http://www.jakpsatweb.cz/zaklady-html.html [6] ŠVANDOVÁ, Veronika. Chemické výpočty [online]. 2008 [cit. 2014-05-1]. Dostupné z: http://vypocty.webchemie.cz/ [7] LABÍK, Stanislav, Michal BUREŠ, Pavel CHUCHVALEC, Jiří KOLAFA, Josef NOVÁK a Karel ŘEHÁK. Příkladník z fyzikální chemie online [online]. [cit. 201405-1]. Dostupné z: https://www.vscht.cz/fch/prikladnik/prikladnik/p.html [8] KOTOUČEK, SKOPALOVÁ a ADAMOVSKÝ. Příklady z analytické chemie [online]. [cit. 2014-05-4]. Dostupné z:http://ach.upol.cz/ucebnice/ [9] KAJZAR, Aleš. Chemické výpočty [online]. 2012 [cit. 2014-29-4]. Dostupné z: http://chemicke-vypocty.cz/ [10] KUGLEROVÁ, Jindra. Příklady z obecné a fyzikální chemie. Chemie [online]. 2006 [cit. 2014-04-29]. Dostupné z:http://chemie.gfxs.cz/index.php?pg=vypocty [11] HRNČÍŘ, Jan. Chemické názvosloví - anorganika [online]. 2006 [cit. 2014-04-29]. Dostupné z: http://anorganika.gfxs.cz/index.php?id=0 [12] MUSILOVÁ, Emílie a Hana CÍDLOVÁ. Chemické názvosloví anorganických sloučenin [online]. 2009 [cit. 2014-04-21]. Dostupné z: http://is.muni.cz/do/1499/el/estud/pedf/ps09/slouceniny/web/index.html 33

[13] MILICHOVSKÝ, Martin. Testy.nanic.cz: Chemie [online]. 2014 [cit. 2014-05-11]. Dostupné z:http://testy.nanic.cz/testy/chemie/ [14] ŠAFROVÁ, Helena a Jan ŠAFRA. Sbírka příkladů [online]. 2007 [cit. 2014-05-11]. Dostupné z: http://jan.safrovi.eu/Sbirka_prikladu/ [15] SENESE, Fred. General Chemistry online [online]. 2010 [cit. 2014-05-1]. Dostupné z:http://antoine.frostburg.edu/chem/senese/101/index.shtml [16] HELMENSTINE. About.com: Chemistry [online]. 2014 [cit. 2014-05-8]. Dostupné z: http://chemistry.about.com/od/workedchemistryproblems/a/workedproblems.htm [17] Chemistry and more: Practice Problems with Answers [online]. 2011 [cit. 2014-058]. Dostupné z:http://chemistrysky.com/Practice%20Problems.html [18] Cavalcade o' Chemistry: Free Worksheets [online]. 2012 [cit. 2014-05-2]. Dostupné z:http://misterguch.brinkster.net/worksheets.html [19] ConcepTests. The JCE Chemical Education Xchange [online]. 2000 [cit. 2014-0511]. Dostupné z:http://www.jce.divched.org/JCEDLib/QBank/collection/ConcepTests/ [20] Chemistry Evaluations [online]. 2008 [cit. 2014-04-11]. Dostupné z: http://chem.lapeer.org/Exams/Index.php [21] ChemWiki: The Dynamic Chemistry E-textbook [online]. 2014 [cit. 2014-04-11]. Dostupné z: http://chemwiki.ucdavis.edu/.

34

POUŽITÉ WEBOVÉ SLUŽBY A PROGRAMY: [1] Google Docs [online]. 2014 [cit. 2014-05-6]. Dostupné z: https://drive.google.com/ [2] CSS MenuMaker [online]. 2014 [cit. 2014-05-2]. Dostupné z: http://cssmenumaker.com/ [3] Google Fonts [online]. 2014 [cit. 2014-05-2]. Dostupné z: https://www.google.com/fonts [4] Online LaTeX Equation Editor. CodeCogs [online]. 2014 [cit. 2014-05-6]. Dostupné z: www.codecogs.com/latex/eqneditor.php [5] CSS B35utton Generator [online]. 2014 [cit. 2014-05-6]. Dostupné z: www.cssbuttongenerator.com/ [6] Iconfinder [online]. 2014 [cit. 2014-05-6]. Dostupné z: https://www.iconfinder.com/ [7] Repl.it [online]. 2013 [cit. 2014-05-10]. Dostupné z: http://repl.it/ [8] FIALA JAN. PSPad 4.5.7 [software]. [přístup 25.1.2013]. Dostupné z: http://www.pspad.com/cz/download.php [9] CAZENAVE FABIEN. KompoZer 0.8b3 [software]. [přístup 9.3.2010]. Dostupné z: http://kompozer.net/

35

PŘÍLOHA Seznam náhodně generovaného zadání chemických výpočtů na webu „Chemické výpočetní příklady“

ACIDOBAZICKÉ TITRACE 1)

Při titraci cm<sup>3 <x>krát zředěné roztoku HCl se spotřebovalo cm<sup>3 roztoku NaOH o koncentraci mol·dm<sup>-3 roztoku. Jaká byla koncentrace původní kyseliny?

Koncentrace původní kyseliny byla mol·dm<sup>-3.

2)

Jaká je přesná koncentrace roztoku NaOH, spotřebovalo-li se ho při alkalimetrické titraci na fenolftalein cm<sup>3 na cm<sup>3 H<sub>3PO<sub>4 o koncetraci mol·dm<sup>-3?

H<sub>3PO<sub>4 + NaOH → Na<sub>2HPO<sub>4 + H<sub>2O

Přesná koncentrace NaOH je mol·dm<sup>-3.

Molární hmotnost kyseliny bude <M> g·mol<sup>-1.

3)

Jakou přesnou koncentraci bude mít roztok KOH o přibližné koncentraci, jestliže bylo na neutralizaci cm<sup>3 tohoto roztoku spotřebováno cm<sup>3 H<sub>2SO<sub>4 o koncentraci mol·dm<sup>-3?

Roztok bude mít koncentraci mol·dm<sup>-3.

4)

K cm<sup>3 roztoku vzorku amoniaku bylo přidáno cm<sup>3 HCl o koncentraci mol·dm<sup>-3. Při titraci nadbytku kyseliny se spotřebovalo cm<sup>3 NaOH o koncentraci mol·dm<sup>-3. Kolik g amoniaku obsahoval vzorek?

M(NH<sub>3) = 17,03 g·mol<sup>-1

Vzorek obsahoval <m1> g amoniaku.

36

KOMPLEXOMETRICKÉ TITRACE: 5)

Při titraci vzorku obsahující Ni<sup>2+ byl použit jako titrační činidlo roztok KCN o koncentraci mol·dm<sup>-3. Kolik cm<sup>3 nikelnaté soli o koncentraci mol·dm<sup>-3 je třeba k titraci, aby spotřeba titračního činidla činila cm<sup>3?

Ni<sup>2+ + KCN → [Ni(CN)<sub>4]<sup>2 + K<sup>+

Je třeba cm<sup>3 nikelnaté soli.

6)

Kolik gramů NaCN je třeba navážit na přípravu dm<sup>3 roztoku, aby při titraci každý 1 cm<sup>3 tohoto titračního činidla odpovídal <m1> mg Zn?

M(NaCN) = 49,01 g·mol<sup>-1 M(Zn) = 65,38 g·mol<sup>-1

Zn<sup>2+ + CN<sup>- → [Zn(CN)<sub>4]<sup>2-

Je třeba navážit <m> g NaCN.

7)

Na titraci <m> g roztoku obsahujícího KCN se spotřebovalo cm<sup>3 roztoku AgNO<sub>3 o koncentraci mol·dm<sup>3. Kolik procent KCN obsahoval vzorek?

M(KCN) = 65,12 g·mol<sup>-1

CN<sup>- + Ag<sup>+ → [Ag(CN)<sub>2]<sup>-

Vzorek obsahoval <%> % KCN.

8)

Jaká je přesná koncentrace chelatonu 3, jestliže se jej na titraci <m> mg vysušeného Pb(NO<sub>3)<sub>2 spotřebovalo cm<sup>3.

M(Pb(NO<sub>3)<sub>2) = 331,22 g·mol<sup>-1

Pb<sup>2+ + H<sub>2Y<sup>2- → [PbY]<sup>2- + H<sup>+

Přesná koncentrace chelatonu 3 je mol·dm<sup>-3.

37

9)

Vzorek obsahuje <x> % NaCN. Kolik cm<sup>3 AgNO<sub>3 o koncentraci mol·dm<sup>-3 se spotřebuje na titraci CN<sup>-, jestliže bylo rozpuštěno <m> g vzorku?

M(NaCN) = 49,01 g·mol<sup>-1

NaCN + AgNO<sub>3 → Na[Ag(CN)<sub>2] + NaNO<sub>3

Spotřebuje se cm<sup>3 AgNO<sub>3 o dané koncentraci.

SRÁŽECÍ TITRACE 10)

Vzorek obsahující bromid byl převeden do roztoku a doplněn na objem dm<sup>3 vodou. Na titraci cm<sup>3 tohoto roztoku se spotřebovalo cm<sup>3 roztoku AgNO<sub>3 o koncentraci mol·dm<sup>-3. Kolik gramů bromidu obsahoval vzorek?

M(Br) = 79,90 g·mol<sup>-1

Vzorek obsahoval <m> g bromidu.

11)

Kolik mg Cl<sup>- odpovídá cm<sup>3 AgNO<sub>3 o koncentraci mol·dm<sup>-3?

M(Cl) = 35,45 g·mol<sup>-1

Danému objemu odpovídá <m> mg Cl<sup>-.

12)

Navážka <m> g Cl<sup>- byla rozpuštěna ve cm<sup>3 vody. Kolik procent Cl<sup>- obsahuje vzorek, jestliže se na titraci cm<sup>3 spotřebovalo cm<sup>3 roztoku AgNO<sub>3 o koncentraci mol·dm<sup>-3?

M(Cl) = 35,45 g·mol<sup>-1

Vzorek obsahuje <x> % Cl<sup>-.

13)

Roztok NaCl o koncentraci mol·dm<sup>-3 byl titrován roztokem AgNO<sub>3 o koncentraci mol·dm<sup>-3 a spotřeba činila dm<sup>3. Kolik cm<sup>3 NaCl bylo použito k titraci?

38

Bylo použito k titraci cm<sup>3 roztoku NaCl.

14)

Kolik g NaCl o <x>% čistotě je třeba navážit, má-li se po rozpuštění navážky a doplnění na objem cm<sup>3 spotřebovat na titraci cm<sup>3 tohoto roztoku cm<sup>3 AgNO<sub>3 o koncentraci mol·dm<sup>-3.

M(NaCl) = 58,44 g·mol<sup>-1

Je třeba navážit <m> g NaCl.

OXIDAČNĚ REDUKČNÍ TITRACE 15)

Kolik cm<sup>3 roztoku Fe<sup>2+ soli o koncentraci mol·dm<sup>-3 bylo použito k manganometrické titraci, spotřebovalo-li se při titraci této soli ml roztoku o koncentraci mol·dm<sup>-3?

Fe<sup>2+ + MnO<sub>4<sup class='nad'> + H<sup>+ → Fe<sup>3+ + Mn<sup>2+ + H<sub>2O

Bylo použito cm<sup>3 roztoku.

16)

Kolik mg kyseliny askorbové (KA) obsahuje vzorek, jestliže se při titraci v kyselém prostředí spotřebovalo ml roztoku jódu koncentraci mol·dm<sup>3?

Látková množství KA a I<sub>2 jsou v poměru 1:1.

M(KA) = 176,12 g·mol<sup>-1

Vzorek obsahuje <m> mg KA.

17)

K <m> g roztoku H<sub>2O<sub>2 byl přidán KI. Kolikaprocentní je roztok H<sub>2O<sub>2, když na titraci vyloučeného I<sub>2 bylo spotřebováno cm<sup>3 roztoku S<sub>2O<sub>3<sup class=\"nad\">2- o koncentraci mol·dm<sup>-3?

M(I<sub>2) = 253,81 g·mol<sup>-1 M(H<sub>2O<sub>2)= 34,01 g·mol<sup>-1

H<sub>2O<sub>2 + KI + HCl → I<sub>2 + KCl + H<sub>2O

I<sub>2 39

+ S<sub>2O<sub>3<sup class=\"nad\">2- → S<sub>4O<sub>6<sup class=\"nad\">2- + I<sup>-

Roztok H<sub>2O<sub>2 je <x>%.

18)

Kolik gramů Fe je ve vzorku železné rudy, jestliže se po redukci iontů Fe<sup>3+ na Fe<sup>2+ spotřebovalo při titraci železnaté soli cm<sup>3 roztoku K<sub>2Cr<sub>2O<sub>7 o koncentraci mol·dm<sup>-3?

M(Fe) = 55,85 g·mol<sup>-1

Fe<sup>2+ + Cr<sub>2O<sub>7 <sup class=\"nad\">2- + H<sup>+ → Fe<sup>3+ + Cr<sup>3+ + H<sub>2O

Ve vzorku je <m> g železa.

19)

Kolik procent KSCN obsahuje vzorek, jestliže se na navážku <m> g vzorku spotřebuje cm<sup>3 odměrného roztoku KIO<sub>3 o koncentraci mol·dm<sup>-3.

M(KSCN) = 97,18 g·mol<sup>-1

SCN<sup>- + IO<sub>3<sup class=\"nad\"> + H<sub>2O → SO<sub>4<sup class=\"nad\">2- + CN<sup>- + I<sup>- + H<sup>+

Vzorek obsahuje <x> % KSCN.

TERMOCHEMIE: REAKČNÍ TEPLO 20)

Jaká bude hodnota reakčního tepla zpětné reakce?

ΔH = kJ·mol<sup>-1

.

Hodnota reačního tepla bude kJ·mol<sup>-1.

21)

Pokud je reakční teplo chemické reakce <x> kJ·mol<sup>-1, jedná se o reakci exotermní?

22)

Pomocí uvedených rovnic a hodnot reakčních tepel vypočítejte reakční teplo následující reakce:

40

kJ·mol<sup>-1, kJ·mol<sup>1.

Hodnota reačního tepla bude kJ·mol<sup>-1.

23)

Vypočítejte reakční teplo reakce , znáte-li velikost vazeb kJ·mol<sup>-1, kJ·mol<sup>-1, kJ·mol<sup>-1, kJ·mol<sup>-1.

Reakční teplo dané reakce je kJ·mol<sup>-1.

24)

Kolik se uvolní tepla při reakci , znáte-li velikost energie vazeb kJ·mol<sup>-1, kJ·mol<sup>-1, kJ·mol<sup>-1, kJ·mol<sup>-1.

Při reakci se uvolní kJ·mol<sup>-1 tepla.

25)

Reakce probíhá podle termochemické rovnice:

, ΔH = kJ·mol<sup>-1

.

Jaké teplo se uvolní, jestliže reakcí vznikne <x> mol H<sub>2O?

Uvolní se kJ.

26)

Jaké teplo se uvolní při vzniku <m> g produktu, probíhá-li reakce podle rovnice:

2 Fe(s) + 3/2 O<sub>2(g) → Fe<sub>2O<sub>3(s)

, ΔH = -822 kJ·mol<sup>-1

M(Fe<sub>2O<sub>3) = 159,69 g·mol<sup>-1

Uvolní se kJ.

27)

Vypočítejte standardní reakční teplo reakce , známe-li slučovací tepla <sl1> ΔH<sup>0 sluč.= <SL1> kJ·mol<sup>-1, <sl2> ΔH<sup>0 sluč.= <SL2> kJ·mol<sup>-1,<sl3> ΔH<sup>0 sluč.= <SL3> kJ·mol<sup>-1, <sl4> ΔH<sup>0 sluč.= <SL4> kJ·mol<sup>41

1.

Standardní reakční teplo reakce je <x> kJ·mol<sup>-1.

28)

Vypočítejte standardní slučovací teplo ΔH<sup>0 sluč.(<sl1>, znáteli:

ΔH<sup>0 = kJ·mol<sup>1

<sl2> ΔH<sup>0 sluč.= <SL2> kJ·mol<sup>-1,<sl3> ΔH<sup>0 sluč.= <SL3> kJ·mol<sup>-1, <sl4> ΔH<sup>0 sluč.= <SL4> kJ·mol<sup>-1.

Standardní slučovací teplo je <x> kJ·mol<sup>-1.

29)

Jaké teplo se uvolní při vzniku <m> g CO<sub>2?

M(CO<sub>2) = 44,01 g·mol<sup>-1

CH<sub>4(g) + 2 O<sub>2(g) → CO<sub>2(g) + 2 H<sub>2O(g)

ΔH<sup>0 = -855,8 kJ·mol<sup>-1

Uvolní se kJ.

30)

Vypočítejte reakční teplo reakce , známe-li hodnoty spalných tepel:

<spal1> ΔH<sup>0 spal.= <SPAL1> kJ·mol<sup>-1, <spal2> ΔH<sup>0 spal.= <SPAL2> kJ·mol<sup>-1,<spal3> ΔH<sup>0 spal.= <SPAL3> kJ·mol<sup>-1.

Reakční teplo reakce je <x> kJ·mol<sup>-1.

ELEKTRODOVÉ POTENCIÁLY 31)

Vypočítejte potenciál, který se ustaví mezi kovovou elektrodou a M roztokem soli tohoto kovu. Standardní potenciál soustav je <potencial> V.

Potenciál bude <E> V.

32)

Standardní potenciál je <potencial> V. Jaký potenciál vůči vodíkové elektrodě bude mít platinový drátek ponořený do roztoku? Koncentrace je mol·l<sup>-1. Koncentrace je mol·l<sup>-1.

Potenciál platinového drátku bude vůči vodíkové elektrodě <E> V.

42

33)

Bude daný kov vytěsněn pomocí niklu z roztoku jejich solí? Standardní potenciály jsou Ni<sup>2+/Ni -0.25 V, <potencial> V.

34)

Bude se daný kov rozpouštět ve zředěné HCl? Standardní potenciál je <potencial> V.

35)

Vypočítejte potenciál, který se ustaví mezi kovovou elektrodou a M roztokem soli tohoto kovu. Standardní potenciál soustav je <potencial> V.

Potenciál bude <E> V.

36)

Elektrodový potenciál Zn<sup>2+/Zn závisí na <moznost1>.

ELEKTROLÝZA 37)

Za min. bylo při elektrolýze <sul> soli získáno <m> g <prvek>. Jaká byla intenzita proudu?

M(<prvek>) = <M> g·mol<sup>-1 F = 96487 C·mol<sup>-1

Intenzita proudu byla A.

38)

Roztokem <sul> soli procházel hod. elektrický proud a na katodě se při tom vyloučilo <m> g <prvek>. Jaká byla intenzita proudu?

M(<prvek>) = <M> g·mol<sup>-1, F= 96487 C·mol<sup>-1

Intenzita proudu byla A.

39)

Jak dlouho je nutné, aby procházel proud taveninou <sul> soli o intenzitě A, aby se na katodě vyloučilo <m> g <prvek>.

M(<prvek>) = <M> g·mol<sup>-1, F = 96487 C·mol<sup>-1

Musel by procházet s.

43

40)

Vypočítejte objem vodíku při teplotě °C a tlaku kPa, který vznikne rozkladem vodného roztoku chloridu sodného elektrickým proudem o intenzitě proudu A za čas min.

Poloreakce probíhající na katodě:

H<sub>2O + e<sup>- → H<sub>2 + OH<sup>-

F = 96487 C·mol<sup>-1

Vznikne dm<sup>3 vodíku.

41)

Vypočítejte hmotnost <prvek>, který se vyloučí z roztoku <sul> soli vlivem elektrického proudu o intenzitě proudu A za čas min.

F = 96487 C·mol<sup>-1, M(<prvek>) = <M> g·mol<sup>-1

Vyloučí se <m> g <prvek>.

IDEÁLNÍ PLYN 42)

Jaký objem zaujímá <m> g helia při °C a kPa? Předpokládejme ideální chování helia.

M(He) = 4 g·mol<sup>-1

Zaujímá objem m<sup>3.

43)

Vodík se za laboratorní teploty připravuje reakcí Zn s H<sub>2SO<sub>4 probíhající dle rovnice: Zn + H<sub>2SO<sub>4 → ZnSO<sub>4 + H<sub>2. Vypočítejte objem vodíku vzniklého při reakci <m1> g zinku s kyselinou sírovou při teplotě °C a tlaku kPa. Předpokládejme ideální chování vodíku.

M(Zn) = 65,37 g·mol<sup>-1

Objem vodíku je m<sup>3.

44)

V nádobě o objemu dm<sup>3 je <m1> g CO<sub>2 a <m2> g CO při teplotě °C. Předpokládejme ideální chování plynné složky. Jaký je celkový tlak v nádobě?

M(CO<sub>2) = 44 g·mol<sup>-1,

44

M(CO) = 28 g·mol<sup>-1

Celkový tlak v nádobě je kPa.

45)

Vypočítejte hustotu vodíku, jestliže se nachází pod tlakem MPa při teplotě K. Předpokládejme ideální chování vodíku.

M(H<sub>2) = 2,02 g·mol<sup>-1

Hustota vodíku je kg·m<sup>-3.

46)

V tlakové nádobě je směs argonu a kryptonu pod tlakem MPa. Směs obsahuje <m1> g argonu a <m2> g kryptonu. Vypočítejte parciální tlaky jednotlivých plynů.

M(Ar) = 39,948 g·mol<sup>-1 M(Kr) = 83,80 g·mol<sup>-1

Parciální tlak argonu je MPa, parciální tlak kryptonu je MPa.

47)

Jak se změní objem ideálního plynu, sníží-li se tlak ideálního plynu za stále teploty krát?

Objem ideálního plynu se zvýší krát.

48)

Jak se změní tlak ideálního plynu, zvýší-li se za stálé teploty jeho objem krát?

Tlak ideálního plynu se sníží krát.

49)

Tlak ideálního plynu, který zaujímá objem dm<sup>3, je kPa. Jak se změní jeho tlak po expanzi na objem dm<sup>3, zůstane-li teplota nezměněna?

Tlak ideálního plynu bude kPa.

50)

Tlak helia v ocelové láhvi při teplotě °C je MPa. Určete tlak plynu v láhvi při °C.

Tlak helia při této teplotě je MPa.

51)

Jak se změní objem m<sup>3 vodíku po ochlazení z °C na °C, zůstane-li tlak konstantní?

Objem se musí zmenšit na m<sup>3.

45

52)

Když expanduje plyn, nedochází k jeho ochlazování, je to protože molekuly ideálního plynu <moznost>?

PŘÍKLADY Z CHEMICKÝCH ROVNIC: 53)

Kolik gramů Na<sub>2SO<sub>4 při reakci s Ba(NO<sub>3)<sub>2 potřebujeme na přípravu <m1> gramů?

M(Na<sub>2SO<sub>4) = 142,05 g·mol<sup>-1 M(BaSO<sub>4) = 233,40 g·mol<sup>-1

Potřebujeme <m2> g Na<sub>2SO<sub>4.

54)

Kolik gramů zinku musí reagovat s HCl, aby vzniklo <m2> gramů vodíku?

M(Zn) = 65,41 g·mol<sup>-1 M(H<sub>2) = 2,02 g·mol<sup>-1

Musí zreagovat <m1> g zinku.

55)

Vypočítejte objemy <wH2SO4>% H<sub>2SO<sub>4, která má hustotu g·cm<sup>-3 a vodného roztoku NH<sub>3o koncentraci mol·dm<sup>-3, jejichž reakcí vznikne <m> g (NH<sub>4)<sub>2SO<sub>4

.

M(H<sub>2SO<sub>4) = 98,07 g·mol<sup>-1 M((NH<sub>4)<sub>2SO<sub>4) = 132,13 g·mol<sup>1

Objem roztoku H<sub>2SO<sub>4je cm<sup>3, objem vodného roztoku NH<sub>3 je cm<sup>3.

56)

Kolik cm<sup>3 <wNH3>% NH<sub>3 o hustotě g·cm<sup>-3 je třeba na přípravu <m2> g NH<sub>4NO<sub>3 vzniklého neutralizací HNO<sub>3?

M(NH<sub>3) = 17,03 g·mol<sup>-1, M(NH<sub>4NO<sub>3 = 80,04 g·mol<sup>-1

Je třeba cm<sub>3.

57)

Kolik g I<sub>2 se uvolní při reakci <m1> g KI s Cl<sub>2?

46

M(KI) = 166,00 g·mol<sup>-1M(I<sub>2) = 253,81 g·mol<sup>1

Uvolní se <m2> g I<sub>2.

58)

Kolik cm<sup>3 <wHCl>% HCl o hustotě g·cm<sup>-3 je třeba na přípravu <m2> g NaCl?

M(NaCl) = 58,44 g·mol<sup>-1 M(HCl) = 36,46 g·mol<sup>-1

Je třeba cm<sup>3 roztoku HCl.

59)

Navážka <m1> g K<sub>2CO<sub>3 byla rozložena HCl. Kolik g KCl reakcí vzniklo?

M(K<sub>2CO<sub>3) = 58,44 g·mol<sup>-1 M(HCl) = 36,46 g·mol<sup>-1

Vzniklo <m2> g Kcl.

60)

Rozpuštěním <m1> g znečištěného hořčíku ve zředěné H<sub>2SO<sub>4 bylo získáno <m2> g MgSO<sub>4 ·7 H<sub>2O. Kolik procent nečistot obsahoval hořčík?

M(MgSO<sub>4 · 7H<sub>2O) = 246,43 g·mol<sup>-1 M(Mg) = 24,31 g·mol<sup>-1

Hořčík obsahoval <%> % nečistot.

61)

Vypočítejte, kolik dm<sup>3 H<sub>2 se za normálních podmínek spotřebuje při syntéze mol NH<sub>3.

Spotřebuje se dm<sup>3 H<sub>2.

62)

Kolik gramů KClO<sub>3 je třeba rozložit teplem, aby se za normálních podmínek získalo dm<sup>3 O<sub>2?

M(KClO<sub>3) = 122,6 g·mol<sup>-1

Je třeba rozložit <m> g KClO<sub>3.

63)

Kolik tun páleného vápna CaO vznikne tepelným rozkladem <m1> t vápence?

47

Vápenec obsahuje 90 % CaCO<sub>3.

M(CaCO<sub>3) = 100,09 g·mol<sup>-1 M(CaO) = 56,08 g·mol<sup>-1

Vznikne <m2> t páleného vápna.

pH – SILNÉ PROTOLYTY 64)

Jaké bude pH výsledného roztoku, přidáme-li ke dm<sup>3 o koncentraci mol·dm<sup>-3 dm<sup>3 vody?

pH výsledného roztoku bude .

65)

Spočítejte pH roztoku o koncentraci mol·dm<sup>-3.

pH roztoku je <poh>.

66)

Jaké je pH roztoku , bylo-li <mZ0> g po rozpuštění doplněno na objem dm<sup>3?

M()= <MZ> g·mol<sup>-1

pH je .

67)

Jaké je pH mol·dm<sup>-3 roztoku ?

pH je .

68)

Jaké je pOH mol·dm<sup>-3 roztoku ?

pOH je .

pH – SLABÉ PROTOLYTY 69)

ml <wNH3>% roztoku NH<sub>3 o hustotě g·cm<sup>3 bylo zředěno na objem cm<sup>3. Jaké bude pH výsledného roztoku?

M = 17,03 g·mol<sup>-1

70)

pK<sub>b(NH<sub>3) = 4,755

pH výsledného roztoku bude .

71)

Jaké je pH roztoku amoniaku o koncentraci mol·dm<sup>-3 ? 48

pK<sub>b(NH<sub>3) = 4,755

pH roztoku je .

72)

Kolik cm<sup>3 <wHCOOH>% HCOOH o hustotě g·cm<sup>-3 je třeba napipetovat, aby se po zředění na objem dm<sup>3 získal roztok o pH ?

M(HCOOH) = 45,57 g·mol<sup>-1

pK<sub>a = 3,752

Je třeba napipetovat cm<sup>3 roztoku HCOOH.

pH- HYDROLYZOVANÉ SOLI 73)

Jaké je pH roztoku KCN o koncentraci mol·dm<sup>-3?

pK<sub>a(HCN) = 9,22

pH roztoku je .

74)

Bylo naváženo <m> g dusičnanu amonného a po rozpuštění doplněno na objem cm<sup>3 vodou. Jaké je pH roztoku?

pK<sub>b(NH<sub>3) = 4,755

M(NH<sub>4NO<sub>3) = 80,04 g·mol<sup>-1

pH roztoku bylo .

75)

pH vodného roztoku dusičnanu amonného je . Jaká je koncentrace tohoto roztoku?

pK<sub>b(NH<sub>3) = 4,755

Koncentrace roztoku je mol·dm<sup>-3.

76)

Kolik gramů octanu sodného je třeba navážit, aby po rozpuštění soli a doplnění na objem cm<sup>3 vodou bylo pH roztoku ?

M = 82,03 g·mol<sup>-1

pK<sub>a(CH<sub>3COOH) = 4,756

Je třeba navážit <m> g.

pH - PUFRY 77)

Tlumivý roztok obsahuje v 1 dm<sup>3 mol a mol <sulP>. Jaké je pH roztoku?

K<sub>a() = 49

pH roztoku je .

78)

Vypočítejte pH roztoku, který vznikl rozpuštěním stejných molárních množství <sulP> a ve vodě.

K<sub>a() =

pH roztoku je .

79)

Jaké je pH tlumivého roztoku obsahujícího v 1 dm<sup>3 mol <sulp> a dm<sup>3 NH<sub>3 o koncentraci mol·dm<sup>-3?

K<sub>b(NH<sub>3) = 1,8·10<sup>-5

pH roztoku je .

KONCENTRACE ROZTOKŮ 80)

Máme dm<sup>3 roztoku o koncentraci mol⋅dm<sup>−3. Kolik dm<sup>3 vody musíme přidat, abychom získali roztok o koncentraci mol⋅dm<sup>−3?

Přidáme dm<sup>3 vody.

81)

dm<sup>3 roztoku , jehož koncentrace je mol⋅dm<sup>−3, zředíme vodou na objem dm<sup>3. Vypočtěte látkovou koncentraci roztoku po zředění.

Látková koncentrace po zředění je mol⋅dm<sup>−3.

82)

Kolik dm<sup>3 o koncentraci mol⋅dm<sup>−3 je třeba přidat ke dm<sup>3 o koncentraci mol⋅dm<sup>−3, aby vznikl roztok o výsledné koncentraci mol⋅dm<sup>−3?

Je třeba přidat  dm<sup>3.

83)

Vypočítejte koncentraci v objemových procentech, pokud cm<sup>3 vodného roztoku obsahuje cm<sup>3 ethanolu.

Koncentrace v objemových procentech je %.

50

84)

Kolik cm <sup>3 musíme přidat ke cm<sup>3 <wHCl>% roztoku HCl o hustotě g⋅cm<sup>−3, abychom připravili % roztok?

Musíme přidat  cm<sup>3 vody.

85)

Smícháme-li dm<sup>3 <wNaCl>% roztoku NaCl o hustotě g⋅cm<sup>−3 s <m2> kg % roztoku NaCl a s <m3> kg vody. Vypočítejte výslednou koncentraci roztoku v procentech.

Výsledná koncentrace roztoku bude %.

86)

Kolik cm<sup>3 <wH3PO4>% kyseliny fosforečné o hustotě  g⋅cm<sup>−3 a kolik cm<sup>3 vody je třeba smíchat, aby vzniklo 500 cm<sup>3 4% roztoku kyseliny fosforečné o hustotě 1,020 g⋅cm<sup>−3.

Je třeba cm<sup>3 roztoku kyseliny fosforečné a cm<sup>3 vody.

87)

Kolik cm<sup>3 a kolik gramů ethanolu o hustotě 0,7893 g⋅cm<sup>−3 je obsaženo v dm<sup>3 jeho vodného roztoku o koncentraci obj.%.

Ve vodném roztoku je obsaženo cm<sup>3, což odpovídá <m1> g ethanolu.

88)

<m0> g % roztoku NaBr bylo odpařením vody zahuštěno na % roztok. Vypočítejte hmotnost zahuštěného roztoku a objem vody, který byl z původního roztoku odpařen.

Hmotnost zahuštěného roztoku je <m1> g, objem vody je <m2> cm<sup>3.

89)

Kolik cm<sup>3 M roztoku H<sub>2SO<sub>4 je nutno přidat k cm<sup>3 M roztoku BaCl<sub>2, aby se veškeré baryum vysráželo jako BaSO<sub>4?

Je třeba přidat cm<sup>3 roztoku H<sub>2SO<sub>4.

51