Wat hebben planten nodig?

unde ik e h c S e w u ie N

n e b b e Wat h ? g i d o n n e t n pla n e t u o z r e v o en module

E

module 01

doCententekst

Colofon Deze versie van de module Wat hebben planten nodig? Module 1, is gemaakt door Frans Arnold en Laurens Houben in opdracht van de Projectgroep Nieuwe Scheikunde Eindredactie: Jan de Gruijter en Frans Carelsen Basisontwerp en vormgeving: Twin Media bv, Culemborg SLO, Enschede, maart 2010 Disclaimer © 2009 Stichting leerplanontwikkeling (SLO), Enschede Het auteursrecht op dit onderwijsmateriaal voor Nieuwe Scheikunde berust bij SLO. SLO is derhalve de rechthebbende zoals bedoeld in de hieronder vermelde creative commons licentie. Het materiaal voor Nieuwe Scheikunde is tot stand gekomen in het kader van het project ëNieuwe Scheikundeí onder auspicieën van SLO en is mede ontwikkeld en gefinancierd door het ministerie van Onderwijs Cultuur en Wetenschappen (OCW), Platform Be`taTechniek (PBT), Vereniging van de Nederlandse Chemische Industrie (VNCI), Stichting C3, Stichting Theorie uit experimenten (TUE), Centraal Instituut voor Toetsontwikkeling (Cito) in samenwerking met vele middelbare scholen, hogescho-

len, universiteiten, kennisinstellingen en (chemische) bedrijven. SLO en door SLO ingehuurde auteurs hebben bij de ontwikkeling van het onderwijsmateriaal gebruik gemaakt van materiaal van derden. Bij het verkrijgen van toestemming, het achterhalen en voldoen van de rechten op teksten, illustraties, enz. is de grootst mogelijke zorgvuldigheid betracht. Mochten er desondanks personen of instanties zijn die rechten menen te kunnen doen gelden op tekstgedeeltes, illustraties, enz. van dit onderwijsmateriaal, dan worden zij verzocht zich in verbinding te stellen met SLO. Aangezien het experimenteel voorbeeldmateriaal is, dat weliswaar (groten)deels uitgetest is, maar nog niet volledig is uitontwikkeld, kan het nodig zijn en is het toegestaan het materiaal aan te passen en op maat te maken voor de eigen onderwijssituatie. SLO ontvangt graag feedback via e-mail: [email protected]. Hoewel het materiaal met zorg is samengesteld en getest is het mogelijk dat deze onjuistheden en/of onvolledigheden bevatten. SLO aanvaardt derhalve geen enkele aansprakelijkheid voor enige schade, voortkomend uit (het gebruik van) dit materiaal. Voor dit onderwijsmateriaal geldt een Creative Commons NaamsvermeldingNiet-Commercieel-Gelijk delen 2.5 Nederland licentie (http://creativecommons. org/licenses/by-nc-sa/3.0/nl/) Aangepaste versies hiervan mogen alleen verspreid worden indien het in het colofon vermeld wordt dat het een aangepaste versie betreft, onder vermelding van de naam van de auteur van de wijzingen.

module 01 doCententekst Wat hebben planten nodig?

003

inhoud WerkWijze

005

toa benodigdhedenlijst

009

uitWerkingen opgaven

015

Wat hebben planten nodig? Wat hebben planten nodig? Wat hebben planten nodig?

module 01 docententekst Wat hebben planten nodig?

004


werkwijze Modules vooraf Een groene vakantie

Context: Reizen, Brandstofverbruik, CO2-productie

Groene brandstof Context: Biobrandstoffen, Bioethanol uit maïs

Opbouw module Twee cycli:

1 Kennismaking context en ionentheorie – 12 lessen 2 Bemesting en opvatting landbouw – 5 lessen

De lessen

Les 1 en 2 Geschiedenis van de landbouw, rol wetenschap Les 3 en 4 Stoffen indelen, zouten Les 5, 6 en 7 Stroomgeleiding in vloeistoffen, ionen Les 8 en 9 Samenstellen van formules voor zouten Les 10, en 11 Oplosbaarheid van zouten Les 12 W at aten de planten? Reflectie Kanjerkaarten

De practica

Practicum 1Tekorten van planten Practicum 2 Planten-as Practicum 3 Stoffen indelen Practicum 4 Zoutoplossingen Practicum 5 Gesmolten zouten Practicum 6 Deeltjes die kunnen ‘lopen’ Practicum 7 Elektrolyten en stroom Practicum 8 Neerslagtabel maken Practicum K1 Vriespuntdaling

Werkwijze • • • •

Leerlingen werken in groepjes van vier. Zelfstandig In eigen tempo Geen klassikale momenten

005


Materiaal

Leerlingenboekje met opdrachten en practica Bronnenboek Docentenhandleiding Toa-lijst benodigdheden Uitwerkingen

006


007


Notities

008

d g i d o n e b toa t s j i l n hede Wat h

? g i d o n n e t ebben plan


practicum 1

0010

Tekorten van planten en de gevolgen hiervan • • • • • •

2 potjes met deksels waarin drie gaten zijn geboord en lichtdicht met ondoorzichtig plastic of aluminiumfolie watten scherp zand zaden van zonnebloemen TL-buizen (kleur 33) voedingsoplossingen, te weten 0,2 M oplossingen van calciumnitraat, kaliumnitraat, magnesiumsulfaat, kaliumdiwaterstoffosfaat, ijzerEDTA, natriumnitraat, magnesiumchloride, natriumsulfaat, natriumdiwaterstoffosfaat, calciumchloride en kaliumchloride.

practicum 2

Planten-as

practicum 3

Stoffen indelen / eigenschappen onderzoeken

• • • • • • • • • • • • •

• • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • •

porseleinen kroes droogoven brander vers gras metaaldraad voor vlamtest verdund salpeterzuur geel bloedloogzout kaliumthiocyanaatoplossing ammoniummolybdaatoplossing geconcentreerd zoutzuur bariumchloride-oplossing 0,5% difenylamine-oplossing in geconcentreerd zwavelzuur zilvernitraatoplossing

pincet combinatietang brander kroezentang spatel multimeter stroomdraden, stekkers aluminium citroenzuur glas grind hout ijzer kandij-suiker koper kopersulfide kunstmest magnesia (basisch magnesiumcarbonaat, Mg(OH)2.4MgCO3.4H2O) plastic soda spaghetti vitamine C

module 01 doCententekst Wat hebben planten nodig?

• •

zout zuiveringszout

praCtiCum 4

zoutoplossingen

praCtiCum 5

gesmolten zouten

praCtiCum 6

deeltjes die kunnen ‘lopen’

praCtiCum 7

• • • • • • • • • •

• • • • • • • • • •

• •

0011

multimeter stroomdraden, stekkers alcohol suiker keukenzout citroenzuur soda kunstmest krijt (kalksteen) zinkchloride.

theelepeltje brander statief en klem universeelmeter stroomdraden krokodillenklemmen paperclips kaliumchloride natriumchloride glas

4 reageerbuizen en reageerbuisrekje oplossingen van kopersulfaat, kaliumjodide en bariumnitraat.

elektrolYten en stroom • • • • •

petrischaal met gel met putjes en gootjes (zie afb eelding) gelijkspanningsbron, stroomdraden 2 koperplaatjes krokodillenklemmen oplossingen van kopersulfaat, kaliumjodide en bariumnitraat


practicum 8

Neerslagtabel maken

practicum K1

Vriespuntsdaling

• •

• • • • • • • • •

0012

druppelplaatje druppelflesjes met oplossingen van kaliumnitraat, natriumcarbonaat, natriumhydroxide, kaliumjodide, natriumchloride, kopersulfaat, bariumnitraat, loodacetaat, zinkchloride en zilvernitraat.

2 bakjes boterhamzakjes houten hamer bekerglas van 100 mL IP-Coach glucose keukenzout calciumchloride onbekende zout


Notities

0013


Notities

0014


0015

n e g n i k r e w Uit n e v a g op Wat h

? g i d o n n e t ebben plan


0016

Vraag 1 Akkers werden vruchtbaar gehouden met schapenmest, gemengd met heideplaggen. Daardoor verschraalde de grond. Veel schapen daarvoor nodig, dus te sterke begrazing van de heide, waardoor de grond bloot kwam te liggen. De wind had hierdoor vrij spel: zandverstuivingen.

Vraag 2 Er was een tot tienmaal zo groot oppervlak nodig om de schapen te kunnen voeden die er geweid werden. Verder zie 1.

Vraag 3 Er groeien dan allerlei grassen en gewassen die afsterven en die mineralen komen in de bovenste laag van de grond te zitten, waardoor de zogenaamde humuslaag rijker wordt aan mineralen.

Vraag 4 Water en schapenmest.

Vraag 5 Plantje in het begin wegen en in de aarde zetten. Geregeld water geven. Na een bepaalde tijd het plantje uit de aarde halen en opnieuw wegen. Er is gewichtstoename en het enige wat je hebt toegevoegd is water.

Vraag 6 Plantje laten opgroeien in een variabele atmosfeer, bijvoorbeeld geen koolzuurgas, 0,03% koolzuurgas, en bijvoorbeeld 1 % koolzuurgas. Nagaan onder welke omstandigheden het plantje het beste groeit.

Vraag 7 Liebig zal de grond helemaal uitgespoeld hebben en vervolgens van variabele hoeveelheden zouten en mineralen hebben voorzien.

Vraag 8 Er zit zoveel stikstof in de lucht dat het alleszins redelijk lijkt dat planten dat element uit de lucht zouden halen.

Vraag 9 Als kunstmest in water oplosbaar is spoelt het met het regenwater weg (en dat gebeurt natuurlijk ook een beetje).

Vraag 10 Zie video.

0017


Vraag 11 No. I voedings oplossing Kenmerk

||

III

IV

V

VI

VII

VIII

IX

volledig Ca Na Mg K N P Fe Sporenmedium ontontontontontontontelemenbreekt breekt breekt breekt breekt breekt breekt ten ontbreken

Vraag 12 0,8 L van een 0,2 M KNO3-oplossing bevat 0,8x0,2 mol = 0,16 mol KNO3.

Vraag 13 De groei van de plantjes is afhankelijk van de factoren als licht, water, mineralen, temperatuur, atmosfeer en tijd. Er is altijd variatie dus van een duo moet je alle factoren zo gelijk mogelijk houden dan weet je die variatie.

Vraag 14 Elementen in planten-as:

Vraag 15 De overige elementen, dus die niet in de planten-as zaten, moeten uit de grond komen, namelijk:

Vraag 16 N

Vraag 17 Liebig dacht dat de plant stikstof uit de lucht opnam.

Vraag 18 NPK 15 15 15: % stikstof totaal, % P2O5, % K2O

Vraag 19 Vitalisme is de doctrine dat het leven niet alleen als mechanisme verklaard kan worden. Vaak wordt het onstoffelijke element aangeduid als de ‘essentiële vonk’ of energie. Sommige mensen die geloven in vitalisme vergelijken dit element met de ziel.

Vraag 20 Verkolen is verbranden in aanwezigheid van weinig of geen zuurstof. We noemen dat ook wel pyrolyse.

Vraag 21 Indeling in drie groepen:

Vraag 22 Naamgeving op grond van kenmerken kan heel verschillend zijn.


0018

Vraag 23 …

Vraag 24 Door een metaaldraad stromen elektronen.

Vraag 25 Er zijn allerlei carbonaten, sulfaten en fosfaten die in gesteenten voorkomen en dus niet of heel slecht in water oplosbaar zijn. Kalksteen slaat bijvoorbeeld neer op kranen of in een bad of op de verwarmingsspiraal van de wasmachine als het kraanwater opgeloste calciumzouten bevat.

Vraag 26 In het ene been van het toestel van Hofmann ontstaat zuurstof en in het andere been waterstof.

Vraag 27 Het totale proces heet elektrolyse van water.

Vraag 28 Zwavelzuur zorgt voor de geleiding van de elektrische stroom (eigenlijk voor een verlaging van de inwendige weerstand).

Vraag 29 In de oplossing via ionen en in de metaaldraad via elektronen.

Vraag 30 In gesmolten zinkchloride bevinden zich Zn2+-en Cl— -ionen. Zinkchloride opgelost in water bevat ook nog veel water.

Vraag 31 Bruinachtig-wit neerslag bij kopersulfaat- en kaliumjodideoplossing.

Vraag 32 Een wit neerslag bij bariumnitraat— en kopersulfaatoplossing.

Vraag 33 Er gebeurt niets.

Vraag 34 Kleuren tekenen.

Vraag 35 Door de elektrische stroom is iets uit kopersulfaat naar rechts gegaan en heeft daar met (iets uit) kaliumjodide gereageerd. Door de elektrische stroom is iets uit kopersulfaat naar links gegaan en heeft daar met (iets uit) bariumnitraat gereageerd.

Vraag 36 Zie 35.

Vraag 37 Het deel van kopersulfaat dat met kaliumjodide reageert moet positief geladen zijn.

0019


Vraag 38 Het deel van kopersulfaat dat met bariumnitraat reageert moet negatief geladen zijn.

Vraag 39 Een positief ion gaat in de richting van de negatieve elektrode en andersom.

Vraag 40 Het koper komt vrij aan de negatieve elektrode en het chloorgas aan de positieve elektrode.

Vraag 41 Mg2+, Ni2+, B3+.

Vraag 42 Fe2+, Fe3+; Cu+, Cu2+; Pb2+,Pb4+.

Vraag 43 F—, P3—, O2—.

Vraag 44 SO42—; CO32—; NH4+ .

Vraag 45 H+ en PO43—.

Vraag 46 Er zijn altijd evenveel positieve als negatieve ladingen.

Vraag 47 Natriumchloride NaCl

Kaliumchloride KCl

Koperchloride CuCl2

Magnesium chloride MgCl2

Waterstof chloride HCl

Natriumbromide NaBr

Kaliumbromide KBr

Koperbromide CuBr2

Magnesiumbromide MgBr2

Waterstof bromide HBr

Natriumoxide Na2O

Kaliumoxide K2O

Koperoxide CuO

Magnesiumoxide MgO

Natriumnitraat NaNO3

Kaklumnitraat KNO3

Kopernitraat Cu(NO3)2

Magnesiumnitraat Mg(NO3)2

Waterstofnitraat = salpeterzuur HNO3

Natriumsulfaat Na2SO4

Kaliumsulfaat K2SO4

Kopersulfaat CuSO4

Magnesiumsulfaat MgSO4

Waterstofsulfaat = zwavelzuur H2SO4

Natriumcarbonaat Na2CO3

Kaliumcarbonaat K2CO3

Kopercarbonaat CuCO3

Magnesiumcarbonaat MgCO3

Waterstofcarbonaat= koolzuur H2CO3

Natriumfosfaat Na3PO4

Kaliumfosfaat K3PO4

Koperfosfaat Cu3(PO4)2

Magnesiumfosfaat Mg3(PO4)2

Waterstoffosfaat = fosforzuur H3PO4

0020


Vraag 48 Waterstofoxide oftewel water.

Vraag 49 a b c d e f g h

KNO3(s)  K+(aq) + NO3—(aq) CaCl2(s)  Ca2+(aq) + 2 Cl—(aq) (NH4)2SO4(s)  2 NH4+(aq) + SO42—(aq) BaI2  Ba2+(aq) + 2I—(aq) Na2CO3  2 Na+(aq) + CO32—(aq) Fe3(PO4)2  3 Fe2+(aq) + 2 PO43—(aq) Al(CH3COO)3  Al3+(aq) + 3 CH3COO—(aq) K2S(s)  2 K+(aq) + S2—(aq)

Vraag 50 positieve ionen

naam pos ionen

negatieve ionen

naam neg ionen

Na+

natrium

Cl—

chloride

K

kalium

Br

bromide

zilver

I

NH4

ammonium

F

Cu

koper(I)

OH

waterstof

NO3

magnesium

CH3COO

acetaat

Zn2+

zink

HCO3—

waterstofcarbonaat

Ca2+

calcium

O2—

oxide

Ba2+

barium

S2—

Cu

+

Ag

+ +

H

+

+

Mg

2+

—

jodide

—

fluoride

—

hydroxide

—

nitraat

— —

sulfide

koper(II)

C2O4

oxalaat

2+

lood(II)

SO3

sulfiet

Fe

2+

ijzer(II)

SO4

2—

sulfaat

Fe

3+

ijzer(III)

CO3

2—

carbonaat

3+

aluminium

PO4

2+

Pb

Al

2—

2—

3—

Vraag 51 Zie Binas table 65B.

Vraag 52 Na2CO3  2 Na+(aq) + CO32—(aq) en CaCl2(s) → Ca2+(aq) + 2 Cl—(aq)

Vraag 53 Ca2+(aq) + CO32—(aq)  CaCO3(s)

Vraag 54 De tribune-ionen zijn: Na+(aq) en Cl—(aq)

fosfaat

0021


Vraag 55

NaCl

 CuSO4

 Ba(NO3)2

  Pb(CH3COO)2 ZnCl2

 AgNO3

 KNO3

-

-

-

-

-

-

 Na2CO3

-

CuCO3

BaCO3

PbCO3

ZnCO3

AgCO3

 NaOH

-

Cu(OH)2

-

Pb(OH)2

Zn(OH)2

AgOH ontleding

 KI

-

Cu2I + I2

-

PbI2

-

AgI

Vraag 56 Een oplossing die de maximale hoeveelheid van een opgeloste stof bevat noemen we een verzadigde oplossing.

Vraag 57 Als bekend is hoeveel gram zout je in het begin had en je filtreert de verzadigde oplossing af en droogt het residu en weegt die hoeveelheid dan weet je hoeveel gram er in de vloeistof is opgelost.

Vraag 58 1260 g FeCl2.4H2O lost op in 1 kg water = 1000 mL water. In 50 mL water lost: 1260/20 g= 63 g.

Vraag 59 Van KBr lost 678 g op in 1 kg water en van NaCl 359 g ook in 1 kg water;maar de molaire oplosbaarheid van KBr bedraagt 5,7 mol per kg water en van NaCl is die 6,15 mol per kg water.

Vraag 60 In 0,35 M ethanol-oplossing zit in 1 liter 0,35 mol ethanol. In 1,8 L zit dus 1,8 x 0,35 = 0,63 mol ethanol.

Vraag 61 Het aantal mol NaCl dat aanwezig is in 1,8 L van een 0,35 M NaCl-oplossing is nul, omdat er slechts Na+- en Cl— - ionen aanwezig zijn en geen moleculen NaCl.

Vraag 62 1 liter van een 0,15 M CaCl2-oplossing bevat 0,15 mol CaCl2. 250 mL bevat ¼x0,15 mol = 0,0375 mol CaCl2. Dat is 0,0375 x 110,98 = 4,162 g CaCl2.

Vraag 63 a b c

Oplosvergelijking: Al2(SO4)3(s)  2 Al3+(aq) + 3 SO42—(aq) 1 mol  2 mol + 3 mol [Al3+] = 0,704 M en [SO42—] = 1,056 M In 50 mL zit 1/20 dus 704/20 = 35,2 mmol Al3+—ionen en 1056/20 = 52,8 mmol SO42— ionen.

0022


d Al3+(aq) + PO43—(aq) → AlPO4(s) 1 mol + 1 mol  1 mol 3+ e Er is 35,2 mmol Al en dat kan met maximaal evenveel PO43— —ionen reageren, dus met 35,2 mmol fosfaat.

Vraag 64 Carbonaat kan met veel oplossingen van zouten neerslaan, bijvoorbeeld met calcium— of bariumzouten tot calcium- of bariumcarbonaat. Oplosvergelijking: CaCl2(s)  Ca2+(aq) + 2 Cl—(aq) Neerslagvergelijking: Ca2+(aq) + CO32—(aq)  CaCO3(s)

Vraag 65 Zout

Lost op of niet

Kleur

Met Ba2+

BaSO4

-

Zn(NO3)2

+

-

Niet meedoen

Cu(NO3)2

+

blauw

Geen neerslag

CuSO4

+

blauw

Wit neerslag van BaSO4

Niet meedoen

Vraag 66 Reacties: Z n(NO3)2(s) → Zn2+(aq) + 2 NO3—(aq) Cu(NO3)2(s) → Cu2+(aq) + 2 NO3—(aq) CuSO4(s)  Cu2+(aq) + SO42—(aq) Ba2+(aq) + SO42—(aq)  BaSO4

Vraag 67 Zout

Lost op

Kleur

Met Ba2+

Met Zn2+

Met Ag+

KNO3

+

-

-

Niet meedoen

-

K2SO4

+

-

BaSO4 wit

Geen reactie

Niet meedoen

K2CO3

+

-

BaCO3 wit

ZnCO3 wit

Niet meedoen

KCl

+

-

-

Niet meedoen

Wit

Vraag 68 a. FeCl3 en Na2S bijvoorbeeld. Met oplosvergelijkingen: FeCl3 (s)  Fe3+(aq) + 3 Cl—(aq) oplossing A en Na2S(s)  2 Na+(aq) + S2—(aq) oplossing B 3+ b. 2 Fe (aq) + 3 S2—(aq)  Fe2S3(s) c. A overmaat: Fe3+(aq), Cl—(aq) en Na+(aq) d. B overmaat: S2—(aq), Cl—(aq) en Na+(aq) e. 2 Na+(aq) + S2—(aq)  Na2S(s) en NaCl.

Vraag 69 Hoewel de huid erop ingesteld is veel van buiten het lichaam te weren zal in de buitenste laag van de huid zeker chloride aan te tonen zijn.


0023

Vraag 70

Vraag 71 H uit water, C uit koolstofdioxide en O uit zuurstof en/of water.

Vraag 72 Uit de grond.

Vraag 73 Gewoon uitproberen (zie practicum 2).

Extra Stof 1 en 2 Vraag 1 CH2O massaverhouding C : H : O = atoommassa C : 2x atoommassa H : atoommassa O = 12 : 2 :16 of te wel 6 : 1 : 8.

Vraag 2 De dichtheid van formaldehyde is 15 keer zo groot als die van waterstof en omdat de dichtheid massa per volume-eenheid is, krijgen we dat als we hetzelfde volume nemen, dat de massa van formaldehyde gedeeld door die van waterstof 15 keer zo groot is. Van massa naar molaire massa is delen door M en van waterstof gas is M = 2 g/mol, dus wordt die van formaldehyde 15 keer 2 = 30 g/mol.

Vraag 3 (CH2O)6 of C6H12O6 deze formule voldoet aan de molaire massa 180.

Vraag 4 Zowel de osmotische druk als de vriespuntsdaling hangt alleen af van het aantal mol opgeloste stof ongeacht welke stof dat is.

Vraag 5 De molecuulmassa van suiker moet dan ongeveer 11 keer zo groot zijn als die van methanol, dus 11x32 = 352 g/mol (in werkelijkheid is Msuiker = 342 g/mol).

Vraag 6 Hoe geringer de molaire massa des te groter het effect bij vriespuntsdaling, want je neemt steeds 1 gram.

Vraag 7 Methanol en waterstofchloride zullen niet zoveel schelen, want de molaire massa’s liggen dicht bij elkaar.

Vraag 8 Bij het oplossen ontstaan drie deeltjes, dus CuCl2  Cu2+ + 2 Cl— want het aantal positieve en negatieve ladingen moet kloppen.


0024

Vraag 9 NaNO3  Na+ + NO3- .

Vraag 10 a 0,412 M Mg2+ komt overeen met 0,412 x 24,31 = 10,016 g/L. 1 mL hiervan pipetteren en aanvullen tot 1 liter geeft een concentratie van 10 mg/L; van deze laatste oplossing neem je 25 mL en die verdun je tot 50 mL in een maatkolf (dan heb je de oplossing met een sterkte van 5 mg/L) en nogmaals 25 ml pipetteren en verdunnen tot 250 mL dan heb je 1 mg/L. d Vanuit de grafiek kom je op ca 6,6 mg Mg2+ per liter. In een plantje zit dus 4,39x6,6/5,02x5 mg = 3,8 mg magnesium. Een plantje weegt droog 2,878 g, dus is het percentage magnesium: 0,0038/2,878 x 100% = 0,13%.


Notities

0025


Notities

0026

Wat hebben planten nodig?

Recommend Documents