MODUŁ. Wybrane klasy związko w chemicznych

Transkrypt

1 MODUŁ Warsztaty podstawowe: Wybrane klasy związko w chemicznych 1. Zakładane efekty kształcenia modułu nabycie umiejętności uczenia się oraz rozumienia poznawanych treści matematyczno-przyrodniczych poprzez obserwację i własnoręczne wykonanie eksperymentów chemicznych, nauka opisu eksperymentu wyrobienie umiejętności myślenia krytycznego, uczenia się, rozwiązywania problemów poprzez ocenę i weryfikację swojego rozumowania, nabycie umiejętności rozumienia poprzez posługiwanie się informacjami pochodzącymi z tekstów naukowych rozwiniecie umiejętności komunikowania się oraz pracy w grupie 2. Opis modułu Opis Uczniowie i uczennice w ramach warsztatu rozwiązują zadania problemowe dotyczące wybranych typów związków chemicznych, wykonują i opisują samodzielnie eksperymenty co rozwija ich kreatywność, myślenie krytyczne, rozwiązywanie problemów. Praca w laboratorium chemicznym wpływa na rozwój komunikowania się, współpracy i odpowiedzialności za innych uczestników warsztatów. Uczniowie mają możliwość praktycznego wykorzystania swojej wiedzy, stawiania i weryfikowania hipotez oraz wyrabiają umiejętność krytycznej oceny wyników. Każdy uczeń samodzielnie wykonuje eksperymenty, mając bezpośredni dostęp do sprzętu laboratoryjnego oraz odczynników chemicznych. Strona1

2 3. Opis zajęć i pracy uczestnika treści zajęć metody prowadzeni a zajęć liczba godzin dydaktyczn ych organizacja zajęć 1. Reakcje wybranych typów związków chemicznych ogólna charakterystyka 2. Zapoznanie się z wybranymi właściwościami i reakcjami charakterystycznymi dla tlenków o charakterze kwasowym, zasadowym, obojętnym i amfoterycznym 3. Zapoznanie się z właściwościami i reakcjami charakterystycznymi dla wybranych wodorotlenków 4. Zapoznanie się z właściwościami i reakcjami charakterystycznymi dla wybranych kwasów. dyskusja, mini-wykład, rozwiązywanie problemów, zajęcia laboratoryjne 4 godziny dydaktyczne Zajęcia odbywają się w postaci jednolitego czterogodzinnego warsztatu. 5. Weryfikacja efektów kształcenia uzyskanych przez uczestników kompetencji: Weryfikacja uzyskanych kompetencji będzie przeprowadzona za pomocą pretestu i posttestu, obejmującego zadania sprawdzające wiedzę i umiejętności uczestników. Strona2

3 INSTRUKCJA DO ĆWICZEŃ Strona3

4 REAKCJE WYBRANYCH TYPÓW ZWIĄZKÓW CHEMICZNYCH TLENKI Cel ćwiczenia: Zapoznanie się z wybranymi właściwościami i reakcjami charakterystycznymi dla tlenków o charakterze kwasowym, zasadowym, obojętnym i amfoterycznym. 1. Reakcje tlenków z wodą Do ośmiu probówek nalać po ok. 1 cm 3 wody, do czterech dodać kilka kropel fenoloftaleiny, do pozostałych czterech kilka kropel oranżu metylowego. Do dwóch probówek z różnymi wskaźnikami dodać po szczypcie tlenku wapnia, do następnych dwóch - tlenku chromu(vi), do trzeciej pary tlenku krzemu(iv) do ostatniej pary tlenku cynku(ii). Zapisać wszystkie obserwacje, równania zachodzących reakcji oraz wnioski. 2. Reakcje tlenków z zasadami i kwasami Do dwóch probówek nalać po ok. 1 cm 3 5% kwasu solnego, do kolejnych dwóch dodać po ok. 1 cm 3 5% roztworu wodorotlenku sodu. Do dwóch probówek z różnymi odczynnikami dodać po szczypcie tlenku wapnia, do następnych dwóch - tlenku chromu(vi). Zapisać wszystkie obserwacje, równania zachodzących reakcji oraz wnioski. 3. Zaprojektuj doświadczenie, które wykaże amfoteryczny charakter tlenku cynku(ii) Uzupełnij poniższy schemat doświadczenia, wpisując wzory lub nazwy potrzebnych odczynników, wybranych spośród następujących: tlenek cynku(ii), kwas solny(aq), chlorek sodu(aq), wodorotlenek sodu(aq). Zapisz równania reakcji zachodzących w poszczególnych probówkach i wyciągnij odpowiednie wnioski. Strona4

5 WODOROTLENKI Cel ćwiczenia: Zapoznanie się z właściwościami i reakcjami charakterystycznymi dla wybranych wodorotlenków. 1. Otrzymywanie wodorotlenku miedzi Do probówki zawierającej ok. 1 cm 3 5% roztworu siarczanu(vi) miedzi(ii) dodawać kroplami 5% roztwór wodorotlenku sodu. Obserwować zachodzące zmiany. Napisać równania reakcji cząsteczkowo i jonowo. 2. Amfoteryczne właściwości Cr(OH)3 Do probówki zawierającej ok. 1 cm 3 5% roztworu azotanu(v) chromu(iii) dodawać kroplami 5% roztwór wodorotlenku sodu do wytrącenia osadu. Zawartość probówki z wytrąconym osadem podzielić na dwie części. Do jednej dodawać ponownie kroplami 5% roztworu wodorotlenku sodu. Do drugiej dodawać kroplami 5% roztworu kwasu solnego. Obserwować zachodzące zmiany i zapisać równania odpowiednich reakcji. 3. Zaprojektuj i wykonaj doświadczenie, które wykaże amfoteryczny charakter wodorotlenku glinu Uzupełnij poniższy schemat doświadczenia, wpisując wzory lub nazwy potrzebnych odczynników, wybranych spośród następujących: chlorek glinu(aq), kwas solny(aq), wodorotlenek sodu(aq). Reakcja otrzymywania wodorotlenku glinu: Zapisz równania reakcji zachodzących w poszczególnych probówkach i wyciągnij odpowiednie wnioski. Strona5

6 KWASY Cel ćwiczenia: Zapoznanie się z właściwościami i reakcjami charakterystycznymi dla wybranych kwasów. 1. Reakcje kwasów z solami (doświadczenie wykonuje prowadzący zajecia) A1. Do suchej probówki zawierającej szczyptę stałego chlorku sodu dodawać kroplami stęż. kwasu siarkowego(vi). U wylotu probówki umieścić zwilżony papierek uniwersalny. Obserwować zachodzące zmiany. A2. Do suchej probówki zawierającej szczyptę stałego siarczanu(vi) sodu dodawać kroplami stęż. kwasu solnego. Obserwować zachodzące zmiany. B1. Do suchej probówki zawierającej szczyptę stałego octanu sodu dodawać kroplami stęż. kwasu siarkowego(vi). Obserwować zachodzące zmiany. B2. Do suchej probówki zawierającej szczyptę stałego siarczanu(vi) sodu dodawać kroplami lodowatego kwasu octowego. Obserwować zachodzące zmiany. C. Do suchej probówki zawierającej szczyptę stałego węglanu sodu dodawać kroplami stęż. kwasu siarkowego(vi). Obserwować zachodzące zmiany. D1. Do suchej probówki zawierającej szczyptę stałego azotanu(v) sodu dodawać kroplami stęż. kwasu siarkowego(vi). Obserwować zachodzące zmiany. D2. Do suchej probówki zawierającej szczyptę siarczanu(vi) sodu dodawać kroplami stęż. kwasu azotowego. Obserwować zachodzące zmiany. Zapisz równania reakcji zachodzących w poszczególnych probówkach i wyciągnij odpowiednie wnioski. 2. Reakcje metali z kwasami A. Do czterech probówek nalać po ok. 0.5 cm 3 10 % kwasu solnego. Do pierwszej wrzucić niewielką ilość cynku, do drugiej miedzi, do trzeciej glinu, a do czwartej magnezu. Obserwować zachodzące procesy. B. Do dwóch probówek nalać (ostrożnie!) po 0.5 cm 3 kwasu azotowego(v) do jednej 10 %, do drugiej stężonego. Do obydwu wrzucić po małym kawałku miedzi. To samo ćwiczenie można wykonać z cynkiem. Obserwować zachodzące procesy. Zapisz równania reakcji zachodzących w poszczególnych probówkach i wyciągnij odpowiednie wnioski. 3. Otrzymywanie kwasu krzemowego(iv) Mając do dyspozycji wodorotlenek sodu, tlenek krzemu(iv) i kwas solny zaprojektuj doświadczenie otrzymywania kwasu krzemowego(iv). Podaj równania reakcji i opis słowny doświadczenia. Strona6

7 Wzór SPRAWOZDANIA z zajęć laboratoryjnych REAKCJE WYBRANYCH TYPÓW ZWIĄZKÓW CHEMICZNYCH TLENKI Cel ćwiczenia: Zapoznanie się z wybranymi właściwościami i reakcjami charakterystycznymi dla tlenków o charakterze kwasowym, zasadowym, obojętnym i amfoterycznym. 1. Reakcje tlenków z wodą Do ośmiu probówek nalać po ok. 1 cm 3 wody, do czterech dodać kilka kropel fenoloftaleiny, do pozostałych czterech kilka kropel oranżu metylowego. Do dwóch probówek z różnymi wskaźnikami dodać po szczypcie tlenku wapnia, do następnych dwóch - tlenku chromu(vi), do trzeciej pary tlenku krzemu(iv) do ostatniej pary tlenku cynku(ii). Zapisać wszystkie obserwacje, równania zachodzących reakcji oraz wnioski. Tlenek Obserwacje Równanie reakcji tlenek wapnia rozpuścił/ nie rozpuścił się zabarwienie roztworu z fenoloftaleiną zabarwienie roztworu z oranżem metylowym tlenek chromu(vi) tlenek krzemu(iv) tlenek cynku Wnioski: Strona7

8 2. Reakcje tlenków z zasadami i kwasami Do dwóch probówek nalać po ok. 1 cm 3 5% kwasu solnego, do kolejnych dwóch dodać po ok. 1 cm 3 5% roztworu wodorotlenku sodu. Do dwóch probówek z różnymi odczynnikami dodać po szczypcie tlenku wapnia, do następnych dwóch - tlenku chromu(vi). Zapisać wszystkie obserwacje, równania zachodzących reakcji oraz wnioski. Tlenek Obserwacje Równanie reakcji Tlenek w roztworze NaOH roztworzył się/ nie roztworzył się Tlenek w roztworze HCl roztworzył się/ nie roztworzył się tlenek wapnia tlenek chromu(vi) Wnioski: 3. Zaprojektuj doświadczenie, które wykaże amfoteryczny charakter tlenku cynku(ii) Uzupełnij poniższy schemat doświadczenia, wpisując wzory lub nazwy potrzebnych odczynników, wybranych spośród następujących: tlenek cynku(ii), kwas solny (aq), chlorek sodu (aq), wodorotlenek sodu (aq). Zapisz w formie jonowej skróconej równania reakcji zachodzących w poszczególnych probówkach i wyciągnij odpowiednie wnioski. Strona8

9 Równanie reakcji zachodzącej w probówce I:... Równanie reakcji zachodzącej w probówce II:... Zadania dodatkowe: 1. Poniżej przedstawiono opisy wybranych metod otrzymywania trzech tlenków: I. SO 2 powstaje oprócz siarczanu(vi) miedzi(ii) i wody podczas reakcji stężonego kwasu siarkowego(vi) z miedzią w podwyższonej temperaturze. II. III. Cr 2O 3 powstaje oprócz azotu i wody podczas rozkładu dichromianu(vi) amonu. NO powstaje oprócz wody w wyniku reakcji amoniaku z tlenem w obecności katalizatora platynowego. Tlenki te różnią się charakterem chemicznym, co można wykazać, badając ich zachowanie wobec wody, kwasów i zasad. Napisz w formie cząsteczkowej i jonowej równania chemiczne otrzymywania powyżej opisanych tlenków: I.. II. III. Uzupełnij tabelę, wpisując wzory tlenków wymienionych w informacji do zadania, których zachowanie wobec wody, kwasu solnego i wodorotlenku sodu przedstawiono w tabeli. Wzór tlenku Reakcja z H 2O HCl NaOH reakcja nie zachodzi reakcja nie zachodzi reakcja nie zachodzi reakcja nie zachodzi reakcja zachodzi reakcja zachodzi reakcja zachodzi reakcja nie zachodzi reakcja zachodzi Napisz w formie cząsteczkowej i jonowej równania reakcji tlenku reagującego z kwasem solnym i wodorotlenkiem sodu, wiedząc, że głównym produktem reakcji tego tlenku ze stężonym wodnym Strona9

10 roztworem NaOH jest związek kompleksowy (hydroksokompleks), w którym liczba koordynacyjna jonu centralnego wynosi 6. Równanie reakcji z HCl (aq). Równanie reakcji z NaOH (aq). Określ charakter chemiczny opisanych tlenków: I. SO 2. II. III. Cr 2O 3 NO.. 2. Poniżej przedstawiono wzory pięciu tlenków: Na 2O; P 4O 10; ZnO; CO; SO 3 Wpisz w odpowiednie miejsca tabeli wzory wszystkich tlenków reagujących z substancjami, których nazwy podano w tytule kolumny. Uwaga, jeżeli dany tlenek reaguje z więcej niż jedną substancją należy to uwzględnić. Tlenki reagują z mocnymi kwasami wodą mocnymi zasadami W celu określenia charakteru chemicznego tlenków SiO 2 i ZnO przeprowadzono doświadczenie, które ilustruje poniższy rysunek. Podaj numery probówek, w których przebiegały reakcje chemiczne, i określ charakter chemiczny tlenków SiO2 i ZnO. Reakcje przebiegały w probówkach o numerach:.. Strona10

11 Charakter chemiczny tlenku SiO2:. Charakter chemiczny tlenku ZnO:. WODOROTLENKI Cel ćwiczenia: Zapoznanie się z właściwościami i reakcjami charakterystycznymi dla wybranych wodorotlenków. 1. Otrzymywanie wodorotlenku miedzi Do probówki zawierającej ok. 1 cm 3 5% roztworu siarczanu(vi) miedzi(ii) dodawać kroplami 5% roztwór wodorotlenku sodu. Obserwować zachodzące zmiany. Napisać równania reakcji cząsteczkowo i jonowo Amfoteryczne właściwości Cr(OH) 3 Do probówki zawierającej ok. 1 cm 3 5% roztworu azotanu(v) chromu(iii) dodawać kroplami 5% roztwór wodorotlenku sodu do wytrącenia osadu. Zawartość probówki z wytrąconym osadem podzielić na dwie części. Do jednej dodawać ponownie kroplami 5% roztworu wodorotlenku sodu. Do drugiej dodawać kroplami 5% roztworu kwasu solnego. Obserwować zachodzące zmiany i zapisać równania odpowiednich reakcji Zaprojektuj i wykonaj doświadczenie, które wykaże amfoteryczny charakter wodorotlenku glinu Uzupełnij poniższy schemat doświadczenia, wpisując wzory lub nazwy potrzebnych odczynników, wybranych spośród następujących: chlorek glinu (aq), kwas solny (aq), wodorotlenek sodu (aq). Strona11

12 Reakcja otrzymywania wodorotlenku glinu: Zapisz w formie jonowej skróconej równania zachodzących reakcji, wiedząc, że produktem jednej z reakcji jest jon tetrahydroksoglinianowy lub heksahydroksoglinianowy. Równanie reakcji zachodzącej w probówce I:... Równanie reakcji zachodzącej w probówce II:... Zapisz wszystkie obserwacje i wyciągnij odpowiednie wnioski. Zadania dodatkowe: 1. Poniżej przedstawiono wzory sumaryczne dwóch nierozpuszczalnych w wodzie wodorotlenków chromu Cr(OH) 2, Cr(OH) 3. Spośród podanych wzorów wybierz wzór tego wodorotlenku, który ma charakter amfoteryczny. Napisz w formie jonowej skróconej dwa równania reakcji, które udowodnią właściwości amfoteryczne wybranego wodorotlenku. 2. W reakcji wodnego roztworu chlorku kobaltu(ii) z wodnym roztworem wodorotlenku sodu najpierw powstaje niebieski osad hydroksosoli: chlorku wodorotlenku kobaltu(ii) o wzorze Co(OH)Cl. Związek ten pod wpływem kolejnych porcji roztworu wodorotlenku sodu przechodzi w różowy osad wodorotlenku kobaltu(ii), który praktycznie nie rozpuszcza się w nadmiarze tego odczynnika, ale brunatnieje wskutek utleniania obecnym w powietrzu tlenem. Opisane przemiany ilustruje poniższy schemat. a) Napisz w formie jonowej skróconej równania reakcji oznaczonych numerami I i II. I... II... Strona12

13 b) Napisz w formie cząsteczkowej równanie reakcji oznaczonej numerem III. III... Określ charakter chemiczny (kwasowo-zasadowy) wodorotlenku kobaltu(ii).... KWASY Cel ćwiczenia: Zapoznanie się z właściwościami i reakcjami charakterystycznymi dla wybranych kwasów. 1. Reakcje kwasów z solami A1. Do suchej probówki zawierającej szczyptę stałego chlorku sodu dodawać kroplami stęż. kwasu siarkowego(vi). U wylotu probówki umieścić zwilżony papierek uniwersalny. Obserwować zachodzące zmiany. A2. Do suchej probówki zawierającej szczyptę stałego siarczanu(vi) sodu dodawać kroplami stęż. kwasu solnego. Obserwować zachodzące zmiany. B1. Do suchej probówki zawierającej szczyptę stałego octanu sodu dodawać kroplami stęż. kwasu siarkowego(vi). Obserwować zachodzące zmiany. B2. Do suchej probówki zawierającej szczyptę stałego siarczanu(vi) sodu dodawać kroplami lodowatego kwasu octowego. Obserwować zachodzące zmiany. C. Do suchej probówki zawierającej szczyptę stałego węglanu sodu dodawać kroplami stęż. kwasu siarkowego(vi). Obserwować zachodzące zmiany. D1. Do suchej probówki zawierającej szczyptę stałego azotanu(v) sodu dodawać kroplami stęż. kwasu siarkowego(vi). Obserwować zachodzące zmiany. D2. Do suchej probówki zawierającej szczyptę siarczanu(vi) sodu dodawać kroplami stęż. kwasu azotowego. Obserwować zachodzące zmiany. Zapisz równania reakcji zachodzących w poszczególnych probówkach i wyciągnij odpowiednie wnioski. Reakcja Równanie reakcji Wniosek A1. A2. B1 Strona13

14 B2 C D1 D2 2. Reakcje metali z kwasami C. Do czterech probówek nalać po ok. 0.5 cm 3 10 % kwasu solnego. Do pierwszej wrzucić niewielką ilość cynku, do drugiej miedzi, do trzeciej glinu, a do czwartej magnezu. Obserwować zachodzące procesy. D. Do dwóch probówek nalać (ostrożnie!) po 0.5 cm 3 kwasu azotowego(v) do jednej 10 %, do drugiej stężonego. Do obydwu wrzucić po małym kawałku miedzi. To samo ćwiczenie można wykonać z cynkiem. Obserwować zachodzące procesy. Zapisz równania reakcji zachodzących w poszczególnych probówkach i wyciągnij odpowiednie wnioski. Metal Obserwacje Równanie reakcji cynk Metal w roztworze HCl roztworzył się/ nie roztworzył się miedz glin magnez Metal w roztworze stęż. HNO 3 roztworzył się/ nie roztworzył się Strona14

15 miedź Metal w roztworze rozc. HNO 3 roztworzył się/ nie roztworzył się Metal w roztworze stęż. HNO 3 roztworzył się/ nie roztworzył się cynk Metal w roztworze rozc. HNO 3 roztworzył się/ nie roztworzył się Wnioski 3. Otrzymywanie kwasu krzemowego(iv) Mając do dyspozycji wodorotlenek sodu, tlenek krzemu(iv) i kwas solny zaprojektuj doświadczenie otrzymywania kwasu krzemowego(iv). Podaj równania reakcji i opis słowny doświadczenia. Zadania dodatkowe: 1. Do czterech probówek zawierających jednakowe ilości roztworu kwasu solnego wrzucono po 0,01 mola metali. W których probówkach zaobserwowano wydzielanie się gazu? Zapisz odpowiednie reakcje. Cu Fe Hg Mg I II III IV 1-molowy HCl 2. W dwóch nieoznakowanych probówkach znajdował się stężony i rozcieńczony roztwór kwasu azotowego(v). W celu zidentyfikowania tych roztworów przeprowadzono doświadczenie zilustrowane poniższym rysunkiem. Strona15

16 Sformułowano następujące spostrzeżenia: probówka I: roztwór zabarwił się na kolor niebieskozielony i wydzielał się czerwonobrunatny gaz, probówka II: roztwór zabarwił się na kolor niebieski i wydzielał się bezbarwny gaz, który w kontakcie z powietrzem zabarwiał się na kolor czerwonobrunatny. Uzupełnij poniższe zdania, wybierając brakujące określenia spośród podanych: rozcieńczony stężony NO NO 2. Roztwór A to... kwas azotowy(v), a roztwór B to... kwas azotowy(v). Czerwonobrunatnym gazem, który wydzielał się w probówce I, jest tlenek azotu o wzorze... W probówce II powstał bezbarwny tlenek o wzorze Azot tworzy kilka tlenków. Miedzy innymi NO i NO 2. Poniżej podano kilka właściwości, które można przypisać jednemu lub drugiemu tlenkowi azotu. Obok każdej z podanych cech zapisz wzór: NO lub NO 2. Bezbarwny gaz - Bierny chemiczne - Bezwodnik kwasowy -. Trudno rozpuszczalny w wodzie. Łatwo utlenia się w powietrzu zmieniając barwę na brunatną -. Napisz równanie reakcji bezwodnika kwasowego z wodą.... Strona16

17 TEST 1. Kwas fluorowodorowy można przechowywać w: a. naczyniach szklanych, b. naczyniach wykonanych z polietylenu, c. zarówno w naczyniach szklanych, jak i polietylenowych. 2. Wskaż poprawny podział tlenków ze względu na ich charakter chemiczny: Tlenki zasadowe Tlenki kwasowe Tlenki amfoteryczne Tlenki obojętne a. K 2O, BaO P 4O 10, CrO 3, SiO 2 Cr 2O 3, Al 2O 3, ZnO CO, NO b. K 2O, BaO P 4O 10, CO 2, SO 2 Al 2O 3, ZnO, SO 3 CO, NO c. K 2O, BaO P 4O 10, CO 2, MnO 2 Al 2O 3,, NO SO 2, CO 3. Nauczyciel chemii badał właściwości stężonego roztworu pewnego kwasu. Uczniowie zauważyli, że kwas ten powoduje zwęglenie cukru, niszczy tkaniny, pochłania wodę zawartą w owocach. Na lekcji badano właściwości stężonego roztworu: a. kwasu azotowego(v), b. kwasu fosforowego(v), c. kwasu siarkowego(vi). 4. Przy każdym zdaniu wpisz literę P, jeśli zdanie jest prawdziwe lub F, jeśli zdanie jest fałszywe: a. W reakcji potasu z wodą wydziela się wodór... b. Wodorotlenek sodu ma właściwości higroskopijne... c. Przy rozcieńczaniu stężonego roztworu H 2SO 4 zawsze wlewamy wodę do kwasu... d. Tlenek azotu(iv) jest bezwodnikiem kwasowym Tlenek krzemu(iv) roztwarza się w: a. w roztworze NaOH i HCl, b. w roztworze NaOH, c. w roztworze HCl. 6. W reakcji metalicznej miedzi ze stężonym kwasem azotowym (V): a. wydziela się bezbarwny tlenek azotu(ii), b. wydziela się brunatny tlenek azotu(iv), c. wydziela się bezbarwny tlenek azotu(iv), d. reakcja nie zachodzi. 7. Reakcja stałego siarczanu(vi) sodu z lodowatym kwasem octowym: a. zachodzi z wydzieleniem CO 2, b. zachodzi z wydzieleniem SO 2, c. nie zachodzi. 8. Reakcja stałego węglanu sodu ze stężonym kwasem siarkowym(vi): a. zachodzi z wydzieleniem CO 2, b. zachodzi z wydzieleniem SO 2, Strona17

18 c. nie zachodzi. 9. Wodorotlenki o charakterze amfoterycznym to: a. Cr(OH) 2 i Cr(OH) 3, b. Mn(OH) 2 i Mn(OH) 3, c. Co(OH) 3 i Cr(OH) Napisz równanie reakcji tlenku glinu z wodorotlenkiem sodu:.. Strona18