Aplikace matematických výpočtů v chemii

Transkript

1 MASARYKOVA UNIVERZITA Pedaoická fakulta Katedra chemie Aplikace matematických výpočtů v chemii Diplomová práce Brno 2011 Vedoucí diplomové práce: Mr. Irena Plucková, Ph.D. Vypracovala: Bc. Miloslava Plachá

2 Prohlašuji, ţe jsem závěrečnou diplomovou práci vypracovala samostatně, s vyuţitím pouze citovaných literárních pramenů, dalších informací a zdrojů v souladu s Disciplinárním řádem pro studenty Pedaoické fakulty Masarykovy univerzity a se zákonem č. 121/2000 Sb., o právu autorském, o právech souvisejících s právem autorským a o změně některých zákonů (autorský zákon), ve znění pozdějších předpisů. Souhlasím, aby práce byla uloţena na Masarykově univerzitě v Brně v knihovně Pedaoické fakulty a zpřístupněna ke studijním účelům. V Brně dne 17. dubna

3 Děkuji vedoucímu své diplomové práce Mr. Ireně Pluckové, Ph.D., za odborné vedení, ochotu a poskytování cenných informací. A dále chci poděkovat paní učitelce Mr. Haně Robkové za umoţnění realizace výzkumu. 3

4 Obsah 1. Úvod... Chyba! Záložka není definována. 2. Cíle práce... Chyba! Záložka není definována. 3. Chemické výpočty... Chyba! Záložka není definována. 3.1 Molární hmotnost... Chyba! Záložka není definována. 3.2 Látkové mnoţství... Chyba! Záložka není definována. 3.3 Látková koncentrace... Chyba! Záložka není definována. 3.4 Výpočty z chemických vzorců... Chyba! Záložka není definována. 3.5 Výpočty z chemických rovnic... Chyba! Záložka není definována. 4. Chemické pokusy... Chyba! Záložka není definována. 5. Matematický aparát... Chyba! Záložka není definována Rovnice... Chyba! Záložka není definována. 5.2 Přímá a nepřímá úměrnost... Chyba! Záložka není definována. 6. Orientační výzkum Návrh orientačního výzkumu Průběh orientačního výzkumu Vyhodnocení orientačního výzkumu Shrnutí orientačního výzkumu Závěr... Chyba! Záložka není definována. Resumé... Chyba! Záložka není definována. Summary... Chyba! Záložka není definována. Pouţitá literatura... Chyba! Záložka není definována. Seznam příloh Přílohy Příloha č. 1: Výsledky příkladů k procvičování Příloha č. 2: Zadání písemné práce Příloha č. 3: Bodové hodnocení písemné práce Příloha č. 4: Dotazník

5 1. Úvod V současné době patří chemie k nejméně oblíbeným předmětům vyučovaným na druhém stupni základní školy. Příčinou můţe být obtíţnost učiva tohoto předmětu. Za nejsloţitější učivo můţeme povaţovat chemické názvosloví a chemické výpočty. Pro ţáky je velmi obtíţné pochopit toto učivo, coţ je odrazuje od prohloubení znalostí jiných oblastí chemie. Pro většinu ţáků je také obtíţné propojit znalosti z různých předmětů a dát si všechny přijaté informace do souvislosti. Spousta ţáků sice ovládá matematické operace jako jsou rovnice a trojčlenka, ovšem jen v rámci předmětu matematika. Kdyţ tyto znalosti a dovednosti mají pouţít v jiných předmětech, například v chemii, nedokáţí je aplikovat. Proto patří chemické názvosloví a chemické výpočty k nejobtíţnějšímu učivu v chemii. Tato diplomová práce navazuje na diplomovou práci Mr. Lenky Kozákové: Mezipředmětové vazby matematika chemie. Aplikace matematiky v učivu chemie na základní škole, která zpracovala chemické názvosloví, vyčíslování chemických rovnic a hmotnostní zlomek. Moje diplomová práce obsahuje postupy řešení jednotlivých typů chemických výpočtů, mezi které patří ární hmotnost, látkové mnoţství, látková koncentrace, výpočty z chemického vzorce a výpočty z chemické rovnice. U kaţdého typu chemických výpočtů jsou uvedeny motivační příklady pro ţáky. Další kapitola je zaměřena na chemické pokusy, které jsou velmi motivujícím prvkem pro ţáky nejen na základní škole. Chemické pokusy v této diplomové práci jsou zaměřeny na aplikaci chemických výpočtů. Předposlední kapitola se věnuje matematice, tedy tomu, co by ţáci z tohoto předmětu měli znát, aby byli schopni vyřešit jednoduché chemické výpočty. Mezi učivo matematiky potřebné v předmětu chemie patří především rovnice a trojčlenka. V neposlední řadě obsahuje moje diplomová práce orientační výzkum, pomocí kterého jsem zjišťovala na Základní škole Dr. Joklíka v Kyjově, zda jsou úkoly uvedené v mé diplomové práci srozumitelné a alespoň trošku zajímavé. Dále výzkum srovnává dva učební materiály pouţité při výuce chemických výpočtů. 5

6 2. Cíle práce 1. Rešerše odborné literatury. 2. Vytvoření jasných a přehledných postupů chemických výpočtů zaměřených na ární hmotnost, látkové mnoţství, látkovou koncentraci, výpočty z chemického vzorce a výpočty z chemické rovnice. 3. Vytvoření zajímavých a motivačních příkladů na procvičení chemických výpočtů. 4. Zpracování chemických pokusů s moţnou aplikací chemických výpočtových úloh. 5. Ověření správnosti a zajímavosti vytvořených příkladů. 6. Srovnání studijního materiálu uvedeného v diplomové práci s učebním textem učebnice Základy chemie 1 (P. Beneš, V. Pumpr, J. Banýr) 6

7 3. Chemické výpočty 3.1 Molární hmotnost Molární hmotnost M udává, jakou hmotnost má 1 látky. Vypočítáme ji ze vztahu: M m n m hmotnost látky n látkové mnoţství látky Jednotkou ární hmotnosti je. V matematicko-fyzikálních tabulkách nalezneme ární hmotnosti atomů jednotlivých prvků. Molární hmotnost sloučeniny určíme z jejího vzorce tak, ţe sečteme ární hmotnosti všech atomů jednotlivých prvků. [1] Vzorové příklady: Příklad 1: Vypočítejte ární hmotnost vody H 2 O. Postup Zjištění počtu jednotlivých atomů ve sloučenině. Vyhledání árních hmotností prvků obsaţených ve sloučenině. H: 2 O: 1 M(H) = 1 M(O) = 16 Příklad Výpočet ární hmotnosti sloučeniny. M(H 2 O) = M(H) + 2 M(O) M(H 2 O) = M(H 2 O) = 18 Odpověď. Molární hmotnost vody je 18. 7

8 Příklad 2: Vypočítejte hmotnost 3 ů amoniaku NH 3. Postup Zápis obecného vzorce pro výpočet ární hmotnosti. Vyvození výpočtu hmotnosti z obecného vzorce pro výpočet ární hmotnosti. Výpočet ární hmotnosti amoniaku NH 3. M n m m = M n Příklad M(NH 3 ) = M(N) + 3 M(H) M(NH 3 ) = M(NH 3 ) = 17 m = M. n Dosazení do vzorce. Výpočet hmotnosti. m = 17 3 m = 51 Odpověď. Hmotnost 3 ů amoniaku NH 3 je 51. Příklad 3: Kolik ů odpovídá 160 hydroxidu sodného NaOH? Postup Zápis obecného vzorce pro výpočet ární hmotnosti. Vyvození výpočtu látkového mnoţství z obecného vzorce pro výpočet ární hmotnosti. Výpočet ární hmotnosti hydroxidu sodného NaOH. Dosazení do vzorce. Výpočet látkového mnoţství. M n n m M m Příklad M(NaOH) = M(Na) + M(O) + M(H) M(NaOH) = 23 M(NaOH) = 40 n M m n n =

9 Odpověď. Hmotnosti 160 hydroxidu sodného NaOH odpovídá látkové množství 4. Příklady k procvičování: 1. Vypočítej ární hmotnost: a) dusíku N 2 b) kyslíku O 2 c) peroxidu vodíku H 2 O 2 d) kyseliny dusičné HNO 3 2. Vypočti hmotnost 5 ů: a) vodíku H 2 b) ozonu O 3 c) vody H 2 O d) kyseliny uhličité H 2 CO 3 3. Urči, kolika ům odpovídá 80 hydroxidu sodného NaOH. 4. Oprav chyby v následujících výpočtech: a) M(KOH) = M(K) + M (O) + M(O) = 71 b) M(CO 2 ) = M(C) + M(O) = 28 c) M(HCl) = M(H) + 2 M(Cl) = 71 d) M(H 2 SO 4 ) = M(H) + M(S) + M(O) = V levém sloupci je seznam sloučenin, v pravém sloupci najdeš jejich ární hmotnosti. Kniţní šotek tyto ární hmotnosti zpřeházel, proto je tvým úkolem je přiřadit správně. NaOH HClO CO H 2 SO

10 3.2 Látkové množství (5 cm 3 ). Množství látky při reakci můţeme vyjádřit např. hmotností (5 ) nebo objemem Veličina, která udává počet částic (např. atomů, ekul, iontů) v látce, se nazývá látkové množství (n). Jednotkou látkového množství je 1 (z latinského es = hmota). Látkové mnoţství 1 obsahuje 6, částic (tzv. Avoadrova konstanta). Látkové mnoţství vypočítáme ze vztahu n M m. [1] Vzorové příklady: Příklad 1: Vypočítejte látkové mnoţství hydroxidu sodného, který má hmotnost 120. Zápis obecné rovnice. Postup Výpočet ární hmotnosti hydroxidu sodného NaOH. Význam symbolů obecné rovnice pro tento příklad. Dosazení hodnot do vzorce. Výsledek. Odpověď. n M m Příklad M(NaOH) = M(Na) + M(O) + M(H) M(NaOH) = 23 M(NaOH) = 40 n =? m = 0,25 M = 1 dm 3 n n n M m n = Látkové množství 160 hydroxidu sodného je 3. 10

11 Příklad 2: Jakou hmotnost má 2 kyseliny sírové? Zápis obecné rovnice. Postup Vyjádření neznámé z rovnice. n M m Příklad m = n M M(H 2 SO 4 ) = 2 M(H) + M(S) + 4 M(O) Výpočet ární hmotnosti kyseliny sírové H 2 SO 4. + M(H 2 SO 4 ) = M(H 2 SO 4 ) = Význam symbolů obecné rovnice pro tento příklad. Dosazení hodnot do vzorce. m =? n = 2 M = 98 m = n M m = 2 98 m = 196 Výsledek. m = 196 Odpověď. 2 kyseliny sírové má hmotnost 196. Příklad 3: Voda o hmotnosti 54 má látkové mnoţství 3. Z těchto údajů vypočtěte ární hmotnost vody. Zápis obecné rovnice. Postup Vyjádření neznámé z rovnice. Význam symbolů obecné rovnice pro tento příklad. n M m M m n M =? m = 54 n = 3 Příklad 11

12 Dosazení hodnot do vzorce. Výsledek. Odpověď. M m n M 54 3 M= 18 M= 18 Molární hmotnost vody je 18. Příklady k procvičování: 1. Vypočítejte látkové mnoţství vody, které jste vypily ze sklenice o objemu 250 ml. Sklenice byla plná. 2. K obědu ve školní jídelně jste měli fazolovou polévku. Tu jste si osolili 5 kuchyňské soli (NaCl). Jaké látkové mnoţství soli rozpuštěné v polévce jste snědli? 3. Maminka pekla před vánoci perníčky, do kterých přidala 3 jedlé sody (NaHCO 3 ). Vypočítejte, jaké látkové mnoţství jedlé sody obsahovalo těsto na perníčky. 4. Na čištění odpadu pouţil tatínek hydroxid sodný. Aby odpad dobře vyčistil, pouţil 240 tohoto přípravku. Při čištění pouţil 6 ů hydroxidu sodného. Vypočítej ární hmotnost hydroxidu sodného (NaOH) a srovnej výsledek s ární hmotností této látky uvedenou v tabulkách. 5. K vyčištění odpadu lze poţít i Coca-colu, která obsahuje kyselinu trihydroenfosforečnou. Ta má ární hmotnost 98. Při čištění odpadu v umyvadle v koupelně pouţila maminka takové mnoţství limonády, které obsahovalo 3 kyseliny trihydroenfosforečné. Kolik ramů této kyseliny stačilo na vyčištění odpadu v umyvadle? 3.3 Látková koncentrace Složení roztoků lze vyjádřit také pomocí veličiny látková koncentrace. Látková koncentrace (zkráceně koncentrace) vyjadřuje počet ů látky rozpuštěné v daném 12

13 objemu roztoku. Koncentrace (c) je podíl látkového mnoţství rozpuštěné látky n a objemu roztoku V: c = V n n látkové mnoţství rozpuštěné látky V objem roztoku Jednotkou látkové koncentrace je dm 3 Čím vyšší je koncentrace, tím větší látkové množství rozpuštěné látky roztok (při stejném objemu) obsahuje. [1] Vzorové příklady: Příklad 1: Vypočítejte koncentraci kyseliny sírové (H 2 SO 4 ) ve 2 dm 3 roztoku, který obsahuje 0,5 rozpuštěné kyseliny sírové. Zápis obecné rovnice. Postup Význam symbolů obecné rovnice pro tento příklad. Dosazení hodnot do vzorce. c V n c =? n = 0,5 V = 2 dm 3 c c c V n 0, 2 5 dm 3 0,25 dm 3 dm dm. Výsledek. c = 0,25 3 Odpověď. Příklad Koncentrace kyseliny sírové v roztoku je 0,25 3 Příklad 2: Vypočítejte látkové mnoţství hydroxidu sodného v 250 cm 3 roztoku, který má dm koncentraci

14 Zápis obecné rovnice. Postup c V n Příklad Vyjádření neznámé z rovnice. Význam symbolů obecné rovnice pro tento příklad. Dosazení hodnot do vzorce. n = c. V n =? dm c = 4 3 V = 250 cm 3 = 0,25 dm 3 n = c V n = 4 3 n = 1 dm 0,25 dm 3 Výsledek. Odpověď. n = 1 Látkové množství hydroxidu sodného v roztoku je 1. Příklad 3: 0,5 kyseliny sírové bylo rozpuštěno ve vodě a vznikl tak roztok, který má dm koncentraci 2 3. Vypočtěte objem tohoto roztoku. Zápis obecné rovnice. Postup Vyjádření neznámé z rovnice. Význam symbolů obecné rovnice pro tento příklad. Dosazení hodnot do vzorce. c V n V = c n V =? dm c = 2 3 n = 0,5 V V n c 0, ,25 dm dm3 Výsledek. V = 0,25 dm 3 V Příklad Odpověď. Objem roztoku kyseliny sírové je 0,25 dm 3. 14

15 Příklad 4: Při přípravě fyzioloického roztoku jsme pouţili 0,9 chloridu sodného. Postupovali jsme tak, ţe jsme nejprve chlorid sodný (NaOH) rozpustili v malém mnoţství vody a po jeho rozpuštění jsme přelili tento roztok do odměrné baňky o objemu 100 ml a doplnili jsme jej vodou po rysku. Vypočtěte látkovou koncentraci fyzioloického roztoku. Zápis obecné rovnice. Postup Vyjádření neznámé z rovnic. c = Výpočet ární hmotnosti. Význam symbolů obecné rovnice pro tento příklad. Dosazení hodnot do vzorce. c V n n M m V M m Příklad M(NaCl) = M(Na) + M(Cl) M(NaCl) = 23 M(NaCl) = 59 c =? V = 100 ml = 0,1 dm 3 n = 0,5 M = 59 c c c M m V 0, , 0, 15 dm 3 dm dm. Výsledek. c = 0,15 3 Odpověď dm3 Látková koncentrace fyzioloického roztoku je 0,15 3 Příklad 5: Roztok chloridu sodného NaCl o koncentraci 0,5 dm 3 má objem 2 l. Vypočítej hmotnost chloridu sodného potřebného k přípravě tohoto roztoku. Zápis obecné rovnice. Postup c V n n M m Příklad 15

16 Vyjádření neznámé z rovnic. Výpočet ární hmotnosti. Význam symbolů obecné rovnice pro tento příklad. Dosazení hodnot do vzorce. m = c V M M(NaCl) = M(Na) + M(Cl) M(NaCl) = 23 M(NaCl) = 59 m =? V = 2 l = 2 dm 3 dm c = 0,5 3 M = 59 m = c V M m = 0,5 3 m = dm 2 dm 3 59 Výsledek. m = 59 Odpověď. Hmotnost chloridu sodného je 59. dm Příklad 6: Máš k dispozici 20 hydroxidu sodného NaOH, který pouţiješ k přípravě roztoku s ární koncentrací 2 3. Jaký objem bude mít tento roztok hydroxidu sodného? Postup Zápis obecné rovnice. Vyjádření neznámé z rovnic. V = Výpočet ární hmotnosti. c V n n M m c m M Příklad M(NaOH) = M(Na) + M(O) + M(H) M(NaOH) = 23 M(NaOH) = Význam symbolů obecné rovnice pro tento příklad. V =? m = 20 dm c = 2 3 M = 40 16

17 Dosazení hodnot do vzorce. V = V c m M dm V = 0,25 dm 3 Výsledek. V = 0,25 dm 3 Odpověď. Objem roztoku hydroxidu sodného bude 0,25 dm 3. Příklady k procvičování: 1. V nemocnici pacientům podávají umělou výţivu přímo do ţil. Jedná se o roztok lukózy (C 6 H 12 O 6 ) ve vodě. Kolik ramů lukózy pouţijí sestry pro přípravu 500 ml jejího roztoku, kdyţ víte, ţe se jedná o roztok s koncentrací 0,260 dm moḷ 3 2. Vypočítejte látkovou koncentraci 500 ml vody, která má látkové mnoţství 2. a objem 150 ml. Její 3. Kyselina chlorovodíková má látkovou koncentraci 1,5 dm3 látkové mnoţství v tomto roztoku je: a) 0,15 dm 3 b) 15 dm 3 c) 6,6 dm 3 4. Hydroxid draselný byl rozpuštěn ve vodě. Tento roztok má látkovou koncentraci dm 0,25 3. Látkové mnoţství hydroxidu draselného v roztoku je 0,5. Jaký je objem tohoto roztoku? 5. Doplňte volná políčka v tabulce: látkové množství [] látková koncentrace [ dm 3 ] objem [dm 3 ] 1, ,5 17

18 0,5 0,25 0,5 0,5 3.4 Výpočty z chemických vzorců Často potřebujeme znát obsah některého prvku v jeho sloučenině, např. obsah kovu v jeho rudě. Z chemického vzorce je moţné na základě jednoduché trojčlenky zjistit hmotnost jednotlivých prvků ve sloučenině. Takových výpočtů se většinou vyuţívá v chemickém průmyslu. [1] Vzorové příklady: Příklad 1: Jakou hmotnost má olovo, které je obsaţeno v 1000 jeho rudy alenitu PbS (sulfidu olovnatém)? Postup Příklad PbS: Určení počtu jednotlivých prvků ve vzorci. Pb: 1 S: 1 M(Pb) = 207 Výpočet potřebných árních hmotností. Vyvození prvního řádku trojčlenky. Sestavení trojčlenky a určení úměrnosti. Výpočet. M(PbS) = M(Pb) + M(S) M(PbS) = 207 M(PbS) = Z árních hmotností vyplývá, že 239 PbS obsahuje 207 Pb. 239 PbS.207 Pb 1000 PbS..x Pb x x

19 Výsledek. Odpověď. x = 113 x = 113 Olovo obsažené v 1000 alenitu má hmotnost 113. Příklad 2: Vypočtěte, kolik procent zinku se nachází v jeho rudě sfaleritu ZnS (sulfidu zinečnatém)? Postup Příklad ZnS: Určení počtu jednotlivých prvků ve vzorci. Zn: 1 S: 1 M(Zn) = 65 Výpočet potřebných árních hmotností. M(ZnS) = M(Zn) + M(S) M(ZnS) = 65 M(ZnS) = Vyvození prvního řádku trojčlenky. Sestavení trojčlenky a určení úměrnosti. Výpočet. Uvažujeme, že 100% je celková ární hmotnost ZnS a Zn je jeho procentuální část. 97 ZnS.100% 65 Zn..x % x x x = 67% Výsledek. x = 67% Odpověď. Sfalerit obsahuje 67 % zinku. Příklad 3:Součástí uhlí je sulfid ţeleznatý (FeS 2 ) pyrit. 1 t uhlí obsahuje 3 % pyritu. Vypočtěte hmotnost síry obsaţené v 1 tuně uhlí. 19

20 Postup Sestavení trojčlenky pro výpočet hmotnosti pyritu (sulfidu ţeleznatého) FeS 2 v 1 tuně uhlí. Výpočet. Určení počtu jednotlivých prvků ve vzorci. Výpočet potřebných árních hmotností. Vyvození prvního řádku trojčlenky. Sestavení trojčlenky a určení úměrnosti. Výpočet. Výsledek. Odpověď. Příklad 1 t uhlí.100% x t pyritu.3% 1 x x x = 0,03 t = 30 k FeS 2 : Fe: 1 S: 2 M(S) = 32 M(FeS 2 ) = M(Fe) + 2 M(S) M(FeS 2 ) = M(FeS 2 ) = 120 Z árních hmotností vyplývá, že 120 FeS 2 obsahuje 2 32 S. 120 FeS = 64 S 30 k FeS 2..x S x 120 x x = 16 k x = 16 k V 1 tuně uhlí je součástí pyritu 16 k síry. Příklady k procvičování: 1. Vypočítejte procentuální obsah kyslíku a uhlíku v oxidu uhličitém CO Kolik kiloramů ţeleza je obsaţeno v 1000 k jeho rudy hematitu Fe 2 O 3 (oxidu ţelezitém)? 20

21 3. Glukóza C 6 H 12 O 6 je důleţitá pro funkci svalů. Vypočtěte, kolik procent kyslíku lukóza obsahuje. 4. Kolik ramů vody obsahuje 100 pentahydrátu síranu měďnatého CuSO 4 5H 2 O? 5. Vypočtěte, kolik ramů vodíku je obsaţeno v 15 amoniaku NH Výpočty z chemických rovnic Potřebujeme-li připravit určité množství látky (produktu), musíme z chemické rovnice vypočítat, jaké množství reaktantů (výchozích látek) budeme potřebovat. Můţeme také vypočítat, jaké množství produktů vznikne z určitého mnoţství reaktantů. Pouţitá chemická rovnice musí být doplněna o stechiometrické koeficienty, aby platil zákon zachování hmotnosti. [1] Při výpočtech z chemických rovnic můţeme pouţít trojčlenku (viz postup a) nebo poměr látkových množství (viz postup b). Vzorové příklady: Příklad 1: V laboratoři připravujeme vodík např. i reakcí kyseliny chlorovodíkové HCl se zinkem Zn. Vypočítej, kolik ramů vodíku připravíme při pouţití 100 zinku. Reakce probíhá podle rovnice: 2HCl + Zn ZnCl 2 + H 2 Postup a) Příklad V rovnici si barevně označíme látky, se kterými budeme počítat. Zapíšeme si zjednodušenou rovnici, ve které zdůrazníme stechiometrické koeficienty látek, s nimiţ budeme počítat. Výpočet árních hmotností označených látek. 2HCl + Zn ZnCl 2 + H 2 1Zn 1H 2 M(Zn) = 65 M(H 2 ) = 2 M(H) M(H 2 ) = 2 1 M(H 2 ) = 2 21

22 Vyvození prvního řádku trojčlenky. Sestavení trojčlenky a určení úměrnosti. Výpočet. Výsledek. Odpověď. Z árních hmotností a zjednodušené rovnice vyplývá, že z 65 Zn připravíme 2 H Zn.2 H Zn..x H 2 2 x x x = 3 x = Ze 100 zinku připravíme 3 vodíku. Postup b) V rovnici si barevně označíme látky, se kterými budeme počítat. Příklad 2HCl + Zn ZnCl 2 + H 2 Zapíšeme si zjednodušenou rovnici, ve které zdůrazníme stechiometrické koeficienty látek, s nimiţ budeme počítat. 1Zn 1H 2 Vyjádříme poměr látkových mnoţství látek, které jsme barevně označili. n( ( H Zn) ) Zápis obecné rovnice pro výpočet látko- n M m vého mnoţství. n n(zn) = n(h 2 ) M(Zn) = 65 Výpočet árních hmotností označených látek. M(H 2 ) = 2 M(H) M(H 2 ) = 2 1 M(H 2 ) = 2 Dosazení do obecné rovnice. Výpočet. n(zn) = n(h 2 ) 22

23 Výsledek. Odpověď. M m ( Zn Zn ) ) mh ( ) ( 2 ( ) mzn M mh H2 ) ( ). ( ) M( Zn M ) H ( 2 2 mh) ( 2 m(h 2 ) = 3 m(h 2 ) = 3 Ze 100 zinku připravíme 3 vodíku. Příklad 2: Alkalické kovy reaují s vodou za vzniku hydroxidů. Při této reakci se uvolňuje vodík. Vypočítej hmotnost vodíku, který vznikne při reakci 20 draslíku s vodou. Reakce probíhá podle rovnice: 2K + 2H 2 O 2 KOH + H 2 Postup a) V rovnici si barevně označíme látky, se kterými budeme počítat. Zapíšeme si zjednodušenou rovnici, ve které zdůrazníme stechiometrické koeficienty látek, s nimiţ budeme počítat. Příklad 2K + 2H 2 O 2 KOH + H 2 2K 1H 2 M(K) = 39 Výpočet árních hmotností označených látek. Vyvození prvního řádku trojčlenky. Sestavení trojčlenky a určení úměrnosti. Výpočet. M(H 2 ) = 2 M(H) M(H 2 ) = 2 1 M(H 2 ) = 2 Z árních hmotností a zjednodušené rovnice vyplývá, že z 2 39 K připravíme 2 H = 78 K.2 H 2 20 K.....x H 2 2 x

24 Výsledek. Odpověď. x x = 0,5 x =0,5 Při reakci 20 draslíku s vodou vznikne 0,5 vodíku. Postup b) Příklad V rovnici si barevně označíme látky, se 2K + 2H 2 O 2 KOH + H 2 kterými budeme počítat. Zapíšeme si zjednodušenou rovnici, ve které zdůrazníme stechiometrické koeficienty látek, s nimiţ budeme počítat. 2K 1H 2 Vyjádříme poměr látkových mnoţství látek, které jsme barevně označili. n( ( H K) ) Zápis obecné rovnice pro výpočet látko- n M m vého mnoţství. n n(k) = 2. n(h 2 ) M(K) = 39 Výpočet árních hmotností označených látek. Dosazení do obecné rovnice. Výpočet. M(H 2 ) = 2 M(H) M(H 2 ) = 2 1 M(H 2 ) = 2 n(k) = 2 n(h 2 ) ( ( ) 2 ( 2 M mk K) ( ) 2) ( ) mk M mh H mh ( ) M ( 2 2 mh) ( 2 m(h 2 ) = 0,5 ) 2 M( K H )

25 Výsledek. Odpověď. m(h 2 ) = 0,5 Při reakci 20 draslíku s vodou vznikne 0,5 vodíku. Příklad 3: Při reakci sodíku s vodou vzniká hydroxid sodný NaOH a uvolňuje se vodík. Vypočítej hmotnost hydroxidu sodného, který vznikne reakcí 46 sodíku s vodou. Reakce probíhá podle rovnice: 2Na + 2H 2 O 2NaOH + H 2 Postup a) V rovnici si barevně označíme látky, se kterými budeme počítat. Zapíšeme si zjednodušenou rovnici, ve které zdůrazníme stechiometrické koeficienty látek, s nimiţ budeme počítat. Příklad 2Na + 2H 2 O 2NaOH + H 2 2Na 2NaOH 1Na 1NaOH M(Na) = 23 Výpočet árních hmotností označených látek. Vyvození prvního řádku trojčlenky. Sestavení trojčlenky a určení úměrnosti. Výpočet. Výsledek. Odpověď. M(NaOH) = M(Na) + M(O) + M(H) M(NaOH) = 23 M(NaOH) = Z árních hmotností a zjednodušené rovnice vyplývá, že z 23 Na připravíme 40 NaOH. 23 Na NaOH 46 K... x NaOH x 23 x x = 80 x =80 Při reakci 46 sodíku s vodou vznikne 80 hydroxidu sodného. 25

26 Postup b) Příklad V rovnici si barevně označíme látky, se 2Na + 2H 2 O 2NaOH + H 2 kterými budeme počítat. Zapíšeme si zjednodušenou rovnici, ve které zdůrazníme stechiometrické koeficienty látek, s nimiţ budeme počítat. 2Na 2NaOH 1Na 1NaOH Vyjádříme poměr látkových mnoţství látek, ( ) které jsme barevně označili. n( NaOH Na ) 1 1 Zápis obecné rovnice pro výpočet látko- n M m vého mnoţství. n n(na) = n(naoh) M(Na) = 23 Výpočet árních hmotností označených látek. Dosazení do obecné rovnice. Výpočet. Výsledek. Odpověď. M(NaOH) = M(Na) + M(O) + M(H) M(NaOH) = 23 M(NaOH) = 40 n(na) = n(naoh) ( ) M m( ( Na Na ) ) M m ( NaOH ) mnaoh ( ) mna NaOH ( ) ( ) M M ( Na NaOH ) mnaoh ( ) 23 m(naoh) = 80 m(naoh) = 80 Při reakci 46 sodíku s vodou vznikne 80 hydroxidu sodného. Příklad 4: Neutralizací hydroxidu sodného o koncentraci 0,5 dm 3 kyselinou chlorovodíkovou vzniká chlorid sodný a voda. Vypočtěte objem hydroxidu sodného, kdyţ víte, ţe jste 26

27 pouţili 20 cm 3 kyseliny chlorovodíkové o koncentraci 1 dm moḷ 3 Reakce probíhá podle rovnice: NaOH + HCl NaCl + H 2 O Postup V rovnici si barevně označíme látky, se kterými budeme počítat. Zapíšeme si zjednodušenou rovnici, ve které zdůrazníme stechiometrické koeficienty látek, s nimiţ budeme počítat. Příklad NaOH + HCl NaCl + H 2 O 1NaOH 1HCl Vyjádříme poměr látkových mnoţství látek, ( NaOH ) které jsme barevně označili. ( ) 1 1 nhcl Zápis obecné rovnice pro výpočet látkového mnoţství. Dosazení do obecné rovnice. Výpočet. n n(naoh) = n(hcl) n = c V n(naoh) = n(hcl) c(naoh) V(NaOH) = c(hcl) V(HCl) V(NaOH) = V(NaOH) = c ( HClVHCl ) ( ) cnaoh ( ) 1 3 dm 3 0,02dm 0,5 dm 3 V(NaOH) = 0,04 dm 3 = 40 cm 3 Výsledek. V(NaOH) = 40 cm 3 Odpověď. Při neutralizaci kyselinou chlorovodíkovou použijeme 40 cm 3 hydroxidu sodného. Příklad 5: Při titraci 30 cm 3 roztoku uhličitanu sodného Na 2 CO 3 jste spotřebovali 20 cm 3 dm kyseliny chlorovodíkové HCl, která měla koncentraci 0,5 3. Vypočítejte látkovou koncentraci roztoku uhličitanu sodného, kdyţ víte, ţe reakce probíhá podle rovnice: Na 2 CO HCl 2NaCl + CO 2 + H 2 O Postup Příklad V rovnici si barevně označíme látky, se Na 2 CO HCl 2NaCl + CO 2 + H 2 O kterými budeme počítat. 27

28 Zapíšeme si zjednodušenou rovnici, ve které zdůrazníme stechiometrické koeficienty látek, s nimiţ budeme počítat. Vyjádříme poměr látkových mnoţství látek, které jsme barevně označili. Zápis obecné rovnice pro výpočet látkového mnoţství. 1Na 2 CO 3 2 HCl n ( 2 3) n Na ( HCl CO ) n(na 2 CO 3 ) = n(hcl) n = c V 2 n(na 2 CO 3 ) = n(hcl) 2 c(na 2 CO 3 ) V(Na 2 CO 3 ) = c(hcl) V(HCl) c(na 2 CO 3 c ( HClVHCl ) ( ) ) = 2 V(Na2CO3 ) Dosazení do obecné rovnice. Výpočet. 0,5 3 3 c(na 2 CO 3 ) = dm 0,02dm 2 0,03dm3 c(na 2 CO 3 ) = 0,17 dm 3 Výsledek. c(na 2 CO 3 ) = 0,17 dm 3 Odpověď. Látková koncentrace uhličitanu vápenatého při neutralizaci kyselinou chlorovodíkovou dm je 0,17 3. Příklad 6: Kolik cm 3 kyseliny chlorovodíkové HCl o koncentraci 0,6 dm 3 je potřeba k přípravě 10 chloridu sodného NaCl? Neutralizace probíhá podle rovnice: NaOH + HCl NaCl + H 2 O Postup V rovnici si barevně označíme látky, se kterými budeme počítat. Zapíšeme si zjednodušenou rovnici, ve které zdůrazníme stechiometrické koeficienty Příklad NaOH + HCl NaCl + H 2 O 1HCl 1NaCl 28

29 látek, s nimiţ budeme počítat. Vyjádříme poměr látkových mnoţství látek, ( HCl ) které jsme barevně označili. ( ) 1 1 nnacl Zápis obecných rovnic pro výpočet látkového mnoţství. n n(hcl) = n(nacl) n = c V n = M m Výpočet ární hmotnosti látky, u níţ známe nebo máme vypočítat hmotnost. M(NaCl) = M(Na) + M(Cl) M(NaCl) = 23 M(NaCl) = n(hcl) = n(nacl) c(hcl) V(HCl) = V(HCl) = Dosazení do obecné rovnice. Výpočet. V(HCl) = m ( NaCl ) M ( NaCl ) ( ) M( NaCl m NaCl ) chcl ( ) dm 3 V(HCl) = 0,028 dm 3 = 28 cm 3 Výsledek. V(HCl) = 28 cm 3 K přípravě 10 chloridu sodného potřebujeme 28 cm 3 kyseliny Odpověď. chlorovodíkové. Příklad 7: Při titraci uhličitanu sodného Na 2 CO 3 kyselinou chlorovodíkovou HCl byla její spotřeba 25 cm 3. Kolik uhličitanu sodného Na 2 CO 3 jste o koncentraci 0,4 dm3 pouţili? Reakce probíhá podle rovnice: Na 2 CO HCl 2NaCl + CO 2 + H 2 O Postup V rovnici si barevně označíme látky, se kterými budeme počítat. Zapíšeme si zjednodušenou rovnici, ve které zdůrazníme stechiometrické koeficienty látek, s nimiţ budeme počítat. Příklad Na 2 CO HCl 2NaCl + CO 2 + H 2 O 1Na 2 CO 3 2 HCl 29

30 Vyjádříme poměr látkových mnoţství látek, které jsme barevně označili. Zápis obecných rovnic pro výpočet látkového mnoţství. Výpočet ární hmotnosti látky, u níţ známe nebo máme vypočítat hmotnost. Dosazení do obecné rovnice. Výpočet. Výsledek. Odpověď. n ( 2 3) n Na ( HCl CO ) n(na 2 CO 3 ) = n(hcl) n = c V n = M m M(Na 2 CO 3 ) = 2 M(Na) + M(C) + 3 M(O) M(Na 2 CO 3 ) = M(Na 2 CO 3 ) = n(na 2 CO 3 ) = n(hcl) m ( Na ) 2 2CO3 M ( Na 2 CO = c(hcl) V(HCl) 3) m(na 2 CO 3 ) = chcl ( ) VHCl ( ) MNa ( 3 m(na 2 CO 3 ) = 2 2CO),4 0, dm 3 dm m(na 2 CO 3 ) = 0,53 m(na 2 CO 3 ) = 0,53 K titraci jsme použili 0,53 uhličitanu sodného. Příklad 8: Vypočítejte ární hmotnost hydroxidu, kdyţ víte, ţe při neutralizaci s kyselinou dusičnou jste připravili roztok z 0,06 tohoto hydroxidu a kyselina dusičná a její spotřeba činila 15 cm 3. Reakce probíhá podle rovnice: měla koncentraci 0,1 dm3 HNO 3 + XOH XNO 3 + H 2 O 30

31 Postup V rovnici si barevně označíme látky, se kterými budeme počítat. Zapíšeme si zjednodušenou rovnici, ve které zdůrazníme stechiometrické koeficienty látek, s nimiţ budeme počítat. Příklad HNO 3 + XOH XNO 3 + H 2 O 1HNO 3 1XOH Vyjádříme poměr látkových mnoţství látek, ( 3) které jsme barevně označili. n( HNO XOH ) 1 1 Zápis obecných rovnic pro výpočet látkového mnoţství. n n(hno 3 ) = n(xohl) n = c V n = M m Dosazení do obecné rovnice. Výpočet. Výsledek. Odpověď. n(hno 3 ) = n(xohl) c(hno 3 ) V(HNO 3 ) = M(XOH) = M(XOH) = M(XOH) = 40 M(XOH) = 40 m ( XOH ) M ( XOH ) m ( XOH ) chnov ( 3) ( HNO 3) 0,06 01, 3 dm 3 0, 015 dm Molární hmotnost hydroxidu je 40. Příklady k procvičování: 1. Reakcí uhličitanu vápenatého CaCO 3 s kyselinou dusičnou HNO 3 vzniká dusičnan vápenatý Ca(NO 3 ) 2. Kolik ramů dusičnanu vápenatého připravíte, kdyţ pouţijete 200 uhličitanu vápenatého? Reakce probíhá podle rovnice: CaCO 3 + 2HNO 3 Ca(NO 3 ) 2 + H 2 O + CO 2 2. Ţelezo se připravuje aluminotermicky reakcí oxidu ţelezitého Fe 2 O 3 s hliníkem. Kolik oxidu ţelezitého potřebujete na přípravu 60 ţeleza? Reakce probíhá podle rovnice: Fe 2 O 3 + 2Al Al 2 O 3 + 2Fe 31

32 3. Kolik cm 3 pouţijete při neutralizaci kyseliny chlorovodíkové HCl s koncentrací dm na hydroxid sodný NaOH, který má objem 20 cm 3 0,5 3 a koncentraci? Neutralizace probíhá podle rovnice NaOH + HCl NaCl + H 2 O 0,2 dm3 4. Bromid stříbrný je látka důleţitá ve fotorafickém průmyslu. Připravuje se reakcí s koncentrací 0,1 dm3 dusičnanu stříbrného a bromidu draselného. Kolik cm 3 dusičnanu stříbrného musíme pouţít, aby došlo k vysráţení s 20 cm 3 roztoku bromidu draselného o koncentraci 0,2 dm3 ANO 3 + KBr ABr + KNO 3.? Sráţecí reakce probíhá podle rovnice kyselinou chlorovodíkovou HCl o koncentraci 0,5 dm3 5. Kolik ramů uhličitanu sodného Na 2 CO 3 je třeba naváţit, aby spotřeba při titraci byla 20 cm 3? Titrace probíhá podle rovnice Na 2 CO HCl 2NaCl + CO 2 + H 2 O 6. Při neutralizaci hydroxidu draselného KOH 10 cm 3 kyseliny sírové H 2 SO 4 byla naváţka tohoto hydroxidu 5,6. Jakou koncentraci měla kyselina sírová? Neutralizace probíhá podle rovnice 2KOH + H 2 SO 4 K 2 SO 4 + H 2 O 32

33 4. Chemické pokusy KARTA PRO ŽÁKA Stanovení obsahu krystalové vody v CuSO 4 5H 2 O Jméno: Třída: Spolupracovník: Úkol: Stanovte hmotnost krystalové vody v pentahydrátu síranu měďnatéhocuso 4 5H 2 O výpočtem i prakticky. Pomůcky a laboratorní sklo: porcelánový kelímek, trojnoţka, trianl, laboratorní kleště, exsikátor Chemikálie: pentahydrát síranu měďnatého CuSO 4 5H 2 O Chemické rovnice: CuSO 4 5H 2 O CuSO 4 + 5H 2 O Výpočet: Vypočtěte hmotnost síranu měďnatého a hmotnost krystalové vody v 1,5 pentahydrátu síranu měďnatého. Vlastní pracovní postup: 1. Čistý porcelánový kelímek ţíháme minimálně 15 min na vzdušné lázni. Vzdušnou lázeň si sestavíme tak, ţe na trojnoţku postavíme trianl se zahnutými konci drátů, aby se dno kelímku nacházelo asi 2 cm nad trojnoţkou. 2. Po zahřátí kelímek necháme zchladnout ve volném prostoru. Teprve potom jej čistými kleštěmi přeneseme do exsikátoru. Po dalších 15 minutách kelímek zváţíme s přesností na 0,1 m. Celý postup se zahříváním a chladnutím kelímku ještě jed- 33

34 nou opakujeme. Při druhém váţení nesmí být rozdíl v hmotnosti prvního a druhého váţení větší neţ 0,3 m. 3. Mezitím si ve volném čase rozetřeme v suché třecí misce asi 3 CuSO 4. 5H 2 O. Do připraveného kelímku naváţíme s přesností na 0,1 m tento rozetřený, krystalický síran měďnatý s přesností na 0,1 m. Naváţku volíme podle velikosti kelímku. (cca 1,5 ) 4. Kelímek s naváţkou zahříváme, rovněţ na vzdušné lázni, tak dlouho, dokud modré zbarvení, nepřejde v bílou barvu bezvodého síranu měďnatého. Kelímek necháme zchladnout, zváţíme jej a z rozdílů hmotností vypočteme obsah krystalové vody v ramech. Po provedení pokusu kelímek vypláchneme destilovanou vodou. [2] 5. Zváţenou hmotnost srovnáme s hmotností vypočtenou. Aparatura: Obr. 1 Stanovení krystalové vody v CuSO 4 5H 2 O [3] Závěr: Po zahřátí pentahydrátu síranu měďnatého ve vzdušné lázni došlo k odpaření krystalové vody a vznikla tak bílá látka -. Vypočítali jsme, ţe v 1,5 pentahydrátu síranu měďnatého je obsaţeno 0,6 krystalové vody. Při pokusu jsme zváţili... vody. Důvody rozdílných výsledků mohou být tyto: Otázky a odpovědi k pokusu: 1. Proč se mění barva pentahydrátu síranu měďnatého při jeho zahřívání? 2. Jak se jmenuje bílá látka, která vznikla vyţíháním pentahydrátu síranu měďnatého? 3. Co je modrá skalice? 34

35 POKUS Stanovení obsahu krystalové vody v CuSO 4 5H 2 O Č. 1 Princip pokusu a jeho zařazení do RVP: METODIKA PRO UČITELE Kelímek s naváţkou krystalického síranu měďnatého CuSO 4 5H 2 O zahříváme na vzdušné lázni tak dlouho, dokud modré zbarvení (způsobené koordinačním kationtem [Cu(H 2 O) 4 ] 2+ ), nepřejde v bílou barvu bezvodého síranu měďnatého. Kelímek necháme zchladnout, zváţíme jej a z rozdílů hmotností vypočteme obsah krystalové vody v ramech i procentech. [2] ANORGANICKÉ SLOUČENINY - soli kyslíkaté a nekyslíkaté vlastnosti, pouţití vybraných solí, oxidační číslo, názvosloví Pomůcky a laboratorní sklo: porcelánový kelímek, trojnoţka, trianl, laboratorní kleště, exsikátor Chemikálie: pentahydrát síranu měďnatého CuSO 4 5H 2 O Bezpečnost práce: Pentahydrát síranu měďnatého - zdraví škodlivý při poţití - způsobuje váţné podráţdění očí - dráţdí kůţi První pomoc: o PO NADÝCHÁNÍ: Přejděte na čerstvý vzduch. o PŘI KONTAKTU S POKOŢKOU: Opláchněte velkým mnoţstvím vody a mýdla. Okamţitě svlékněte kontaminovaný oděv. o PŘI ZASAŢENÍ OČÍ: Několik minut opatrně vyplachujte vodou. Vyjměte kontaktní čočky, jsou-li nasazeny a pokud je lze vyjmout snadno. Pokračujte ve vyplachování. Vyhledejte očního lékaře. 35

36 o PO POŢITÍ: Okamţitě nechejte postiţeného vypít vodu (maximálně dvě sklenice). Konzultujte s lékařem. [4] Síran měďnatý - toxický při poţití - dráţdí kůţi - způsobuje váţné podráţdění očí První pomoc: o PO NADÝCHÁNÍ: Přejděte na čerstvý vzduch. o PŘI KONTAKTU S POKOŢKOU: Opláchněte velkým mnoţstvím vody. Okamţitě svlékněte kontaminovaný oděv. o PŘI ZASAŢENÍ OČÍ: Vypláchněte velkým mnoţstvím vody. Vyhledejte očního lékaře. o PO POŢITÍ: Podejte postiţenému vodu (maximálně dvě sklenice). Okamţitě vyhledejte lékařskou pomoc. [4] Chemické rovnice: CuSO 4 5H 2 O CuSO 4 + 5H 2 O Výpočet: Vypočtěte hmotnost síranu měďnatého a hmotnost krystalové vody v 1,5 pentahydrátu síranu měďnatého. Postup V rovnici si barevně označíme látky, se kterými budeme počítat. Zapíšeme si zjednodušenou rovnici, ve které zdůrazníme stechiometrické koeficienty látek, s nimiţ budeme počítat. Výpočet árních hmotností označených látek. Příklad CuSO 4. 5H 2 O CuSO 4 + 5H 2 O 1CuSO 4 5H 2 O 1CuSO 4 M(CuSO 4 5H 2 O) = M(Cu) + M(S) + 4 M(O) +5 [2 M(H) + M(O)] + 32 M(CuSO 4 5H 2 O) = [ ] 36

37 M(CuSO 4 5H 2 O) = 250 M( CuSO 4 ) = M(Cu) + M(S) + 4 M(O) + M(CuSO 4 ) = M(CuSO 4 ) = 160 Vyvození prvního řádku trojčlenky. Sestavení trojčlenky a určení úměrnosti. Výpočet. Výsledek. Odpověď. Vlastní postup: Z árních hmotností a zjednodušené rovnice vyplývá, že z 250 CuSO 4 5H 2 O připravíme 160 CuSO CuSO 4 5H 2 O 160 CuSO 4 1,5 CuSO 4 5H 2 O..x CuSO 4 x, x, x = 0,9 x =0,9 hmotnost krystalové vody: 1,5 0,9 = 0,6 V 1,5 pentahydrátu síranu měďnatého je obsaženo 0,9 síranu měďnatého a 0,6 krystalové vody. 1. Čistý porcelánový kelímek ţíháme minimálně 15 min na vzdušné lázni. Vzdušnou lázeň si sestavíme tak, ţe na trojnoţku postavíme trianl se zahnutými konci drátů, aby se dno kelímku nacházelo asi 2 cm nad trojnoţkou. 2. Po zahřátí kelímek necháme zchladnout ve volném prostoru. Teprve potom jej čistými kleštěmi přeneseme do exsikátoru. Po dalších 15 minutách kelímek zváţíme s přesností na 0,1 m. Celý postup se zahříváním a chladnutím kelímku ještě jednou opakujeme. Při druhém váţení nesmí být rozdíl v hmotnosti prvního a druhého váţení větší neţ 0,3 m. 37

38 3. Mezitím si ve volném čase rozetřeme v suché třecí misce asi 3 CuSO 4. 5H 2 O. Do připraveného kelímku naváţíme tento rozetřený, krystalický síran měďnatý s přesností na 0,1 m. Naváţku volíme podle velikosti kelímku. (cca 1,5 ) 4. Kelímek s naváţkou zahříváme, rovněţ na vzdušné lázni, tak dlouho, dokud modré zbarvení, nepřejde v bílou barvu bezvodého síranu měďnatého. Kelímek necháme zchladnout, zváţíme jej a z rozdílů hmotností vypočteme obsah krystalové vody v ramech. Po měření kelímek vypláchneme destilovanou vodou. [2] 5. Zváţenou hmotnost srovnáme s hmotností vypočtenou. Aparatura: Obr. 1 Stanovení krystalové vody v CuSO 4 5H 2 O [3] Závěr: Po zahřátí pentahydrátu síranu měďnatého ve vzdušné lázni došlo k odpaření krystalové vody a vznikla tak bílá látka síran měďnatý. Vypočítali jsme, ţe v 1,5 pentahydrátu síranu měďnatého je obsaţeno 0,6 krystalové vody. Při pokusu jsme zváţili (vypočítané množství) vody. Důvody rozdílných výsledků mohou být tyto: - nedošlo k odpaření veškeré krystalové vody - nepřesně jsme navážili pentahydrát síranu měďnatého 38

39 Otázky a odpovědi k pokusu: 1. Proč se mění barva pentahydrátu síranu měďnatého při jeho zahřívání? (odpařuje se krystalová voda a pentahydrát síranu měďnatého se mění na bezvodý síran měďnatý, který má bílou barvu) 2. Jak se jmenuje bílá látka, která vznikla vyţíháním pentahydrátu síranu měďnatého? (síran měďnatý) 3. Co je modrá skalice? (triviální název pentahydrátu síranu měďnatého) KARTA Příprava nasyceného vodného roztoku kuchyňské PRO ŽÁKA soli Úkol: Jméno: Třída: Spolupracovník: 1. Vypočtěte hmotnostní zlomek nasyceného roztoku kuchyňské soli (chloridu sodného NaCl). 2. Připravte nasycený roztok kuchyňské soli (chloridu sodného NaCl). Pomůcky a laboratorní sklo: kádinka, skleněná tyčinka, lţička, váţenka, odměrný válec Chemikálie: chlorid sodný NaCl, voda H 2 O Výpočet: Vypočtěte hmotnostní zlomek nasyceného roztoku chloridu sodného ve vodě. Nasycený roztok připravíte rozpuštěním 36 chloridu sodného ve 100 cm 3 vody. 39

40 Vlastní pracovní postup: 1. Navaţíme si 36 chloridu sodného. 2. Pomocí odměrného válce si odměříme do kádinky 100 cm 3 vody. 3. Ve vodě rozpustíme naváţené mnoţství chloridu sodného. 4. Vyzkoušíme, jestli by bylo moţné ve vodě rozpustit i další mnoţství chloridu sodného. 5. Vypočítáme hmotnostní zlomek připraveného nasyceného roztoku chloridu sodného ve vodě. Závěr: Nasycený roztok chloridu sodného ve vodě připravíme rozpuštěním chloridu sodného ve 100 cm 3 vody. Takto připravený roztok má hmotnostní zlomek... Otázky a odpovědi k pokusu: 1. Co je to nasycený roztok? 2. Jak urychlíme rozpouštění látek v rozpouštědle? 3. Jak vypočítáme hmotnostní zlomek roztoků? POKUS Č. 2 Příprava nasyceného vodného roztoku kuchyňské soli METODIKA PRO UČITELE Princip pokusu a jeho zařazení do RVP: Nasycený roztok je takový roztok, ve kterém se při dané teplotě jiţ více rozpouštěné látky nerozpustí. Ve 100 vody se rozpustí při teplotě 20 C a tlaku 101 kpa 36 chloridu sodného.[1] SMĚSI směsi nasycený roztok 40

41 Pomůcky a laboratorní sklo: kádinka, skleněná tyčinka, lţička, váţenka, odměrný válec Chemikálie: chlorid sodný NaCl, voda H 2 O Bezpečnost práce: Chlorid sodný - tato látka není klasifikována jako nebezpečná podle leislativy Evropské unie První pomoc: o PO NADÝCHÁNÍ: Přejděte na čerstvý vzduch. o PŘI KONTAKTU S POKOŢKOU: Opláchněte velkým mnoţstvím vody. Okamţitě svlékněte kontaminovaný oděv. o PŘI ZASAŢENÍ OČÍ: Vypláchněte velkým mnoţstvím vody. o PO POŢITÍ: Nechejte postiţeného vypít vodu (maximálně dvě sklenice). Výpočet: V případě nevolnosti vyhledejte lékaře. [4] Vypočtěte hmotnostní zlomek nasyceného roztoku chloridu sodného ve vodě. Nasycený roztok připravíte rozpuštěním 36 chloridu sodného ve 100 cm 3 vody. w ( A) m ( m A ) w(nacl) = w(nacl) = w(nacl) = 0,27 w(nacl) = 27% ( ) m( HO m 2 ) NaCl m( NaCl ) Pozn.: Tento výpočet není v tabulce, protože tabulku pro tento typ výpočtů zpracovala Lenka Kozáková v diplomové práci. 41

42 Vlastní pracovní postup: 1. Navaţíme si 36 chloridu sodného. 2. Pomocí odměrného válce si odměříme do kádinky 100 cm 3 vody. 3. Ve vodě rozpustíme naváţené mnoţství chloridu sodného. 4. Vyzkoušíme, jestli by bylo moţné ve vodě rozpustit i další mnoţství chloridu sodného. 5. Vypočítáme hmotnostní zlomek připraveného nasyceného roztoku chloridu sodného ve vodě. Závěr: Nasycený roztok chloridu sodného ve vodě připravíme rozpuštěním 36 chloridu sodného ve 100 cm 3 vody.takto připravený roztok má hmotnostní zlomek 27%. Otázky a odpovědi k pokusu: 1. Co je nasycený roztok? (takový roztok, ve kterém se při dané teplotě již více rozpouštěné látky nerozpustí) 2. Jak urychlíme rozpouštění látek v rozpouštědle? (například mícháním, zvýšením teploty) 3. Jak vypočítáme hmotnostní zlomek roztoků? ( w A) m ( m A ) ( ) KARTA PRO ŽÁKA Stanovení ární hmotnosti uhličitanu vápenatého CaCO 3 Jméno: Třída: Spolupracovník: 42

43 Úkol: 1. Vypočtěte ární hmotnost uhličitanu vápenatého z hodnot uváděných v PSP. 2. Stanovte ární hmotnost uhličitanu vápenatého CaCO 3. Pomůcky a laboratorní sklo: kádinka 250 cm 3, kádinka 50 cm 3, odměrný válec, váhy, hodinové sklo, váţenka Chemikálie: práškový CaCO 3, 20% HCl Chemické rovnice: CaCO 3 + 2HCl CaCl 2 + H 2 O + CO 2 Výpočet: Vypočtěte ární hmotnost uhličitanu vápenatého CaCO 3. Vlastní pracovní postup: 1. Do čisté kádinky si naváţíme 0,5 práškového uhličitanu vápenatého CaCO 3. Zapíšeme si jeho hmotnost s přesností na desetiny ramu.m Kádinku zakryjeme hodinovým sklem, na které postavíme malou kádinku obsahující 10 cm 3 kyseliny chlorovodíkové. 3. Takto poskládanou soustavu zváţíme a zapíšeme si její hmotnost s přesností na desetiny ramu.m Celou soustavu ponecháme na vahách a váhy nevypínáme! 5. Opatrně vezmeme kádinku s kyselinou chlorovodíkovou, sundáme hodinové sklo a kyselinu chlorovodíkovou pomalu nalijeme na uhličitan vápenatý. 6. Vše vrátíme zpět na váhy, ale v opačném pořadí: kádinka od kyseliny chlorovodíkové, na ni postavíme hodinové sklo a na něj kádinku se směsí kyseliny chlorovodíkové a uhličitanu vápenatého. 43

44 7. Po ukončení reakce zjistíme hmotnost celé soustavy.m Ze zjištěných hodnot vypočítáme ární hmotnost uhličitanu vápenatého Ca- CO 3. Aparatura: Výsledky: 1. Vyplňte tabulku: hmotnost m 1 m 2 naměřená hmotnost [] m 3 2. Z hmotností m 2 a m 3 vypočítejte hmotnost oxidu uhličitého.m 4 : m 4 = m 2 m 3 3. V rovnici vyznačte uhličitan vápenatý a oxid uhličitý látky, se kterými budete počítat: CaCO 3 + 2HCl CaCl 2 + CO 2 + H 2 O 4. Sestavte trojčlenku pro výpočet ární hmotnosti uhličitanu vápenatého podle vzoru: M(CaCO 3 ) M(CO 2 ) m 1...m 4 5. Vypočítejte ární hmotnost uhličitanu vápenatého M(CaCO 3 ) z trojčlenky. 44

45 6. Vypočítejte ární hmotnost z hodnot uvedených v periodické soustavě prvků. Závěr: Při reakci uhličitanu vápenatého s kyselinou chlorovodíkovou vzniká, chlorid vápenatý a voda. Z hmotností uhličitanu vápenatého a oxidu uhličitého jsme vypočítali ární hmotnost uhličitanu vápenatého... Z hodnot v periodické soustavě prvků jsme spočítali ární hmotnost uhličitanu vápenatého... Tyto hodnoty se liší například z těchto důvodů:.. Otázky a odpovědi k pokusu: 1. Kde najdeme ární hmotnost atomů jednotlivých prvků? 2. Jak zjistíme ární hmotnost sloučenin? 3. V jakých jednotkách je uváděna ární hmotnost? POKUS Č. 3 Stanovení ární hmotnosti uhličitanu vápenatého CaCO 3 METODIKA PRO UČITELE Princip pokusu a jeho zařazení do RVP: Při reakci uhličitanu vápenatého s kyselinou chlorovodíkovou vzniká chlorid vápenatý, voda a oxid uhličitý. Podle hmotnosti oxidu uhličitého, který se uvolní z reakční soustavy, můţeme vypočítat ární hmotnost uhličitanu vápenatého. 45

46 ANORGANICKÉ SLOUČENINY soli kyslíkaté a nekyslíkaté vlastnosti, pouţití vybraných solí, oxidační číslo, názvosloví Pomůcky a laboratorní sklo: kádinka 250 cm 3, kádinka 50 cm 3, odměrný válec, váhy, hodinové sklo, váţenka Chemikálie: práškový CaCO 3, 20% HCl Bezpečnost práce: Uhličitan vápenatý - tato látka není klasifikována jako nebezpečná podle leislativy Evropské unie První pomoc: o PO NADÝCHÁNÍ: Přejděte na čerstvý vzduch. o PŘI KONTAKTU S POKOŢKOU: Opláchněte velkým mnoţstvím vody. Okamţitě svlékněte kontaminovaný oděv. o PŘI ZASAŢENÍ OČÍ: Vypláchněte velkým mnoţstvím vody. PO POŢITÍ: Nechejte postiţeného vypít vodu (maximálně dvě sklenice). V případě nevolnosti vyhledejte lékaře. [4] Kyselina chlorovodíková - dráţdivost pro kůţi - způsobuje váţné podráţdění očí - můţe způsobit podráţdění dýchacích cest První pomoc: o PO NADÝCHÁNÍ: Přejděte na čerstvý vzduch. o PŘI KONTAKTU S POKOŢKOU: Opláchněte velkým mnoţstvím vody. Okamţitě svlékněte kontaminovaný oděv. o PŘI ZASAŢENÍ OČÍ: Vypláchněte velkým mnoţstvím vody. Vyhledejte očního lékaře. o PO POŢITÍ: Nechejte postiţeného vypít vodu (maximálně dvě sklenice). Konzultujte s lékařem. [4] 46

47 Chlorid vápenatý - způsobuje váţné podráţdění očí První pomoc: o PO NADÝCHÁNÍ: Přejděte na čerstvý vzduch. o PŘI KONTAKTU S POKOŢKOU: Opláchněte velkým mnoţstvím vody. Okamţitě svlékněte kontaminovaný oděv. o PŘI ZASAŢENÍ OČÍ: Vypláchněte velkým mnoţstvím vody. Ihned vyhledejte očního lékaře. o PO POŢITÍ: Nechejte postiţeného vypít vodu (maximálně dvě sklenice). Konzultujte s lékařem. [4] Chemické rovnice: CaCO 3 + 2HCl CaCl 2 + H 2 O + CO 2 Výpočet: Vypočtěte ární hmotnost uhličitanu vápenatého CaCO 3. Postup Zjištění počtu jednotlivých atomů ve sloučenině. Vyhledání árních hmotností prvků obsaţených ve sloučenině. Ca: 1 C: 1 O: 3 M(Ca) = 40 M(C) = 12 M(O) = 16 Příklad M(CaCO 3 ) = M(Ca) + M(C) + 3 M(O) Výpočet ární hmotnosti sloučeniny. M(CaCO 3 ) = M(CaCO 3 ) =

48 Odpověď. Molární hmotnost uhličitanu vápenatého je 100. Vlastní pracovní postup: 1. Do čisté kádinky si naváţíme 0,5 práškového uhličitanu vápenatého CaCO 3. Zapíšeme si jeho hmotnost s přesností na desetiny ramu.m Kádinku zakryjeme hodinovým sklem, na které postavíme malou kádinku obsahující 10 cm 3 kyseliny chlorovodíkové. 3. Takto poskládanou soustavu zváţíme a zapíšeme si její hmotnost s přesností na desetiny ramu.m Celou soustavu ponecháme na vahách a váhy nevypínáme! 5. Opatrně vezmeme kádinku s kyselinou chlorovodíkovou, sundáme hodinové sklo a kyselinu chlorovodíkovou pomalu nalijeme na uhličitan vápenatý. 6. Vše vrátíme zpět na váhy, ale v opačném pořadí: kádinka od kyseliny chlorovodíkové, na ni postavíme hodinové sklo a na něj kádinku se směsí kyseliny chlorovodíkové a uhličitanu vápenatého. 7. Po ukončení reakce zjistíme hmotnost celé soustavy.m Ze zjištěných hodnot vypočítáme ární hmotnost uhličitanu vápenatého Ca- CO 3. Aparatura: 48

49 Výsledky: 1. Vyplňte tabulku: naměřená hmotnost hmotnost m 1 m 2 m 3 [] 2. Z hmotností m 2 a m 3 vypočítejte hmotnost oxidu uhličitého.m 4 : m 4 = m 2 m 3 3. V rovnici vyznačte uhličitan vápenatý a oxid uhličitý látky, se kterými budete počítat: CaCO 3 + 2HCl CaCl 2 + CO 2 + H 2 O 4. Sestavte trojčlenku pro výpočet ární hmotnosti uhličitanu vápenatého podle vzoru: M(CaCO 3 )..M(CO 2 ) m 1...m 4 5. Vypočítejte ární hmotnost uhličitanu vápenatého M(CaCO 3 ) z trojčlenky. 6. Vypočítejte ární hmotnost z hodnot uvedených v periodické soustavě prvků. Závěr: Při reakci uhličitanu vápenatého s kyselinou chlorovodíkovou vzniká oxid uhličitý, chlorid vápenatý a voda. Z hmotností uhličitanu vápenatého a oxidu uhličitého jsme vypočítali ární hmotnost uhličitanu vápenatého (vypočítaná ární hmotnost). Z hodnot v periodické soustavě prvků jsme spočítali ární hmotnost uhličitanu vápenatého 100. Tyto hodnoty se liší například z těchto důvodů: - špatně jsme si napsali navážku uhličitanu vápenatého - nepřesně jsme zvážili oxid uhličitý 49

50 Otázky a odpovědi k pokusu: 1. Kde najdeme ární hmotnost atomů jednotlivých prvků? (například v periodické soustavě prvků) 2. Jak zjistíme ární hmotnost sloučenin? (sečteme ární hmotnosti atomů jednotlivých prvků obsažených ve sloučenině) 3. V jakých jednotkách uvádíme ární hmotnost? ( ) Jméno: KARTA PRO ŽÁKA Úkol: Příprava sulfidu zinečnatého Třída: Spolupracovník: 1. Vypočtěte hmotnost sulfidu zinečnatého, který vznikne reakcí 2 síry se zinkem. 2. Připravte sulfid zinečnatý ZnS. Pomůcky a laboratorní sklo: trojnoţka, kahan, kovová miska, kleště Chemikálie: prášková síra, práškový zinek Chemické rovnice: Zn + S ZnS Výpočet: Vypočtěte hmotnost sulfidu zinečnatého ZnS, který vznikne reakcí 2 síry se zinkem. 50

51 Vlastní pracovní postup: 1. Naváţíme si přesně 2 práškové síry a 4 práškového zinku. 2. Zinek a síru smícháme a zahříváme v kovové misce na trojnoţce aţ do změny barvy. 3. Po vychladnutí misky zvaţte připravený sulfid zinečnatý. Aparatura: Železná miska Trojnožka Plynový kahan Závěr: Sulfid zinečnatý můţeme připravit rekcí. a zinku v poměru.. Vypočítali jsme, ţe ze 2 síry vznikne 6,1 sulfidu zinečnatého. Při reakci 2 síry a 4 zinku jsme připravili sulfidu zinečnatého. Teoretický a praktický výtěţek reakce se můţe lišit z těchto důvodů:.. Otázky a odpovědi k pokusu: 1. Co jsou sulfidy? 2. Jaké oxidační číslo má síra v sulfidech? 3. Sulfid zinečnatý se v přírodě vyskytuje jako nerost. Jak se tento nerost nazývá? 51

52 POKUS Č. 4 Příprava sulfidu zinečnatého METODIKA PRO UČITELE Princip pokusu a jeho zařazení do RVP: Sulfid zinečnatý připravíme v laboratoři smícháním práškového zinku a práškové síry v poměru 2:1 a následným zahříváním této směsi. Reakce je příkladem slučování chemických látek, kdy z jednodušších látek vznikají látky sloţitější. ANORGANICKÉ SLOUČENINY soli kyslíkaté a nekyslíkaté vlastnosti, pouţití vybraných solí, oxidační číslo, názvosloví Pomůcky a laboratorní sklo: trojnoţka, kahan, kovová miska, kleště Chemikálie: prášková síra, práškový zinek Bezpečnost práce: Síra - dráţdí kůţi První pomoc: o PO NADÝCHÁNÍ: Přejděte na čerstvý vzduch. o PŘI KONTAKTU S POKOŢKOU: Opláchněte velkým mnoţstvím vody. Okamţitě svlékněte kontaminovaný oděv. o PŘI ZASAŢENÍ OČÍ: Vypláchněte velkým mnoţstvím vody, víčka přitom drţte široce rozevřená. V případě nutnosti vyhledejte lékaře. o PO POŢITÍ: Nechejte postiţeného vypít vodu (maximálně dvě sklenice). V případě nevolnosti vyhledejte lékaře.[4] Zinek - nebezpečný pro ţivotní prostředí 52

53 První pomoc: o PO NADÝCHÁNÍ: Přejděte na čerstvý vzduch. o PŘI KONTAKTU S POKOŢKOU: Opláchněte velkým mnoţstvím vody. Okamţitě svlékněte kontaminovaný oděv. o PŘI ZASAŢENÍ OČÍ: Vypláchněte velkým mnoţstvím vody. o PO POŢITÍ: Nechejte postiţeného vypít vodu (maximálně dvě sklenice). Konzultujte s lékařem.[4] Sulfid zinečnatý - nejedná se o nebezpečnou látku První pomoc: o PO NADÝCHÁNÍ: Přejděte na čerstvý vzduch. o PŘI KONTAKTU S POKOŢKOU: Opláchněte vodou. o PŘI ZASAŢENÍ OČÍ: Vypláchněte velkým mnoţstvím vody. o PO POŢITÍ: Postiţený musí vypít velké mnoţství vody. Vyvolejte zvracení. V případě jakýchkoliv komplikací se spojte s lékařem. [4] Chemické rovnice: Zn + S ZnS Výpočet: Vypočtěte hmotnost sulfidu zinečnatého ZnS, který vznikne reakcí 2 síry se zinkem. Postup V rovnici si barevně označíme látky, se kterými budeme počítat. Zapíšeme si zjednodušenou rovnici, ve Zn + S ZnS Příklad které zdůrazníme stechiometrické koeficienty látek, s nimiţ budeme počítat. Výpočet árních hmotností označených látek. S ZnS M(S) = 32 M(ZnS) = M(Zn) + M(S) 53

54 M(ZnS) = M(ZnS) = 97 Vyvození prvního řádku trojčlenky. Sestavení trojčlenky a určení úměrnosti. Výpočet. Z árních hmotností a zjednodušené rovnice vyplývá, že z 32 S připravíme 97 ZnS. 32 S ZnS 2 S.....x ZnS 97 x 32 2 x x = 6,1 Výsledek. x =6,1 Při reakci 2 síry se zinkem vznikne 6,1 Odpověď. sulfidu zinečnatého ZnS. Vlastní pracovní postup: 1. Naváţíme si přesně 2 práškové síry a 4 práškového zinku. 2. Zinek a síru smícháme a zahříváme v kovové misce na trojnoţce aţ do změny barvy. 3. Po vychladnutí misky zvaţte připravený sulfid zinečnatý. Aparatura: Železná miska Trojnožka Plynový kahan 54

55 Závěr: Sulfid zinečnatý můţeme připravit rekcí síry a zinku v poměru 1:2. Vypočítali jsme, ţe ze 2 síry vznikne 6,1 sulfidu zinečnatého. Při reakci 2 síry a 4 zinku jsme připravili (zvážené množství) sulfidu zinečnatého. Teoretický a praktický výtěţek reakce se můţe lišit z těchto důvodů: - nepřesně jsme navážili síru nebo železo - špatně jsme zvážili sulfid železnatý Otázky a odpovědi k pokusu: 1. Co jsou sulfidy? (dvouprvkové sloučeniny síry a kovového prvku) 2. Jaké oxidační číslo má síra v sulfidech? (-II) 3. Sulfid zinečnatý se v přírodě vyskytuje jako nerost. Jak se tento nerost nazývá? (sfalerit) KARTA PRO ŽÁKA Reakce jedlé sody Na- HCO 3 s octem Jméno: Třída: Spolupracovník: Úkol: 1. Vypočtěte hmotnost oxidu uhličitého, který se uvolní při reakci 5 jedlé sody NaHCO 3 s octem (8% roztok kyseliny octové CH 3 COOH). 2. Proveďte reakci 5 jedlé sody s octem a zvaţte vznikající oxid uhličitý. Pomůcky a laboratorní sklo: plastová láhev s uzávěrem (250 cm 3 ), lţička, zkumavka, váhy, odměrný válec Chemikálie: hydroenuhličitan sodný NaHCO 3, 8% roztok kyseliny octové (ocet) Chemické rovnice: NaHCO 3 + CH 3 COOH CH 3 COONa + H 2 O + CO 2 55

56 Výpočet: Vypočtěte hmotnost oxidu uhličitého, který se uvolní při reakci 5 jedlé sody NaHCO 3 s octem (8% roztok kyseliny octové CH 3 COOH). Vlastní pracovní postup: 1. Naváţíme si přesně 5 jedlé sody. 2. Naváţené mnoţství nasypeme do plastové láhve. 3. Odměrným válcem odměříme 10 cm 3 octa a toto mnoţství přelijeme do zkumavky. 4. Zkumavku opatrně vloţíme do plastové láhve tak, aby nedošlo ke smíchání octa a jedlé sody. Láhev zašroubujeme. 5. Plastovou láhev poloţíme na váhy a zjistíme její hmotnost na desetiny ramu.. m Nahneme plastovou láhev tak, aby se obsah zkumavky vylil na jedlou sodu. 7. Otevřeme plastovou láhev a poloţíme ji na váhy i s uzávěrem. 8. Počkáme, aţ se váha ustálí a zjistíme hmotnost plastové láhve po reakci m Vypočítáme hmotnost uvolněného oxidu uhličitého m 3 : m 3 = m 1 m 2. Aparatura: Plastová láhev Zkumavka s octem Hydroenuhličitan vápenatý 56

57 Závěr: Při reakci hydroenuhličitanu sodného s kyselinou octovou se uvolňuje z reakční soustavy. Z 5 jedlé sody vzniká teoreticky oxidu uhličitého. Prakticky vzniklo tohoto oxidu. Teoretický a praktický výtěţek reakce se můţe lišit z těchto důvodů:... Otázky a odpovědi k pokusu: 1. Jak se nazývá 8% roztok kyseliny octové? 2. Který plyn má větší hustotu: vzduch nebo oxid uhličitý? 3. Od které kyseliny je odvozena sůl hydroenuhličitan sodný? POKUS Č. 5 Reakce jedlé sody NaHCO 3 s octem METODIKA PRO UČITELE Princip pokusu a jeho zařazení do RVP: Při reakci hydroenuhličitanu sodného (jedlé sody) s octem (8% roztokem kyseliny octové) vzniká octan sodný a kyselina uhličitá. Kyselina uhličitá je nestálá kyselina, která se rozkládá na vodu a oxid uhličitý. Ten můţeme pozorovat při reakci jako šumění a unikající bublinky plynu. Z hmotnosti naváţené jedlé sody dokáţeme vypočítat hmotnost uvolněného oxidu uhličitého a následně ji můţeme srovnat s hmotností oxidu uhličitého, který nám vznikl při reakci. ANORGANICKÉ SLOUČENINY soli kyslíkaté a nekyslíkaté vlastnosti, pouţití vybraných solí, oxidační číslo, názvosloví ORGANICKÉ SLOUČENINY deriváty uhlovodíků - příklady v praxi významných alkoholů a karboxylových kyselin Pomůcky a laboratorní sklo: plastová láhev s uzávěrem (250 cm 3 ), lţička, zkumavka, váhy, odměrný válec 57

58 Chemikálie: hydroenuhličitan sodný NaHCO 3, 8% roztok kyseliny octové (ocet) Bezpečnost práce: Hydroenuhličitan sodný - tato látka není klasifikována jako nebezpečná podle leislativy Evropské unie První pomoc: o PO NADÝCHÁNÍ: Přejděte na čerstvý vzduch. o PŘI KONTAKTU S POKOŢKOU: Opláchněte velkým mnoţstvím vody. Okamţitě svlékněte kontaminovaný oděv. o PŘI ZASAŢENÍ OČÍ: Vypláchněte velkým mnoţstvím vody. o PO POŢITÍ: Nechejte postiţeného vypít vodu (maximálně dvě sklenice). V případě nevolnosti vyhledejte lékaře. [4] Kyselina octová - způsobuje poleptání První pomoc: o PO NADÝCHÁNÍ: Přejděte na čerstvý vzduch. Vyhledejte lékařskou pomoc. o PŘI KONTAKTU S POKOŢKOU: Opláchněte velkým mnoţstvím vody. Okamţitě svlékněte kontaminovaný oděv. o PŘI ZASAŢENÍ OČÍ: Vypláchněte velkým mnoţstvím vody. Vyhledejte očního lékaře. o PO POŢITÍ: Nechejte postiţeného vypít vodu (maximálně dvě sklenice). Nevyvolávejte zvracení. Neprovádějte neutralizaci. Vyhledejte lékařskou pomoc. [4] Octan sodný - nejedná se o nebezpečnou látku První pomoc: o PO NADÝCHÁNÍ: Přejděte na čerstvý vzduch. o PŘI KONTAKTU S POKOŢKOU: Opláchněte velkým mnoţstvím vody. Okamţitě svlékněte kontaminovaný oděv. o PŘI ZASAŢENÍ OČÍ: Vypláchněte velkým mnoţstvím vody. o PO POŢITÍ: Nechejte postiţeného vypít vodu (maximálně dvě sklenice). 58

59 V případě nevolnosti vyhledejte lékaře. [4] Chemické rovnice: NaHCO 3 + CH 3 COOH CH 3 COONa + H 2 O + CO 2 Výpočet: Vypočtěte hmotnost oxidu uhličitého, který se uvolní při reakci 5 jedlé sody NaHCO 3 s octem (8% roztok kyseliny octové CH 3 COOH). Postup Příklad V rovnici si barevně označíme látky, se NaHCO 3 + CH 3 COOH CH 3 COONa + kterými budeme počítat. H 2 O + CO 2 Zapíšeme si zjednodušenou rovnici, ve které zdůrazníme stechiometrické koeficienty látek, s nimiţ budeme počítat. NaHCO 3 CO 2 M(NaHCO 3 ) = M(Na) + M(H) + M(C) + 3 M(O) Výpočet árních hmotností označených látek. M(NaHCO 3 ) = M(NaHCO 3 ) = 84 M(CO 2 ) = M(C) +2 M(O) M(CO 2 ) =12 M(CO 2 ) = Vyvození prvního řádku trojčlenky. Sestavení trojčlenky a určení úměrnosti. Výpočet. Z árních hmotností a zjednodušené rovnice vyplývá, že z 84 NaHCO 3 vznikne 44 CO NaHCO CO 2 5 NaHCO 3.x CO 2 44 x

60 x x = 2,6 Výsledek. x =2,6 Při reakci 5 jedlé sody s octem se uvolní Odpověď. 2,6 oxidu uhličitého.. Vlastní pracovní postup: 1. Naváţíme si přesně 5 jedlé sody. 2. Naváţené mnoţství nasypeme do platové láhve. 3. Odměrným válcem odměříme 10 cm 3 octa a toto mnoţství přelijeme do zkumavky. 4. Zkumavku opatrně vloţíme do plastové láhve tak, aby nedošlo ke smíchání octa a jedlé sody. Láhev zašroubujeme. 5. Plastovou láhev poloţíme na váhy a změříme její hmotnost na desetiny ramu.. m Nahneme plastovou láhev tak, aby se obsah zkumavky vylil na jedlou sodu. 7. Otevřeme plastovou láhev a poloţíme ji na váhy i s uzávěrem. 8. Počkáme, aţ se váha ustálí a zjistíme hmotnost plastové láhve po reakci m Vypočítáme hmotnost uvolněného oxidu uhličitého m 3 : m 3 = m 1 m 2. Aparatura: Plastová láhev Zkumavka s octem Hydroenuhličitan vápenatý 60

61 Závěr: Při reakci hydroenuhličitanu sodného s kyselinou octovou se uvolňuje z reakční soustavy oxid uhličitý. Z 5 jedlé sody vzniká teoreticky 2,6 oxidu uhličitého. Prakticky vzniklo (vypočítané množství) tohoto oxidu. Teoretický a praktický výtěţek reakce se můţe lišit z těchto důvodů: - nepřesně jsme navážili jedlou sodu - špatně jsme zvážili oxid uhličitý Otázky a odpovědi k pokusu: 1. Jak se nazývá 8% roztok kyseliny octové? (ocet) 2. Který plyn má větší hustotu: vzduch nebo oxid uhličitý? (oxid uhličitý) 3. Od které kyseliny je odvozena sůl hydroenuhličitan sodný? (od kyseliny uhličité) Příprava chloridu draselného neutralizací vodných roztoků hydroxidu draselného kyselinou chlorovo- KARTA PRO ŽÁKA díkovou Pozn.: Pokus je určen pro žáky na ZŠ Úkol: Jméno: Třída: Spolupracovník: 1. Vypočtěte hmotnost chloridu draselného, který připravíte neutralizací hydroxidu dm draselného kyselinou chlorovodíkovou o koncentrací Připravte chlorid draselný reakcí hydroxidu sodného a kyseliny chlorovodíkové. Pomůcky a laboratorní sklo: byreta, titrační baňka, nálevka, kádinka, stojan, svorky 61

62 Chemikálie: dm kyselina chlorovodíková HCl o koncentrací 1 3, hydroxid sodný NaOH dm s koncentrací 1 3, fenolftalein Chemické rovnice: KOH + HCl KCl + H 2 O Výpočet: dm Vypočtěte hmotnost chloridu draselného, který připravíte neutralizací hydroxidu draselného kyselinou chlorovodíkovou s koncentrací 1 3. Objem kyseliny chlorovodíkové je ten, který jste poţili k neutralizaci. Vlastní pracovní postup: 1. Do stojanu připevníme byretu tak, aby se pod ni pohodlně vešla titrační baňka. 2. Do titrační baňky nalijeme 20 cm 3 hydroxidu draselného. 3. K hydroxidu draselnému přikápneme 3 kapky fenolftaleinu. 4. Do byrety opatrně nalijeme 15 cm 3 kyseliny chlorovodíkové. 5. Z byrety do titrační baňky s hydroxidem draselným přidáváme po kapkách kyselinu chlorovodíkovou. 6. Jemným krouţivým pohybem rozmícháváme přikapanou kyselinu chlorovodíkovou v titrační baňce. 7. Kyselinu chlorovodíkovou přidáváme do úplného odbarvení roztoku v titrační baňce. 8. Odměříme přesné mnoţství přidané kyseliny chlorovodíkové. 9. Zapíšeme si objem kyseliny chlorovodíkové V(HCl) 10. Zváţíme čistou, suchou odpařovací misku. 11. Do misky přelijeme připravený roztok chloridu sodného z titrační baňky. 12. Odpařovací misku s roztokem chloridu draselného zahříváme na trojnoţce kahanem, dokud se částečně neodpaří voda. 13. Roztok chloridu draselného necháme volně krystalizovat. 14. Vyloučené krystaly zváţíme a jejich hmotnost srovnáme s vypočítanou hmotností. 62

63 Aparatura: Stojan Byreta Titrační baňka Závěr: Neutralizací hydroxidu draselného kyselinou chlorovodíkovou jsme připravili roztok chloridu draselného, ze kterého jsme krystalizací získali čistý chlorid sodný. Při spotřebě. cm 3 kyseliny chlorovodíkové jsme měli připravit. chloridu draselného. Praktický výtěţek pokusu byl.. Důvody pro odlišné hmotnosti vypočítaného a připraveného mnoţství chloridu sodného mohou být tyto:.. Otázky a odpovědi k pokusu: 1. Co je neutralizace? 2. Co je krystalizace? 3. Kde se dá vyuţít chlorid draselný? 63

64 Příprava chloridu draselného neutralizací vodných POKUS roztoků hydroxidu draselného kyselinou chlorovodí- Č. 6 kovou Pozn.: Pokus je určen pro žáky na ZŠ Princip pokusu a jeho zařazení do RVP: METODIKA PRO UČITELE Neutralizace je reakce kyseliny s hydroxidem, při které vzniká sůl a voda. Reakcí kyseliny chlorovodíkové a hydroxidu draselného vzniká chlorid draselný a voda. Chlorid draselný získáme z roztoku krystalizací. ANORGANICKÉ SLOUČENINY - soli kyslíkaté a nekyslíkaté vlastnosti, pouţití vybraných solí, oxidační číslo, názvosloví Pomůcky a laboratorní sklo: byreta, titrační baňka, nálevka, kádinka, stojan, svorky Chemikálie: dm kyselina chlorovodíková HCl o koncentrací 1 3, hydroxid sodný NaOH dm s koncentrací 1 3, fenolftalein Bezpečnost práce: Hydroxid draselný - způsobuje těţké poleptání První pomoc: o PO NADÝCHÁNÍ: Přejděte na čerstvý vzduch. Vyhledejte lékaře. o PŘI KONTAKTU S POKOŢKOU: Opláchněte velkým mnoţstvím vody. Postříkejte polyethylenlykolem 400. Okamţitě svlékněte kontaminovaný oděv. 64

65 o PŘI ZASAŢENÍ OČÍ: Po dobu nejméně 10 minut vyplachujte široce otevřené oči velkým mnoţstvím vody. Okamţitě vyhledejte očního lékaře. o PO POŢITÍ: Nechejte postiţeného vypít velké mnoţství vody (i několik litrů). Nevyvolávejte zvracení. Neprovádějte neutralizaci. Ihned vyhledejte lékařskou pomoc. [4] Kyselina chlorovodíková - dráţdivost pro kůţi - způsobuje váţné podráţdění očí - můţe způsobit podráţdění dýchacích cest První pomoc: o PO NADÝCHÁNÍ: Přejděte na čerstvý vzduch. o PŘI KONTAKTU S POKOŢKOU: Opláchněte velkým mnoţstvím vody. Okamţitě svlékněte kontaminovaný oděv. o PŘI ZASAŢENÍ OČÍ: Vypláchněte velkým mnoţstvím vody. Vyhledejte očního lékaře. o PO POŢITÍ: Nechejte postiţeného vypít vodu (maximálně dvě sklenice). Konzultujte s lékařem. [4] Chlorid draselný - tato látka není klasifikována jako nebezpečná podle leislativy Evropské unie První pomoc: o PO NADÝCHÁNÍ: Přejděte na čerstvý vzduch. o PŘI KONTAKTU S POKOŢKOU: Opláchněte velkým mnoţstvím vody. Okamţitě svlékněte kontaminovaný oděv. o PŘI ZASAŢENÍ OČÍ: Vypláchněte velkým mnoţstvím vody. o PO POŢITÍ: Nechejte postiţeného vypít vodu (maximálně dvě sklenice). V případě nevolnosti vyhledejte lékaře. [4] Chemické rovnice: KOH + HCl KCl + H 2 O 65

66 Výpočet: dm Vypočtěte hmotnost chloridu draselného, který připravíte neutralizací hydroxidu draselného kyselinou chlorovodíkovou s koncentrací 1 3. Objem kyseliny chlorovodíkové je ten, který jste poţili k neutralizaci. Postup V rovnici si barevně označíme látky, se kterými budeme počítat. Zapíšeme si zjednodušenou rovnici, ve které zdůrazníme stechiometrické koeficienty látek, s nimiţ budeme počítat. Příklad KOH + HCl KCl + H 2 O 1HCl 1KCl Vyjádříme poměr látkových mnoţství ( HCl ) látek, které jsme barevně označili. ( ) 1 1 nkcl Výpočet árních hmotností potřebných látek. Zápis obecných rovnic pro výpočet látkového mnoţství. Dosazení do obecné rovnice. Výpočet. n n(hcl) = n(kcl) M(KCl) = M(K) + M(Cl) M(KCl) = 39 M(KCl) = 75 n = c V n = M m n(hcl) = n(kcl) c(hcl) V(HCl) = + 36 m ( KCl ) M ( KCl ) m(kcl) = c(hcl) V(HCl) M(KCl) m(kcl) = 1 dm 3 V(HCl) 75 m(kcl) = Výsledek. m(kcl) = Odpověď. Neutralizací hydroxidu draselného kyselinou chlorovodíkovou o koncentraci připravíme chloridu drasel- 1 dm3 ného. 66

67 Vlastní pracovní postup: 1. Do stojanu připevníme byretu tak, aby se pod ni pohodlně vešla titrační baňka. 2. Do titrační baňky nalijeme 20 cm 3 hydroxidu draselného. 3. K hydroxidu draselnému přikápneme 3 kapky fenolftaleinu. 4. Do byrety opatrně nalijeme 15 cm 3 kyseliny chlorovodíkové. 5. Z byrety do titrační baňky s hydroxidem draselným přidáváme po kapkách kyselinu chlorovodíkovou. 6. Jemným krouţivým pohybem rozmícháváme přikapanou kyselinu chlorovodíkovou v titrační baňce. 7. Kyselinu chlorovodíkovou přidáváme do úplného odbarvení roztoku v titrační baňce. 8. Odměříme přesné mnoţství přidané kyseliny chlorovodíkové. 9. Zapíšeme si objem kyseliny chlorovodíkové V(HCl) 10. Zváţíme čistou, suchou odpařovací misku. 11. Do misky přelijeme připravený roztok chloridu sodného z titrační baňky. 12. Odpařovací misku s roztokem chloridu draselného zahříváme na trojnoţce kahanem, dokud se částečně neodpaří voda. 13. Roztok chloridu draselného necháme volně krystalizovat. 14. Vyloučené krystaly zváţíme a jejich hmotnost srovnáme s vypočítanou hmotností. 67

68 Aparatura: Stojan Byreta Titrační baňka Závěr: Neutralizací hydroxidu draselného kyselinou chlorovodíkovou jsme připravili roztok chloridu draselného, ze kterého jsme krystalizací získali čistý chlorid draselný. Při spotřebě (množství spotřebované při titraci) cm 3 kyseliny chlorovodíkové jsme měli připravit (vypočítané množství KCl) chloridu draselného. Praktický výtěţek pokusu byl (zvážené množství KCl). Důvody pro odlišné hmotnosti vypočítaného a připraveného mnoţství chloridu draselného mohou být tyto: - vážili jsme nepřesně - vykrystalizovaný chlorid draselný nebyl čistý 68

69 Otázky a odpovědi k pokusu: 1. Co je neutralizace? (reakce kyseliny a zásady, při které vzniká sůl a voda) 2. Co je krystalizace? (metoda oddělování rozpuštěných složek stejnorodé směsi, při které dochází k vyloučení pevné složky v podobě krystalů; je to metoda čištění pevných látek) [1] 3. Kde se dá vyuţít chlorid draselný? (např. jako hnojivo)) KARTA PRO ŽÁKA Příprava vodíku reakcí zinku s kyselinou chlorovodíkovou Jméno: Třída: Spolupracovník: Úkol: 1. Vypočtěte hmotnost vodíku, který vznikl reakcí 2 zinku Zn s kyselinou chlorovodíkovou HCl. 2. Připravte vodík reakcí zinku s kyselinou chlorovodíkovou a zjistěte jeho objem. Z naměřených hodnot vypočítejte hmotnost připraveného vodíku. Pomůcky a laboratorní sklo: baňka s bočním vývodem, dělicí nálevka, stojan, drţáky, hadičky, skleněná trubička, skleněná vana, odměrný válec 150 cm 3, zátky Chemikálie: ranulovaný zinek Zn, 10% kyselina chlorovodíková HCl Chemické rovnice: Zn + 2HCl ZnCl 2 + H 2 Výpočet: Vypočtěte hmotnost vodíku, který vznikl reakcí 2 zinku Zn s kyselinou chlorovodíkovou HCl. 69

70 Vlastní pracovní postup: 1. Sestavíme aparaturu podle obrázku. 2. Naváţíme přesně 2 zinku. 3. Zinek vloţíme do frakční baňky. 4. Do uzavřené dělicí nálevky nalijeme 20 cm 3 kyseliny chlorovodíkové. 5. Odměrný válec naplníme vodou a postavíme ho dnem vzhůru do skleněné vany s vodou. 6. Hadičku vedoucí z baňky vsuneme do ústí válce. 7. Z dělicí nálevky necháme pomalu odkapávat kyselinu chlorovodíkovou na zinek. 8. Pozorujeme, jak vznikající vodík vytlačuje vodu z odměrného válce. 9. Z odměrného válce odečteme objem vzniklého vodíku a tuto hodnotu si zapíšeme. 10. Vypočítáme hmotnost vzniklého vodíku. Aparatura: Dělicí nálevka Baňka s bočním vývodem Odměrný válec Skleněná vana Obr. 2: Příprava vodíku [5] Výsledky: Změřený objem vodíku: V(H 2 ) = cm 3 Hustota vodíku: ρ(h 2 ) = 0,0826 m k 3 = 0, cm 3 Hmotnost vodíku: m(h 2 ) = ρ(h 2 ) V(H 2 ) 70

71 Dosazení: m(h 2 ) = 0, cm 3 změřený objem vodíku Výsledek: Závěr: Vodík jsme připravili reakcí zinku s. Vypočítali jsme, ţe reakcí 2 zinku s kyselinou chlorovodíkovou mělo vzniknout vodíku. My jsme změřili objem vznikajícího vodíku:. cm 3. Ze zadané hustoty vodíku a změřeného objem jsme vypočítali hmotnost připraveného vodíku:.... Důvody pro odlišné hmotnosti vypočítaného a připraveného mnoţství vodíku mohou být tyto: Otázky a odpovědi k pokusu: 1. Můţete vodík připravit i jinak neţ reakcí zinku s kyselinou chlorovodíkovou? 2. Ve které skupině se vodík nachází v PSP? 3. Jak se vodík vyrábí průmyslově? POKUS Č. 7 Příprava vodíku reakcí zinku s kyselinou chlorovodíkovou METODIKA PRO UČITELE Princip pokusu a jeho zařazení do RVP: Při reakci neušlechtilých kovů s kyselinou vzniká vodík. Při reakci kyseliny chlorovodíkové se zinkem najímáme vodík do odměrného válce naplněného vodou postaveného dnem vzhůru ve skleněné vaně s vodou. Odměříme objem vodíku, který vznikne při reakci a ze známé hustoty vodíku vypočítáme jeho hmotnost. ČÁSTICOVÉ SLOŢENÍ LÁTEK A CHEMICKÉ PRVKY prvky názvy, značky, vlastnosti a pouţití vybraných prvků, skupiny a periody v periodické soustavě chemických prvků; protonové číslo 71

72 Pomůcky a laboratorní sklo: frakční baňka, dělicí nálevka, stojan, drţáky, hadičky, skleněná trubička, skleněná vana, odměrný válec 150 cm 3, zátky Chemikálie: ranulovaný zinek Zn, 10% kyselina chlorovodíková HCl Bezpečnost práce: Zinek - nebezpečný pro ţivotní prostředí První pomoc: o PO NADÝCHÁNÍ: Přejděte na čerstvý vzduch. o PŘI KONTAKTU S POKOŢKOU: Opláchněte velkým mnoţstvím vody. Okamţitě svlékněte kontaminovaný oděv. o PŘI ZASAŢENÍ OČÍ: Vypláchněte velkým mnoţstvím vody. o PO POŢITÍ: Nechejte postiţeného vypít vodu (maximálně dvě sklenice). Konzultujte s lékařem. [4] Kyselina chlorovodíková - dráţdivost pro kůţi - způsobuje váţné podráţdění očí - můţe způsobit podráţdění dýchacích cest První pomoc: o PO NADÝCHÁNÍ: Přejděte na čerstvý vzduch. o PŘI KONTAKTU S POKOŢKOU: Opláchněte velkým mnoţstvím vody. Okamţitě svlékněte kontaminovaný oděv. o PŘI ZASAŢENÍ OČÍ: Vypláchněte velkým mnoţstvím vody. Vyhledejte očního lékaře. o PO POŢITÍ: Nechejte postiţeného vypít vodu (maximálně dvě sklenice). Konzultujte s lékařem. [4] 72

73 Chlorid zinečnatý - zdraví škodlivý při poţití - způsobuje těţké poleptání kůţe a poškození očí - můţe způsobit podráţdění dýchacích cest První pomoc: o PO NADÝCHÁNÍ: Přejděte na čerstvý vzduch. Vyhledejte lékařskou pomoc. o PŘI KONTAKTU S POKOŢKOU: Opláchněte velkým mnoţstvím vody. Postříkejte polyethylenlykolem 400. Okamţitě svlékněte kontaminovaný oděv. Ihned přivolejte lékaře. o PŘI ZASAŢENÍ OČÍ: Vypláchněte velkým mnoţstvím vody. Ihned vyhledejte očního lékaře. o PO POŢITÍ: Nechejte postiţeného vypít vodu (maximálně dvě sklenice). Nevyvolávejte zvracení. Neprovádějte neutralizaci. Ihned přivolejte lékaře. [4] Chemické rovnice: Zn + 2HCl ZnCl 2 + H 2 Výpočet: Vypočtěte hmotnost vodíku, který vznikl reakcí 2 zinku Zn s kyselinou chlorovodíkovou HCl. Postup Příklad V rovnici si barevně označíme látky, se Zn + 2HCl ZnCl 2 + H 2 kterými budeme počítat. Zapíšeme si zjednodušenou rovnici, ve které zdůrazníme stechiometrické koeficienty látek, s nimiţ budeme počítat. 1Zn 1H 2 Vyjádříme poměr látkových mnoţství látek, které jsme barevně označili. n( ( H Zn) ) Výpočet árních hmotností označených látek. n n(znl) = n(h 2 ) M(Zn) = 65 M(H 2 ) = 2 M(H) M(H 2 ) =

74 M(H 2 ) = 2 Zápis obecné rovnice pro výpočet látkového mnoţství. Dosazení do obecné rovnice. Výpočet. Výsledek. Odpověď. Vlastní pracovní postup: n = M m n(zn) = n(h 2 ) ( ( ) ) ( 2 M m Zn Zn M m ( H H ) 2) m m(h 2 ( ZnM ) ( H ) = 2 m(h 2 ) = ) M( Zn) m(h 2 ) = 0,06 m(h 2 ) = 0,06 Reakcí 2 zinku s kyselinou chlorovodíkovou připravíme 0,06 vodíku. 1. Sestavíme aparaturu podle obrázku. 2. Naváţíme přesně 2 zinku. 3. Zinek vloţíme do frakční baňky. 4. Do uzavřené dělicí nálevky nalijeme 20 cm 3 kyseliny chlorovodíkové. 5. Odměrný válec naplníme vodou a postavíme ho dnem vzhůru do skleněné vany s vodou. 6. Hadičku vedoucí z baňky vsuneme do ústí válce. 7. Z dělicí nálevky necháme pomalu odkapávat kyselinu chlorovodíkovou na zinek. 8. Pozorujeme, jak vznikající vodík vytlačuje vodu z odměrného válce. 9. Z odměrného válce odečteme objem vzniklého vodíku a tuto hodnotu si zapíšeme. 10. Vypočítáme hmotnost vzniklého vodíku. 74

75 Aparatura: Dělicí nálevka Baňka s bočním vývodem Odměrný válec Skleněná vana Obr. 2: Příprava vodíku [5] Výsledky: Změřený objem vodíku: V(H 2 ) = cm 3 Hustota vodíku: ρ(h 2 ) = 0,0826 m k 3 = 0, cm 3 Hmotnost vodíku: m(h 2 ) = ρ(h 2 ) V(H 2 ) Dosazení: m(h 2 ) = 0, cm 3 změřený objem vodíku Výsledek: Závěr: Vodík jsme připravili reakcí zinku s kyselinou chlorovodíkovou. Vypočítali jsme, ţe reakcí 2 zinku s kyselinou chlorovodíkovou mělo vzniknout 0,06 vodíku. My jsme změřili objem vznikajícího vodíku: změřený objem vodíku cm 3. Ze zadané hustoty vodíku a změřeného objem jsme vypočítali hmotnost připraveného vodíku: vypočítaná hmotnost vodíku. Důvody pro odlišné hmotnosti vypočítaného a připraveného mnoţství vodíku mohou být tyto: - nepřesně jsme navážili zinek - v odměrném válci nebyl jenom vodík, ale z aparatury unikal i vzduch 75