Kapitola 4 Chemické reakce

Transkript

1 1. VÝROBA ZLATA ZADÁNÍ PRO ŽÁKY Zpráva v novinách: Vyrobit zlato z jiných kovů se pokoušeli kdysi už staří alchymisté, hledali takzvaný kámen mudrců, pomocí něhož by se každý kov změnil ve zlato, leč bez úspěchu. Až v roce 1995 se podařilo ruskému chemikovi Alexandru Pičichynovi vyrobit zlato z mědi a hliníku. Principem tzv. Pičichynova přesmyku je chemická reakce vyjádřená schématem: Cu + Al = Au + Cl. Jediným negativem této reakce je podle vyjádření Alexandra Pičichyna to, že při ní vzniká plynný chlor, který je velmi jedovatý. Alexandr Pičichyn byl za tento objev navržen na Nobelovu cenu za chemii. Úloha Na základě vašich znalostí z chemie určete, zda uvedený článek je pravdivý, nebo zda se jedná o fikci. Vaše tvrzení zdůvodněte. Pokuste se odhalit princip Pičichynova přesmyku. 36

2 1. VÝROBA ZLATA METODICKÝ LIST PRO UČITELE Řešení Článek je vymyšlený. Chemickou cestou nelze z prvků vyrobit prvky jiné. Zápis reakce odporuje řadě fyzikálně-chemických zákonů (např. zákonu o zachování hmotnosti). Principem Pičichynova přesmyku jsou pouze grafické přesuny písmen tvořících značky jednotlivých prvků mezi sebou při zachování jejich pořadí (velikosti). Doprovodná tabulka k úlohám a činnostem Chemické reakce Očekávané výstupy RVP ZV naplňované úlohou Očekávané výstupy RVP SOŠ (vybrané) naplňované úlohou podporující rozvoj čtenářské gramotnosti podporující rozvoj tvůrčího psaní Vztah úlohy k vymezení přírodovědné gramotnosti rozliší výchozí látky a produkty chemických reakcí, uvede příklady prakticky důležitých chemických reakcí, provede jejich klasifikaci a zhodnotí jejich využívání přečte chemické rovnice a s užitím zákona zachování hmotnosti vypočítá hmotnost výchozí látky nebo produktu charakterizuje vybrané prvky a anorganické sloučeniny a zhodnotí jejich využití v odborné praxi a v běžném životě, posoudí je z hlediska vlivu na zdraví a životní prostředí VYHLEDÁVÁNÍ INFORMACÍ nalezení informace, která odpovídá danému účelu čtení vyhledání určitých myšlenek VYVOZOVÁNÍ ZÁVĚRŮ vyvození hlavní myšlenky na základě řady tvrzení INTERPRETACE rozpoznání celkového poselství nebo hlavního tématu textu POSUZOVÁNÍ TEXTU posouzení věrohodnosti popisovaných událostí posouzení úplnosti nebo srozumitelnosti informací uvedených v textu využívání správných přírodovědných pojmů v běžném i odborném textu (návaznost na přírodovědnou gramotnost) AKTIVNÍ OSVOJENÍ SI A POUŽÍVÁNÍ ZÁKLADNÍCH PRVKŮ POJMOVÉHO SYSTÉMU PŘÍRODNÍCH VĚD základních zákonů, principů, hypotéz, teorií a modelů AKTIVNÍ OSVOJENÍ SI A POUŽÍVÁNÍ METOD A POSTUPŮ PŘÍRODNÍCH VĚD Racionální metody a postupy: formulace závěrů (např. hypotéz, vztahů) na základě analýzy, zpracování či vyhodnocení získaných dat (indukce) AKTIVNÍ OSVOJENÍ SI A POUŽÍVÁNÍ ZPŮSOBŮ INTERAKCE PŘÍRODO- VĚDNÉHO POZNÁNÍ S OSTATNÍMI SEGMENTY LIDSKÉHO POZNÁNÍ ČI SPOLEČNOSTI využívání nabytých přírodovědných vědomostí a dovedností k vyhodnocování objektivity a pravdivosti různých informací v médiích 37

3 2. OVLIVŇOVÁNÍ PRŮBĚHU CHEMICKÝCH REAKCÍ ZADÁNÍ PRO ŽÁKY V jedné učebnici chemie si můžeme o chemických reakcích přečíst například toto: Čím můžeme ovládat rychlost hoření paliva v kamnech? Rychlost hoření paliva v kamnech podléhá zákonitostem, které platí pro všechny chemické reakce. Rychlost reakce se zvětšuje: s rostoucí koncentrací výchozích látek (např. čím více otevřete přívod vzduchu v kamnech, tím zvýšíte koncentraci kyslíku v reakční směsi, a tím více palivo hoří); s rostoucí teplotou reakční směsi (např. čím více jsou kamna rozehřátá, tím rychleji probíhá spalování); se zvětšením plošného obsahu povrchu pevných výchozích látek (např. třísky hoří rychleji než polena dřeva, uhelný prach může dokonce vybuchnout, přestože kusy uhlí pouze hoří). V další učebnici si o chemických reakcích můžeme přečíst ještě následující: Látky, které ovlivňují rychlost chemické reakce, ale po jejím ukončení zůstávají chemicky nezměněny, jsou katalyzátory. Úloha 1 Na základě toho, co jste si výše přečetli, doplňte do následující věty zbývající tři faktory, které ovlivňují rychlost chemických reakcí. Rychlost chemických reakcí ovlivňují koncentrace výchozích látek, Úloha 2 Kolem nás stále probíhá mnoho chemických reakcí, aniž si to uvědomujeme. Uvedením jednoho nebo více faktorů ovlivňujících rychlost chemických reakcí zdůvodněte, proč: a) potraviny ukládáme do chladničky b) při požáru omezujeme přístup vzdušného kyslíku c) roztok peroxidu vodíku k ošetření poraněné pokožky je na pohled stálá látka, ale při styku s krví se rozkládá za vzniku kyslíku a vody d) se rychleji (za stejných podmínek) kazí mleté maso než maso vcelku 38

4 e) je ve vysokohorském prostředí obtížnější zapálit oheň f) uchováváme stolní olej v uzavřené nádobě a v chladu g) kamna na uhlí vybuchnou (vylétne část uhelného prachu dvířky zpět), jestliže tam do plamene vhodíme lopatku uhelného prachu (mouru) h) je dříve vařené maso v tlakovém hrnci ( papiňáku ) než v normálním hrnci i) se do trvanlivějších potravin přidávají tzv. stabilizátory (např. kyselina benzoová nebo její některé soli) j) spalují v tepelných elektrárnách (i velmi málo kvalitní) uhlí rozemleté téměř na prach a ve vznosu (v proudu vzduchu asi v jedné třetině ode dna obrovských kotlů). V různých částech úlohy jsou také využity učebnice a pracovní sešity: BENEŠ, P., PUMPR, V., BANÝR, J. Základy praktické chemie 2 pro 9. ročník ZŠ. 2., aktualizované vydání. Praha: Fortuna, s. ISBN s. 25. BENEŠ, P., PUMPR, V., BANÝR, J. Základy chemie 1. Praha: Fortuna, 1993, 1995, s. ISBN s. 75. BENEŠ, P., PUMPR, V., BANÝR, J. Základy chemie 1 pracovní sešit. Praha: Fortuna, 1996, s. ISBN s

5 2. OVLIVŇOVÁNÍ PRŮBĚHU CHEMICKÝCH REAKCÍ METODICKÝ LIST PRO UČITELE Řešení 1. teplota reakční směsi, plošný obsah povrchu pevných výchozích látek, katalyzátory. 2. a) snížená teplota zmenší rychlost chemických reakcí ( kažení masa je způsobeno chemickými reakcemi) b) snížené koncentrace kyslíku v okolí hořící látky sníží rychlost chemických reakcí způsobujících plamen c) katalyzátor (enzymy z krve) zvýší rychlost chemické reakce rozkladu peroxidu vodíku na kyslík a vodu d) mleté maso má větší plošný obsah povrchu než maso vcelku, a proto v něm probíhají rychleji chemické reakce, které vnímáme jako kažení masa e) je tam menší koncentrace kyslíku, a proto chemické reakce probíhají pomaleji f) zmenšením přístupu vzduchu k oleji snížíme koncentraci kyslíku a zmenšením teploty snížíme v obou případech rychlost nežádoucích chemických reakcí v oleji g) zvýšením teploty výchozích látek a vlivem velkého plošného obsahu uhelného prachu dochází k rychlé chemické reakci, při níž vzniklé plynné produkty nestačí uniknout komínem a unikají i dvířky kamen, přičemž obsahují i zbytky vhozeného nespáleného uhelného prachu h) chemické reakce probíhající při vaření masa probíhají rychleji za zvýšené teploty (v tlakovém hrnci dochází k varu cca při 130 oc, v obyčejném hrnci se maso vaří jen při cca 100 oc) i) tzv. negativní katalyzátory (inhibitory) zpomalují průběh chemických reakcí j) uhelný prach ve vznosu má veliký plošný obsah povrchu a foukáním vzduchu se dociluje stálé vysoké koncentrace kyslíku a vysoká teplota již hořícího paliva v kotli to vše urychluje průběh jeho hoření (chemických reakcí) Doprovodná tabulka k úlohám a činnostem Chemické reakce Očekávané výstupy RVP ZV naplňované úlohou Očekávané výstupy RVP SOŠ (vybrané) naplňované úlohou podporující rozvoj čtenářské gramotnosti aplikuje poznatky o faktorech ovlivňujících průběh chemických reakcí v praxi a při předcházení jejich nebezpečnému průběhu charakterizuje vybrané prvky a anorganické sloučeniny a zhodnotí jejich využití v odborné praxi a v běžném životě, posoudí je z hlediska vlivu na zdraví a životní prostředí uvede významné zástupce jednoduchých organických sloučenin a zhodnotí jejich využití v odborné praxi a v běžném životě, posoudí je z hlediska vlivu na zdraví a životní prostředí VYHLEDÁVÁNÍ INFORMACÍ nalezení informace, která odpovídá danému účelu čtení vyhledání definic slov nebo slovních spojení VYVOZOVÁNÍ ZÁVĚRŮ pochopení příčinné souvislosti mezi dvěma událostmi nalezení zobecněných vyjádření v textu podporující rozvoj tvůrčího psaní využívání správných přírodovědných pojmů v běžném i odborném textu (návaznost na přírodovědnou gramotnost) 40

6 Chemické reakce Vztah úlohy k vymezení přírodovědné gramotnosti AKTIVNÍ OSVOJENÍ SI A POUŽÍVÁNÍ ZÁKLADNÍCH PRVKŮ POJMOVÉHO SYSTÉMU PŘÍRODNÍCH VĚD základních pojmů základních zákonů, principů, hypotéz, teorií a modelů AKTIVNÍ OSVOJENÍ SI A POUŽÍVÁNÍ METOD A POSTUPŮ PŘÍRODNÍCH VĚD Racionální metody a postupy: formulace závěrů (např. hypotéz, vztahů) na základě analýzy, zpracování či vyhodnocení získaných dat (indukce) vyvozování závěrů (např. předpovědí) z přírodovědných hypotéz, teorií či modelů (dedukce) AKTIVNÍ OSVOJENÍ SI A POUŽÍVÁNÍ ZPŮSOBŮ INTERAKCE PŘÍRODO- VĚDNÉHO POZNÁNÍ S OSTATNÍMI SEGMENTY LIDSKÉHO POZNÁNÍ ČI SPOLEČNOSTI zaujímání racionálních postojů k různým aplikacím přírodovědných poznatků v praxi a důsledkům těchto aplikací pro člověka a jeho životní (přírodní a sociální) prostředí 41

7 3. POVĚST O TRUTOVI ZADÁNÍ PRO ŽÁKY Za vlády knížete Břetislava sužovala celý brněnský kraj příšerná obluda, zlý drak, který se zde jednoho dne objevil a nikdo nevěděl odkud. Usadil se na šťavnatých lukách kolem řeky Svratky a byl tu moc spokojen. Bodejť také ne. Nebyl den, aby do města nepřiběhl na smrt vyděšený některý z pastýřů, z jehož stáda si drak vybral chutné sousto. Zpočátku mizely ovce, telátka, později se však nevrátil i mnohý pocestný. Cesty na jih od Brna se staly nebezpečnými. Přes vysoké odměny, slíbené za smrt obludy, nenašel se rytíř, jenž by se proti ní s úspěchem postavil. A obětí přibývalo. Ze zoufalství vysvobodil Brňany rytíř Trut z Trutnova, který schoval meč a šel na věc s důvtipem. Dal vycpat tele bílou, žíravou, alkalickou, krystalickou látkou a po zašití je předložil drakovi. Drak, nic zlého netuše, pozřel i toto vábné sousto a notně zapil svrateckou vodou. Ale běda, látka z telete se začala v drakově břiše zahřívat, vřít a zvětšovat se. Drakovi narostlo břicho do úžasných rozměrů, až konečně prasklo. Šťastní Brňané po náležité oslavě draka vycpali a pověsili pro věčnou paměť na radnici, kde ho dodnes hrdě ukazují. A město Trutnov se za Trutovu bystrost pyšní drakem ve svém erbu. Úloha 1 Určete, kterou chemickou látkou vycpal Trut z Trutnova tele, které dal pozřít drakovi? Úloha 2 Napište chemickou reakci, která proběhla drakovi v břiše po vypití vody. Nápověda: 1. Jedná se o sloučeninu vápníku. 2. Látka se používá při výrobě skla, papíru, při úpravě vody, v zemědělství a lesnictví se používá na snížení kyselosti půdy. 42

8 3. POVĚST O TRUTOVI METODICKÝ LIST PRO UČITELE Řešení 1. Jednalo se o oxid vápenatý (pálené vápno). Reakce oxidu vápenatého s vodou (hašení vápna) probíhá za silného vývinu tepla a je provázena nabýváním vápna na objemu. 2. CaO + H 2 O Ca(OH) 2 Doprovodná tabulka k úlohám a činnostem Anorganické sloučeniny Očekávané výstupy RVP ZV naplňované úlohou Očekávané výstupy RVP SOŠ (vybrané) naplňované úlohou podporující rozvoj čtenářské gramotnosti podporující rozvoj tvůrčího psaní Vztah úlohy k vymezení přírodovědné gramotnosti porovná vlastnosti a použití vybraných prakticky významných oxidů, kyselin, hydroxidů a solí a posoudí vliv významných zástupců těchto látek na životní prostředí vysvětlí vlastnosti anorganických látek VYHLEDÁVÁNÍ INFORMACÍ nalezení informace, která odpovídá danému účelu čtení vyhledání určitých myšlenek VYVOZOVÁNÍ ZÁVĚRŮ vyvození hlavní myšlenky na základě řady tvrzení INTERPRETACE porovnání různých informací z textu POSUZOVÁNÍ TEXTU posouzení úplnosti nebo srozumitelnosti informací uvedených v textu využívání správných přírodovědných pojmů v běžném i odborném textu (návaznost na přírodovědnou gramotnost) AKTIVNÍ OSVOJENÍ SI A POUŽÍVÁNÍ METOD A POSTUPŮ PŘÍRODNÍCH VĚD Racionální metody a postupy: formulace závěrů (např. hypotéz, vztahů) na základě analýzy, zpracování či vyhodnocení získaných dat (indukce) strategie identifikace problému či problémové situace a možnosti jejich řešení v přírodovědném zkoumání AKTIVNÍ OSVOJENÍ SI A POUŽÍVÁNÍ ZPŮSOBŮ INTERAKCE PŘÍRODO- VĚDNÉHO POZNÁNÍ S OSTATNÍMI SEGMENTY LIDSKÉHO POZNÁNÍ ČI SPOLEČNOSTI zaujímání racionálních postojů k různým aplikacím přírodovědných poznatků v praxi a důsledkům těchto aplikací pro člověka a jeho životní (přírodní a sociální) prostředí 43