A természettudományos oktatás komplex megújítása a Révai Miklós Gimnáziumban és Kollégiumban. Munkafüzet KÉMIA. 9. évfolyam

Átírás

1 A természettudományos oktatás komplex megújítása a Révai Miklós Gimnáziumban és Kollégiumban Munkafüzet KÉMIA 9. évfolyam Kalydiné Dubraviczky Tímea TÁMOP /

2 TARTALOMJEGYZÉK Bevezetés... 3 A laboratórium munka- és balesetvédelmi szabályzata Üvegtechnikai gyakorlatok Az atomszerkezet Kémiai kötések és kölcsönhatások halmazokban A molekularács Az összetett ionok Anyagi rendszerek és csoportosításuk Az oldódás A különböző halmazállapotú anyagok oldódása Az oldódás energiaviszonyai Az oldatok töménységének megadása Az ozmózis Kolloidok és heterogén rendszerek Kémiai reakciók és feltételeik A kémiai reakciók energiaviszonyai A reakciósebesség és befolyásolása A kémiai egyensúly befolyásolása A közömbösítés A redoxireakciók iránya Az elektrolízis Színes kémia Fogalomtár Források... 80

3 BEVEZETÉS Kedves Diákok! Nagyon sok, a hétköznapokban előforduló jelenségnek a magyarázatát megérthetitek, ha a természettudományos tantárgyakat érdeklődve, pontosan tanuljátok. A körülöttünk lévő világ megismerése érdekesebb és könnyebben megtanulható, ha ti magatok végzitek el a számotokra veszélytelen kísérleteketa pontos utasításoknak megfelelően, a biztonsági előírások betartása mellett. Ennek a munkafüzetnek az a célja, hogy a laboratóriumi foglalkozásokon elvégzett gyakorlatokat pontosan megértsétek és le tudjátok vonni a megfelelő következtetéseket. Maradandó élményszerzést, jó hangulatú munkát és szép eredményeket kívánok! A szerző 3

4 A LABORATÓRIUM MUNKA- ÉS BALESETVÉDELMI SZABÁLYZATA 1. A laboratóriumban a tanuló csak felügyelet mellett dolgozhat, a termet csak engedéllyel hagyhatja el! 2. A kísérlet elvégzése előtt figyelmesen el kell olvasni a leírást! Az eszközöket és a vegyszereket csak a leírt módon és megfelelő körültekintéssel szabad használni! 3. A kísérletek során köpeny használata kötelező! Ha a gyakorlat ezt megköveteli, védőszemüveget, illetve gumikesztyűt kell használni! A tálcán mindig legyen száraz ruha és a közelben víz! 4. Úgy kell dolgozni, hogy közben a laboratóriumban tartózkodók testi épségét, illetve azok munkájának sikerét ne veszélyeztessük! A kísérleti munka elengedhetetlen feltétele a rend és fegyelem. 5. A vegyszerhez kézzel hozzányúlni, megízlelni szigorúan tilos! Ha többféle vegyszert használunk, közben mindig töröljük le a kanalat! A gázokat, gőzöket legyezgetéssel szabad megszagolni! 6. Vegyszerből mindig csak az előírt mennyiséget lehet használni. A maradékot nem szabad visszatenni az üvegbe, hanem csak a megfelelő vegyszergyűjtőbe! A vegyszeres üvegek kupakjait nem szabad összecserélni! 7. Tartsuk be a melegítés szabályait: a kémcsőbe tett anyagokat kémcsőfogó segítségével ferdén tartva, állandóan mozgatva, óvatosan melegítsük! A kémcső nyílását ne fordítsuk a szemünk vagy társunk felé! 8. Kísérletezés közben ne nyúljunk az arcunkhoz, szemünkhöz, a munka elvégzése után mindig alaposan mossunk kezet! Ha a bőrünkre maró hatású folyadék cseppen, előbb száraz ruhával töröljük le, majd bő vízzel mossuk le! 9. Elektromos vezetékekhez, kapcsolókhoz nem szabad vizes kézzel hozzányúlni, mindig tudni kell, hol lehet áramtalanítani! 10. Láng közelében tilos tűzveszélyes anyagokkal dolgozni! Tűz esetén a megfelelő tűzoltási módot kell alkalmazni (vízzel, homokkal, letakarással vagy poroltóval)! 11. A munka befejeztével a munkahelyen rendet kell rakni! A munkahely elhagyása előtt ellenőrizni kell, hogy a gáz- és vízcsapot elzártuk-e, ill. a mérőkészüléket áramtalanítottuk-e! 12. A laboratóriumban étkezni és inni tilos! 4

5 13. Vegyszereket hazavinni szigorúan tilos! 14. Ha bármilyen baleset történik, azonnal szólni kell a tanárnak, vagy a laboratórium dolgozóinak! Néhány fontos laboratóriumi eszköz Bunsen-égő meggyújtása 1. levegőnyílás elzárása 2. gyufagyújtás 3. gázcsap megnyitása 4. gáz meggyújtása 1. ábra 2. ábra 5

6 A vegyszereken szereplő (új) veszélyességi piktogramok, jelzések és jelentésük: Tűzveszélyes anyagok Robbanó anyagok Oxidáló anyagok Nyomás alatt álló gázok Irritáló anyagok Mérgek Maró hatású anyagok Emberre ártalmas Veszélyes a vízi környezetre A vegyszerek csomagolásán ezen kívül R és S jelzést, valamint számokat találunk. Például a hypo esetében: R 31, R 36/38, R 52 S 1/2, S 20, S 24/25, S 26, S 37/39, S 46, S 50 Az R jelzés a környezetre és az emberre vonatkozó veszélyeket jelenti, az S jelzés a veszélyes anyagok felhasználása során követendő biztonsági tanácsokat jelzi. A számok 1-től 61-ig terjednek és mindegyik egy-egy mondatot jelez, amik jelentése a laboratórium falán lévő táblázatban található! 6

7 A hypo esetében: R 31 Savval érintkezve mérgező gázok képződnek R 36/38 Szem-és bőrizgató hatású R 52 Ártalmas a vízi szervezetekre S 1/2 S 20 Elzárva és gyermekek számára hozzáférhetetlen helyen tartandó Használat közben enni, inni nem szabad S 24/25 Kerülni kell a bőrrel való érintkezést és szembejutást. S 26 Ha szembe kerül, bő vízzel azonnal ki kell mosni, és orvoshoz kell fordulni S 37/39 Megfelelő védőkesztyűt és arc-szemvédőt kell viselni S 46 S 50 Lenyelése esetén azonnal orvoshoz kell fordulni, az edényt/csomagolóburkolatot és a címkét az orvosnak meg kell mutatni. Savval nem kezelhető Egyéb munkavédelmi szimbólumok: Védőszemüveg használata kötelező Védőkesztyű használata kötelező 7

8 ÜVEGTECHNIKAI GYAKORLATOK Bevezető/Ismétlő feladatok: 1. Mi az üveg fő alkotórésze? Miért más az ólomkristály-üveg, a jénai üveg, a sörösüveg, mint az ablaküveg? 2. Nézz utána az interneten, hogyan fedezték fel az üveggyártást! 3. Hogyan csoportosítjuk a szilárd anyagokat a szerkezetük szerint? Az üveg melyik csoportba tartozik? 1. kísérlet Üvegmaratás Eszközök Bunsen-égő Gyufa, Gyertya Vasdrót, Porcelántál Vegyszeres kanál Mérőhenger Nagy méretű főzőpohár Gumikesztyű, Üveglap Anyagok Kalcium-fluorid Tömény kénsav Forró víz A kísérlet leírása: Az üveglap egyik oldalát vond be megolvasztott gyertyával! A paraffin rétegbe vasdróttal karcolj ábrát! A porcelántálba tegyél kalciumfluoridot és önts hozzá tömény kénsavat, majd fedd be az edényt a paraffinnal bevont üveglappal! Az elszívófülke alatt hagyd állni fél órát! Az üveglapot merítsd forró vízbe! 8

9 Tapasztalatok: Kérdések, feladatok a kísérlethez: 1. Milyen célt szolgált az üveglapra olvasztott paraffin réteg? 2. Írd fel a hidrogén-fluorid gáz kalcium-fluoridból kénsavval való képződésének egyenletét! (Dimerek keletkeznek!) 3. Írd fel az üvegmaratás reakcióegyenletét! 2. kísérlet Üvegcső vágása Eszközök: Üvegcső Háromélű reszelő Bunsen-égő Gyufa A kísérlet leírása: Az üvegcsövet karcold meg háromélű reszelő élével, a tengelyre merőlegesen! A cső kerületének negyedéig tartson a karcolat! A hüvelykujjaid a cső hosszában a jellel ellenkező oldalon feküdjenek, közöttük legyen a karcolás! Az ujjaid nyomására a cső kettéválik. A törés helyét egyenletes forgatás közben tartsd a tűzbe és lágyulásig melegítsd! 9

10 3. ábra 4. ábra Kérdések, feladatok a kísérlethez: 5. ábra 1. Miért van szükség a törés helyének a melegítésére? 2. Milyen balesetvédelmi előírásokat kell betartani az üvegtechnikai gyakorlat végzése közben? 10

11 3. kísérlet Kapilláris húzása Üvegcső Bunsen-égő Gyufa A kísérlet leírása: Az üvegcsövet lángban, állandó forgatás közben melegítsd, míg a lágyulás miatt az átmérője szűkülni kezd! Ekkor vedd ki a lángból és a cső tengelyével párhuzamosan erélyes mozdulattal húzd szét! Cseppentő cső készítésekor vágd el a kívánt helyen! Olvaszd le a véget! 6. ábra 7. ábra Kérdések, feladatok a kísérlethez: 1. Írj a gyakorlati életből olyan példát, ami a kapilláris jelenséggel magyarázható! 2. Miért van szükség a laboratóriumban kapillárisra? 11

12 4. kísérlet Üvegcső hajlítása Eszközök: Üvegcső Bunsen-égő Gyufa A kísérlet leírása: Az üvegcsövet alacsony hőfokú lángban, állandó forgatás közben melegítsd a kívánt helyen! Ha már elég lágy, akkor vedd ki a lángból és egyidejűleg kissé meghúzva hajlítsd meg! Feladat: 8. ábra 1. Számítsd ki, hogy 507 g kalcium-fluoridból tömény kénsav segítségével hány gramm kalcium-szulfát és hány mól hidrogénfluorid dimer keletkezik? 12

13 AZ ATOMSZERKEZET Bevezető/Ismétlő feladatok: 1. Mi a rendszám? 2. Mi a tömegszám? 3. Miért semleges az atom? 4. Állapítsd meg a következő atomok proton-, neutron- és elektronszámát! Na; Fe; 14 6 C; U 1. kísérlet Alkálifémek lángfestése Eszközök Óraüvegek Kémcső Parafadugóba szúrt vasdrót Gyufa Bunsen-égő Anyagok Hígított sósav Kristályos lítium-klorid Kristályos nátrium-klorid Kristályos nátrium-szulfát Kristályos kálium-klorid Kristályos kálium-karbonát A kísérlet leírása: A vasdrótot merítsd a kémcsőben lévő sósavoldatba, utána érintsd meg az első sót! A drótot tartsd a láng színtelen részébe! A következő só minta előtt a drótot alaposan izzítsd ki! 13

14 Tapasztalataidat írd a táblázatba! Lángfestés A láng színe lítium-klorid nátrium-klorid nátrium-szulfát kálium-klorid kálium-karbonát Kérdések, feladatok a kísérlethez: 1. Tapasztalatod szerint melyik vegyületek festették azonos színűre a lángot? Az oldatokban lévő ionok közül melyik festi az adott színűre a lángot? 2. Írd fel a Li, a Na és a K atomok elektronszerkezetét! Jelöld egy vonallal, hol ér véget az atomtörzs, és hol kezdődik a vegyértékhéj! 3. Energiaközlés hatására mi történhet a vegyértékelektronnal? 4. Mivel magyarázható az adott elemre jellemző fény kibocsátása? 14

15 2. kísérlet Alkáliföldfémek lángfestése Eszközök Óraüvegek Kémcső Parafadugóba szúrt vasdrót Gyufa Bunsen-égő Anyagok Hígított sósav Kristályos kalcium-klorid Kristályos kalcium-karbonát Kristályos bárium-klorid Kristályos stroncium-klorid Végezd el a kísérletet a következő vegyületekkel is! Tapasztalataidat írd a táblázatba! Lángfestés A láng színe kalcium-klorid kalcium-karbonát bárium-klorid stroncium-klorid Kérdések, feladatok a kísérlethez: 1. Miért festik a lángot az első két főcsoport (alkáli- és alkáliföldfémek) fémei? 2. A gyakorlati életben hol használják a fémek lángfestését? Feladat: 1. A magnézium 78,6% 24-es, 10,1% 25-ös és 11,3% 26-os tömegszámú izotópatom keveréke. Mennyi a magnézium moláris tömege? 15

16 KÉMIAI KÖTÉSEK ÉS KÖLCSÖNHATÁSOK HALMAZOKBAN Bevezető/Ismétlő feladatok: 1. Jellemezd a fémes elemeket! 2. Mit tudsz az ionokról? Kísérlet - Nátrium és klórgáz reakciója (demonstrációs kísérlet) Eszközök Csiszolt dugós gázfejlesztő Bunsen-állvány Fogó dióval, Gázfelfogó henger Kés, Szűrőpapír, Csipesz Égetőkanál, Gyufa, Bunsen-égő Anyagok Kristályos kálium-permanganát Koncentrált sósav Nátrium A kísérlet leírása: A gázfejlesztő lombikban klórgázt állítunk elő, melyet a gázfelfogó hengerbe vezetünk. (Vegyifülke alatt.) A szűrőpapírral leitatott és kérgétől megtisztított nátriumdarabkát égetőkanálban megolvasztjuk és a klórral teli gázfelfogó hengerbe helyezzük. 16

17 Tapasztalatok: Kérdések, feladatok a kísérlethez: 1. Írd fel a Na és a Cl atomok elektronszerkezetét! 2. Jelöld mindkét atomban: az atomtörzset a vegyértékhéjat! 3. Rajzold le, mi történt az atomok között! 4. A keletkezett ionok milyen töltésűek? 5. Magyarázd meg az atomok és a belőlük képződött ionok mérete közti összefüggést! Feladat: 1. Számold ki, hogy 200 g nátrium hány mol klórgázzal reagál? És a reakció végbemenetelekor hány gramm só keletkezett? 17

18 A MOLEKULARÁCS Bevezető/Ismétlő feladatok: 1. Hogyan kell tartani a kémcsövet melegítés során? 2. Fizikai vagy kémiai változást okoz a melegítés? Halmazállapot változás szerint mi történhet a melegítés során? 1. kísérlet A kén melegítése Eszközök Kémcső, Főzőpohár Vegyszeres kanál Gyufa, Bunsen-égő Kémcsőfogó Anyagok Kénpor Víz A kísérlet leírása: A kénport a kémcsőbe szórjuk. Óvatosan melegítjük a Bunsen-égő lángjánál. Olvadás után lehűtjük. Újból melegítjük és a forrásban lévő ként a hideg vizet tartalmazó edénybe öntjük. Tapasztalatok: 18

19 Kérdések, feladatok a kísérlethez: 9. ábra 1. A képsor alapján magyarázd meg a kísérlet tapasztalatait! 2. Miért más a hideg vízbe öntött kén a kémcsőbe hintett kénhez képest? 3. Egészítsd ki a mondatot! Az elemeknek azt a tulajdonságát, hogy különböző.. vagy különböző.. módosulatukban fordulnak elő, allotrópiának nevezzük. 4. Sorolj fel olyan elemeket, melyeknek vannak allotróp módosulatai! 19

20 2. kísérlet A jód melegítése Eszközök Főzőpohár Gömblombik Vegyszeres kanál Gyufa Bunsen-égő Vasháromláb Kerámiabetétes drótháló Anyagok Jódpor Hideg víz A kísérlet leírása: Főzőpohár aljára szórj kevés jódkristályt! A főzőpohár tetejére tegyél egy megfelelő méretű, hideg vízzel telt gömblombikot! Óvatosan melegítsd a főzőpoharat a Bunsen-égő lángjánál! Tapasztalatok: Kérdések, feladatok a kísérlethez: 1. Rajzold le a kísérletet! 2. Mi a különbség az elsőrendű és a másodrendű kémiai kötések között? 20

21 3. Sorold fel az ismert elsőrendű kötéseket! Írj példát mindegyikre! 4. Sorold fel az ismert másodrendű kötéseket! Írj példát mindegyikre! 5. Nevezd meg a kísérletben tapasztalt jelenséget! 6. Egészítsd ki a mondatot! Szublimációnak nevezzük azt a folyamatot, amelyben a.. halmazállapotú anyag közvetlenül.. halmazállapotú anyaggá alakul át. 7. Mi az anyagszerkezeti magyarázata a szublimációnak? 21

22 AZ ÖSSZETETT IONOK Bevezető/Ismétlő feladatok: 1. Írd fel egy tetszőleges anion és egy kation keletkezésének egyenletét! 2. Írd fel a képletét a felsorolt anyagoknak! Nevezd meg a bennük található kationokat és anionokat! (Tekintsünk el attól, hogy az egyes sók kristályvizet is tartalmazhatnak!) Mészkő, trisó, chilei salétrom, keserűsó, marónátron. Kísérlet Titkosírás réz(ii)-szulfáttal Eszközök Papírlap Kihúzott végű üvegcső Gyufa Bunsen-égő Kristályosító csésze Vasháromláb Kerámiabetétes háló Anyagok Réz(II)-szulfát oldat Koncentrált ammóniaoldat A kísérlet leírása: Réz(II)-szulfát oldatot felszívunk a kihúzott végű üvegcsőbe és ezzel betűket írunk a papírra. Bunsen-égő lángjánál óvatosan megszárítjuk az írást. A kristályosító csészében lévő ammóniaoldatot enyhén melegítjük és a papírlapot a csésze fölé tartjuk. 22

23 Tapasztalatok: Kérdések, feladatok a kísérlethez: 1. Építsétek meg a [Cu(NH 3 ) 4 ] 2+ komplex modelljét! 2. Milyen kötéssel kapcsolódnak az NH 3 molekulák a Cu 2+ -hoz? 3. Nevezz meg egy molekulát és egy összetett iont, amelyben ilyen kötés található! 4. Írd le az összegképletüket és rajzold le a szerkezeti képletüket! 5. Írd le, hogy az alábbi vegyületekben lévő összetett ionok milyen töltésűek! Nátrium-nitrát; kálium-karbonát; ammónium-nitrát; nátrium-foszfát; magnézium-szulfát; kalcium-hidroxid; nátriumtioszulfát 6. Mit jelent a karsztosodás? 23

24 7. Milyen körülmények között következik be a mészkő karsztosodása? 8. Milyen összetett ionok játszanak főszerepet a karsztosodás során? 9. Írd le a karsztosodás folyamatának reakcióegyenletét! Feladat: 10. ábra 1. A kísérlethez 1 tömegszázalékos réz(ii)-szulfát oldatot használunk. Számítsd ki, hogy hány gramm kristályos réz(ii)-szulfát (CuSO 4 x 5H 2 O) szükséges 100 g oldat készítéséhez! 24

25 ANYAGI RENDSZEREK ÉS CSOPORTOSÍTÁSUK Bevezető/Ismétlő feladatok: 1. Milyen fizikai elválasztó műveleteket ismersz? Térj ki arra, hogy a konkrét eljárások milyen anyagi tulajdonságokon alapulnak? 2. Sorolj fel olyan anyagi rendszereket, amelyek fizikai műveletekkel szétválaszthatóak! Kísérlet Elválasztási műveletek: szilárd réz-szulfát + kénpor +vaspor keverékének elválasztása Eszközök Mágnes, Főzőpohár Szűrőpapír, Üvegtölcsér Olló, Gyufa Bunsen-égő, Vasháromláb Kerámiabetétes drótháló Vegyszeres kanál, Üvegbot Kristályosító csésze Anyagok Kristályos réz-szulfát Kénpor Vaspor Desztillált víz A kísérlet leírása: Adott szilárd réz-szulfátból, kénporból és vasporból álló keverék. A felsorolt eszközök segítségével a három anyagot el kell különíteni egymástól. Kérdések, feladatok a kísérlethez: 1. A vas milyen tulajdonsága alapján különíthető el a keverékből? 25

26 2. Miért alkalmas a vízben való oldás és szűrés a maradék 2 komponens szétválasztására? 3. Készítsd elő a szűrőpapírt a képek segítségével! 11. ábra 4. Mi a szerkezeti magyarázata az anyagok vízben való oldódásának illetve oldhatatlanságának? 5. Sorolj fel 3-3 vízben oldódó és oldhatatlan anyagot! 6. Milyen eljárással nyerheted ki az oldatból a sót? Feladat: 7. Végezd el a szétválasztást! 8. Végezd el a bepárlást! g 50 o C-on telített nátrium-nitrát oldatot 0 o C-ra hűtünk. Hány g só kristályosodik ki? (100 g víz 0 o C-on 73 g, 50 o C-on 114 g nátrium-nitrátot old.) 26

27 AZ OLDÓDÁS Bevezető/Ismétlő feladatok: 1. Hogyan viselkednek a levegőnél nagyobb, illetve a kisebb sűrűségű gázok a levegőben? Sorolj fel ilyen gázokat! 2. Mi a különbség a fizikai és a kémiai változások között? Kísérlet Sósavszökőkút (demonstrációs kísérlet) Eszközök Gázfejlesztő készülék Bunsen-állvány, Fogó dióval Hosszú nyakú száraz gömblombik Gumidugó kihúzott végű üvegcsővel Üvegkád, cseppentő Üvegbot, Vegyszeres kanál Anyagok Koncentrált kénsav Desztillált víz Enyhén lúgos fenolftalein-oldat A kísérlet leírása: A gázfejlesztő készülékben konyhasó és kénsav segítségével hidrogén-klorid gázt fejlesztünk, mellyel a száraz gömblombikot megtöltjük. Lezárjuk a kihúzott végű üvegcsöves gumidugóval. Pár csepp vizet engedünk a lombikba és körbefolyatjuk a belsején, miközben ujjunkat az üvegcső nyílásán tartjuk. A lombikot aljával felfelé az üvegkádba, enyhén lúgos fenolftalein oldat alá merítjük. Az üvegcső nyílásáról hirtelen elvesszük az ujjunkat. 27

28 Tapasztalatok: Kérdések, feladatok a kísérlethez: 1. Miért felfelé nyitott lombikban fogjuk fel a hidrogén-klorid gázt? 2. Milyen a keletkezett gáz színe, szaga? 3. Mivel magyarázható, hogy a víz beáramlik a lombikba? 4. Hogyan változott az indikátor színe? Miért? Reakcióegyenlettel válaszolj! 5. Rajzold fel a molekula szerkezeti képletét! 6. Jelöld az atomok elektronegativitását! 7. Milyen polaritású a molekula? 28

29 8. Az oldódás során milyen két folyamat megy végbe? 9. Fizikai vagy kémiai oldódás történt? 10. Mi a különbség a hidrogén-klorid és a sósav között? Feladat: cm 3 es lombikban 25 o C-os standard nyomású HCl gáz van. A szökőkút kísérlet során a lombikba 300 cm 3 víz jutott. Hány tömegszázalékos lett a keletkezett oldat? 29

30 A KÜLÖNBÖZŐ HALMAZÁLLAPOTÚ ANYAGOK OLDÓDÁSA Bevezető/Ismétlő feladatok: 1. Milyen szempontokat kell megvizsgálni egy molekula polaritásának megállapításához? 2. Számadatokkal és a szerkezeti képlet felrajzolásával határozd meg a következő molekulák polaritását! HCl, N 2, CH 4, H 2 S! 30

31 1. kísérlet Folyadékok oldása vízben Eszközök Kémcsövek (3 db) Kémcsőállvány Anyagok Etil-alkohol Ecetsav Olaj Kálium-permanganáttal megfestett víz A kísérlet leírása: A kémcsőállványban három számozott kémcsőben etanol, ecetsav és olaj van. Önts mindegyik kémcsőbe ugyanannyi kálium-permanganát oldatot és rázd össze a kémcsövek tartalmát! Tapasztalatok: Kérdések, feladatok a kísérlethez: 1. Rajzold le a vízmolekula szerkezeti képletét! 2. Milyen a vízmolekula polaritása? Válaszodat indokold! 3. Az ecetsav és az etil-alkohol poláris molekulákból álló anyag. Oldódáskor milyen polaritású anyagok között jött létre a kölcsönhatás? 31

32 4. Következtess az olajmolekulák polaritására! 2. kísérlet Szilárd anyagok oldása Eszközök Kémcsövek (6 db) Kémcsőállvány Vegyszeres kanál Anyagok Kalcium-klorid Magnézium-szulfát Kálium-klorid, Kristályos jód Benzin, Desztillált víz A kísérlet leírása: A kémcsőállványban hat számozott kémcső van. Tegyél az első kémcsőbe kevés kalcium-kloridot, a másodikba magnéziumszulfátot, a harmadikba és a hatodikba kálium-kloridot, a negyedikbe és az ötödikbe 1-1 jódkristályt! Az első négy kémcsőhöz adj azonos mennyiségű vizet! Az ötödik és hatodik kémcsőhöz ugyanannyi benzint! Rázd össze a kémcsövek tartalmát! Tapasztalatok: Kérdések, feladatok a kísérlethez: 1. Melyik anyag oldódott a benzinben? 2. Polaritás szempontjából milyen anyag a benzin? Miből következtetsz erre? 32

33 3. Következtess az jódmolekulák polaritására! 4. Milyen törvényszerűséget tudsz megállapítani a tapasztalataid alapján az oldódás és a folyamatban részt vevő anyagok polaritása között? 5. Melyik oldószer melyik anyagot oldja? Oldószerek: víz, benzin, Oldandó anyagok: kálium-nitrát, szén-dioxid, paraffin, konyhasó, olaj, grafit, zsír. Melyik a kakukktojás? 3. kísérlet Gáz oldása vízben (demonstrációs kísérlet) Eszközök Frakcionáló lombik Gumidugó Bunsen-állvány Bunsen-égő Gyufa Fogó dióval Hosszú nyakú száraz gömblombik Gumidugó kihúzott végű üvegcsővel Derékszögben meghajlított üvegcső Üvegkád, cseppentő Üvegbot Anyagok Koncentrált ammóniaoldat Desztillált víz Fenolftalein oldat Horzsakő 33

34 A kísérlet leírása: A frakcionáló lombikba koncentrált ammóniaoldatot töltünk és pár szem horzsakövet dobunk bele. A lombik száját dugóval lezárjuk, az elvezető csövet a derékszögben meghajlított üvegcsőhöz csatlakoztatjuk, amelynek végéhez nyílásával lefelé fordított gömblombikot helyezünk. A lombikot állványra erősítjük, és az ammóniaoldatot óvatosan melegítjük. Ammóniagázt fejlesztünk, mellyel a száraz gömblombikot megtöltjük. Lezárjuk a kihúzott végű üvegcsöves gumidugóval. Pár csepp vizet engedünk a lombikba és körbefolyatjuk a belsején, miközben ujjunkat az üvegcső nyílásán tartjuk. A lombikot aljával felfelé az üvegkádba, fenolftaleines víz alá merítjük. Az üvegcső nyílásáról hirtelen elvesszük az ujjunkat. Tapasztalatok: Kérdések, feladatok a kísérlethez: 1. Miért áramlott be a víz a lombikba? 2. Milyen az ammónia polaritása? Rajzold le a szerkezeti képletét! 3. Az oxigéngáz hogyan oldódik vízben? Mi ennek a jelentősége az élővilágban? 34

35 4. Miért pipálnak meleg nyári napokon a tavakban élő halak? Miért vágnak léket télen a jégen? 5. Milyen polaritású gázok foghatók fel a víz alatt? Példákat is írj! 35

36 AZ OLDÓDÁS ENERGIAVISZONYAI Bevezető/Ismétlő feladatok: 1. A hőmérséklet-változás szempontjából milyen folyamat a párolgás? 2. Mondj példát exoterm természeti jelenségre! Kísérlet Nátrium-hidroxid és kálium-nitrát oldása vízben Eszközök Erlenmeyer lombikok (2 db) Hőmérők Vegyszeres kanál (2db) Anyagok Nátrium-hidroxid Kálium-nitrát A kísérlet leírása: Önts desztillált vizet az Erlenmeyer-lombikokba! Mérd meg a hőmérsékletüket! Az első lombikba szórj nátrium-hidroxidot! A hőmérővel kevergetve figyeld a változást! A második lombikba szórj kálium-nitrátot! A hőmérővel kevergetve figyeld a változást! Tapasztalataidat írd a táblázatba! Oldódás Nátrium-hidroxid Kálium-nitrát Kiindulási hőmérséklet ( o C) Maximális hőmérséklet ( o C) Minimális hőmérséklet ( o C) 36

37 Kérdések, feladatok a kísérlethez: 1. Milyen részfolyamatokra bontható az oldódás? 2. Melyik részfolyamat igényel energia befektetést, és melyik jár energia felszabadulással? 3. Rajzold fel a nátrium-hidroxid oldódásának energiadiagramját! 4. Rajzold fel a kálium-nitrát oldódásának energiadiagramját! Feladat: 1. Cink-kloridot vízben oldunk. Mennyi az oldáshője a vízmentes cink-kloridnak, ha a cink-klorid rácsenergiája kj/mol, a cink-ion hidratációs energiája kj/mol, a kloridioné kj/mol? 37

38 AZ OLDATOK TÖMÉNYSÉGÉNEK MEGADÁSA Bevezető/Ismétlő feladatok: 1. Mit jelent az, hogy egy oldat 15 tömegszázalékos? 2. Mikor telített egy oldat? 3. Milyen műveletekkel gyorsíthatjuk meg az oldódás folyamatát? Különböző anyagok oldhatósága 100g vízben a hőmérséklet függvényében. Hasonlítsd össze a kálium-nitrát és a nátrium-klorid oldhatóságát 20 0 C-on és 60 0 C-on! 12. ábra 38

39 Kísérlet Oldatkészítés Eszközök Táramérleg, Főzőpohár Üvegbot, Mérőhenger Hőmérő, Vegyszeres kanál Anyagok Szilárd kálium-nitrát Desztillált víz A kísérlet leírása: A számításaid alapján készíts 200 g 13 tömegszázalékos KNO 3 - oldatot! Végezd el a kijelölt feladatokat! Az első hét feladat elvégzése után készíts belőle 40 o C- os telített oldatot! Kérdések, feladatok a kísérlethez: o C-on a KNO 3 oldhatósága 24 m/m %. 2. Számítsd ki, melyik összetevőből milyen mennyiségekre van szükség! 3. Mérd ki az anyagokat! 4. Végezd el az oldást! 5. Az elkészített oldatot öntsd át mérőhengerbe és mérd meg a térfogatát! 6. Számítsd ki, hogy az oldat hány mol/dm 3 -es! 7. Számítsd ki az oldat sűrűségét! 39

40 8. A grafikon felhasználásával számítsd ki, hogy 40 o C-on hány tömegszázalékos a telített KNO 3 oldat! 9. Számítsd ki, hogy 40 o C-on hány gramm KNO 3 ot képes még feloldani a rendszer, hogy telített legyen! 10. Melegítsd fel az oldatot 40 o C-osra, és a kiszámított és kimért KNO 3 -ot oldd fel, hogy a rendszer telített legyen! 40

41 AZ OZMÓZIS Bevezető/Ismétlő feladatok: 1. Jellemezd a folyékony halmazállapotot! 2. Milyen mozgást végeznek a folyadékok részecskéi? 3. Hogyan változik meg a részecskék mozgása, ha egy féligáteresztő hártyát teszünk eléjük? Feladat a második kísérlethez: Két tojást tegyél sósavoldatba! Ezeket a második kísérletnél fogod felhasználni. 1. kísérlet Vegyész virágoskertje Eszközök Főzőpohár Vegyszeres kanál Üvegbot Anyagok Tömény vízüvegoldat Desztillált víz Kobalt(II)-klorid kristály Vas(III)-klorid kristály Réz(II)-szulfát kristály Nikkel(II)-klorid kristály A kísérlet leírása: A főzőpohárban hígítsd kétszeresére a vízüvegoldatot! Dobj az oldatba kobalt(ii)-klorid, vas(iii)-klorid, réz(ii)-szulfát, nikkel(ii)- klorid kristályt! 41

42 Tapasztalatok: Kérdések, feladatok a kísérlethez: 1. Mivel magyarázható, hogy az átmeneti fémek ionjai színesek? 2. Mivel magyarázható a színes kristályok ágas-bogas növekedése? 3. Mi a vízüveg? 4. A vízüveget tartósításra is használják. Nézz utána, milyen E számmal jelölik az élelmiszeriparban! 2. kísérlet Az ozmózis jelenségének vizsgálata Eszközök Főzőpoharak (2db) Anyagok Sósav Desztillált víz Telített konyhasóoldat A kísérlet leírása: A foglalkozás elején a sósavba merült tojásokat öblítsd le és tedd 1-1 főzőpohárba! Az elsőre desztillált vizet, a másodikra telített konyhasóoldatot önts, hogy ellepje! 42

43 Tapasztalatok: Kérdések, feladatok a kísérlethez: 1. Magyarázd meg a tapasztalataidat! 2. Milyen természeti törvénnyel magyarázható az ozmózis jelensége? 3. Milyen szerepet tölt be a tojás belső hártyája a kísérlet során? 3. kísérlet Az ozmózisnyomás kimutatása Eszközök Főzőpoharak, Üvegkád, Vasállvány Dió, Fogó, Kapilláristölcsér Természetes bélből készült fokhagymáskolbász- héj Zsineg, Alkoholos filctoll Anyagok Desztillált víz Telített konyhasóoldat A kísérlet leírása: A tölcsér szájára zsineggel erősítsd a kolbászhéjat! Az üvegkádba tölts desztillált vizet! A kapilláristölcsérbe tölts telített konyhasóoldatot, de maradjon még benne üres hely! Jelöld meg a folyadék szintjét a filctollal! Erősítsd a tölcsért az állványba úgy, hogy a tölcsér alja a desztillált vízbe merüljön! Tapasztalatok: 43

44 Kérdések, feladatok a kísérlethez: 1. Milyen szerepet tölt be a kísérletben a fokhagymás kolbász héja? 2. Miből van a természetes alapanyagú kolbászhéj? 4. kísérlet Az ozmózis vizsgálata uborkával Eszközök Óraüveg Vegyszeres kanál, Kés Anyagok Kristályos nátrium-klorid Frissen vágott uborkaszelet A kísérlet leírása: A frissen vágott uborkaszeletre hints konyhasó kristályokat! Tapasztalatok: Kérdések, feladatok a kísérlethez: 1. Magyarázd meg a tapasztalataidat! 2. Mivel magyarázható, hogy amikor egy lyukas fogú ember cukrot eszik, akkor megfájdul a foga? 44

45 KOLLOIDOK ÉS HETEROGÉN RENDSZEREK Bevezető/Ismétlő feladatok: 1. Csoportosítsd a kémiailag tiszta anyagokat! Példákat is írj! 2. Csoportosítsd a keverékeket! Példákat is írj! 1. kísérlet Tyndall-jelenség vizsgálata Eszközök Főzőpohár, Üvegbot Vegyszeres kanál, Gyufa Bunsen-égő, Vasháromláb Kerámiabetétes drótháló Elemlámpa Anyagok Keményítő Desztillált víz A kísérlet leírása: Készíts 50 cm 3 forró vizet és oldj fel benne negyed vegyszeres kanálnyi keményítőt! Hűtsd le a rendszert! Figyeld meg napfényben, majd az elsötétített teremben elemlámpa fényében! Tapasztalatok: Kérdések, feladatok a kísérlethez: 1. Az oldatok melyik csoportjába tartozik a keményítő vizes oldata? 45

46 2. Miért látható a fénysugár útja az oldatban? 3. Sorolj fel a hétköznapi életből vett kolloidokat! 4. Töltsd ki az alábbi táblázatot! Példa Tejszínhab A közeg halmazállapota Az eloszlatott anyag halmazállapota Spray-k Majonéz Poliuretánhab Rostos gyümölcslé 2. kísérlet Tintás víz elszíntelenítése Eszközök Főzőpohár Vegyszeres kanál Üvegbot Üvegtölcsér Szűrőpapír, Olló Anyagok Tintás víz Aktív szén Desztillált víz A kísérlet leírása: Főzőpohárban lévő tintás vízbe tegyél három vegyszeres kanál aktív szenet! Pár percig kevergesd, majd szűrd le a keveréket! A szűrőpapíron lévő aktív szenet kapard egy másik főzőpohárba és önts rá desztillált vizet! Pár percnyi várakozás után ismét szűrd le! Kérdések, feladatok a kísérlethez: 1. Mit tapasztalsz az első szűrés után? 46

47 2. Mit tapasztalsz a második szűrés után? 3. Miért tűnt el a tinta színe? 4. Mi a jelenség neve? 5. Miért jó adszorbens az aktív szén? 6. Miért lett színes a második szűrés után a szűrlet? 7. Mi a jelenség neve? 47

48 KÉMIAI REAKCIÓK ÉS FELTÉTELEIK Bevezető/Ismétlő feladatok: 1. Mit nevezünk kémiai reakciónak? 2. Az alábbi folyamatok közül húzd alá azokat, amelyek kémiai változások! Írd melléjük a reakcióegyenletet! a) a mészkő bomlása b) a jód szublimációja c) KNO 3 + H 2 O d) CaO + H 2 O 3. Írd le a szén égésének egyenletét! Kísérlet Hidrogén-peroxid bomlása Eszközök Kémcső, Kémcsőállvány Vegyszeres kanál Gyufa, Gyújtópálca Anyagok Hidrogén-peroxid oldat Barnakőpor A kísérlet leírása: Önts a kémcsőbe 30 %-os hidrogén-peroxidot! Tedd rá a kémcsőállványra! Pár percig figyeld az oldatot! Tarts izzó gyújtópálcát a kémcső szájához! Vegyszeres kanállal tegyél kevés barnakőport az oldatba! Tarts izzó gyújtópálcát a kémcső szájához! Tapasztalatok: 48

49 Kérdések, feladatok a kísérlethez: 1. Milyen gáz fejlődését mutattuk ki az izzó gyújtópálcával? 2. Írd fel a hidrogén-peroxid bomlásának egyenletét! 3. Milyen szerepet töltött be a barnakőpor a kísérletben? 4. Mit nevezünk katalizátornak? 5. Mivel érik el a katalizátorok a reakció gyorsabb lefolyását? 6. Rajzold be az energiadiagramba a katalizátor nélküli és a katalizált reakció energiaviszonyait! 49

50 7. Írj két példát az ipari katalizátor-használatra! 8. Milyen feltételei vannak a kémiai reakciók végbemenetelének? Feladat: gramm 30 tömegszázalékos hidrogén-peroxidból hány dm 3 standard nyomású, 20 o C-os oxigéngáz fejleszthető? (1 mol gáz az adott körülmények között 24 dm 3 ). 50

51 A KÉMIAI REAKCIÓK ENERGIAVISZONYAI Bevezető/Ismétlő feladatok: 1. Sorolj fel olyan szavakat, amelyekben szerepel a termo szó! 2. Mivel foglalkozik a termokémia? 1. kísérlet Cink és kénpor egyesülése (demonstrációs kísérlet) Eszközök Vasháromláb Kerámiabetétes drótháló Gyufa, Bunsen-égő Vegyszeres kanál Anyagok Cinkpor Kénpor A kísérlet leírása: Összekeverjük a cinkport és a kénport. A keveréket a fülke alatt álló vasháromlábon lévő kerámiabetétes hálóra halmozzuk fel. Bunsenégővel melegítjük. Tapasztalat: Kérdések, feladatok a kísérlethez: 1. Írd le egyenlettel a végbement reakciót! 51

52 2. Hőváltozás szempontjából milyen ez a folyamat? 3. Definiáld a reakcióhőt! Mi a jele és a mértékegysége? 4. Írd le a Hess-tételt! 2. kísérlet Etanol égése Eszközök Száraz műanyagpalack kupakkal Gyújtópálca, Gyufa Anyagok Etil-alkohol A kísérlet leírása: Egy száraz műanyagpalackba önts 1-2 cm 3 96 tömegszázalékos etanolt! Csavard a kupakot a palackra, majd a belső falát mosd át az alkohollal! Amikor az alkohol elpárolgott, csavard le a palack kupakját és egy égő gyújtópálcát tegyél a szájához! Tapasztalat: 52

53 Kérdések, feladatok a kísérlethez: 1. Egészítsd ki a végbement reakció egyenletét! C 2 H 5 OH + O 2 CO 2 + H 2 O 2. Milyen színű lánggal ég az etanol? 3. Mi jelzi, hogy a reakció során nagy mennyiségű hő keletkezett? 4. Mi a palack alján lévő folyékony anyag? 5. Brazíliában személyautók hajtására etanolt használnak. Mivel magyarázható ez? 13. ábra 53

54 6. Környezetvédelmi szempontból az etanol vagy a benzin használata az előnyösebb? Feladat: 1. N 2 (g) + 3H 2 (g) = 2 NH 3 (g) Δ r H = - 92,2 kj/mol. 1 m 3 1:3 térfogat arányú N 2 : H 2 standardállapotú gázelegy reakciójakor hány kj energia szabadul fel, ha a nitrogéngáznak csak 17%-a alakul át? 2. Hány gramm víz és hány dm 3 standardállapotú szén-dioxid keletkezik 150 gramm etanol elégetésekor? 54

55 A REAKCIÓSEBESSÉG ÉS BEFOLYÁSOLÁSA Bevezető/Ismétlő feladatok: 1. A sebességük szerint hogyan csoportosíthatók a reakciók? Írj példákat! 2. Írj olyan hétköznapi életből vett példát, amelyben nem jó, ha gyorsan mennek végbe a folyamatok! 1. kísérlet A reakciósebesség függése a koncentrációtól Eszközök Kémcsövek (4db) Főzőpoharak Kémcsőállvány Mérőhenger Osztott pipetta Pipetta labda Stopperóra Anyagok Hangyasav Brómos víz Desztillált víz A kísérlet leírása: A telített brómos vizet hígítsd a kétszeresére! Az oldatból önts egyforma mennyiségeket négy kémcsőbe! Az első kémcsőbe 0,5, a másodikba 1 és a harmadikba 1,5 cm 3 hangyasavat mérj ki a pipettával! (A negyedik összehasonlítási alapnak kell.) A elegyeket rázd össze és külön-külön stopperórával mérd meg az elszíntelenedés idejét! 55

56 Töltsd ki a táblázatot! Hangyasav térfogata 0,5 cm 3 1 cm 3 1,5 cm 3 Az oldat teljes elszíntelenedése (sec) Kérdések, feladatok a kísérlethez: 1. Hogyan változott a reakciósebesség a koncentráció növelésével? 2. Mivel magyarázható ez? 2. kísérlet A reakciósebesség függése a hőmérséklettől Eszközök Kémcsövek (2 db) Főzőpoharak (2 db) Mérőhenger, Kémcsőfogó Kémcsőállvány Osztott pipetta Stopperóra, Hőmérő Gyufa, Bunsen-égő Vas háromláb Kerámiabetétes drótháló Anyagok Hangyasav Brómos víz Desztillált víz A kísérlet leírása: Két főzőpohárba önts 20 cm 3 brómos vizet és hígítsd ugyanennyi desztillált vízzel! Két kémcsőbe mérj ki a mérőhengerrel cm 3 hangyasavoldatot! Mérd meg a hőmérsékletüket! Az első kémcső tartalmát melegítsd forrásig! Mérd meg a hőmérsékletét! Ezután a szobahőmérsékletű és a meleg hangyasavoldatot egyszerre add a 56

57 két főzőpohárban lévő brómos vízhez! Az összeöntés pillanatában indítsd el a stopperórát! Mérd meg az elszíntelenedés időtartamát a szobahőmérsékletű és a meleg oldat esetében is! A mérések eredményét rögzítsd a táblázatban! Hangyasav-bróm reakció Oldat hőmérséklete ( o C) Az oldat teljes elszíntelenedése (sec) Szobahőmérsékleten Melegen Kérdések, feladatok a kísérlethez: 1. Hogyan változott a reakciósebesség a hőmérséklet növelésével? 2. Mivel magyarázható ez? 57

58 A KÉMIAI EGYENSÚLY BEFOLYÁSOLÁSA Bevezető/Ismétlő feladatok: 1. Irányuk alapján hogyan csoportosíthatók a kémiai reakciók? 2. Mi a kémiai egyensúly? 3. Ábrázold egy kémiai egyensúly esetén a sebesség változását az idő függvényében! Kísérlet Réz(II)-szulfát oldat és kálium-bromid oldat reakciója Eszközök Három számozott kémcső Kémcsövek, Kémcsőállvány Osztott pipetta, Főzőpohár Kémcsőfogó Gyufa, Bunsen-égő Anyagok Réz(II)-szulfát oldat Kálium-bromid oldat Kálium-szulfát oldat Desztillált víz Jeges víz 58

59 A kísérlet leírása: Három számozott kémcsőbe önts 3-3 cm 3 CuSO 4 oldatot! Az első és a második kémcsőbe önts 1-1 cm 3 KBr-oldatot! A 3. kémcsőben levő oldat összehasonlításra szolgál, a megfelelő hígítás végett adj hozzá 1 cm 3 desztillált vizet! Tapasztalat: Kérdések, feladatok a kísérlethez: Egészítsd ki a reakcióegyenletet! CuSO 4 + KBr K 2 [CuBr 4 ] + K 2 SO 4 kék színtelen zöld színtelen A felső nyíl irányában endoterm a reakció. 1. Mivel magyarázod a színváltozást? A második kémcsőben lévő elegy összehasonlításra szolgál, adj hozzá a megfelelő hígítás érdekében 1 cm 3 desztillált vizet! Az első kémcsőbe önts 1 cm 3 telített K 2 SO 4 -oldatot! Tapasztalat: 2. Mivel magyarázod a színváltozást? Az 1. számú kémcsőben lévő oldatot melegítsd fel, és figyeld meg a színváltozást! Tapasztalat: 59

60 3. Mivel magyarázod a színváltozást? A 2. számú kémcsőben lévő oldatot tedd jeges vízbe, és figyeld meg a színváltozást! Tapasztalat: 4. Mivel magyarázod a színváltozást? 5. Írd le a legkisebb kényszer elvét! 6. Magyarázd meg a változásokat az alábbi képsorban! 14. ábra 60

61 Feladat: 1. Milyen volt a kiindulási N 2 : H 2 térfogatarány, és az egyensúlyig hányadrészére csökkent a molekulák száma a N 2 (g) + 3 H 2 (g) 2 NH 3 (g) reakció szerint, ha egyensúlyban minden komponens koncentrációja azonos? 2. H 2 (g) + I 2 (g) 2 HI (g) szerint lejátszódó reakcióban adott hőmérsékleten 1-1 mol/dm 3 kiindulási koncentrációk mellett a H 2 60 %-a alakul át. Számítsd ki az egyensúlyi koncentrációkat és az egyensúlyi állandót! térfogat % SO 2 ot és 50 térfogat % O 2 t tartalmazó gázelegy kémiai reakciója során a SO 2 90 %-a átalakul. Számítsd ki az egyensúlyi gázelegy térfogat százalékos összetételét! 61

62 A KÖZÖMBÖSÍTÉS Bevezető/Ismétlő feladatok: 1. Brönsted szerint milyen anyagok a savak? Írj a hétköznapi életből vett példákat! 2. Brönsted szerint milyen anyagok a bázisok? Írj a hétköznapi életből vett példákat! Kísérlet Háztartási sósav savtartalmának meghatározása Eszközök Büretta Mérőlombik Pipetta Titráló lombik (3 db) Cseppentő Anyagok Háztartási sósav Fenolftalein indikátor Nátrium-hidroxid oldat Desztillált víz A kísérlet leírása: A mérőlombikba 25 gramm háztartási sósavat mértünk. Hígitsd fel 100 cm 3 -re! Ebből pipettával mérj ki cm 3 térfogatú mintákat a titráló lombikokba, majd 2-3 csepp fenolftalein indikátort adj hozzájuk! Bürettából a lombik állandó rázogatása mellett adagolj hozzá 0,1 mol/dm 3 koncentrációjú nátrium-hidroxid oldatot az éppen megjelenő halvány rózsaszínig! (Az átmeneti színnek másodpercig meg kell maradnia!) Háromszor ismételd meg a mérést! 62

63 1. mérés 2. mérés 3. mérés A fogyott nátrium-hidroxid (cm 3 ) Kérdések, feladatok a kísérlethez: 1. Átlagold a három mérés eredményét! 2. A meghatározás alapjául szolgáló reakcióegyenlet: 3. Számítsd ki a sósav koncentrációját! 4. Számítsd ki a sósav tömegszázalékos összetételét! 63

64 A REDOXIREAKCIÓK IRÁNYA Bevezető/Ismétlő feladatok: 1. A részecskeátmenet alapján milyen reakciókat ismersz? 2. A redoxireakciók milyen két fő folyamatból állnak? Kísérlet Oldatokban lejátszódó redoxireakciók Eszközök Kémcsőállvány Kémcsövek (3 db) Csipesz Anyagok Vasszög Rézforgács Cinkdarabka CuSO 4 -, FeSO 4 -, Pb(NO 3 ) 2 -oldat A kísérlet leírása: Végezd el az alábbi kémcsőkísérleteket! 2 cm 3 CuSO 4 -oldatba tegyél vasszöget! 2 cm 3 FeSO 4 -oldatba tegyél rézforgácsot! 2 cm 3 Pb(NO 3 ) 2 -oldatba tegyél cinkdarabkát! Tapasztalatok: Kérdések, feladatok a kísérlethez: 1. Írd fel a lejátszódott reakciók ionegyenletét! 64

65 2. Írd fel az oxidációs számokat! Mi oxidálódott és mi redukálódott? 3. Írd le az oxidáció és a redukció fogalmát az oxidációs szám változás segítségével! 4. Keress kapcsolatot a standardpotenciál és a redukáló képesség között! 5. Mitől függ, hogy egy anyag egy reakcióban oxidálószerként, vagy redukálószerként viselkedik? 6. A következő standard elektródok állnak rendelkezésedre: K K + ; Cu Cu 2+ ; Sn Sn 2+ ; Mg Mg 2+. Állíts össze galvánelemeket a megadott elektródokból! 65

66 7. Írd fel a cellareakciók egyenletét! 8. Melyik elektródpárból állíthatod össze a legnagyobb, és melyikből a legkisebb elektromotoros erejű galvánelemet? Állításodat számítással igazold! Feladat: cm 3 0,1 mol/dm 3 koncentrációjú ólom(ii)-nitrát oldatba 5,0 g tömegű cink darabot teszünk. A reakció teljes lejátszódása után hogyan és mennyivel változott a cink darab tömege? (M ólom = 207,2 g/mol; M cink = 65,4 g/mol) 66

67 AZ ELEKTROLÍZIS Bevezető/Ismétlő feladatok: 1. Mi a galvánelem? 2. Rajzold le a Daniell-elem celladiagramját! Jelöld az anódot és a katódot! Írd le az elektródreakciókat! 1. kísérlet Réz(II)-klorid oldat elektrolízise Eszközök Laposelem(egyenáramú feszültségforrás) Grafitrudak, Vezetékek Krokodilcsipeszek U-cső, Főzőpoharak Cseppentő Anyagok Réz(II)-klorid oldat Kálium-jodidos keményítőoldat 67

68 A kísérlet leírása: Az U csőbe önts réz(ii)-klorid oldatot! Helyezd a cső két szárába a grafitelektródokat! Kapcsold a laposelem sarkaihoz az elektródokat! Elektrolizáld pár percig az oldatot! A művelet befejezése után a pozitív elektród helyére cseppents kálium-jodidos keményítőoldatot! Tapasztalat: Kérdések, feladatok a kísérlethez: 1. Mivel magyarázható a negatív pólus környezetének színváltozása? Egyenletet is írj! Redoxi szempontból milyen folyamat ment végbe? 2. Mivel magyarázható a buborékképződés a másik elektród (pozitív pólus) környezetében? Egyenletet is írj! Redoxi szempontból milyen folyamat ment végbe? 3. Melyik pólus a katód ennél a folyamatnál? 4. Miért következett be színváltozás a kálium-jodidos keményítőoldat hatására? Milyen anyag keletkezését mutattad ki ezzel? Írd fel a reakcióegyenletet! 68

69 5. Jellemezd az elektrolízis során keletkezett gázt szín, szag, toxicitás alapján! 6. Írd fel a keletkezett gáz vízben való oldódásának egyenletét! 2. kísérlet A víz elektrolízise (demonstrációs kísérlet) Eszközök Hoffmann-féle vízbontó készülék Egyenáramú feszültségforrás Platinaelektródok Vezetékek Gyufa, Gyújtópálca Szemcseppentő Anyagok Desztillált víz Kénsavoldat Univerzál indikátor A kísérlet leírása: A vízbontó készülék szárait először desztillált vízzel töltjük fel, és zárjuk az áramkört. A platinaelektródokat egyenfeszültségre kapcsoljuk és néhány percig elektrolizáljuk az oldatot. Tapasztalat: Kérdések, feladatok a kísérlethez: 1. Adj magyarázatot a látottakra! 69

70 Ezek után a vízbontó készülék szárait kénsavoldattal buborékmentesen feltöltjük a csapig. A platinaelektródokat egyenfeszültségre kapcsoljuk és néhány percig elektrolizáljuk az oldatot. Az egyik cső csapját kinyitva a kihúzott végű üvegcsövön kiáramló gázt meggyújtjuk. A másik cső csapjához parázsló gyújtópálcát tartunk. Ezután univerzál indikátort cseppentünk az elektródok közelébe. Kérdések, feladatok a kísérlethez: 2. Mivel magyarázható, hogy különböző mennyiségű gáz keletkezett a két szárban? 3. Írd fel az elektródreakciók egyenletét! 4. Melyik elektród körül milyen lett a kémhatás? 5. Mi a szerepe az elektrolízis során a kénsavnak? 6. Írd le Faraday II. törvényét! 70

71 Feladat: cm3 0,1 mol/dm3 koncentrációjú cink-jodid oldat elektrolízisekor a katód tömege 1,29 grammal változott. Mennyi lesz az oldat koncentrációja az elektrolízis végén? (A térfogatváltozástól eltekintünk.) gramm 15 tömegszázalékos nátrium-szulfát oldatot elektrolizálunk 1,93x105 C-bal. Hány tömegszázalékos lesz az oldat az elektrolízis végén? 71

72 SZÍNES KÉMIA 1. kísérlet Vörösbor-varázslat (demonstrációs kísérlet) Eszközök Vegyszeres kanál Borosüveg Borospoharak Dugóhúzó Anyagok Vörösbor színű káliumpermanganát-oldat Kénsavoldat Kristályos vas(ii)-ammónium- szulfát (Mohr-só) Ammónium- tiocianát Nátrium-hidrogén- karbonát Nátrium-szulfit, Nátrium- tioszulfát Kálium-jodid, Kálium-jodát Kálium-hexaciano-ferrát(II) (sárgavérlúgsó) A kísérlet leírása: Az üveget megtöltjük kénsavval savanyított (kb. 4:1 térfogatarány) kálium-permanganát oldattal. Az oldat töménységét úgy állítjuk be, hogy a színe a vörösboréhoz hasonlítson. A poharakba a következő sókból néhány kristályt teszünk: 1. semmi (azaz csak kálium-permanganát-oldat) 2. nátrium-szulfit 3. nátrium-szulfit + nátrium-hidrogén- karbonát 4. Mohr só + nagyon kevés (!) ammónium- tiocianát 5. Mohr só + nagyon kevés (!) ammónium- tiocianát + nátriumhidrogén- karbonát 6. kálium-jodid + kevés kálium-jodát + nátrium-hidrogén- karbonát 7. nátrium- tioszulfát Az üvegből a poharakba egymás után vörösbort öntünk és megfigyeljük az átalakulásokat. Kérdések, feladatok a kísérlethez: 1. Az 1. pohárban ezt láttam: 72

73 2. A 2. pohárban nátrium-szulfit hatására ez történt: A reakció egyenlete: MnO 4 + SO H + = Mn 2+ + SO H 2 O 3. Rendezd az egyenletet! 4. Milyen ion keletkezett a szulfitionból? 5. Melyik atomoknak és mennyivel változott az oxidációs száma a folyamatban? 6. A 3. pohárban nátrium-szulfit és nátrium-hidrogén- karbonát hatására ez történt: 7. Milyen anyag keletkezése okozta a pezsgést? Egyenletet is írj! 8. A 4. pohárban vas(ii)- ammónium-szulfát (Mohr só) és ammónium- tiocianát hatására ez történt: A reakció egyenlete: MnO 4 + Fe 2+ + H + = Mn 2+ + Fe 3+ + H 2 O [Fe(H 2 O) 6 ] 3+ + SCN = [Fe(H 2 O) 5 (SCN)] 2+ + H 2 O 9. Rendezd az első egyenletet! 10. Az 5. pohárban vas(ii)- ammónium-szulfát (Mohr só), ammónium- tiocianát és nátrium-hidrogén- karbonát hatására ez történt: 73

74 11. A 6. pohárban kálium-jodid, kálium-jodát és nátrium-hidrogénkarbonát hatására ez történt: A reakció egyenlete: 2 MnO I + 16 H + = 2 Mn I H 2 O 5 I + IO H + = 3 I H 2 O 12. Melyik atom oxidálódott és melyik redukálódott az első folyamatban? 13. A 7. pohárban nátrium- tioszulfát hatására ez történt: A reakció egyenlete: 8 MnO S 2 O H + = 8 Mn SO H 2 O 3 S 2 O H + 2 = 4 S + 2 SO 4 + H 2 O 14. Melyik anyag keletkezése okozta az opálosságot? 2. kísérlet Éghetetlen zsebkendő Eszközök Főzőpohár, Porcelántál Tégelyfogó, Textildarab, Gyufa Anyagok Izo-propanol Desztillált víz A kísérlet leírása: Önts az alkohol-víz 1:1 térfogatarányú elegyéből a porcelántálba, márts bele egy textildarabot, enyhén csavard ki, és tégelyfogóba fogva gyújtsd meg! Tapasztalat: 74

75 Kérdések, feladatok a kísérlethez: 1. Miért nem égett el a zsebkendő? 3. kísérlet Tűzgyújtás gyufa nélkül (demonstrációs kísérlet) Eszközök Porcelántál Vatta Vegyszeres kanál Cseppentő Anyagok Nátrium-peroxid Desztillált víz A kísérlet leírása: A porcelántálba kisebb vattapamacsot helyezünk, és vegyszeres kanálnyi nátrium-peroxidot szórunk rá, majd erre cseppentünk néhány csepp vizet. Tapasztalat: Kérdések, feladatok a kísérlethez: A víz hatására a nátrium-peroxidból hidrogén-peroxid szabadul fel. A reakció egyenlete: Na 2 O H 2 O = 2 NaOH + H 2 O 2 1. Minek hatására gyulladt meg a vatta? 75

76 4. kísérlet Vihar a kémcsőben (demonstrációs kísérlet) Eszközök Bunsen-állvány Dió Kémcsőfogó Kémcső Vegyszeres kanál Anyagok Tömény kénsav Abszolút. alkohol Kristályos kálium-permanganát A kísérlet leírása: Rögzítsük a kémcsövet függőleges állásban, öntsünk bele kb. kétujjnyi kénsavat, majd erre rétegezzünk kb. kétszeres térfogatú alkoholt, végül dobjunk bele néhány kisebb kálium-permanganát kristályt! A tapasztalás nappali fényben is látható, de látványosabb, ha besötétítjük a termet. Tapasztalat: Magyarázat: A kénsav felszabadítja a permangánsavat, majd vizet von el tőle: KMnO 4 HMnO 4 Mn 2 O 7 A keletkező dimangán-heptaoxid könnyen bomlik: Mn 2 O 7 2 MnO 2 + O 3 A kénsav/alkohol határfelületen keletkező ózon meggyújtja az alkoholt, amit hang és fénytünemény jelez. 5. kísérlet I KÉMIA Eszközök Szűrőpapír Ecsetek Folyadékpermetező Anyagok Réz(II)-szulfát oldat Fenolftalein oldat Tömény ammóniaoldat 76

77 A kísérlet leírása: Rajzolj vagy írj a papírlapra az ecset segítségével a réz(ii)szulfát oldattal és fenolftalein oldattal. A megszárított papírlapot rögzítsd és ammóniaoldatot permetezz rá! Tapasztalat: 1. Miért lett piros a felirat egy része? 2. Milyen ionok keletkezése miatt lett kék a felirat egy része? Nem csak tudni, szeretni is lehet a kémiát! 15. ábra 77

78 Adszorpció: FOGALOMTÁR Gáz, gőz vagy folyadékok megkötődése egy szilárd felületen. Aktiválási energia: Az az energiatöbblet, amellyel rendelkeznie kell a részecskéknek, hogy a kémiai átalakulás bekövetkezhessen. Alapállapot: Az atomokban az elektronok meghatározott energiájú állapotban vannak. Amikor minden elektron a legkisebb energiájú állapotban van, akkor az atom alapállapotú. Datív kötés: Ha a kovalens kötést teljes egészében az egyik atom szolgáltatja, akkor datív kötésről beszélünk. Deszorpció: Az adszorpcióval ellentétes irányú folyamat. A felületen adszorpció útján megkötött anyagok leválása. Dinamikus egyensúly: Ha a megfordítható reakció ellentétes irányú folyamatainak sebessége egyenlő, akkor dinamikus egyensúlyban van a rendszer. Elektrolízis: Az elektromos áram hatására bekövetkező kémiai változás. Elektromotoros erő: Azt a feszültséget, amit akkor mérünk a két elektród között, amikor a cellán gyakorlatilag nem folyik át áram, a galvánelem elektromotoros erejének nevezzük. Elektronegativitás: A kötött atom elektronvonzó képességét elektronegativitásnak nevezzük. Faraday I. törvénye: Az elektrolízis során az elektródokon leváló anyag tömege egyenesen arányos az elektrolizáló cellán áthaladt elektromos töltéssel. 78

79 Faraday II. törvénye: Az elektrolizáló cellán áthaladt elektromos töltés és az elektródreakcióban részt vevő elektronok anyagmennyisége egyenesen arányos egymással. Galvánelem: Olyan berendezés, amely működése során a kémiai átalakulással egyidejűleg kifelé hasznosítható elektromos energia termelődik. Gerjesztett állapot: Alapállapotból gerjesztés-energia közlés-hatására magasabb energiaszintre kerül az elektron. Hasonló a hasonlóban elv: Hess tétel: Kapilláris: Kolloidok: Azonos polaritású anyagok jól, különböző polaritású anyagok rosszul vagy egyáltalán nem oldódnak egymásban. A kémiai folyamatok reakcióhője csak a kezdő és a végállapottól függ, független a részfolyamatok minőségétől és sorrendjétől. Szűk keresztmetszetű cső. Az oldatok-elegyek és a többfázisú rendszerek közötti átmenetet képezik a kolloidok. A kolloid rendszerekben a közegben az eloszlatott részecskék mérete 1 nm-nél nagyobb, viszont 500 nm-nél kisebb. Komplex ion: Azokat a vegyületeket, ionokat nevezzük komplexeknek, amelyekben koordinatív kötéssel ligandumok kapcsolódnak a központi atomhoz vagy ionhoz. Legkisebb kényszer elve: Egy dinamikus egyensúly megzavarásakor annak a folyamatnak lesz nagyobb a sebessége, amely a zavaró hatást csökkenteni igyekszik. Megfordítható reakció: Ozmózis: Ha a reakció termékei reagálnak egymással, miközben újratermelődnek a kiindulási anyagok, akkor megfordítható reakcióról beszélünk. A féligáteresztő hártyákon keresztül végbemenő anyagvándorlás. Termokémia: A kémiai reakciók során lejátszódó hőmérséklet- és energiaváltozásokkal foglalkozik. 79

80 Felhasznált irodalom FORRÁSOK Rózsahegyi Márta - Wajand Judit (1998): 575 kísérlet a kémia tanításához. Budapest: Nemzedékek Tudása Tankönyvkiadó. Dr. Kajtár Márton - Dr. Varga Ernő (2000): Kémia a gimnázium II. osztálya számára. Budapest: Nemzeti Tankönyvkiadó. Dr. Hartmann Hildegard - Kromek Sándor - Dr. Pálfalvi Aladárné - Dr. Perczel Sándor (1981): Kémiai kísérletgyűjtemény gimnázium III. osztály. Budapest: Tankönyvkiadó Vállalat. Irlanda Dezső - Dr. Orosz Ernőné (1991): Kísérletgyűjtemény a gimnázium I-III. osztálya számára. Budapest: Tankönyvkiadó Vállalat. Dr. Podhorányi Györgyné (1991): Kémiai kísérletgyűjtemény a közismereti kémiát tanító szakközépiskolák számára. Budapest: Tankönyvkiadó Vállalat. Veresné Horváth Éva (2012): Miért piros a tilos? Budapest: Műszaki Könyvkiadó. A képek forrásai: (1. ábra) (2. ábra) lanos-kemia/anyagok-szetvalasztasa/uvegtechnika ( ábra) rvetlen-kemia/nemfemes-elemek/a-ken-tulajdonsagai-esjelentosege (9. ábra) (10. ábra) A_keverekek_szetvalasztasa_alkotoreszeikre (11. ábra) &page=53 (12. ábra) alapfogalmak-411 (13. ábra) 80