A természettudományos oktatás komplex megújítása a Révai Miklós Gimnáziumban és Kollégiumban. Munkafüzet KÉMIA. Emelt szintű érettségi.

A természettudományos oktatás komplex megújítása a Révai Miklós Gimnáziumban és Kollégiumban Munkafüzet KÉMIA Emelt szintű érettségi Árki Csilla TÁMOP-3.1.3-11/2-2012-0031

TARTALOMJEGYZÉK Bevezetés... 3 A laboratórium munka- és balesetvédelmi szabályzata... 4 1. Oldhatóság... 8 2. Jód oldódása... 13 3. Ionvegyületek oldhatósága... 18 4. A kémiai reakciók típusai I.... 22 5. A kémiai reakciók típusai II... 26 6. Katalizátor... 31 7. Egyensúlyi reakciók... 37 8. Indikátorok... 42 9. Hidrolízis... 48 10. Komplex képződés... 54 11. Redoxi reakciók értelmezése standard elektródpotenciálok segítségével... 59 12. Redoxi reakciók brómmal... 65 13. Elektrolízis... 69 14. Alkáliföldfémek reakciói... 73 15. Szerves anyagok reakciója brómmal... 77 16. A formil-csoport redukáló hatása... 83 17. Ezüsttükörpróba... 88 18. Fehling-próba... 93 19. Szerves anyagok kémhatása... 98 20. Szénhidrátok... 102 Fogalomtár... 107 Források... 112

BEVEZETÉS Kedves Diákok! Iskolánk, a győri Révai Miklós Gimnázium és Kollégium A természettudományos oktatás komplex megújítása a Révai Miklós Gimnáziumban és Kollégiumban című, TÁMOP-3.1.3-11/2-2012-0031 számú pályázatával lehetőséget kapott két, a XXI. századi követelményeknek minden tekintetben megfelelő természettudományos labor kialakítására. A laborok felszereltsége lehetővé teszi a kémia, a fizika, a biológia, illetve a földrajz korszerű, kísérletezésen és önálló felfedezéseken keresztüli tanítását. A természettudományos tanórákat nemcsak tartalmi, hanem módszertani megújulás is jellemzi, így minden tantárgyhoz, minden évfolyamon egyegy munkafüzettel kívánjuk segíteni a laborok használatát. A munkafüzet, amelyet az Olvasó a kezében tart, az emelt szintű kémiai érettségihez kíván segítséget nyújtani. Az érettségin kitűzött 70 kísérletből 20 foglalkozást kialakítva, összesen mintegy 40 kísérletet dolgoztunk fel. Minden kísérletnél felsoroltuk a szükséges eszközöket és anyagokat, majd megadtuk a kísérlet leírását. A laborban lehetőség adódik arra, hogy a diákok által elvégezhető kísérleteket valóban önállóan is kipróbálhassák. A kísérlet elvégzése után a látottak feldolgozását egymásra épülő kérdések, feladatok segítik. A tananyag mélyebb megértését majdnem minden foglalkozásban egy-egy számítási feladattal igyekeztünk támogatni. Az érettségire való minél alaposabb felkészülést fogalomtárral és irodalomjegyzékkel segítjük. Reméljük, hogy munkafüzetünk minél szélesebb körben nyújt segítséget a laborok használatához, valamint az emelt szintű kémia érettségin kitűzött kísérletek feldolgozásához és megértéséhez. Kívánunk tartalmas és izgalmas tanórákat, érdekes és látványos kísérleteket, valamint eredményes és sikeres munkát! A szerző 3

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

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

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: R31, 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

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

Bevezetés/Ismétlés 1. Mi az oldhatóság alapelve? OLDHATÓSÁG 2. Milyen két csoportba soroljuk az oldószereket? Adj egy-egy példát! 3. Milyen anyagot használnak a folyékony szerves vegyületek oxigéntartalmának kimutatására? 1. kísérlet Aceton, víz és benzin azonosítása Eszközök: műanyag tálca 3 db sorszámozott kémcső az ismeretlenekkel 6 db üres kémcső kémcsőállvány kémcsőfogó 2 db vegyszeres kanál csipesz ph-papír védőszemüveg gumikesztyű hulladékgyűjtő Anyagok: aceton benzin desztillált víz jód ezüst-nitrát oldat (0,1 mol/dm 3 ) 8

A kísérlet leírása: Három kémcsőben, ismeretlen sorrendben, három színtelen folyadék van: aceton, víz, illetve benzin. A tálcán lévő eszközök és egyetlen kiválasztott vegyszer segítségével azonosítsd a kémcsövek tartalmát! A folyadékokat egymáshoz is öntheted. 3. ábra Kérdések, feladatok a kísérlethez: 1. Add meg a következő anyagok képletét! Aceton:... Víz:... 2. Milyen anyagok keveréke a benzin? 3. Oszd mindhárom ismeretlent 3 részre az üres kémcsövek segítségével! Ezután mindhárom ismeretlenhez adj egy kevés jódot, majd páronként öntsd össze a mintákat! A tapasztalataid alapján töltsd ki a következő táblázatot! Hozzáadott anyag 1. kémcső 2. kémcső 3. kémcső Jód 1. kémcső 2. kémcső 9

4. Milyen színnel oldódik a jód a következő anyagokban? Töltsd ki a következő táblázatot! Hozzáadott anyag Aceton Víz Benzin Jód 5. Azonosítsd a kémcsövek tartalmát! 1. kémcső:... 2. kémcső:... 3. kémcső:... 6. Azonosíthatóak-e az anyagok csak az egymással való elegyedésük alapján? Miért? 2. kísérlet Folyadékok elegyedése, vizsgálata jód oldásával Eszközök: műanyag tálca 2 db üres kémcső kémcsőállvány vegyszeres kanál védőszemüveg gumikesztyű hulladékgyűjtő Anyagok: jódkristály benzin desztillált víz éter 10

A kísérlet leírása: Két kémcső közül az egyikbe rétegezz egymásra egy ujjnyi desztillált vizet és egy ujjnyi benzint, a másikba szintén egy ujjnyi vizet és egy ujjnyi étert! Rázd össze a kémcsövek tartalmát, figyeld meg, mi történik! Tegyél mind a két kémcsőbe kanálhegynyi jódkristályt! Rázd össze a kémcsövek tartalmát! Figyeld a változást! Miután már nem tapasztalsz változást, öntsd össze a két kémcső tartalmát, rázd össze az elegyet, figyeld meg, mi történik! Magyarázd meg a látottakat! A kísérletek alapján hasonlítsd össze a víz sűrűségét a benzin és az éter sűrűségével! 4. ábra Kérdések, feladatok a kísérlethez: 1. Hány fázist látsz a két kémcsőben, miután összeráztad az egymásra rétegzett anyagokat? 2. Miért? 3. A tapasztalataid alapján add meg, hogy az egyes kémcsövekben milyen színűek a különböző fázisok a jódkristály oldása után! Fázisok 1. kémcső 2. kémcső Felső fázis Alsó fázis 11

4. Sorold fel milyen színű fázisokat tapasztaltál a két kémcső összeöntése után! 5. Magyarázd meg a látottakat! 6. Hasonlítsd össze a víz sűrűségét a benzin és az éter sűrűségével! 7. Milyen másodrendű kölcsönhatások hatnak a vizsgált anyagok halmazában a molekulák között? éter:... benzin:... víz:... 12

Bevezetés/Ismétlés JÓD OLDÓDÁSA 1. Milyen a jódmolekula polaritása? 2. Milyen oldószerekben oldódik jól a jód? 3. Csoportosítsd a következő anyagokat aszerint, hogy milyen színnel oldódik bennük a jód? benzin, etil-acetát, éter, etanol, szén-tetraklorid, aceton Barna színnel oldódik:... Lila színnel oldódik:... 1. kísérlet Szervetlen vegyületek azonosítása (kísérletelemzés) Eszközök: nem kell előkészíteni Anyagok: nem kell előkészíteni A kísérlet leírása: Egy főzőpohárban kálium-jodid, egy másikban kálium-bromid azonos koncentrációjú vizes oldata található. Nem tudjuk, hogy melyik pohár melyik oldatot tartalmazza. Mindkét oldatba klórgázt vezetünk, aminek hatására az oldat színe mindkét esetben sárgásbarna lesz. Ha szén-tetrakloridot öntünk az oldatokhoz és összerázzuk azokat, az első pohár alján lila, a második alján barna színű fázis jelenik meg. Melyik oldatot tartalmazza az első, illetve a második főzőpohár? 5. ábra 13

Kérdések, feladatok a kísérlethez: 1. Add meg a főzőpoharakban lejátszódó reakció egyenletét! 1. főzőpohár:... 2. főzőpohár:... 2. Add meg a lejátszódó reakció típusát! 3. Milyen szerepe van a klórnak mindkét reakcióban? 4. Hogyan változik az oxidáló képesség a halogének főcsoportjában a rendszám csökkenésével? 5. Hány fázis alakul ki a szén-tetraklorid hozzáöntése után mindkét oldatban? Miért? 6. Melyik az alsó fázis? Miért? 7. Az első pohár alján a lila színű fázisból jelenlétére következtetünk. A második pohár alján a barna színű fázisból jelenlétére következtetünk. 8. Azonosítsd a főzőpoharak tartalmát! 1. főzőpohár:... 2. főzőpohár:... 14

2. kísérlet A sebbenzin, az etil-acetát és az etanol azonosítása Eszközök: műanyag tálca 3 db sorszámozott, gumidugóval lezárt kémcső az ismeretlenekkel 3 db üres kémcső kémcsőállvány szemcseppentő védőszemüveg gumikesztyű hulladékgyűjtő Anyagok: sebbenzin etil-acetát etanol desztillált víz Lugol-oldat A kísérlet leírása: 6. ábra Három sorszámozott, ledugaszolt kémcsőben színtelen folyadék található: sebbenzin, etil-acetát, etanol. A tálcán lévő vegyszerek és eszközök segítségével azonosítsd az edények tartalmát! (Pusztán szag alapján nem elfogadható az azonosítás!) Kérdések, feladatok a kísérlethez: 1. Milyen polaritású anyagok keveréke a sebbenzin? 15

2. Add meg az etil-acetát félkonstitúciós képletét! Keretezd be a funkciós csoportját! A szerves vegyületek melyik csoportjának tagja ez a vegyület? Milyen polaritásúak e vegyületcsoport tagjai? 3. Add meg az etanol konstitúciós képletét! Keretezd be a funkciós csoportját! A szerves vegyületek melyik csoportjának tagja ez a vegyület? 4. A három azonosítandó anyag közül melyik oldódik vízben? Miért? 16

5. Mindhárom ismeretlen egy részletét próbáld feloldani vízben! A maradék részletekhez adj egy-két csepp Lugol-oldatot! Tapasztalataid alapján töltsd ki a következő táblázatot! Vízben való oldhatóság Jód színe az oldatban 6. Azonosítsd a kémcsövek tartalmát! 1. kémcső 2. kémcső 3. kémcső 1. kémcső:... 2. kémcső:... 3. kémcső:... 7. Fogalmazd meg az oldhatóság alapelvét! 8. Fogalmazd meg, hogy a jód miért alkalmazható folyékony szerves anyagok azonosítására? 17

IONVEGYÜLETEK OLDHATÓSÁGA Bevezetés/Ismétlés 1. Milyen a vízmolekula polaritása? 2. Milyen anyagok oldódnak jól vízben? 3. Mely ionvegyületek oldódnak rosszul vízben? 1. kísérlet Nátrium-karbonát, kalcium-karbonát vagy kálium-bromid azonosítása Eszközök: műanyag tálca 2 db üres kémcső kémcsőállvány vegyszeres kanál kis méretű főzőpohár az ismeretlennel védőszemüveg gumikesztyű hulladékgyűjtő A kísérlet leírása: Anyagok: Egy kis főzőpohárban fehér port találsz. Sósav és desztillált víz segítségével állapítsd meg, hogy ez nátrium-karbonát vagy kálium-bromid vagy kalciumkarbonát! desztillált víz szilárd nátrium-karbonát szilárd kalcium-karbonát szilárd kálium-bromid sósav (2 mol/dm 3 ) 7. ábra 18

Kérdések, feladatok a kísérlethez: 1. Próbáld meg feloldani az ismeretlen anyagot vízben! Mit tapasztalsz? 2. Tegyél egy kevés ismeretlen anyagot az egyik kémcsőbe és adj hozzá egy kevés sósavat! Mit tapasztalsz? 3. Töltsd ki a következő táblázatot! Vízben való oldhatóság Sósavval való reakció Na 2 CO 3 KBr CaCO 3 4. Reakció esetén add meg a lejátszódó reakció(k) egyenletét! Mivel jár(nak) a reakció(k)? 5. Hasonlítsd össze a sósav és a szénsav saverősségét, és magyarázd meg, miért játszódtak le a reakciók! 6. Hasonlítsd össze tapasztalataidat a fenti táblázattal, és azonosítsd az ismeretlen fehér port! 19

7. Oldódnak-e vízben az ezüst-halogenidek? 8. Add meg a következő vegyületek színét! AgCl:... AgBr:... AgI:... 2. kísérlet Kálium-halogenidek azonosítása Eszközök: műanyag tálca 3 db sorszámozott kémcső az ismeretlenekkel kémcsőállvány védőszemüveg gumikesztyű hulladékgyűjtő A kísérlet leírása: Anyagok: Három sorszámozott kémcsőben a következő oldatokat találod valamilyen sorrendben: káliumklorid, kálium-bromid és kálium-jodid. Ezüstnitrát oldat segítségével határozd meg, hogy melyik kémcső melyik vegyület oldatát tartalmazza! kálium-klorid oldat (0,5 mol/dm 3 ) kálium-bromid oldat (0,5 mol/dm 3 ) kálium-jodid oldat (0,5 mol/dm 3 ) ezüst-nitrát oldat (0,1 mol/dm 3 ) Kérdések, feladatok a kísérlethez: 8. ábra 1. Adj mindhárom ismeretlenhez egy kevés ezüst-nitrát oldatot! Figyeld meg a kémcsőben jelentkező csapadék színét! 1. kémcső:... 2. kémcső:... 3. kémcső:... 20

2. Tapasztalataid alapján azonosítsd a kémcsövek tartalmát! 1. kémcső:... 2. kémcső:... 3. kémcső:... 3. Add meg a lejátszódó reakciók egyenletét! 4. Számítási feladat: Telített kalcium-klorid oldathoz éppen annyi 20,00 tömegszázalékos nátrium-karbonát oldatot öntöttünk, hogy az összes csapadék leváljon. Így a csapadék leszűrése után 224,0 g 13,06 tömegszázalékos konyhasóoldatot kaptunk. a) Mekkora tömegű csapadék keletkezett? b) Mekkora tömegű nátrium-karbonát oldatot reagáltattunk a kalcium-klorid oldattal? c) Számítsd ki a kalcium-klorid oldhatóságát 100 g vízre vonatkoztatva! 21

A KÉMIAI REAKCIÓK TÍPUSAI I. Bevezetés/Ismétlés 1. A reakciókban történő részecskeszám-változás vagy részecskeátadás szerint a reakciók a következő csoportokba sorolhatók: I. Elektronátadás nélkül az oldatokban az ionok között lejátszódó reakciókban megváltozik az oldatokban lévő száma. II. Redoxi reakcióban történik. III. Sav-bázis reakcióban történik. 2. Írj mindegyik csoporthoz 1-1 példát reakcióegyenlettel!......... 1. kísérlet Ezüst-nitrát, nátrium-karbonát és nátriumhidroxid oldat azonosítása sósav segítségével Eszközök: műanyag tálca 3 db sorszámozott kémcső az oldatokkal kémcsőállvány védőszemüveg gumikesztyű hulladékgyűjtő Anyagok: ezüst-nitrát oldat nátrium-karbonát oldat nátrium-hidroxid oldat sósav (2 mol/dm 3 ) A kísérlet leírása: Három sorszámozott kémcsőben ismeretlen sorrendben a következő három színtelen folyadékot találod: ezüst-nitrát oldat, nátrium-karbonát oldat és nátrium-hidroxid oldat. Sósav segítségével azonosítsd a három kémcső tartalmát! 9. ábra 22

Kérdések, feladatok a kísérlethez: 1. Mindhárom kémcső tartalmához adj egy kevés sósavat! Jegyezd le megfigyeléseidet! 1. kémcső:... 2. kémcső:... 3. kémcső:... 2. Két vizes oldat elegyedésekor kémiai reakció játszódik le, ha olyan kationok és anionon találkoznak, amelyek egymással csapadékot alkotnak. Így az oldatokban lévő ionok száma. Ez történt a kémcsőben. Add meg a lejátszódó reakció egyenletét!... Add meg a képződő csapadék nevét és színét!... Add meg a reakció lényegét kifejező ionegyenletet!... 3. Az oldatban lévő ionok száma akkor is csökken, ha a kémia reakció terméke gáz-halmazállapotú, vagy elbomlik, és a bomlás terméke gáz-halmazállapotú. Az ilyen reakciókat járó reakciónak nevezzük. Ezt figyelhettük meg a kémcsőben. Add meg a végbemenő reakció egyenletét!... Milyen gáz keletkezett a reakció során? Miért?... 23

4. Azonosítsd a kémcsövek tartalmát! 1. kémcső:... 2. kémcső:... 3. kémcső:... 2. kísérlet Példák reakciótípusokra Eszközök: műanyag tálca 6 db üres kémcső kémcsőállvány vegyszeres kanál védőszemüveg gumikesztyű hulladékgyűjtő Anyagok: cink granulátum ezüst-nitrát oldat (0,1 mol/dm 3 ) nátrium-hidroxid oldat (2 mol/dm 3 ) sósav (2 mol/dm 3 ) A kísérlet leírása: Mutass be egy-egy példát csapadékképződési és gázfejlődési reakcióra! Felhasználható anyagok: cink granulátum, 0,1 mol/dm 3 koncentrációjú ezüst-nitrát oldat, 2 mol/dm 3 koncentrációjú nátrium-hidroxid oldat, 2 mol/dm 3 koncentrációjú sósav. Magyarázd meg a látottakat! 10. ábra Kérdések, feladatok a kísérlethez: 1. A feladatban szereplő anyagok közül melyek reakciója jár csapadékképződéssel?... Add meg a lejátszódó reakció egyenletét!... Add meg a képződő csapadék nevét és színét!... 24

2. Miért nem képződik csapadék, ha etil-klorid oldatához ezüstnitrát oldatot öntünk?...... 3. A feladatban szereplő anyagok közül melyek reakciója jár gázfejlődéssel?... Add meg a lejátszódó reakció egyenletét!... Történik-e részecskeátmenet a reakció során?... Mely reakciótípusba sorolható még ez a reakció?... 4. Mely fémek oldódnak még savakban hidrogéngáz fejlődése közben?... 5. Számítási feladat: 200 cm 3 20,0 tömegszázalékos, 1,06 g/cm 3 sűrűségű nátriumkarbonát oldat hány cm 3 1,10 g/cm 3 sűrűségű, 20,0 tömegszázalékos sósavval reagál? Mekkora lesz a visszamaradó oldat tömegszázalékos sótartalma? 25

A KÉMIAI REAKCIÓK TÍPUSAI II. Bevezetés/Ismétlés 1. A reakciókban történő részecskeszám-változás vagy részecskeátadás szerint a reakciók milyen csoportokba sorolhatók? I:... II:... III:... 1. kísérlet Ezüst-nitrát oldat, nátrium-karbonát oldat és nátrium-nitrát oldat azonosítása sósav segítségével Eszközök: műanyag tálca 3 db sorszámozott kémcső az ismeretlen oldatokkal kémcsőállvány védőszemüveg gumikesztyű hulladékgyűjtő A kísérlet leírása: Anyagok: ezüst-nitrát oldat nátrium-karbonát oldat nátrium-nitrát oldat sósav (2 mol/dm 3 ) Három sorszámozott kémcsőben ismeretlen sorrendben nátriumnitrát, ezüst-nitrát és nátrium-karbonát oldat található. Sósav segítségével azonosítsd a kémcsövek tartalmát! Írd fel a szükséges reakcióegyenleteket is! 11. ábra 26

Kérdések, feladatok a kísérlethez: 1. Adj egy kevés sósavat mindhárom ismeretlenhez! Jegyezd le megfigyeléseidet! 1. kémcső:... 2. kémcső:... 3. kémcső:... 2. Két vizes oldat elegyedésekor kémiai reakció játszódik le, ha olyan kationok és anionon találkoznak, amelyek egymással csapadékot alkotnak. Így az oldatokban lévő ionok száma. Ez történt a kémcsőben. Add meg a lejátszódó reakció egyenletét!... Add meg a képződő csapadék nevét és színét!... Add meg a reakció lényegét kifejező ionegyenletet!... 3. Az oldatban lévő ionok száma akkor is csökken, ha a kémia reakció terméke gáz-halmazállapotú, vagy elbomlik, és a bomlás terméke gáz-halmazállapotú. Az ilyen reakciókat járó reakciónak nevezzük. Ezt figyelhettük meg a kémcsőben. Add meg a végbemenő reakció egyenletét!... 27

Milyen gáz keletkezett a reakció során? Miért?...... 4. Azonosítsd a kémcsövek tartalmát! 1. kémcső:... 2. kémcső:... 3. kémcső:... 2. kísérlet Példák reakciótípusokra Eszközök: műanyag tálca 3 db üres kémcső kémcsőállvány vegyszeres kanál 2 db óraüvegen a szilárd anyagok védőszemüveg gumikesztyű hulladékgyűjtő Anyagok: cink szemcse mészkődarab bárium-nitrát oldat (0,5 mol/dm 3 ) kénsavoldat (1 mol/dm 3 ) sósav (2 mol/dm 3 ) 12. ábra 28

A kísérlet leírása: A tálcán található vegyszerek felhasználásával végezz el három különböző kémcsőkísérletet, amelyben egy redoxi reakció, valamint egy-egy gázfejlődéssel, illetve csapadékképződéssel járó (nem redoxi) reakció játszódik le! Írd fel a végbemenő reakciók egyenleteit! Kérdések, feladatok a kísérlethez: 1. A feladatban szereplő anyagok közül melyek reakciója jár csapadékképződéssel?... Add meg a lejátszódó reakció egyenletét!... Add meg a képződő csapadék nevét és színét!... Add meg a lejátszódó reakció ionegyenletét!... 2. A feladatban szereplő anyagok közül melyek reakciója jár gázfejlődéssel, de elektronátmenettel nem?... Add meg a lejátszódó reakció egyenletét!... 3. Mely anyagok vesznek részt redoxi reakcióban?... Add meg a lejátszódó reakció egyenletét!... Mi fejlődik a reakció során?... 29

Írd fel a következő részfolyamatokat! oxidáció:... redukció:... Jelöld az oxidációs számokat a reakcióegyenletben! 4. A redoxi reakciók -változással járó reakciók. Ezen belül a redukálószer oxidációs száma a reakcióban, az oxidálószer oxidációs száma -. 5. Mely fémek oldódnak még sósavban hidrogéngáz fejlődése közben?... 6. Számítási feladat: Cink-réz ötvözet 2,00 g-ját sósavban oldjuk. Hány tömegszázalék rezet tartalmaz az ötvözet, ha 375,0 cm 3 standardállapotú hidrogéngáz fejlődik? 30

KATALIZÁTOR Bevezetés/Ismétlés 1. Sorold fel a kémiai reakció lejátszódásának feltételeit! a)... b)... c)... 2. Mit fejez ki a reakciósebesség? 1. kísérlet Hidrogén-peroxid bontása mangán-dioxid segítségével Eszközök: műanyag tálca 2 db üres kémcső kémcsőállvány gyújtópálca gyufa vegyszeres kanál védőszemüveg gumikesztyű hulladékgyűjtő Anyagok: 5 %-os hidrogén-peroxid oldat barnakőpor (MnO 2 ) 13. ábra 31

A kísérlet leírása: Két kémcsőbe önts kb. 5 5 cm 3 hidrogén-peroxid oldatot! Hagyd kicsit állni az oldatokat, figyeld meg a változást! Ezután a kémcsőállványon az egyik kémcsőbe szórj kanálhegynyi barnakőport (MnO 2 (sz))! Figyeld meg a változást! Kérdések, feladatok a kísérlethez: 1. Jegyezd le tapasztalataidat! 1. kémcső: 2. kémcső: 2. Add meg a lejátszódó reakció egyenletét! 3. Tarts mind a két kémcsőbe parázsló gyújtópálcát, többször egymás után! Magyarázd meg a látottakat! 1. kémcső: 2. kémcső: 4. Mi a szerepe a mangán-dioxidnak a reakcióban? 5. Milyen típusú reakció játszódott le? 32

6. Mi történt a hidrogén-peroxiddal a reakció során? 7. Rajzold fel a hidrogén-peroxid bomlásának energiadiagramját! Jelöld mindkét ábrán az aktiválási energiát és a reakcióhőt! E a (katalizátor nélkül)=168 kj/mol E a (katalizátorral)=105 kj/mol 8. Állapítsd meg, hogyan befolyásolja a katalizátor a) az aktiválási energiát: b) a reakcióhőt: 9. Mi a szerepe a reakcióban a katalizátornak? 33

2. kísérlet Alumínium reakciója jóddal (Tanári demonstrációs kísérlet) Eszközök: műanyag tálca üveglap porcelán dörzsmozsár törővel kerámiabetétes drótháló pipetta porcelántál védőszemüveg gumikesztyű hulladékgyűjtő Anyagok: kristályos jód finom alumíniumpor desztillált víz A kísérlet leírása: 14. ábra Porcelán dörzsmozsárban kb. 0,5 g jódkristályt elporítunk, és azonos mennyiségű finom alumíniumporral összekeverjük. A keveréket porcelántálba szórjuk. Az elszívófülkébe a porcelántálat kerámiabetétes dróthálóra helyezzük, és a keverék közepébe egy-két csepp vizet cseppentünk. Kérdések, feladatok a kísérlethez: 1. Jegyezd le a tapasztalataidat! 34

2. Lejátszódik-e reakció a vízcsepp hozzáadása nélkül szobahőmérsékleten? Milyen szerepe volt a víznek a reakcióban? 3. Milyen anyagokat nevezünk katalizátoroknak? 4. Add meg a lejátszódó reakció egyenletét! 5. Energetikai szempontból milyen reakció játszódott le? Hogyan figyelhető meg ennek hatása a reakció során? 6. Hol használják széles körben a katalizátorokat az iparban és a köznapi életben? Adj egy-két példát! 7. Hogyan nevezik az élő szervezetekben végbemenő folyamatok katalizátorait? Írj példákat! 35

8. Milyen anyagok az inhibitorok? 9. Hogyan befolyásolják a katalizátorok a kémiai egyensúlyt? 36

Bevezetés/Ismétlés EGYENSÚLYI REAKCIÓK 1. Mikor nevezünk egy kémiai folyamatot megfordíthatónak? 2. Mit értünk dinamikus egyensúly alatt? 3. Mit mond ki a tömeghatás törvénye? 1. kísérlet Nitrogén-dioxid dimerizációja (kísérletelemzés) Eszközök: nem kell előkészíteni Anyagok: nem kell előkészíteni A kísérlet leírása: 15. ábra 16. ábra A nitrogén-dioxid molekulaszerkezetéből adódóan megfordítható reakcióban képes dimerizálódni. A keletkező dinitrogén-tetroxid 10 C felett, légköri nyomáson színtelen gáz. A dimerizáció exoterm folyamat. Egy dugattyúval ellátott, változtatható térfogatú, átlátszó falú tartályba töltött nitrogén-dioxid-gázt a) 40 C-ról 20 C-ra hűtünk, b) a dugattyú segítségével állandó hőmérsékleten összepréselünk. 37

Kérdések, feladatok a kísérlethez: 1. Figyeld meg a gáz színét! Jegyezd le tapasztalataidat! a)... b)... 2. Add meg a lejátszódó reakció egyenletét! 3. A hőmérséklet csökkentése az folyamatokat segíti jobban, ezért a fenti reakció a(z) nyíl irányába tolódik el. A keletkező miatt a gáz színe. A gáz összepréselésekor a gáz nyomása, aminek hatására az egyensúly a(z) nyíl irányába tolódik el. Ennek oka, hogy ebbe az irányba a reakció molekulaszám jár, így a gázelegy nyomása is. 4. Mely reakciók egyensúlyát nem befolyásolja a nyomás megváltoztatása? Írj egy példát! 5. Az egyensúly a reakcióban résztvevő anyagok változtatásával is befolyásolható. Az egyensúly a felső nyíl irányába tolható el, ha a kiindulási anyagok valamelyikét a rendszerhez, vagy a termékek valamelyikét a reakciótérből. 38

Az egyensúly az alsó nyíl irányába tolható el, ha a termékek valamelyikét a rendszerhez, vagy a kiindulási anyagok valamelyikét a reakciótérből. 6. Mi jellemzi a dinamikus egyensúlyi reakciót? 7. Fogalmazd meg a Le Chatelier-elvet! 8. Hogyan befolyásolja a hőmérséklet növelése az egyensúlyi reakció reakciósebességeit? 9. Eltolható-e az egyensúlyi reakció a hőmérséklet növelésével valamelyik irányba? Miért? 10. Hogyan befolyásolja a katalizátor az egyensúlyi folyamatokat? 11. Egyensúlyi folyamatokra mutatunk be példákat. Állapítsd meg, hogy melyik folyamat esetében segíti elő az egyesülést (az odaalakulást, felső nyíl)! a) a hőmérséklet emelése:... b) a hőmérséklet csökkentése:... 39

c) a nyomás növelése:... d) a nyomás csökkentése:... Írd a megfelelő sorokba a reakciók sorszámát! 1. 2 SO 2 (g) + O 2 (g) 2 SO 3 (g) 2. 2 NO(g) + O 2 (g) 2 NO 2 (g) 3. 2 N 2 (g) + O 2 (g) 2 N 2 O(g) 4. CO(g) + H 2 O(g) CO 2 (g) + H 2 (g) H 198,0 r H 33,2 r H 164,2 r H 41,0 r kj/mol kj/mol kj/mol kj/mol 12. Mit lehet megállapítani arról az egyensúlyi reakcióról, amelyikről azt tudjuk, hogy a) a hőmérséklet emelése a visszaalakulást segíti elő, b) a nyomás csökkentése az odaalakulásnak kedvez, c) a nyomás nincs hatással a reakció egyensúlyára? Írj egy-egy példát a fenti reakciókra a reakcióegyenletek feltüntetésével! a)... b)... c)... 13. Írj példát ipari jelentőségű megfordítható folyamatra! 14. Számítási feladat: Egy 4,00 dm 3 -es, állandó térfogatú tartályt annyi tiszta propángázzal töltünk meg, hogy a kiindulási propánkoncentráció 0,0125 mol/dm 3 legyen. Ezután a lezárt tartályt adott (T) hőmérsékletre melegítjük. Ekkor a következő egyensúlyra vezető reakció megy végbe: C 3 H 8 (g) C 3 H 6 (g)+h 2 (g). 40

Az egyensúly beálltakor a hidrogén koncentrációja 0,0100 mol/dm 3 lett. a) Számítsd ki, hogy a propán hány százaléka disszociált! b) Add meg a tartályban lévő különböző anyagok egyensúlyi koncentrációját! c) Határozd meg adott T hőmérsékleten a folyamat egyensúlyi állandóját! Egy másik kísérletben a 4,00 dm 3 -es tartályba a propánhoz valamennyi hidrogéngázt is kevertünk, és így melegítettük az előzővel azonos T hőmérsékletre. Ekkor a propán disszociáció foka az előzőnek a felére csökkent. d) Hány gramm hidrogént juttattunk az eredetileg propánt tartalmazó tartályba? 41

INDIKÁTOROK Bevezetés/Ismétlés 1. Milyen reakciókat nevezünk sav-bázis reakcióknak? 2. Add meg a hidrogén-klorid vízzel való reakciójának egyenletét! 3. Mely oldatok kémhatása savas? 4. Mely oldatok kémhatása lúgos? 5. Milyen anyagokat nevezünk indikátoroknak? 6. Töltsd ki a következő táblázatot! Indikátor színe Indikátor savas közegben semleges közegben lúgos közegben Fenolftalein Metilnarancs 7. Add meg a következő oldatok kémhatását! a) sósav:... b) desztillált víz:... c) nátrium-hidroxid oldat:... 42

1. kísérlet Sósav, nátrium-hidroxid oldat és desztillált víz azonosítása Eszközök: műanyag tálca 3 db sorszámozott kémcső az ismeretlenekkel 2 db cseppentő kémcsőállvány védőszemüveg gumikesztyű hulladékgyűjtő Anyagok: sósav (0,1 mol/dm 3 ) nátrium-hidroxid oldat (0,1 mol/dm 3 ) desztillált víz fenolftalein indikátor metilnarancs-indikátor A kísérlet leírása: 17. ábra Három kémcső mindegyikében színtelen folyadékot találsz. Az egyikben 0,1 mol/dm 3 koncentrációjú sósav, a másikban 0,1 mol/dm 3 koncentrációjú nátrium-hidroxid oldat, a harmadikban desztillált víz van, nem feltétlenül ebben a sorrendben. Felezd el mindhárom kémcső tartalmát! Cseppents néhány csepp fenolftalein indikátort mind a három kémcső első részletébe, és figyeld meg a változásokat! Ezután cseppents a második részletekbe metilnarancsindikátort! 43

Kérdések, feladatok a kísérlethez: 1. Tapasztalataid alapján töltsd ki a következő táblázatot! Indikátor Oldat színe 1. kémcső 2. kémcső 3. kémcső Fenolftalein Metilnarancs 2. Add meg a kémcsőben levő anyagok kémhatását! Azonosítsd a kémcsövek tartalmát! 1. kémcső:... 2. kémcső:... 3. kémcső:... 3. Hányfajta színű alakja van általában az indikátoroknak? 4. Melyik ph-tartományban van az indikátorok színváltozása? 5. Mi az oka, hogy a három kémhatás ezzel a két indikátorral megkülönböztethető? 6. Hogyan készülnek az univerzális indikátorok? 44

7. Add meg a következő anyagok képletét, és hogy a szerves anyagok melyik csoportjába tartoznak! a) tejsav b) olajsav c) glicerin 45

2. kísérlet Szerves anyagok vizes oldatának kémhatása (kísérletelemzés) Eszközök: nem kell előkészíteni Anyagok: nem kell előkészíteni A kísérlet leírása: Három számozott kémcsőben ismeretlen sorrendben a következő folyadékok vannak: tejsav, olajsav, glicerin. A folyadékokból keveset külön-külön kémcsövekben lévő desztillált vízbe öntünk, majd összerázzuk a kémcsövek tartalmát. Az 1. sorszámú kémcsőben kétfázisú, a másik kettőben homogén rendszer képződik. 18. ábra Kérdések, feladatok a kísérlethez: 1. A fenti három vegyület közül melyek oldódnak vízben? 2. Melyik nem oldódik vízben? Miért? 3. Azonosítsd az 1. kémcső tartalmát! 4. A két homogén oldatot ezután ph-papírral vizsgáljuk: a 2. kémcsőben a ph=7, a 3. kémcsőben ph=4,5. Milyen a kémhatás a 2. kémcsőben? 5. Azonosítsd a 2. kémcső tartalmát! 46

6. Miért ilyen a kémhatása ennek az oldatnak? 7. Milyen a kémhatás a 3. kémcsőben? 8. Azonosítsd a 3. kémcső tartalmát! 9. Miért ilyen az oldat kémhatása? Add meg a lejátszódó reakció egyenletét is! 10. Számítási feladat: Számítsuk ki a tejsav oldatban a disszociációfokot és a ph-t, ha a tejsav bemérési koncentrációja 0,01 mol/dm 3 (K s =1,4 10-4 ) 47

Bevezetés/Ismétlés HIDROLÍZIS 1. Milyen vegyületeket nevezünk savaknak Brönsted meghatározása szerint? 2. Mi a különbség az erős és a gyenge savak vízzel való reakciója között? Mutasd be egy-egy példán keresztül! 3. Mi a hidrolízis? 4. Mely ionok hidrolizálnak? 5. Válaszd ki az alábbi vegyületek közül azokat, amelyek vízben oldva hidrolizálnak (a) és amelyek nem hidrolizálnak (b)! Vegyületek: KCl, KNO 3, K 2 CO 3, K 2 SO 4, NH 4 NO 3, NH 4 Cl, CH 3 COONa a)... b)... 6. Mi a következménye általában a sók hidrolízisének? 48

1. kísérlet Nátrium-karbonát, nátrium-klorid és alumínium-szulfát azonosítása Eszközök: műanyag tálca 3 db sorszámozott kémcső az ismeretlenekkel kémcsőállvány csipesz indikátorpapír védőszemüveg gumikesztyű hulladékgyűjtő A kísérlet leírása: Anyagok: Három kémcsőben ismeretlen sorrendben szilárd nátrium-karbonát, nátrium-klorid és alumínium-szulfát van. Desztillált víz és indikátorpapír segítségével azonosítsd a kémcsövek tartalmát! szilárd nátrium-karbonát szilárd nátrium-klorid szilárd alumínium-szulfát desztillált víz 19. ábra Kérdések, feladatok a kísérlethez: 1. Add meg az anyag oldódásakor lejátszódó reakció egyenletét (ha van), jelöld az oldat kémhatását, és jelöld a kémhatást okozó iont! I. Nátrium-karbonát: a) reakció:... b) kémhatás:... II. Nátrium-klorid: a) reakció:... b) kémhatás:... 49

III. Alumínium-szulfát: a) reakció:... b) kémhatás:... 2. Oldd fel az ismeretleneket desztillált vízben, majd vizsgáld meg az oldatok kémhatását indikátorpapírral! Jelöld tapasztalataidat! 1. kémcső:... 2. kémcső:... 3. kémcső:... 3. Azonosítsd a kémcsövek tartalmát! 1. kémcső:... 2. kémcső:... 3. kémcső:... 4. Mire használtuk az indikátorpapírt? 5. Milyen indikátorokat ismersz még? 6. Melyik szerves sav savmaradék ionja az acetátion? Add meg vízzel való reakciójának egyenletét is! 50

7. Add meg a fenol vízzel való reakciójának egyenletét! Nevezd el a savmaradék ionját! 8. Hasonlítsd össze a fenol és az etanol vizes oldatának kémhatását! Válaszodat indokold! 9. Hasonlítsd össze az ecetsav, a fenol és a szénsav saverősségét! 10. Mi történik, ha nátrium-fenoxid oldatához szénsavat adunk? 11. Oldható-e a fenol vízben? Miért? 51

2. kísérlet Nátrium-acetát és nátrium-fenoxid azonosítása (kísérletelemzés) Eszközök: nem kell előkészíteni Anyagok: nem kell előkészíteni A kísérlet leírása: Két kémcső egyikében nátrium-acetát, a másikban tömény nátriumfenoxid (korábbi nevén nátrium-fenolát) tömény vizes oldata van. Mindkét kémcsőbe szódavizet öntünk. Az első kémcsőben zavaros rendszer keletkezett, a második kémcsőben nem tapasztalható változás. 20. ábra Kérdések, feladatok a kísérlethez: 1. Azonosítsd az első kémcső tartalmát! Válaszodat indokold! 2. Azonosítsd a második kémcső tartalmát! Miért nem történt változás? 3. Fogalmazd meg, mely sók esetén várható reakció, ha azok oldatához szódavizet öntünk! 52

4. Számítási feladat: Tegyük fel, hogy egy ecettől savanyú salátalé 4,0-es ph-jú. a) Mekkora a salátalé ecetsav tartalma mol/dm 3 -ben, ha feltételezzük, hogy csak az ecet határozza meg az oldat ph-ját? Az ecetsav savállandója: K s =1,8 10-5. b) Az ecetsav molekulák hány százaléka van disszociált állapotban ebben az oldatban? c) Mekkora térfogatú 200 g/dm 3 tömegkoncentrációjú ételecet hígításával készült fél liter salátalé? 53

Bevezetés/Ismétlés KOMPLEX KÉPZŐDÉS 1. Add meg a réz(ii)-ionok amminkomplexének képletét és színét! 2. Milyen kötéssel kapcsolódnak az ammóniamolekulák a réz(ii)- ionokhoz? 3. Mi a közös az ammónia- és a nátrium-hidroxid oldatban? 4. Add meg az ammónia és a víz reakcióját kifejező egyenletet! 1. kísérlet Ammónia-oldat és nátrium-hidroxid oldat azonosítása Eszközök: műanyag tálca 2 db sorszámozott kémcső az ismeretlenekkel kémcsőállvány védőszemüveg gumikesztyű hulladékgyűjtő Anyagok: nátrium-hidroxid oldat (2 mol/dm 3 ) ammónia-oldat (2 mol/dm 3 ) sósav (2 mol/dm 3 ) réz(ii)-szulfát oldat (0,5 mol/dm 3 ) nátrium-karbonát oldat (0,5 mol/dm 3 ) desztillált víz 54

A kísérlet leírása: Két számozott kémcsőben ismeretlen sorrendben ammónia-, illetve nátrium-hidroxid oldat van. A tálcán található vegyszerek közül válaszd ki azt az egyet, amelyikkel egyértelműen azonosítható a két folyadék! 21. ábra 22. ábra Kérdések, feladatok a kísérlethez: 1. Milyen reakció várható, ha a sósavhoz nátrium-hidroxid vagy ammónia-oldatot csepegtetünk? 2. Milyen reakció várható, ha a nátrium-karbonát oldathoz nátriumhidroxid vagy ammónia-oldatot csepegtetünk? 3. Oszd kétfelé a réz(ii)-szulfát oldatot! Az egyik részlethez cseppenként adagold az egyik ismeretlen kétszeres térfogatú oldatát, majd tedd meg ugyanezt a másik részlettel is a másik ismeretlen oldattal! Jegyezd le tapasztalataidat! 1. kémcső: 2. kémcső: 55

4. Add meg a réz(ii)-szulfát oldat és a nátrium-hidroxid oldat között lejátszódó reakció ionegyenletét, és röviden ismertesd a várható tapasztalatokat! 5. Add meg a réz(ii)-szulfát oldat és az ammónia-oldat között lejátszódó reakció ionegyenletét, és röviden ismertesd a várható tapasztalatokat! 6. Azonosítsd az ismeretleneket! 1. kémcső:... 2. kémcső:... 2. kísérlet Magnézium-szulfát és alumínium-szulfát oldatok reakciói Eszközök: műanyag tálca 4 db üres kémcső kémcsőállvány védőszemüveg gumikesztyű hulladékgyűjtő Anyagok: alumínium-szulfát oldat (0,5 mol/dm 3 ) nátrium-hidroxid oldat (2 mol/dm 3 ) sósav (2 mol/dm 3 ) desztillált víz 56

A kísérlet leírása: Önts egy-egy kémcsőbe kevés magnéziumszulfát-, illetve alumínium-szulfát oldatot. Adagolj mindkét kémcsőbe változásig nátriumhidroxid oldatot. Kérdések, feladatok a kísérlethez: 23. ábra 1. Milyen változás figyelhető meg mindkét kémcsőben? 2. Add meg a lejátszódó reakciók egyenletét! 3. Mindkét kémcső tartalmát felezd el úgy, hogy egy részét átöntöd egy másik kémcsőbe! Mindkét vegyület esetében az egyik részlethez adagold tovább a nátrium-hidroxid oldatot! Mit tapasztalsz? 4. Add meg a lejátszódó reakció egyenletét! 5. Add meg a képződő komplex nevét! 57

6. Mindkét vegyület másik részletéhez csepegtess sósavat! Mit tapasztalsz? 7. Add meg a lejátszódó reakciók egyenletét! 8. Miért játszódott le reakció mindkét esetben? 9. Mit állapíthatunk meg az alumínium-hidroxidról? 10. Számítási feladat: Egy magnézium-szulfátból és alumínium-szulfátból álló keverék 3,0000 g-ját vízben oldjuk, és feleslegben nátrium-hidroxid oldatot adunk hozzá. A kinyert csapadék hevítés során fém-oxiddá alakul, amelynek tömege 0,3316 g. Számítsuk ki a minta tömeg- és anyagmennyiség-százalékos összetételét! [A r (Mg)=24,3] 58

REDOXI REAKCIÓK ÉRTELMEZÉSE STANDARD ELEKTRÓDPOTENCIÁLOK SEGÍTSÉGÉVEL Bevezetés/Ismétlés 1. Melyik az a mennyiség, amelynek segítségével megbecsülhetjük a redoxi reakciók irányát? 2. Hasonlítsd össze, hogy a reakciópartnerek közül melyik képes a) oxidálódni:... b) redukálódni:... 3. Add meg, hogy a reakciópartnereknek milyen alakban kell jelen lenniük ahhoz, hogy a reakció végbemehessen! a) kisebb standard elektródpotenciálú rendszer:... b) nagyobb standard elektródpotenciálú rendszer:... 1. kísérlet Fémek reakciói Eszközök: műanyag tálca 2 db kisebb főzőpohár 2 db óraüveg 1 db csipesz védőszemüveg gumikesztyű hulladékgyűjtő Anyagok: vas(ii)-szulfát oldat (0,5 mol/dm 3 ) réz(ii)-szulfát oldat (0,5 mol/dm 3 ) rézlemez vaslemez desztillált víz A kísérlet leírása: Tölts egy főzőpohárba vas(ii)-szulfát oldatot, egy másik főzőpohárba pedig réz(ii)-szulfát oldatot! Csipesz segítségével a vas(ii)- szulfát oldatba helyezz egy rézlemezt, a réz(ii)-szulfát oldatba pedig vaslemezt! Várakozz néhány percet, majd a csipesszel vedd ki a fémlemezeket, és helyezd azokat egy-egy óraüvegre! 59

Kérdések, feladatok a kísérlethez: 1. Mi látható a rézlemezen? 2. Mi látható a vaslemezen? 24. ábra 3. Add meg a következő redoxirendszerek standard elektródpotenciálját! ε 0 (Fe 2+ /Fe)= ε 0 (Cu 2+ /Cu)= 4. a) Melyik a kisebb standard elektródpotenciálú? b) Melyik alakjában kell jelen lennie ahhoz, hogy lejátszódjon a reakció? 5. a) Melyik a nagyobb standard elektródpotenciálú? b) Melyik alakjában kell jelen lennie ahhoz, hogy lejátszódjon a reakció? 6. Magyarázd meg a látottakat! Add meg a lejátszódó reakció egyenletét! 60

2. kísérlet Cink- és ólomlemez azonosítása (kísérletelemzés) Eszközök: nem kell előkészíteni Anyagok: nem kell előkészíteni A kísérlet leírása: Cink- és ólomlemezt kell egymástól megkülönböztetni vas(ii)-szulfát oldat, táramérleg és főzőpoharak felhasználásával. Hogyan végeznéd el a kísérletet? Kérdések, feladatok a kísérlethez: 25. ábra 1. Add meg a következő redoxirendszerek standard elektródpotenciálját! ε 0 (Fe 2+ /Fe)= ε 0 (Zn 2+ /Zn)= ε 0 (Pb 2+ /Pb)= 2. Add meg a kísérletben szereplő fémek moláris tömegét! M(Fe)= M(Zn)= M(Pb)= 3. Mely fémek képesek redukálni a vas(ii)-ionokat? 4. Állapítsd meg a cink- és ólomlemez esetén várható tapasztalatokat! a) Várható-e reakció, ha az adott fémlemezt a vas(ii)-szulfát oldatba helyezzük? Ha igen, akkor add meg a reakcióegyenletet! cink:... ólom:... 61

b) Várható-e tömegváltozás? Ha igen, akkor milyen jellegű? Indokold válaszodat! cink:... ólom:... 5. Tervezd meg a kísérletet! 3. kísérlet Ezüst-nitrát, cink(ii)-szulfát és kihevített réz(ii)-szulfát azonosítása Eszközök: műanyag tálca 3 db 50 ml-es főzőpohár 1 db csipesz védőszemüveg gumikesztyű hulladékgyűjtő Anyagok: cink-szulfát kristályvízmentes réz(ii)-szulfát ezüst-nitrát ólomlemez vagy ólomszemcse desztillált víz 26. ábra 62

A kísérlet leírása: Három főzőpohár alján szilárd halmazállapotú ezüst-nitrát, cinkszulfát és kihevített, kristályvízmentes réz(ii)-szulfát található. A tálcán lévő desztillált víz és ólomlemez (vagy ólomszemcse) segítségével azonosítsd az edények tartalmát! Kérdések, feladatok a kísérlethez: 1. Oldd fel mindhárom szilárd anyagot vízben! Mit tapasztalsz? 2. Melyik anyagot azonosítottad? 3. Add meg a következő redoxirendszerek standard elektródpotenciálját! ε 0 (Pb 2+ /Pb)= ε 0 (Zn 2+ /Zn)= ε 0 (Ag + /Ag)= 4. Válaszd ki, hogy a standard elektródpotenciálok alapján melyik anyag képes oxidálni az ólmot? 5. Helyezz ólomszemcsét mindkét ismeretlen anyag oldatába! Mit tapasztalsz? 63

6. Azonosítsd a kémcsövek tartalmát! 1. kémcső:... 2. kémcső:... 3. kémcső:... 7. Számítási feladat: 100 cm 3 ezüst-nitrát oldatba 10,0 g-os cinklemezt helyezünk, és megvárjuk, hogy a szilárd anyag tömegváltozása megszűnjön. 7,52 g-os tömegnövekedést tapasztalunk. Hogyan változott volna meg az eredeti cinklemez tömege, ha 100 cm 3, az előzővel megegyező koncentrációjú réz(ii)-szulfát oldatba mártottuk volna? [A r (Zn)=65,4; A r (Cu)=63,5; A r (Ag)=108] 64

Bevezetés/Ismétlés REDOXI REAKCIÓK BRÓMMAL 1. Jellemezd a bróm fizikai tulajdonságait! 2. Milyen oldószerekben oldódik a bróm? Milyen színnel? 3. Írd le a bróm vízben oldódásának reakcióegyenletét! 4. Hasonlítsd össze a klór és a bróm oxidáló képességét! Válaszodat indokold! 1. kísérlet Bróm oldódása Eszközök: műanyag tálca 2 db üres kémcső kémcsőállvány védőszemüveg gumikesztyű hulladékgyűjtő Anyagok: brómos víz benzin nátrium-hidroxid oldat (0,1 mol/dm 3 ) 65

A kísérlet leírása: Két kémcső mindegyikébe önts kb. egyujjnyi brómos vizet! Az első kémcső tartalmához önts ugyanennyi benzint, a második kémcső tartalmához szintén egyujjnyi 0,1 mol/dm 3 koncentrációjú nátrium-hidroxid oldatot! Rázd össze a kémcsövek tartalmát! 27. ábra Kérdések, feladatok a kísérlethez: 1. Figyeld meg a fázisok számát, színét! Jegyezd le tapasztalataidat! 1. kémcső: 2. kémcső: 2. Add meg a lejátszódó reakció egyenletét! Jelöld a bróm oxidációs számát a különböző vegyületeiben! 3. Lúgoldatban vagy desztillált vízben oldódik a bróm jobban? Válaszodat indokold! 4. Értelmezd a látottakat! 66

2. kísérlet Bróm reakciója hangyasavval Eszközök: műanyag tálca 2 db üres kémcső kémcsőállvány védőszemüveg gumikesztyű hulladékgyűjtő Anyagok: tömény hangyasavoldat brómos víz benzin A kísérlet leírása: 28. ábra Két kémcső mindegyikébe önts kb. egyujjnyi brómos vizet. Az első kémcső tartalmához önts ugyanennyi benzint, a második kémcső tartalmához szintén egyujjnyi tömény hangyasavoldatot. Rázd össze a kémcsövek tartalmát! Kérdések, feladatok a kísérlethez: 1. Jegyezd le a tapasztalataidat! 1. kémcső:... 2. kémcső:... 2. Írd fel a lejátszódó reakció egyenletét! Jelöld az oxidációsszámváltozásokat! Melyik anyag oxidálódott? 67

Melyik anyag redukálódott? Melyik anyag volt a redukálószer? Melyik anyag volt az oxidálószer? Melyik funkciós csoport okozza a molekula redukáló hatását? 68

ELEKTROLÍZIS Bevezetés/Ismétlés 1. Mi az elektród? 2. Mi az elektrolízis? 1. kísérlet Nátrium-szulfát oldat elektrolízise Eszközök: műanyag tálca 9 V-os elem (a pólusok jelölése lekaparva, vagy lefestve) vezetékek krokodilcsipesszel Petri-csésze vagy csempelap szűrőpapír szemcseppentő védőszemüveg gumikesztyű hulladékgyűjtő Anyagok: nátrium-szulfát oldat (2 mol/dm 3 ) fenolftalein indikátor desztillált víz A kísérlet leírása: Egy 9 V-os elemről lekopott a pólusok jelölése. Ennek meghatározására önts Petri-csészébe kevés nátrium-szulfát oldatot, adj hozzá néhány csepp fenolftalein indikátort! Áztass egy darabka szűrőpapírt az oldatba, helyezd sima felszínre (például a Petri-csésze fedelére vagy egy csempére), és nyomd az elem mindkét kivezetését a nedves papírra! 29. ábra 69

Kérdések, feladatok a kísérlethez: 1. Jegyezd le tapasztalataidat! 2. Add meg a katódon lejátszódó folyamat egyenletét! 3. Add meg az anódon lejátszódó folyamat egyenletét! 4. Milyen kémhatás alakul ki a katód közelében? Milyen színnel jelzi ezt a fenolftalein indikátor? 5. Milyen kémhatás alakul ki az anód közelében? Milyen színnel jelzi ezt a fenolftalein indikátor? 6. Milyen pólusú a katód? 7. Milyen pólusú az anód? 8. Tapasztalataid alapján azonosítsd az elem pólusait! 9. Hogyan változott az oldat tömege az elektrolízis folyamán? 10. Hogyan változott az oldott anyag tömege az elektrolízis folyamán? 70

11. Hogyan változott az oldószer tömege az elektrolízis folyamán? 12. Hogyan változott az oldat koncentrációja az elektrolízis folyamán? 13. Hogyan változott az oldat kémhatása az elektrolízis folyamán? 2. kísérlet Nátrium-klorid oldat elektrolízise (kísérletelemzés) Eszközök: nem kell előkészíteni Anyagok: nem kell előkészíteni A kísérlet leírása: Kis méretű főzőpohárba konyhasóoldatot öntünk. Két grafit rudat mártunk az oldatokba, amelyeket fémdróttal egy 9 V-os elemhez csatlakoztatunk. A két elektródon gázfejlődést tapasztalunk. Két szűrőpapírcsíkot olyan kálium-jodid oldatba mártunk, amelyhez előzőleg néhány csepp keményítőoldatot kevertünk. A papírcsíkokat a két elektród fölé tartva az 30. ábra egyik esetben jellegzetes elszíneződést tapasztalunk. Add meg, melyik elektród közelében és milyen színváltozást tapasztalunk! Kérdések, feladatok a kísérlethez: 1. Mely ionok vándorolnak a negatív pólushoz? 2. Mely ionok vándorolnak a pozitív pólushoz? 71

3. Add meg a katódfolyamatot! 4. Add meg az anódfolyamatot! 5. Melyik szűrőpapír színeződött el? 6. Milyen anyag jelenlétét mutatja ki az elszíneződött szűrőpapír? Add meg a lejátszódó reakció egyenletét! 7. Add meg a reakció típusát! 8. Miért megy végbe reakció? 9. Melyik gázt mutattuk ki a színreakcióval, melyik elektródon fejlődött ez a gáz? 10. Számítási feladat: 1,08 g/cm 3 sűrűségű, 10,0 tömegszázalékos nátrium-szulfát oldatot 5,00 órán keresztül 8,00 A áramerősséggel elektrolizálunk. Közben az oldat töménysége 12,0 tömegszázalékra nőtt. a) Mekkora térfogatú standard nyomású, 25,0 C-os durranógáz fejlődött eközben? b) Mekkora térfogatú oldatot kezdtünk elektrolizálni? 72

Bevezetés/Ismétlés ALKÁLIFÖLDFÉMEK REAKCIÓI 1. A periódusos rendszer melyik főcsoportjában találhatók az alkáliföldfémek? 2. Add meg a vegyértékhéjuk elektronszerkezetét! 3. Az alkáliföldfémek standard elektródpotenciálja, így erős. Hatásuk és reakciókészségük is, mint az. Reakciókészségük az oszlopon belül a rendszám növekedésével, így a kalcium tartható, a magnéziumot pedig védi a korróziótól. 1. kísérlet Magnézium reakciói Eszközök: műanyag tálca 2 db üres kémcső kémcsőállvány szemcseppentő védőszemüveg gumikesztyű hulladékgyűjtő Anyagok: magnéziumforgács sósav (2 mol/dm 3 ) desztillált víz fenolftalein indikátor A kísérlet leírása: Önts egy-egy kémcsőbe desztillált vizet, illetve sósavat! Cseppents fenolftalein indikátort a desztillált vízbe! Tegyél mindkét folyadékba egy darabka magnéziumforgácsot! 73

Kérdések, feladatok a kísérlethez: 31. ábra 1. Jegyezd le tapasztalataidat! 1. kémcső: A desztillált vízben a fenolftalein. A magnézium hatására, mert a magnézium csak vízben fejleszt hidrogéngázt. 2. kémcső: A kémcsőben figyelhető meg, mert a magnézium standard elektródpotenciálú, így sósavban oldódik. Add meg a lejátszódó reakció egyenletét! A reakcióban a magnézium, így viselkedett. 2. A kalcium reakcióképessége, mint a magnéziumé, így a kalcium már vízben is oldódik. Add meg a lejátszódó reakció egyenletét! 3. A reakció során figyelhető meg, és a képződő egy része idővel kicsapódik. 74

2. kísérlet Anyagok azonosítása kalcium segítségével Eszközök: műanyag tálca 3 db sorszámozott kémcső az ismeretlenekkel kémcsőállvány szemcseppentő védőszemüveg gumikesztyű hulladékgyűjtő Anyagok: nátrium-hidroxid oldat (2 mol/dm 3 ) desztillált víz sósav (2 mol/dm 3 ) kalciumszemcsék fenolftalein indikátor A kísérlet leírása: Három számozott kémcsőben ismeretlen sorrendben reagens nátrium-hidroxid oldatot, desztillált vizet, illetve sósavat találsz. A tálcán található anyagok segítségével azonosítsd a három folyadékot! Kérdések, feladatok a kísérlethez: 32. ábra 1. Vizsgáld meg a fenolftalein színét az ismeretlenekben! Jegyezd le tapasztalataidat! A fenolftalein színe: 1. kémcső:... 2. kémcső:... 3. kémcső:... 2. Csak a nátrium-hidroxid oldatban a fenolftalein, így a kémcső nátrium-hidroxid oldatot tartalmaz. 3. Adj egy kevés kalciumot mindkét színtelen oldathoz! Mindkét kémcsőben figyelhető meg. 75

4. A kémcsőben az oldat színe változott. Ez a kémcső eredetileg tartalmazott. Add meg a lejátszódó reakció egyenletét! A képződő az oldat kémhatását változtatta. 5. Add meg a harmadik kémcsőben lejátszódó reakció egyenletét! A kémcső tartalmazott. 6. Mindkét reakcióban a kalcium. 7. Számítási feladat: Egy üvegben tárolt, részben oxidálódott kalcium 1,05 g-ját sósavval reagáltatva 551,3 cm 3 standardállapotú hidrogéngáz fejlődött. A kalciumnak hány százaléka oxidálódott? 76

SZERVES ANYAGOK REAKCIÓJA BRÓMMAL Bevezetés/Ismétlés 1. Add meg a hangyasav félkonstitúciós képletét! 2. Keretezd be a hangyasav funkciós csoportját, valamint add meg a nevét!... 3. Milyen funkciós csoport található a hangyasav molekulájában, ami a többi karbonsavban nincsen?... Így a hangyasav hatású, adja az - próbát is. 1. kísérlet Bróm oldódása benzinben és hangyasav oldatban Eszközök: műanyag tálca 2 db üres kémcső kémcsőállvány védőszemüveg gumikesztyű hulladékgyűjtő Anyagok: brómos víz benzin tömény hangyasav oldat 77