Τοπικός διαγωνισμός EUSO2018

Transcript

1 ΕΚΦΕ Νέας Ιωνίας ΕΚΦΕ Χαλανδρίου Τοπικός διαγωνισμός EUSO2018 Πειραματική δοκιμασία Χημείας Υδατικά διαλύματα 9 Δεκεμβρίου 2017 ΣΧΟΛΙΚΗ ΜΟΝΑΔΑ: ΟΜΑΔΑ ΜΑΘΗΤΩΝ: 1) 2). 3).. Aριθμός ομάδας

2 Α. Ανίχνευση αγνώστων ιόντων Στατό με δοκιμαστικούς σωλήνες Λύχνος, τρίποδας και πλέγμα Αναπτήρας Υδατόλουτρο Ξύλινη λαβίδα Σταγονόμετρο Δραστηριότητα 1 η : Ποιοτική ανάλυση ιόντων Σας δίνονται δύο διαλύματα Α και Β. Καθένα από αυτά μπορεί να περιέχει κάποιο από τα άλατα AgΝΟ 3, Pb(ΝΟ 3) 2, BaCl 2 και CuSO 4.6Η 2Ο. ΕΡΕΥΝΗΤΙΚΟ ΕΡΩΤΗΜΑ Να προσδιορίσετε, με βεβαιότητα, ποιο άλας περιέχει καθένα από τα διαλύματα Α και Β. Χρήσιμες πληροφορίες: Τα ιόντα Ag + και Pb 2+ με επίδραση διαλύματος HCl 1Μ μετατρέπονται στα δυσδιάλυτα χλωριούχα άλατα και καταβυθίζονται ως λευκά τυρώδη ιζήματα. Αντίθετα τα ιόντα Ba +2 και Cu +2 δε δίνουν ίζημα με επίδραση διαλύματος HCl 1Μ. Ag + + Cl - AgCl, λευκό τυρώδες ίζημα Pb Cl - PbCl2, λευκό τυρώδες ίζημα Από τα ιζήματα AgCl και PbCl 2, μόνο ο PbCl 2 αναδιαλύεται σε θερμό νερό (θερμοκρασίας o C). Στη συνέχεια αν στο θερμό διάλυμα προστεθούν χρωμικά ιόντα (CrO4-2 ) καταβυθίζεται κίτρινο ίζημα. PbCl2,H 2 O Pb Cl - Pb 2+ + CrO4-2 PbCrO4, κίτρινο ίζημα Απαιτούμενα όργανα και αντιδραστήρια Τα ιόντα του Cu +2 με επίδραση διαλύματος ΝαΟΗ 1Μ μετατρέπονται στο δυσδιάλυτο υδροξείδιο του χαλκού, το οποίο καταβυθίζεται ως μπλε ζελατινώδες ίζημα. Τα ιόντα του Ba +2 δεν δημιουργούν ίζημα, όμως μπορεί να παρατηρηθεί λευκό θόλωμα λόγω της επιφανειακής αντίδρασής τους σε βασικό περιβάλλον με το διοξείδιο του άνθρακα της ατμόσφαιρας. Cu OH - 2Cu(OH)2, μπλε ζελατινώδες ίζημα Ba OH - + CO2 BaCO3 + H2O λευκωπό θόλωμα Διαλύματα AgNO 3, Pb(NO 3) 2, BaCl 2 και CuSO 4.6H 2O Διάλυμα HCl 1 M. Διάλυμα K 2CrO 4 0,1 M Διάλυμα NaOH 1 M Διάλυμα H 2SO 4 1 M Επίσης, τα ιόντα Ba +2 με επίδραση διαλύματος H 2SΟ 4 1Μ μετατρέπονται στο δυσδιάλυτο θειικό βάριο το οποίο καταβυθίζεται ως λευκό ίζημα. Αντίθετα τα ιόντα Cu +2 δε δίνουν κάποια αντίδραση με επίδραση διαλύματος H 2SΟ 4 1Μ. Βa 2+ + SΟ4-2 BaSO4, λευκό ίζημα. 2

3 Ερώτηση 1 Να σχεδιάσετε -διαγραμματικά ή λεκτικά- πειραματική διαδικασία μέσω της οποίας θα μπορέσετε να βρείτε με βεβαιότητα το ιόν που περιέχει καθένα από τα διαλύματα Α και Β Ερώτηση 2 Να υλοποιήσετε το σχεδιασμό σας, να καταγράψετε τα ευρήματα σας σε κάθε στάδιο και να α- ναφέρετε ποιο από τα διερευνούμενα ιόντα υπήρχε σε καθένα από τα διαλύματα που σας δόθηκαν. Υπόδειξη: Για κάθε δοκιμασία να χρησιμοποιείται 1 2 ml από το άγνωστο διάλυμα και σταγόνες από το αντιδραστήριο ανίχνευσης. Ερώτηση 3 Να συμπληρώσετε τις χημικές εξισώσεις των αντιδράσεων διπλής αντικατάστασης που ακολουθούν. 1. AgΝΟ3 + ΗCl 2. Pb(NO3)2 + ΗCl 3. Pb(NO3)2 + K2CrO4 4. CuSO4 + NaOH 5. BaCl2 + H2SO4 3

4 Δραστηριότητα 2 η : Η διάλυση αλάτων στο νερό Μέρος 1 ο : Ενεργειακή μελέτη της διάλυσης αλάτων στο νερό Ποτήρια ζέσεως 100 ml Ράβδος ανάδευσης Ζυγός και σπάτουλα Ύαλος ωρολογίου Απαιτούμενα όργανα και αντιδραστήρια Θερμόμετρο Ογκομετρικός κύλινδρος 100 ml Υδροβολέας με απιοντισμένο νερό Στερεά CaCl 2(άνυδρο), ΝΗ 4Cl και ΝaCl Σας δίνονται τα άλατα CaCl 2, NH 4Cl και ΝaCl και ικανή ποσότητα καθαρού H 2O. ΕΡΕΥΝΗΤΙΚΟ ΕΡΩΤΗΜΑ Να προσδιορίσετε αν η διάλυση καθενός από τα παραπάνω άλατα είναι ενδόθερμο ή εξώθερμο φαινόμενο. Χρήσιμες πληροφορίες: Ο σχηματισμός ενός διαλύματος είναι, από ενεργειακή άποψη, μια διαδικασία τριών βημάτων, όπως φαίνεται και στο διπλανό διάγραμμα. Ερώτηση 4 Να σχεδιάσετε και να υλοποιήσετε πειραματική διαδικασία για να προσδιορίσετε αν η διάλυση καθενός από τα άλατα που σας δόθηκαν είναι ενδόθερμο ή εξώθερμο φαινόμενο. Να καταγράψετε τα ευρήματα σας στον πίνακα που ακολουθεί. Υπόδειξη: Για κάθε δοκιμασία να χρησιμοποιείται 1-2 g άλατος και 20 ml νερού. m άλατος (g) V H2 O (ml) T αρχική T τελική ΔΤ Συμπέρασμα CaCl 2 NH 4Cl NaCl Ερώτηση 5 Εισαγωγικό κείμενο. Σε ένα στιγμιαίο ψυχρό επίθεμα αναγράφονται τα εξής: «Πιέστε το κουμπί ενεργοποίησης που βρίσκεται στο εσωτερικό του στιγμιαίου επιθέματος μέχρι να ακούσετε ένα κλικ. Τα υλικά θα αναμειχθούν και η κομπρέσα θα αρχίσει να γίνεται πάγος. Για να επιταχύνετε την ψύξη ανακινήστε καλά το επίθεμα. Μαλάξτε λίγο το επίθεμα 4

5 ώστε να γίνει εύπλαστο και όχι σκληρό και μονοκόμματο και εφαρμόστε το στην πάσχουσα περιοχή». Το στιγμιαίο ψυχρό επίθεμα περιέχει ένα εσωτερικό σακίδιο με κατάλληλο αλάτι, το οποίο όταν σπάσει, επιτρέπει στο αλάτι να διαλυθεί στο εξωτερικό σακίδιο που περιέχει νερό. Επειδή η διάλυσή του είναι ισχυρά ενδόθερμο φαινόμενο η θερμοκρασία του επιθέματος πέφτει κοντά ή κάτω από τους 0 o C. Τα στιγμιαία ψυχρά επιθέματα χρησιμοποιούνται ως πρώτες βοήθειες για θλάσεις, διαστρέμματα και εξαρθρώσεις. Τα τοποθετούμε για 10 έως 15 λεπτά (όχι συνεχόμενα) στο πάσχον μέρος. Το ψύχος προκαλεί σύσπαση των αγγείων και περιορίζει ισχυρά το σχηματισμό του ανεπιθύμητου οιδήματος. Ένας μαθητής μελετώντας τη διάλυση των ευδιάλυτων αλάτων Α, Β και Γ στο νερό κατέγραψε τα ακόλουθα πειραματικά δεδομένα. m άλατος (g) V H2 O (ml) T αρχική T τελική ΔΤ Οικονομικό κόστος ανά g (σε ευρώ) Α ,02 Β ,05 Γ ,02 Ποιο από τα άλατα Α, Β και Γ θεωρείτε καταλληλότερο για να χρησιμοποιήσει μια εταιρεία για την κατασκευή στιγμιαίων ψυχρών επιθεμάτων; Να αιτιολογήσετε την απάντησή σας. Ερώτηση 6 Να προσδιορίσετε τη συγκέντρωση του διαλύματος NaCl που παρασκευάσατε. Να θεωρήσετε ότι κατά τη διάλυση του NaCl στο νερό δεν υπάρχει μεταβολή όγκου. Δίνονται τα Αr: Na=23 και Cl=35,5. 5

6 Μέρος 2 ο : Αραίωση διαλύματος Ποτήρια ζέσεως Σιφώνιο πληρώσεων 10 ml Σιφώνιο μετρήσεως 10 Ογκομετρικός κύλινδρος 10 ml Ογκομετρική φιάλη 100 ml Απαιτούμενα όργανα και αντιδραστήρια Υδροβολέας με απιοντισμένο νερό Σταγονόμετρο Γυάλινο χωνί Πουάρ Το διάλυμα NaCl που παρασκευάσατε ΕΡΕΥΝΗΤΙΚΟ ΕΡΩΤΗΜΑ Από το διάλυμα ΝaCl που παρασκευάσατε να πάρετε κατάλληλη ποσότητα και να παρασκευάσετε, με τη μεγαλύτερη δυνατή ακρίβεια, 100 ml ενός άλλου διαλύματος NaCl, το οποίο να έχει CNaCl, ή συγκέντρωση CNaCl, ή. 10 Ερώτηση 7 Να περιγράψτε τον τρόπο με τον οποίο εργασθήκατε για να παρασκευάσετε το αραιότερο διάλυμα NaCl. Υπόδειξη: Τα γυάλινα όργανα μέτρησης όγκου δεν έχουν όλα την ίδια ακρίβεια. Τα θέματα επιμελήθηκαν: Ο Σχολικός Σύμβουλος ΠΕ04 κ. Κ. Αποστολόπουλος και η χημικός κ. Ε. Μελανίτου. Ευχόμαστε Επιτυχία! 6

7 ΑΞΙΟΛΟΓΗΣΗ ΤΗΣ ΧΗΜΕΙΑΣ Μέρος 1 ο : Αξιολόγηση γραπτού Ερώτηση 1 η 20 μονάδες (για το σωστό σχεδιασμό) Ερώτηση 2 η 14 μονάδες (7 για κάθε σωστή εύρεση αγνώστου ιόντος) Ερώτηση 3 η 5 μονάδες (1 για κάθε σωστή αντίδραση) Ερώτηση 4 η 12 μονάδες (για τη σωστή συμπλήρωση του πίνακα) Ερώτηση 5 η 5 μονάδες (1 για την επιλογή και 4 για τη σωστή τεκμηρίωση του άλατος Α) Ερώτηση 6 η 6 μονάδες (για την εύρεση σωστού αποτελέσματος της C NaCl) Ερώτηση 7 η 8 μονάδες (για τη σωστή περιγραφή των διαδικασιών αραίωσης) Σύνολο 70 μονάδες Μέρος 2 ο : Αξιολόγηση εργαστηριακών δεξιοτήτων Ερώτηση 2 Ερώτηση 4 Ερώτηση 6 Σύνολο 12 μονάδες 4 για το σωστό χειρισμό του αγνώστου δείγματος 4 για τη σωστή χρήση του υδατόλουτρου 4 για τις σωστές διαδικασίες ποιοτικής ανάλυσης 8 μονάδες 4 για την σωστή ζύγιση 2 για τη σωστή ανάδευση 2 για τη σωστή χρήση του θερμομέτρου. 10 μονάδες 5 για τη χρήση του σιφωνίου πληρώσεως (4 για τη χρήση του σιφωνίου μετρήσεως και 2 για τη χρήση ογκομετρικού κυλίνδρου) 3 για τη χρήση της ογκομετρικής φιάλης 2 για τη σωστή πλήρωση και ανάδευση της ογκομετρικής φιάλης. 30 μονάδες Λάθη σε πειραματικές δεξιότητες που μειώνουν τη βαθμολογία. Ενδεικτική περιγραφή: α) Ερώτηση 2 η : - Κατασπατάληση του αγνώστου διαλύματος. - Υδατόλουτρο σε λάθος θερμοκρασία ή λίγος χρόνος του δοκ. σωλήνα στο υδατόλουτρο ή μη χρήση της ξύλινης λαβίδας. - Πολύ μικρές ή πολύ μεγάλες ποσότητες αντιδραστηρίων. β) Ερώτηση 4 η : - Προβλήματα και απροσεξίες στη ζύγιση π.χ. μη χρήση της υάλου ωρολογίου. - Μη χρήση ογκομετρικού κυλίνδρου για τη μέτρηση του όγκου του νερού. - Βιαστική ανάγνωση της θερμοκρασίας. - Χρήση του θερμομέτρου για ανάδευση. γ) Ερώτηση 6 η : - Μη χρήση κατάλληλου σκεύους για τη λήψη των 10 ml αρχικού διαλύματος. - Μη χρήση της ογκομετρικής φιάλης για την παρασκευή των 100 ml τελ. διαλ. - Απρόσεκτη συμπλήρωση ογκομετρικής φιάλης ή ακατάλληλη ανάδευσή της. ΑΠΑΙΤΟΥΜΕΝΟΣ ΧΡΟΝΟΣ Ερώτηση 1: 10 (όλοι) Ερώτηση 2: 10 (2 άτομα) Ερώτηση 3: 5 (1 άτομο) Ερώτηση 4: 10 (όλοι) Ερώτηση 5: 5 (1 άτομο) Ερώτηση 6: 5 (1 άτομα) Ερώτηση 7: 8 (2 άτομα)