Ευρωπαϊκή Ολυμπιάδα Φυσικών Επιστημών 2014 Τοπικός διαγωνισμός στη Χημεία

Transcript

1 ΕΚΦΕ ΝΕΑΣ ΙΩΝΙΑΣ - ΧΑΛΑΝΔΡΙΟΥ Ευρωπαϊκή Ολυμπιάδα Φυσικών Επιστημών 2014 Τοπικός διαγωνισμός στη Χημεία ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΑΚΑ ΚΕΝΤΡΑ ΦΥΣΙΚΩΝ ΕΠΙΣΤΗΜΩΝ Β' ΑΘΗΝΑΣ

2

3 ΠΑΡΑΣΚΕΥΗ ΔΙΑΛΥΜΑΤΟΣ ΟΞΕΟΣ ΗΑ ΠΕΙΡΑΜΑΤΙΚΗ ΔΙΑΔΙΚΑΣΙΑ ΥΠΟΛΟΓΙΣΜΟΣ ΕΝΘΑΛΠΙΑΣ ΕΞΟΥΔΕΤΕΡΩΣΗΣ ΠΡΟΣΔΙΟΡΙΣΜΟΣ ΤΟΥ ΟΞΕΟΣ ΗΑ

4 1. ΠΑΡΑΣΚΕΥΗ ΔΙΑΛΥΜΑΤΟΣ ΟΞΕΟΣ ΗΑ Απαιτούμενα όργανα Ογκομετρικός κύλινδρος 100 ml Ογκομετρική φιάλη 100 ml Υδροβολέας Απαιτούμενα αντιδραστήρια Διάλυμα οξέος ΗΑ 1 Μ Απιοντισμένο νερό Χωνί διήθησης Να εξηγήσετε τι ακριβώς θα κάνετε υπολογισμοί και διαδικασία για να παρασκευάσετε 100 ml διαλύματος οξέος ΗΑ 0,8 Μ από το διάλυμα του οξέος ΗΑ 1 Μ που διατίθεται. Στη συνέχεια να παρασκευάσετε το διάλυμα αυτό.

5 ΑΠΑΝΤΗΣΗ n αρχ = n τελ => C αρχ V αρχ = C τελ V τελ => 1M V αρχ = 0,8Μ 100mL => V αρχ = 80 ml

6 Παίρνουμε τα 80 ml του διαλύματος HA 1 Μ με την βοήθεια ογκομετρικού κυλίνδρου. Τα μεταφέρουμε προσεκτικά σε ογκομετρική φιάλη των 100 ml, με την χρήση χωνιού. Στη συνέχεια προστίθεται απιονισμένο νερό με τη βοήθεια του υδροβολέα, μέχρι το διάλυμα να φθάσει τη χαραγή 100 ml. Ανακινούμε την φιάλη με το διάλυμα ΗΑ 0,8 Μ.

7 2. ΥΠΟΛΟΓΙΣΜΟΣ ΕΝΘΑΛΠΙΑΣ ΕΞΟΥΔΕΤΕΡΩΣΗΣ Απαιτούμενα όργανα Ογκομετρικός κύλινδρος 100 ml Απαιτούμενα αντιδραστήρια Διάλυμα οξέος ΗΑ 0,8 Μ Ποτήρι από πολυστυρένιο Διάλυμα βάσης NaOH 1 Μ 2 Ογκομετρικοί κύλινδροι 100 ml Ποτήρι ζέσεως 250 ml > Το ποτήρι ζέσης μπορεί να χρησιμοποιηθεί ως βάση του θερμιδόμετρoυ. > To θερμιδόμετρo θεωρείται ότι έχει μηδενική θερμοχωρητικότητα. > Η πυκνότητα των αραιών υδατικών διαλυμάτων είναι ρ=1g/ml Θεωρούμε ότι όλα τα αρχικά διαλύματα έχουν αποκτήσει την θερμοκρασία δωματίου. > Η θερμοχωρητικότητα των διαλυμάτων αυτών c=1cal/g o C.

8 1. Υπολογίστε τον όγκο του διαλύματος του NaOH 1Μ το οποίο πρέπει να προσθέσετε σε 50 ml του οξέος ΗΑ 0,8 Μ για να εξουδετερωθεί πλήρως. ΑΠΑΝΤΗΣΗ n οξέος = n βάσης => ΗΑ + ΝαΟΗ ΝαΑ + Η 2 Ο C οξέος V οξέος = C βάσης V βάσης => 0,8M 50mL = 1Μ V βάσης => V βάσης = 40 ml

9 2. Κάντε την πειραματική διαδικασία η οποία απαιτείται, υπολογίστε τη θερμότητα η οποία θα εκλυθεί και την ενθαλπία εξουδετέρωσης του οξέος από την βάση, στις συνθήκες του πειράματος. (Συμπληρώστε τα πειραματικά δεδομένα στον πίνακα) ,54-13,5

10 Ταυτόχρονη τοποθέτηση του καπακιού κατά την ανάμιξη του οξέος και με τη βάση. Ανακίνηση του θερμιδομέτρου (με το χέρι) κατά την εξουδετέρωση. Χωρίς επαφή του θερμομέτρου στον πάτο του θερμιδόμετρου.

11 Ερωτήσεις 1. Να γράψετε την θερμοχημική εξίσωση η οποία λαμβάνει χώρα κατά την παραπάνω διαδικασία. ΗΑ + ΝαΟΗ ΝαΑ + Η 2 Ο, ΔΗ = -13,5 Kcal/mol 2. Με την βοήθεια της αρχικής θερμοκρασίας που μετρήσατε στο πείραμα, υπολογίστε τα mol του καυστικου νατρίου (NaOH) που απαιτούνται να εξουδετερωθούν για να μπορέσουν να θερμάνουν 100 g νερό για το βράσιμο ενός μέτριου αυγού. Q = m c ΔΤ = 100g 1 cal/g 0 C (70 0 C C ) = 5300cal = 5,3Kcal Q = n ΔΗ => n = Q / ΔΗ = 5,3 / 13,5 = 0,39 mol NaOH

12 3. Πού μπορεί να οφείλονται τα τυχόν λάθη στον πειραματικό υπολογισμό της ενθαλπίας εξουδετέρωσης με την πειραματική διάταξη που χρησιμοποιήθηκε; 4. Για ποιο λόγο νομίζετε ότι μπορούν να χρησιμοποιηθούν τα ποτήρια από το συγκεκριμένο υλικό ως θερμιδόμετρα;

13 3. ΠΡΟΣΔΙΟΡΙΣΜΟΣ ΤΟΥ ΟΞΕΟΣ ΗΑ Απαιτούμενα όργανα Στήριγμα με 4 δοκιμαστικούς σωλήνες Απαιτούμενα αντιδραστήρια Διάλυμα άλατος NaCl Διάλυμα άλατος KBr Διάλυμα άλατος KI Διάλυμα άλατος AgNO 3

14 1. Καταγράψτε τα χρώματα των ιζημάτων τα οποία σχηματίζονται από τις αντιδράσεις των διαλυμάτων NaCl, KBr και KI με τη προσθήκη 2-3 σταγόνων διαλύματος άλατος AgNO 3. Προσοχή! Για ΚΑΤΑΒΥΘΙΣΗ την καταγραφή των χρωμάτων αρκεί να ΛΕΥΚΟΥ ΙΖΗΜΑΤΟΣ προσθέσετε 20 σταγόνες από καθένα διάλυμα των αλογονούχων αλάτων. ΚΑΤΑΒΥΘΙΣΗ ΝαCl+AgNO 3 ΝαNO 3 + AgCl 2. Γράψτε τις χημικές εξισώσεις των αντιδράσεων οι ΥΠΟΚΙΤΡΙΝΟΥ οποίες λαμβάνουν χώρα. ΙΖΗΜΑΤΟΣ ΚΒr+AgNO 3 KNO 3 + AgBr ΚΑΤΑΒΥΘΙΣΗ ΚΙΤΡΙΝΟΥ ΙΖΗΜΑΤΟΣ ΚI+AgNO 3 KNO 3 + AgI

15 3. Προσδιορίσετε τον χημικό τύπο του αρχικού οξέος ΗΑ και του άλατος που προέκυψε από την εξουδετέρωση του. AgΝΟ 3 AgCl AgΒr AgI NaCl NaA ή ΗCl ΗΑ

16 ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΑ 4ο ΓΕΛ Ν.ΙΩΝΙΑΣ ST CATHERINE'S 9ο ΓΕΛ ΑΜΑΡΟΥΣΙΟΥ 2ο ΓΕΛ ΠΕΥΚΗΣ 4ο ΓΕΛ ΑΜΑΡΟΥΣΙΟΥ Ε.Κ.Φ.Ε ΝΕΑΣ ΙΩΝΙΑΣ

17 ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΑ 2ο ΓΕΛ ΧΟΛΑΡΓΟΥ Α ΑΡΣΑΚΕΙΟ ΨΥΧΙΚΟΥ 1ο ΓΕΛ ΧΟΛΑΡΓΟΥ ΣΧΟΛΗ ΜΩΡΑΪΤΗ 1ο ΓΕΛ ΑΓ. ΠΑΡΑΣΚΕΥΗΣ Ε.Κ.Φ.Ε ΧΑΛΑΝΔΡΙΟΥ

18 ΚΑΛΕΣ ΓΙΟΡΤΕΣ!!