European Union Science Olympiad EUSO 2014 ΤΟΠΙΚΟΣ ΜΑΘΗΤΙΚΟΣ ΙΑΓΩΝΙΣΜΟΣ ΠΕΙΡΑΜΑΤΙΚΗ ΟΚΙΜΑΣΙΑ ΣΤΗ ΧΗΜΕΙΑ. Σάββατο 7 ΕΚΕΜΒΡΙΟΥ 2013 ΕΚΦΕ ΑΧΑΪΑΣ (ΑΙΓΙΟΥ)

Transcript

1 12 η ΕΥΡΩΠΑΪΚΗ ΟΛΥΜΠΙΑ Α ΕΠΙΣΤΗΜΩΝ EUSO 2014 ΤΟΠΙΚΟΣ ΜΑΘΗΤΙΚΟΣ ΙΑΓΩΝΙΣΜΟΣ ΠΕΙΡΑΜΑΤΙΚΗ ΟΚΙΜΑΣΙΑ ΣΤΗ ΧΗΜΕΙΑ Σάββατο 7 ΕΚΕΜΒΡΙΟΥ 2013 ΕΚΦΕ ΑΧΑΪΑΣ (ΑΙΓΙΟΥ) ( ιάρκεια εξέτασης 60 min) Μαθητές: Σχολική Μονάδα ΟΜΑ Α: Σάββατο 7 εκεµβρίου ΕΚΦΕ Αιγίου 1

2 Εργαστηριακές δραστηριότητες: 1) Αραίωση κρασιού 11,5 ο για την παρασκευή νέου, περιεκτικότητας 10 ο. Ποιοτικός προσδιορισµός δύο συστατικών του. 2) Υπολογισµός της χρονικής διάρκειας Χηµικής Αντίδρασης. Παράγοντες που την επηρεάζουν. 3) Ταυτοποίηση άγνωστων ουσιών. Σάββατο 7 εκεµβρίου ΕΚΦΕ Αιγίου 2

3 1 η ΠΕΙΡΑΜΑΤΙΚΗ ΡΑΣΤΗΡΙΟΤΗΤΑ Αραίωση κρασιού 11,5 ο για την παρασκευή νέου, περιεκτικότητας 10 ο. Ποιοτικός προσδιορισµός δύο συστατικών του. Απαιτούµενα όργανα Σιφώνιο 10 ml 1 ποτήρι ζέσης 80 ml 1 ποτήρι ζέσης 100 ml Ογκοµετρικός κύλινδρος 10 ml Ηλεκτρονικός ζυγός Σιφώνιο Pasteur Απαιτούµενα αντιδραστήρια Απιοντισµένο νερό Κρασί 11,5 ο Σόδα, NaHCO 3(s) Το κρασί είναι ένα µάλλον ευχάριστης εµφάνισης, γεύσης και οσµής υδατικό διάλυµα που περιέχει οξέα, αρωµατικές ουσίες, σάκχαρα, χρωστικές και βεβαίως οινόπνευµα. Η περιεκτικότητά του σε οινόπνευµα πρέπει να δηλώνεται από τον παραγωγό και να αναγράφεται υποχρεωτικά στην ετικέτα της φιάλης του. Εκτός του ότι ο << οίνος ευφραίνει καρδίαν ανθρώπου >>, ο ερυθρός οίνος είναι ιδιαίτερα ωφέλιµος για την καρδιά αλλά και για ολόκληρο το κυκλοφορικό σύστηµα αφού οι κόκκινες χρωστικές του κρασιού, οι ανθοκυάνες ή ανθοκυανίνες, έχουν αντιαθυρωµατική δράση. Σας δίνονται περίπου 15 ml κόκκινου κρασιού 11,5 ο απ τα οποία θα χρησιµοποιήσετε όσο χρειάζεται για να παρασκευάσετε 10 ml κρασιού 10 ο χρησιµοποιώντας το σιφώνιο και τον ογκοµετρικό κύλινδρο των 10 ml. Α) Να γράψετε εν συντοµία τη διαδικασία που ακολουθήσατε... Β) Στο ποτήρι ζέσης των 80 ml ζυγίστε 0,5 g στερεού NaΗCO 3, κι έπειτα προσθέστε 1-2 ml κρασιού 11,5 ο. Τι παρατηρείτε; 1).. 2).. Σας δίνεται ότι τα υδατικά διαλύµατα NaΗCO 3 έχουν βασική αντίδραση. Σάββατο 7 εκεµβρίου ΕΚΦΕ Αιγίου 3

4 Ερωτήσεις Υπολογισµοί: α) Τι σηµαίνει ο όρος << 11,5 ο >> ;.. β) Πώς υπολογίσατε τον απαιτούµενο όγκο του αρχικού διαλύµατος ( κρασί 11,5 ο ) ; γ) Πώς εξηγείτε την παρατήρηση << 1 >> και πώς την παρατήρηση << 2 >>;. Ποιές ουσίες από αυτές που είναι υπογραµµισµένες στην εισαγωγική παράγραφο της άσκησης και που περιέχονται στο κρασί νοµίζετε πως είναι υπεύθυνες για τα δύο χηµικά φαινόµενα που παρατηρήσατε; 1), 2). 2 η ΠΕΙΡΑΜΑΤΙΚΗ ΡΑΣΤΗΡΙΟΤΗΤΑ: Υπολογισµός χρονικής διάρκειας χηµικής αντίδρασης. Παράγοντες που την επηρεάζουν. Απαιτούµενα όργανα Σιφώνιο 10 ml. Ογκοµετρικός κύλινδρος 50 ml. Ποτήρι ζέσης 80 ml ή 100 ml. Γυάλινη ράβδος ανάδευσης. Ηλεκτρονικό χρονόµετρο. Απαιτούµενα αντιδραστήρια ιάλυµα Η 2 Ο 2 1% κατ όγκο. ιάλυµα ΚΙ 1% w/v ( οξινισµένο µε HCl ) ιάλυµα Αµύλου 1% w/v (δείκτης). Απιοντισµένο νερό. Θα πραγµατοποιήσουµε την χηµική διαδικασία που περιγράφεται µε τις εξισώσεις: Η 2 Ο 2 + 2Ι - + 2Η + 2 Η 2 Ο + Ι 2 Ι 2 + άµυλο µπλε προϊόν Ο δείκτης << άµυλο >> προστίθεται στο διάλυµα για να µας δείξει την πραγµατοποίηση της πρώτης αντίδρασης. Σάββατο 7 εκεµβρίου ΕΚΦΕ Αιγίου 4

5 Πειραµατική διαδικασία: Τοποθετούµε το µικρό ποτήρι ζέσης πάνω σε λευκή σελίδα και έπειτα ρίχνουµε σ αυτό 38 ml νερού, µετρηµένα µε τον ογκοµετρικό κύλινδρο. Σ αυτά προσθέτουµε 1,0 ml διαλύµατος Η 2 Ο 2, 3 5 σταγόνες διαλύµατος του δείκτη άµυλο και τέλος προσθέτουµε ακόµη 1,0 ml διαλύµατος ΚΙ. Ταυτόχρονα µε την προσθήκη του διαλύµατος ΚΙ που κάνει ένας µαθητής/-τρια της οµάδας, ο δεύτερος/-ρη αναδεύει το διάλυµα και ο τρίτος/-τη θέτει σε λειτουργία το ηλεκτρονικό χρονόµετρο. Όταν το διάλυµα αρχίσει να αποκτά ιώδη ( µωβ ) απόχρωση, ο/η τρίτος/η µαθητής/τρια σταµατά το ηλεκτρονικό χρονόµετρο. Καταγράφουµε το χρόνο που διαβάζουµε στην οθόνη του χρονοµέτρου, στην πρώτη γραµµή του πιο κάτω πίνακα. Επαναλαµβάνουµε το πείραµα για δεύτερη φορά θέτοντας στο ποτήρι ζέσης 37,0 ml νερού, 1,0 ml Η 2 Ο 2, 3 5 σταγόνες του δείκτη άµυλο και 2,0 ml διαλύµατος ΚΙ. Σηµειώνουµε το χρόνο που αναγράφεται στην οθόνη του χρονοµέτρου, στη δεύτερη γραµµή του πιο κάτω πίνακα. Τέλος επαναλαµβάνουµε το πείραµα για τρίτη φορά θέτοντας στο ποτήρι ζέσης 36,0 ml νερού, 1,0 ml Η 2 Ο 2, 3 5 σταγόνες του δείκτη άµυλο και 3,0 ml διαλύµατος ΚΙ. Σηµειώνουµε το χρόνο που αναγράφεται στην οθόνη του χρονοµέτρου, στην τρίτη γραµµή του πιο κάτω πίνακα. πείραµα Όγκος δ.η 2 Ο Όγκος δ. Η 2 Ο 2 Όγκος δ. ΚΙ t (sec) 1 ο 38,0 ml 1,0 ml 1,0 ml 2 ο 37,0 ml 1,0 ml 2,0 ml 3 ο 36,0 ml 1,0 ml 3,0 ml Ερωτήσεις υπολογισµοί: Α) Να κατατάξετε τα διαλύµατα του ΚΙ που χρησιµοποιήσατε στα πιο πάνω τρία πειράµατα, κατά φθίνουσα συγκέντρωση :.. Β) Σε ποια απ τις τρείς πειραµατικές πορείες είχαµε τη µεγαλύτερη ταχύτητα και σε ποια τη µικρότερη;... Γ) Που νοµίζετε ότι µπορεί να οφείλεται η διαφορετική ταχύτητα στα τρία πειράµατα που παρατηρήσατε;: Σάββατο 7 εκεµβρίου ΕΚΦΕ Αιγίου 5

6 3 η πειραµατική δραστηριότητα: Ταυτοποίηση άγνωστων ουσιών µε τη βοήθεια του δείκτη << µπλε της βροµοθυµόλης >> και phµετρικού stick της Merck. Απαιτούµενα όργανα αντιδραστήρια 4 δοκιµαστικοί σωλήνες -Φιαλίδια αγνώστων διαλυµάτων - είκτης : << µπλε της βροµοθυµόλης >> Σας δίνονται, α) ο δείκτης : << µπλε της βροµοθυµόλης >>, β) δυο ( 2 ) phµετρικά stick και γ) τέσσερα φιαλίδια Α, Β, Γ, και στα οποία περιέχονται ( όχι αντίστοιχα ): απιοντισµένο νερό, διάλυµα HCl, διάλυµα NaOH και διάλυµα αιθανικού ( οξικού ) οξέος (Χηµ. Τύπος: CH 3 COOH ). Τα τρία τελευταία διαλύµατα έχουν την ίδια συγκέντρωση ( 0,1 Μ ). Πειραµατική διαδικασία: Αδειάστε µέρος απ το περιεχόµενο του κάθε φιαλιδίου, σε ισάριθµους δοκιµαστικούς σωλήνες σηµειώνοντας µε µαρκαδόρο τον καθένα µε τα αντίστοιχα γράµµατα Α, Β, Γ,,. Με τη βοήθεια του δείκτη << µπλε της βροµοθυµόλης >> και των δύο phµετρικών stick όπου χρειάζεται, να προσδιορίσετε το περιεχόµενο του κάθε φιαλιδίου, και να συµπληρώσετε τον πιο κάτω πίνακα αφού συµβουλευτείτε το παράρτηµα 1: Σάββατο 7 εκεµβρίου ΕΚΦΕ Αιγίου 6

7 ΦΙΑΛΙ ΙΟ Α Β Γ ΧΡΩΜΑ ΕΙΚΤΗ ΠΙΘΑΝΗ ΟΥΣΙΑ ΤΙΜΗ ph ( ΕΛΕΓΧΟΣ ΜΕ ΤΟ phµετρικό stick ) ΤΕΛΙΚΟ ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑ (περιεχόµενο κάθε φιαλιδίου) Α) Να αιτιολογήσετε πλήρως το τελικό σας συµπέρασµα για το περιεχόµενο κάθε φιαλιδίου :. και Β) να εξηγήσετε γιατί ενώ τα δύο οξέα έχουν την ίδια συγκέντρωση, έχουν διαφορετική τιµή ph. Ποιο απ τα δύο διαλύµατα είναι πιο όξινο; Σάββατο 7 εκεµβρίου ΕΚΦΕ Αιγίου 7

8 ΠΑΡΑΡΤΗΜΑ 1 ph ΕΥΡΕΣΗ ΤΟΥ ph ΜΕ ΤΗ ΒΟΗΘΕΙΑ ΕΙΚΤΩΝ ΜΠΛΕ ΗΛΙΑΝΘΙΝΗ ΒΡΟΜΟΘΥΜΟΛΗΣ ΦΑΙΝΟΛΟΦΘΑΛΕΪΝΗ Σάββατο 7 εκεµβρίου ΕΚΦΕ Αιγίου 8

9 ΑΞΙΟΛΟΓΗΣΗ 1 η ΠΕΙΡΑΜΑΤΙΚΗ ΡΑΣΤΗΡΙΟΤΗΤΑ Βαθµολογία: πειραµατική διαδικασία: Α) αραίωση: 6 µονάδες Β) Προσθήκη σόδας: Β 1 ) 2 µονάδες Β 2 ) 2 µονάδες Ερωτήσεις υπολογισµοί: α) 2 µονάδες β ) 4 µονάδες γ1) 7 µονάδες γ2) 7 µονάδες 2 η ΠΕΙΡΑΜΑΤΙΚΗ ΡΑΣΤΗΡΙΟΤΗΤΑ: Βαθµολογία: Πειραµατική πορεία: 20 µονάδες. Υπολογισµοί: Α) 5 µονάδες. Β) 8 µονάδες. Γ) 7 µονάδες. ( Σύνολο µονάδων = 30 ) ( Σύνολο µονάδων = 40 ) 3 η ΠΕΙΡΑΜΑΤΙΚΗ ΡΑΣΤΗΡΙΟΤΗΤΑ: Βαθµολογία: Πειραµατική πορεία σωστή συµπλήρωση πίνακα: 15 µονάδες. Αιτιολόγηση: Α) 5 µονάδες. Β) 10 µονάδες. ( Σύνολο µονάδων = 30 ) Σάββατο 7 εκεµβρίου ΕΚΦΕ Αιγίου 9