Η Εξουδετέρωση: 1 ο φύλλο εργασίας Όνοµα:..Τµήµα.. Στόχοι: Να διαπιστώνετε τον όξινο ή βασικό χαρακτήρα ενός διαλύµατος κατά την ανάµιξη δ/τος οξέος µε δ/µα βάσης χρησιµοποιώντας δείκτη και πεχάµετρο. Να περιγράφετε την εξουδετέρωση αναγράφοντας την αντίστοιχη χηµική εξίσωση. Α. ΕΝΑΥΣΜΑ Το κορίτσι της διπλανής εικόνας είχε ένα ατύχηµα. Την ώρα που πότιζε τα λουλούδια την τσίµπησε ένα έντοµο. Η µητέρα της γνωρίζει ότι το δηλητήριο της µέλισσας περιέχει οξύ, ενώ της σφήκας βάση. Γιατί άραγε πρέπει να φέρει αµµωνία ή ξίδι αντίστοιχα για να ανακουφιστεί το κορίτσι από τον πόνο; Είναι µήπως το πλύσιµο µε νερό το ίδιο ανακουφιστικό; Ας το διερευνήσουµε. Β. ΠΡΟΒΛΕΨΕΙΣ I. Σε ένα ποτήρι περιέχονται 10mL δ/τος οξέος. Το διάλυµα θα γίνει ουδέτερο αν προσθέσουµε την ίδια ποσότητα: IΙ. Σε ένα ποτήρι περιέχονται 10mL δ/τος βάσης. Το διάλυµα θα γίνει ουδέτερο αν προσθέσουµε την ίδια ποσότητα: Γ. ΣΧΕ ΙΑΣΗ ΠΕΙΡΑΜΑΤΟΣ ΕΛΕΓΧΟΥ Με τα άλλα µέλη της οµάδας σου µπορεί να µην έχεις κάνει τις ίδιες προβλέψεις. HCl NaOH φιάλη µε φιάλη µε δείκτης ογκοµετρικός γυάλινο υδροβολέας µε πεχάµετρο διάλυµα HCl διάλυµα NaOH κύλινδρος ποτήρι καθαρό νερό Συζητείστε και περιγράψτε την πορεία ενός πειράµατος για να ελέγξετε αν οι προβλέψεις σας είναι σωστές: Με τους συµµαθητές σου µπορεί να µην έχεις σχεδιάσει το ίδιο πείραµα. Συζητήστε στην τάξη αυτό που σχεδιάσατε ώστε να πραγµατοποιήσετε όλοι την ίδια διαδικασία. 1
. ΠΡΑΓΜΑΤΟΠΟΙΗΣΗ ΤΟΥ ΠΕΙΡΑΜΑΤΟΣ ΕΛΕΓΧΟΥ Ι. Προετοιµασία της πειραµατικής διάταξης: Ανοίξτε το πρόγραµµα «Ο θαυµαστός κόσµος της Χηµείας για το Γυµνάσιο» και εντοπίστε την προσοµοίωση «Η εξουδετέρωση, το χρώµα των δεικτών και το pη». ΙΙ. Πραγµατοποίηση του πειράµατος: α. Σε τρία ποτήρια τοποθετήστε αντίστοιχα 10mL δ/τος HCl, 10 ml δ/τος NaOH και 10mL καθαρού νερού. Σε κάθε ποτήρι προσθέστε δείκτη µπλε της βρωµοθυµόλης και µετρείστε το ph. β. Συµπληρώστε την τιµή του ph και το χρώµα του δείκτη στο HCl και στο NaOH στον παρακάτω πίνακα. (Στήλη: αρχικά) 1 ο Συµπέρασµα: Ο δείκτης µπλε της βρωµοθυµόλης είναι σε όξινο διάλυµα, σε ουδέτερο διάλυµα και σε βασικό διάλυµα. γ. Στo ποτήρι µε το οξύ και στο ποτήρι µε τη βάση προσθέστε αρχικά 10mL νερού. Σηµειώστε στον παρακάτω πίνακα το χρώµα και το ph. (Στήλη: προσθήκη νερού) δ. Κατόπιν σε δύο νέα ποτήρια µε οξύ και βάση προσθέστε δείκτη µπλε βρωµοθυµόλης και µετά σε καθένα από αυτά προσθέστε άλλα10ml HCl. Σηµειώστε στον παρακάτω πίνακα το χρώµα και το ph. (Στήλη: προσθήκη οξέος) ε. Τέλος σε δύο νέα ποτήρια µε οξύ και βάση προσθέστε δείκτη µπλε βρωµοθυµόλης και µετά σε καθένα από αυτά προσθέστε άλλα10ml NaOH. Σηµειώστε στον παρακάτω πίνακα το χρώµα και το ph. (Στήλη: προσθήκη βάσης) αρχικά προσθήκη νερού προσθήκη οξέος προσθήκη βάσης ph χρώµα ph χρώµα ph χρώµα ph χρώµα ΟΞΥ: HCl ΒΑΣΗ: NaOH 2 ο Συµπέρασµα: α. Το δ/µα του οξέος γίνεται ουδέτερο αν προσθέσουµε ίση ποσότητα δ/τος. β. Το δ/µα της βάσης γίνεται ουδέτερο αν προσθέσουµε ίση ποσότητα δ/τος. 2
Ε. ΕΠΕΞΕΡΓΑΣΙΑ ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΩΝ/Η ΧΗΜΙΚΗ ΕΞΙΣΩΣΗ ΤΗΣ ΑΝΤΙ ΡΑΣΗΣ 1. Όταν αναµίξαµε το δ/µα του οξέος µε το δ/µα της βάσης προέκυψε ουδέτερο δ/µα. Στο διάλυµα αυτό ισχύει. πλήθος ιόντων H + πλήθος ιόντων OH - 2. Παρατηρήστε το animation «Η αντίδραση του HCl µε το NaOH στο νερό» µε την µικροσκοπική περιγραφή του φαινόµενου που πραγµατοποιείται κατά την ανάµιξη οξέος και βάσης. α. Ποια είναι η χηµική εξίσωση της αντίδρασης που βλέπετε; + β. Πως ονοµάζεται αυτή η χηµική αντίδραση; ΣΤ. ΕΛΕΓΧΟΣ ΤΩΝ ΠΡΟΒΛΕΨΕΩΝ ΜΕ ΤΑ Ε ΟΜΕΝΑ ΤΟΥ ΠΕΙΡΑΜΑΤΟΣ I. Είχες προβλέψει ότι, αν σε ένα ποτήρι περιέχονται 10mL δ/τος οξέος, για να γίνει ουδέτερο πρέπει να προσθέσουµε την ίδια ποσότητα: Από το πείραµα διαπίστωσες ότι, αν σε ένα ποτήρι περιέχονται 10mL δ/τος οξέος, για να γίνει ουδέτερο πρέπει να προσθέσουµε την ίδια ποσότητα: ΙI. Είχες προβλέψει ότι, αν σε ένα ποτήρι περιέχονται 10mL δ/τος βάσης, για να γίνει ουδέτερο πρέπει να προσθέσουµε την ίδια ποσότητα: Από το πείραµα διαπίστωσες ότι, αν σε ένα ποτήρι περιέχονται 10mL δ/τος βάσης, για να γίνει ουδέτερο πρέπει να προσθέσουµε την ίδια ποσότητα: Ζ. ΣΥΝΟΨΗ - ΕΦΑΡΜΟΓΗ 1. ονοµάζεται η αντίδραση µεταξύ των κατιόντων Η + ενός και των ανιόντων ΟΗ - µιας κατά την οποία παράγονται µόρια σύµφωνα µε τη χηµική εξίσωση: + Η 2 Ο 2. Στο αρχικό πρόβληµα αν το κορίτσι τσιµπήθηκε από σφήγκα, η µητέρα της θα της βάλει αµµωνία, ξίδι ή καθαρό νερό; Εξηγήστε. 3
Η Εξουδετέρωση: 2 ο φύλλο εργασίας Όνοµα:..Τµήµα.. Στόχοι: Να περιγράφετε τις µεταβολές που υφίσταται το ph κατά την σταδιακή ανάµιξη δ/τος οξέος µε δ/µα βάσης. Α. ΠΡΟΒΛΕΨΕΙΣ Ι. Σε ένα ποτήρι περιέχονται 20mL δ/τος οξέος. Αν προσθέτουµε σταδιακά δ/µα βάσης (10mL κάθε φορά), το διάλυµα που θα προκύπτει θα έχει ph το οποίο: ΙΙ. Σε ένα ποτήρι περιέχονται 20mL δ/τος βάσης. Αν προσθέτουµε σταδιακά δ/µα οξέος (10mL κάθε φορά), το διάλυµα που θα προκύπτει θα έχει ph το οποίο: Β. ΣΧΕ ΙΑΣΗ ΠΕΙΡΑΜΑΤΟΣ ΕΛΕΓΧΟΥ Με τα άλλα µέλη της οµάδας σου µπορεί να µην έχεις κάνει τις ίδιες προβλέψεις. HCl NaOH φιάλη µε διάλυµα HCl φιάλη µε διάλυµα NaOH δείκτης ογκοµετρικός κύλινδρος γυάλινο ποτήρι υδροβολέας µε καθαρό νερό πεχάµετρο Συζητείστε και περιγράψτε την πορεία ενός πειράµατος για να ελέγξετε αν οι προβλέψεις σας είναι σωστές: Με τους συµµαθητές σου µπορεί να µην έχεις σχεδιάσει το ίδιο πείραµα. Συζητήστε στην τάξη αυτό που σχεδιάσατε ώστε να πραγµατοποιήσετε όλοι την ίδια διαδικασία. 1
Γ. ΠΡΑΓΜΑΤΟΠΟΙΗΣΗ ΤΟΥ ΠΕΙΡΑΜΑΤΟΣ ΕΛΕΓΧΟΥ α. Σε ένα ποτήρι τοποθετήστε 20mL δ/τος οξέος HCl και δείκτη µπλε της βρωµοθυµόλης. Κατόπιν προσθέστε διαδοχικά 4 φορές από 10mL δ/τος βάσης NaOH ενώ ενδιάµεσα µετράτε το ph. Συµπληρώστε τον παρακάτω πίνακα (στη στήλη χαρακτηρισµός γράψτε αν το διάλυµα είναι όξινο, ουδέτερο ή βασικό). Αρχικά Προσθήκη NaOH ph χρώµα χαρακτηρισµός 20mL δ/τος HCl HCl καµία 10mL 20mL 30mL 40mL β. Σε ένα ποτήρι τοποθετήστε 20mL δ/τος βάσης NaOH και δείκτη µπλε της βρωµοθυµόλης. Κατόπιν προσθέστε διαδοχικά 4 φορές από 10mL δ/τος οξέος HCl ενώ ενδιάµεσα µετράτε το ph. Συµπληρώστε τον παρακάτω πίνακα (στη στήλη χαρακτηρισµός γράψτε αν το διάλυµα είναι όξινο, ουδέτερο ή βασικό). Αρχικά Προσθήκη HCl ph χρώµα χαρακτηρισµός 20mL δ/τος NaOH NaOH καµία 10mL 20mL 30mL 40mL 1 ο Συµπέρασµα: α. Κατά την σταδιακή προσθήκη δ/τος βάσης στο δ/µα οξέος, το ph. β. Κατά την σταδιακή προσθήκη δ/τος οξέος στο δ/µα βάσης, το ph.. ΕΛΕΓΧΟΣ ΤΩΝ ΠΡΟΒΛΕΨΕΩΝ ΜΕ ΤΑ Ε ΟΜΕΝΑ ΤΟΥ ΠΕΙΡΑΜΑΤΟΣ Ι. Είχες προβλέψει ότι, αν σε ένα ποτήρι περιέχονται 20mL δ/τος οξέος και προσθέτουµε σταδιακά δ/µα βάσης (10mL κάθε φορά), το διάλυµα που θα προκύπτει θα έχει ph το οποίο: Από το πείραµα διαπιστώνεις ότι, αν σε ένα ποτήρι περιέχονται 20mL δ/τος οξέος και προσθέτουµε σταδιακά δ/µα βάσης (10mL κάθε φορά), το διάλυµα που θα προκύπτει θα έχει ph το οποίο: ΙΙ. Είχες προβλέψει ότι, αν σε ένα ποτήρι περιέχονται 20mL δ/τος βάσης και προσθέτουµε σταδιακά δ/µα οξέος (10mL κάθε φορά), το διάλυµα που θα προκύπτει θα έχει ph το οποίο: Από το πείραµα διαπιστώνεις ότι, αν σε ένα ποτήρι περιέχονται 20mL δ/τος βάσης και προσθέτουµε σταδιακά δ/µα οξέος (10mL κάθε φορά), το διάλυµα που θα προκύπτει θα έχει ph το οποίο: 2
Ε. ΣΥΝΟΨΗ - ΕΦΑΡΜΟΓΗ. 1. Αναµιγνύουµε ποσότητα ξιδιού µε ph = 2,5 και άζαξ µε ph = 10, τότε το ph του τελικού διαλύµατος θα είναι: α. 2,5 β. µικρότερο από 2,5 γ. µεγαλύτερο από 10 δ. µεταξύ 2,5 και 10 2. Σε ένα ποτήρι που περιέχει 100mL αραιωµένου ξιδιού (αρχικού ph=4) αρχίζουµε να προσθέτουµε σιγά σιγά άζαξ (ph=10), όπως φαίνεται στον παρακάτω πίνακα: αρχικό διάλυµα συνολική προσθήκη άζαξ ph καµία 4 50mL αραιωµένου ξιδιού 25mL 50mL 75mL 100mL Συµπληρώστε τον πίνακα µε τις τιµές του ph που δίνονται παρακάτω (µία τιµή περισσεύει): 12 9,20 7 4,79 8,92 10 3. Το ph του στόµατος µειώνεται µετά από κάθε φαγητό µε αποτέλεσµα να φθείρονται τα δόντια. Τι θα πρέπει να περιέχει η οδοντόκρεµα για να αυξηθεί ξανά το ph του στόµατος; 4. To ph του στοµαχιού είναι περίπου 1,5-2. Όταν αισθανόµαστε καούρες στο στοµάχι το ph είναι µικρότερο από το κανονικό. Ποια από τις παρακάτω ουσίες είναι καταλληλότερη για την αύξηση του ph; α. ξίδι (ph=3) β. χυµός λεµονιού (ph=3) γ. αναψυκτικό (ph=5) δ. σόδα (ph=8) 3
3 ο φύλλο εργασίας - Τα άλατα Όνοµα:..Τµήµα.. Στόχοι: Να περιγράφετε τη διαδικασία παραγωγής στερεού χλωριούχου νατρίου στο εργαστήριο και να αναγράφετε τις αντίστοιχες χηµικές εξισώσεις. Να περιγράφετε ποιες χηµικές ενώσεις ονοµάζονται άλατα. Να αναγνωρίζετε ποιο αλάτι παράγεται κατά την αντίδραση ενός οξέος µε µια βάση. Α. ΕΙΣΑΓΩΓΗ Η µοναδική του ικανότητα να λειτουργεί ως συντηρητής τροφίµων χαρακτηρίστηκε «βάση του πολιτισµού». Χιλιάδες είναι οι αναφορές για τη συµβολή του στην οικονοµία, το εµπόριο και την εξέλιξη του ανθρώπινου βιοτικού επιπέδου. Μέχρι και πόλεµοι έγιναν για το πιο ταπεινό συστατικό της γης, το µαγειρικό αλάτι. Το µαγειρικό αλάτι είναι η ένωση χλωριούχο νάτριο NaCl και παράγεται για εµπορικούς σκοπούς στις αλυκές µε εξάτµιση του θαλασσινού νερού ή µε εξόρυξη από το υπέδαφος. Το µαγειρικό αλάτι σήµερα χρησιµοποιείται κυρίως στη µαγειρική και ως συντηρητικό τροφίµων. Πως θα µπορούσαµε µε τις ουσίες που ήδη γνωρίσαµε δηλαδή µε τα οξέα και τις βάσεις να παρασκευάσουµε αλάτι στο εργαστήριο; Β. ΠΡΟΒΛΗΜΑ Κατά την ανάµιξη διαλύµατος ΗCl µε διάλυµα NaOH, πραγµατοποιείται η αντίδραση της εξουδετέρωσης, ενώ τα ιόντα Νa + και Cl παραµένουν στο τελικό διάλυµα. Μετά τη θέρµανση και εξάτµιση του νερού λαµβάνουµε µια νέα στερεή ουσία που ονοµάζεται χλωριούχο νάτριο NaCl. Χρησιµοποιώντας τα παρακάτω διαλύµατα και όργανα θέλουµε να παρασκευάσουµε στερεό NaCl. Περιγράψτε τη διαδικασία που θα ακολουθήσετε. HCl NaOH φιάλη µε διάλυµα HCl φιάλη µε διάλυµα NaOH ογκοµετρικός κύλινδρος 1 γυάλινο ποτήρι Συσκευή θέρµανσης Γ. ΣΧΕ ΙΑΣΗ ΠΕΙΡΑΜΑΤΟΣ Περιγράψτε τη διαδικασία που θα ακολουθήσετε για να παραλάβετε στερεό NaCl. Με τους συµµαθητές σου µπορεί να µην έχεις σχεδιάσει το ίδιο πείραµα. Συζητήστε στην τάξη αυτό που σχεδιάσατε ώστε να πραγµατοποιήσετε όλοι την ίδια διαδικασία.
. ΠΡΑΓΜΑΤΟΠΟΙΗΣΗ ΠΕΙΡΑΜΑΤΟΣ Ι. Προετοιµασία της πειραµατικής διάταξης: Ανοίξτε το πρόγραµµα «Ο θαυµαστός κόσµος της Χηµείας για το Γυµνάσιο» και εντοπίστε την προσοµοίωση «Η εξουδετέρωση, το χρώµα των δεικτών και το pη». ΙΙ. Πραγµατοποίηση του πειράµατος: α. Στο δοχείο µε το διάλυµα υδροχλωρίου HCl ποια ιόντα έχουν σχηµατιστεί: και Στο δοχείο µε το διάλυµα υδροξειδίου του νατρίου NaOH ποια ιόντα έχουν σχηµατιστεί: και β. Σε ένα ποτήρι τοποθετήστε µε τη βοήθεια ογκοµετρικού κυλίνδρου 10mL διαλύµατος HCl και κατόπιν 10mL διαλύµατος NaOH. Ποια ιόντα βρίσκονται συνολικά σε αυτό το διάλυµα; Σηµειώστε τα στον παρακάτω πίνακα. Αρχικά ιόντα στο ποτήρι γ. Στο διάλυµα πραγµατοποιείται η αντίδραση της εξουδετέρωσης ενώ το τελικό διάλυµα γίνεται ουδέτερο. Γράψτε τη χηµική εξίσωση της εξουδετέρωσης: Αντίδραση εξουδετέρωσης: + Η 2 Ο δ. Ποια ιόντα υπάρχουν µέσα στο διάλυµα µετά την αντίδραση της εξουδετέρωσης; Σηµειώστε τα στον παρακάτω πίνακα. Τελικά ιόντα στο ποτήρι (µετά την εξουδετέρωση) ε. Χρησιµοποιώντας τους δύο παραπάνω πίνακες συµπληρώστε την επόµενη χηµική εξίσωση που περιγράφει το φαινόµενο το οποίο πραγµατοποιήθηκε κατά την ανάµιξη των δύο διαλυµάτων: + + + + + Η 2 Ο (1) στ. Τοποθετούµε µια ποσότητα από το τελικό διάλυµα µέσα σε κάψα από πορσελάνη και θερµαίνουµε µε τη βοήθεια του λύχνου και του τρίποδα στήριξης ώστε να αποµακρύνουµε το νερό. Παρακολουθήστε το βίντεο «εξάτµιση διαλύµατος µετά την εξουδετέρωση» και σηµειώστε ποια είναι η στερεή ουσία που παραλήφθηκε. Ποια ιόντα ενώθηκαν και σχηµάτισαν την στερεή ουσία; Στερεή ουσία που παραλήφθηκε µετά την εξάτµιση: Συµπληρώστε τη χηµική εξίσωση που περιγράφει το φαινόµενο που πραγµατοποιήθηκε µε την αποµάκρυνση του νερού: θέρµανση + αποµάκρυνση νερού NaCl (s) (2) Ε. ΕΠΕΞΕΡΓΑΣΙΑ ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΩΝ 1. Όταν αναµίξαµε τα ιόντα H + και Cl - που περιέχονται στο διάλυµα του µε τα ιόντα και που περιέχονται στο διάλυµα της βάσης, παρέµειναν τα ιόντα και του άλατος και παράχθηκαν µόρια. Χρησιµοποιώντας και τη χηµική εξίσωση (1) της προηγούµενης σελίδας, συµπληρώστε τα κενά: + + + + + Η 2 Ο οξύ + βάση αλάτι + νερό 2. Με βάση την γενική µορφή της παραπάνω αντίδρασης οξύ + βάση αλάτι + νερό 2
συµπληρώστε τα κενά στον ορισµό των αλάτων: Αλάτι ονοµάζεται κάθε χηµική ένωση που αποτελείται από ιόντα και µπορεί να προκύψει από την αντίδραση ενός µε µία. 3. Στο πείραµα που εκτελέσατε όταν αναµίξατε διάλυµα υδροχλωρίου HCl µε διάλυµα υδροξειδίου του νατρίου NaOH παράχθηκε χλωριούχο νάτριο NaCl και νερό H 2 O, σύµφωνα µε το σχήµα: υδροχλώριο + υδροξείδιο του νατρίου χλωριούχο νάτριο + νερό ή HCl + NaOH NaCl + H 2 O Στο ίδιο εικονικό εργαστήριο διαθέτετε τα παρακάτω διαλύµατα οξέων: υδροχλώριο HCl νιτρικό οξύ ΗΝΟ 3 και τα παρακάτω διαλύµατα βάσεων: υδροξείδιο του νατρίου NaOH υδροξείδιο του καλίου KOH Συµπληρώστε τα κενά µε τα διαλύµατα πρέπει να αναµίξουµε για να παρασκευάσουµε τα παρακάτω άλατα: α. υδροχλώριο + χλωριούχο κάλιο + νερό ή ΗCl + KCl + H 2 O β. + υδροξείδιο του νατρίου νιτρικό νάτριο + νερό ή + NaOH ΝaNO 3 + H 2 O γ. νιτρικό οξύ + νιτρικό κάλιο + νερό ή ΗΝΟ 3 + ΚNO 3 + H 2 O ΣΤ. ΣΥΝΟΨΗ - ΕΦΑΡΜΟΓΗ 1. Για να παρασκευάσουµε στερεό χλωριούχο νάτριο ( ) στο εργαστήριο πρέπει να αναµίξουµε διάλυµα µε διάλυµα και κατόπιν να το διάλυµα ώστε να αποµακρύνουµε το. Η χηµική εξίσωση που περιγράφει το φαινόµενο το οποίο πραγµατοποιήθηκε κατά την ανάµιξη των δύο διαλυµάτων είναι η: + + + + + και η χηµική εξίσωση που περιγράφει το φαινόµενο που πραγµατοποιήθηκε µε την αποµάκρυνση του νερού είναι η: θέρµανση + αποµάκρυνση νερού NaCl (s) 2. Αλάτι ονοµάζεται κάθε χηµική ένωση που µε βάση µε την γενική µορφή αντίδρασης: οξύ + + νερό 3. Το µάρµαρο, η κιµωλία και το τσόφλι των αβγών αποτελούνται από ανθρακικό ασβέστιο (CaCO 3 ). Ποιo οξύ πρέπει να αναµίξουµε µε το υδροξείδιο του ασβεστίου για να παρασκευάσουµε ανθρακικό ασβέστιο στο εργαστήριο; α. ανθρακικό οξύ: H 2 CO 3 β. θειικό οξύ: H 2 SO 4 γ. νιτρικό οξύ: ΗΝΟ 3 Η 2 Ο 3
4