Ρυθμιστικά διαλύματα Τάξη: Γ Λυκείου A.MAΥΡΟΠΟΥΛΟΣ Α) Ι ΑΚΤΙΚΟΙ ΣΤΟΧΟΙ Οι µαθητές µετά το τέλος της διδασκαλίας να είναι σε θέση: 1. Να διατυπώνουν τον ορισµό των ρυθµιστικών διαλυµάτων και να αναφέρουν από τι αποτελείται ένα ρυθµιστικό διάλυµα. 2. Να εξηγούν τη δράση των ρυθµιστικών διαλυµάτων. 3. Να αναφέρουν 3 τρόπους παρασκευής ενός ρυθµιστικού διαλύµατος, αναγράφοντας, όπου απαιτείται, τις χηµικές εξισώσεις. 4. Να εξάγουν τον τύπο του Henderson και να τον εφαρµόζουν για τον υπολογισµό του ενός ρυθµιστικού διαλύµατος. 5. Να αναφέρουν 2 εφαρµογές των ρυθµιστικών διαλυµάτων στην καθηµερινή ζωή. Β) Ι ΑΚΤΙΚΕΣ ΕΝΕΡΓΕΙΕΣ Β1) ΦΑΣΗ ΕΝΑΡΞΗΣ-ΕΙΣΑΓΩΓΗΣ ΕΙΣΑΓΩΓΗΣ Ανάκληση των γνωστικών προαπαιτήσεων που είναι απαραίτητες για να οικοδοµηθεί η νέα γνώση (π.χ. συζυγές ζεύγος οξέος - βάσης, σχέση Κα, Kb συζυγούς ζεύγους). Ενηµέρωση των µαθητών για τους στόχους του µαθήµατος (τι θα είναι «ικανοί» να κάνουν µετά το τέλος του µαθήµατος, ποια είναι η χρησιµότητα αυτών των γνώσεων) και αναγραφή στον πίνακα ενός συνοπτικού διαγράµµατος ροής του µαθήµατος (για να καθοριστεί το πλαίσιο µέσα στο οποίο θα διεξαχθεί η διδασκαλία). ιέγερση του ενδιαφέροντος των µαθητών µε την εξής ερώτηση: «Το του ανθρώπινου αίµατος έχει τιµή 7,40. Αν η τιµή αυτή γίνει µικρότερη του 7,2 τότε εµφανίζεται κώµα, ενώ αν γίνει µεγαλύτερη του 7,6 τότε εµφανίζεται µυική ακαµψία. Πώς το αίµα διατηρεί το του πρακτικά σταθερό;» Β2) ΦΑΣΗ ΕΠΕΞΕΡΓΑΣΙΑΣ ιδακτική µέθοδο έθοδος: Καθοδηγούµενη ανακάλυψη, µε πείραµα επίδειξης 1 (µε συµµετοχή µαθητών) και φύλλο εργασίας ας: 1 Η ίδια επεξεργασία και µε το ίδιο φύλλο εργασίας, µπορεί να πραγµατοποιηθεί στην τάξη, χωρίς πείραµα (εφόσον δεν υπάρχει πεχάµετρο), και τους υπολογισµούς των τιµών θα τους κάνουν οι µαθητές, σε οµάδες.
Β2.1. Πείραµα επίδειξης µε φύλλο εργασίας. α1) Σε 3 δοκιµαστικούς σωλήνες βάζουµε: Στο 1 ο : 10mL H2O ( 1), Στο 2 ο : 10mL ΗCl 0,1M ( 2), Στο 3 ο : 10mL µείγµατος CH3COOH 0,1M (Ka=10-5 ) και CH3COONa 0,1M ( 3). Στη συνέχεια προσδιορίζουµε, µε ψηφιακό πεχάµετρο (pocket sized), το τους: 1 Η2Ο 2 HCl 0,1M 3 CH3COOH 0,1M + CH3COONa 0,1M α2) Στα 1, 2 και 3, προσθέτουµε από 1,0 ml διαλύµατος ΝaOH 0,1M και προσδιορίζουµε, µε πεχάµετρο, το των διαλυµάτων που προκύπτουν. 1 Η2Ο + ΝaOH 2 3 HCl + ΝaOH [CH3COOH + CH3COONa] + ΝaOH α3) Στα 1 και 3, προσθέτουµε από 1,0 ml διαλύµατος HCl 0,1M και προσδιορίζουµε, µε πεχάµετρο, το των διαλυµάτων που προκύπτουν. 1 Η2Ο + HCl 3 [CH3COOH + CH3COONa] + HCl α4) Στα 2 και 3 προσθέτουµε από 10 ml νερού και προσδιορίζουµε, µε πεχάµετρο, το των διαλυµάτων που προκύπτουν. 2 HCl + Η2Ο 3 [CH3COOH + CH3COONa] + Η2Ο α5) Συµπληρώστε τον επόµενο πίνακα: ( 1 ) ( 1) = ( 1 ) ( 1) = % ( 2 ) ( 2) = ( 2 ) ( 2) = ( 3 ) ( 3) = ( 3 ) ( 3) = ( 3 ) ( 3) =
Ερώτηση 1: Τι παρατηρείτε για τη µεταβολή του των διαλυµάτων 1, 2, 3; Ερώτηση 2: Γιατί το του διαλύµατος 3 παραµένει πρακτικά αµετάβλητο, όταν προσθέσουµε σε αυτό σχετικά µικρές ποσότητες ισχυρού οξέος ή ισχυρής βάσης ή όταν το αραιώσουµε µε νερό σε σχετικά µικρά όρια (το διάλυµα µε αυτά τα χαρακτηριστικά ονοµάζεται ρυθµιστικό διάλυµα); Ερώτηση 3: Από τι αποτελείται ένα ρυθµιστικό διάλυµα, κατά Bronsted- Lowry; Ερώτηση 4:Ποια από τα επόµενα θα σχηµατίσουν ρυθµιστικό διάλυµα όταν διαλυθούν στο νερό; α) 0,1mol CH3COOH 0,1mol HCl β) 0,1mol ΗCl - 0,2mol CH3COONa γ) 0,4 mol HNO2-0,2 mol NaOH δ) 0,1mol ΗCl 0,1mol KCl ε) 0,1mol NaΗCO3-0,1mol Na2CO3 στ) 0,2mol ΝΗ4Cl 0,1mol NaOH ζ) 0,5 mol NH3-0,5 mol HCl Ερώτηση 5: Να γράψεις 3 διαφορετικούς τρόπους παρασκευής ενός ρυθµιστικού διαλύµα µατος (π.χ. το διάλυµα 3) α) β).. γ).
Β2.2.. Να δείξεις ότι η [Η3Ο + ] ρυθµιστικού διαλύµατος που αποτελείται από ΝΗ3 µε συγκέντρωση Cβάσης (Kb) και ΝΗ4Cl µε συγκέντρωση Cοξέος, δίνεται από τον τύπο: [Η 3 Ο + ]=Κa. Cοξέος / Cβάσης (τύπος Henderson) Β3.. Εφαρµογές των ρυθµιστικών διαλυµάτων στην καθηµερινή ζωή: α).. β) Γ) Ι ΑΚΤΙΚΑ ΜΕΣΑ & ΥΛΙΚΑ 7 δοκιµαστικοί σωλήνες. Ογκοµετρικός κύλινδρος των 10 ml. ιaλύµατα: HCl 0,1 M, NaOH 0,1 M, CH3COOH 0,1 M, CH3COONa 0,1 M και απιοντισµένο νερό. Ψηφιακό πεχάµετρο.
) ΤΕΣΤ ΑΞΙΟΛΟΓΗΣΗΣ ΤΗΣ Ι ΑΣΚΑΛΙΑΣ 1. Να χαρακτηρίσεις µε Σ όσες από τις επόµενες προτάσεις είναι σωστές και µε Λ όσες είναι λανθασµένες. α) Τα ρυθµιστικά διαλύµατα αποτελούνται από ασθενές οξύ και τη συζυγή τους βάση ή από ασθενή βάση και το συζυγές της οξύ. β) ιάλυµα αµµωνίας αποτελεί ρυθµιστικό διάλυµα γιατί στο διάλυµα υπάρχει το συζυγές ζεύγος NH3 - NH4 +. γ) Σε κάθε ρυθµιστικό διάλυµα ισχύει η σχέση: [Η3Ο + ]=Κa. Cοξέος/Cβάσης. (στόχοι 1, 3). 2. Na αναφέρεις 3 τρόπους παρασκευής του ρυθµιστικού διαλύµατος ΝΗ3 - ΝΗ4Cl Cl. (στόχος 4) α). β) γ) 3. ιαθέτουµε HCl, KOH, CH3COOH και CH3COOΚ. Ποια δυνατά ζεύγη µπορούν να χρησιµοποιηθούν για την παρασκευή ρυθµιστικού διαλύµατος; (στόχος 4) Ι) HCl + KOH II) HCl + CH 3 COOH III) CH 3 COOK + HCl IV) CH 3 COOH + CH 3 COOΚ V) CH 3 COOΚ + KOH VI) CH 3 COOH + KOH α) IV, V, VI β) II, III, IV γ) III, IV, VI δ) όλα 4. Να υπολογίσεις το διαλύµατος που προκύπτει µε ανάµειξη 100 ml διαλύµατος CH3COOH COOH 0,1M (Ka=10-5 ) µε 50 ml διαλύµατος NaOH 0,1M (στόχοι 3, 4).