Chemie Overal 3vwo editie 2012

Transcriptie

1 Chemie Overal 3vwo editie 2012 Voorbeeld practicuminstructies Experiment 2-1 t/m 2-5 Experiment 5-1 t/m 5-4 Februari 2012

2 Experiment 2.1: Is elke stof in water oplosbaar? Is water een geschikt oplosmiddel voor alle stoffen? Wanneer een vaste stof oplost in een oplosmiddel worden bindingen tussen de moleculen in de vaste stof verbroken en er ontstaan nieuwe bindingen tussen moleculen van de vaste stof en het oplosmiddel. Er zijn verschillende soorten oplosmiddelen. Twee daarvan zijn water en wasbenzine. In dit experiment onderzoek je voor vier vaste stoffen of ze oplosbaar zijn in water en/of in wasbenzine. Jood is een giftige stof. Hiermee moet je in een zuurkast werken. De docent of TOA zal de onderdelen 1 t/m 4 voor jood in de zuurkast uitvoeren. Als je de inhoud van de buizen schudt, doe dit dan met een polsbeweging en gebruik een passend stopje op de buis. reageerbuisrekje jood reageerbuizen natriumcarbonaat stopjes natriumchloride spatels water (in spuitfles) ammoniumchloride wasbenzine (in spuitfles) 1 Doe van elke vaste stof een spatelpuntje in een reageerbuis. 2 Spuit er water bij totdat de reageerbuizen tot een kwart gevuld zijn. 3 Plaats op elke buis een stopje en schud met een krachtige polsbeweging. 4 Herhaal onderdeel 1 t/m 3 voor alle vaste stoffen, maar spuit er deze keer wasbenzine bij in plaats van water. 1 Verwerk je waarnemingen in een overzichtelijke tabel. Geef hierin aan of de mengsels van vaste stof en vloeistof helder of troebel zijn. 2 Welke stof(fen) zijn (is) oplosbaar in water? 3 Welke stof(fen) zijn (is) oplosbaar in wasbenzine? Ruim alle gebruikte materialen op en lever de buis met wasbenzine in bij de TOA.

3 Experiment 2.2: Hoe maak je een chemische tuin? Hoe maak je een chemische tuin? Een chemische tuin kun je vrij eenvoudig maken. De kristallen van metaalzouten groeien in een oplossing van natriumsilicaat. Na een uurtje staat je chemische tuin in volle bloei. Koperzouten bevatten de atoomsoort koper die tot de zware metalen behoort. Zware metalen zijn giftig. Daarom moet je de koperzouten na afloop inleveren bij de TOA. bekerglas van 600 ml of 1000 ml reageerbuizen reageerbuisrekje zand spatel 500 ml natriumsilicaat (= waterglas), 3 verdund met demiwater ijzer(iii)chloride calciumchloride ijzer(ii)sulfaat koper(ii)chloride koper(ii)sulfaat 1 Breng een laagje zand aan op de bodem van het bekerglas. 2 Giet hierop voorzichtig de verdunde natriumsilicaatoplossing. 3 Laat het opgewervelde zand weer bezinken zodat je een heldere vloeistof hebt. 4 Laat nu één voor één kristallen van de verschillende zouten in de natriumsilicaatoplossing vallen. 5 Bekijk het resultaat na een half uur. 6 Maak twee verschillende verdunningen van de natriumsilicaat in twee reageerbuizen (bijvoorbeeld 6 en 12 verdund). 7 Laat in elke buis dezelfde zoutkristallen vallen als je in onderdeel 4 hebt gedaan. Vergelijk na een half uur de buizen uit onderdeel 4 en onderdeel 7 met elkaar. 1 Beschrijf wat je ziet gebeuren nadat je de kristallen op het zand hebt laten vallen. 2 Welke kleuren hebben de uitlopers van de gebruikte zouten? 3 Heeft de concentratie van de natriumsilicaatoplossing invloed op het groeien van de kristallen? Zo ja, welke invloed? Lever je chemische tuin in bij de TOA.

4 Experiment 2.3: E Hoe zien kristallen eruit? Hebben kristallen verschillende vormen? Bijna alle vaste stoffen kunnen een kristal vormen. Sommige kristallen zijn niet alleen erg mooi, maar ook nuttig of kostbaar. Diamanten bijvoorbeeld bestaan uit koolstofatomen die op een bepaalde manier aan elkaar zijn gekoppeld. Daardoor ontstaat de specifieke kristalvorm van diamant. Diamant is erg hard en wordt daarom gebruikt voor het maken van boren en beitels. Diamanten worden ook verwerkt in sieraden. Diamant wordt in de natuur gevonden. Het is erg moeilijk om zelf een synthetische diamant te maken. Veel andere kristallen kun je wel zelf maken. In dit experiment maak je een kristal van kaliumaluminiumsulfaat, een stof die ook wel aluin wordt genoemd. Je werkt bij dit experiment volgens de standaardveiligheidsregels die gelden voor het werken met een gasbrander. Gebruik een hittebestendig bekerglas. Onderdeel 1 t/m 8: bekerglas van 100 ml gasbrander driepoot gaasje lucifers thermometer demiwater of gedestilleerd water spatel roerstaaf pincet (katoenen) draad van 20 cm satéprikker kaliumaluminiumsulfaat (= aluin) Onderdeel 9 en 10: (stereo)microscoop object- en dekglaasjes verschillende vaste stoffen: suiker, keukenzout, kopersulfaat, ijzersulfaat druppelpipet 1 Verwarm 100 ml demiwater in het bekerglas tot ongeveer 50 C. 2 Haal het bekerglas van de brander en roer er zoveel kaliumaluminiumsulfaat (= aluin) door tot er niets meer oplost. Je hebt nu een verzadigde oplossing gekregen. 3 Laat deze oplossing afkoelen totdat er kristalletjes zijn gevormd. 4 Haal er met een pincet een mooi gevormd groot kristal uit en bind die aan het katoenen draadje. 5 Maak het andere uiteinde van het draadje vast aan een satéprikker. 6 Voeg aan de oplossing uit onderdeel 3 nog een spatel aluin toe. Verwarm dit weer tot 50 C. 7 Hang het kristal nu in de oplossing. Door de satéprikker te draaien, kun je de hoogte instellen. 8 Laat de oplossing rustig afkoelen zodat je kristal kan groeien. Bekijk na een week (of langer) het resultaat. Teken je kristal op het onderstaande tekenblad. 9 Breng van een aantal vaste stoffen een korreltje op een objectglaasje en bekijk dit door de microscoop. Teken op het tekenblad wat je ziet. 10 Vraag aan de TOA objectglaasjes met een vaste stof die na indampen van een oplossing is ontstaan. Bekijk die door de microscoop. Teken op het tekenblad wat je ziet.

5 Tekenblad Korreltje van een vaste stof Vaste stof die na indampen is ontstaan Naam van de stof:... Vergroting:... Naam van de stof:... Vergroting:... Naam van de stof:... Vergroting:... Naam van de stof:... Vergroting:... Naam van de stof:... Vergroting:... Naam van de stof:... Vergroting:... Aluinkristal Ruim hierna alle gebruikte materialen op en vraag aan de TOA hoe vuile materialen gespoeld en ingezameld worden.

6 Experiment 2.4: Wanneer verdwijnen moleculen? Wanneer verdwijnt een molecuul en blijven de ionen achter? Atoombindingen houden atomen in een molecuul bij elkaar. Moleculen waarin uitsluitend gewone atoombindingen voorkomen, worden bij elkaar gehouden door uitsluitend vanderwaalskrachten. Tussen deze moleculen zijn dus vanderwaalsbindingen aanwezig. In dit experiment wordt onderzocht wanneer de vanderwaalsbindingen tussen joodmoleculen worden verbroken en wanneer de atoombindingen in de joodmoleculen worden verbroken. Het molecuul jood heeft een paarse kleur en joodionen in een oplossing zijn kleurloos. Jood is een giftige stof. Hiermee moet in een zuurkast gewerkt worden. De docent of TOA zal de eerste proef in de zuurkast uitvoeren. De inhoud van de buizen wordt geschud met een passend stopje op de buis. gasbrander lucifers hittebestendige reageerbuizen reageerbuisrekje reageerbuisknijper stopje spatel druppelpipetjes jood thio (= natriumthiosulfaatoplossing, 0,1 M) Proef 1 Breng een paar joodkristallen in een droge hittebestendige reageerbuis en verwarm de buis in een kleurloze vlam. Plaats een stopje op de buis zodat de damp in de buis blijft. Laat de buis aan de lucht afkoelen en verwarm opnieuw. Proef 2 Vul een reageerbuis met 2 cm wasbenzine en voeg een paar joodkristallen toe. Meng voorzichtig. Proef 3 Voeg aan deze oplossing van jood in wasbenzine ongeveer 2 ml thio toe. Doe een stopje op de buis en schud de buis voorzichtig. 1 Noteer overzichtelijk je waarnemingen voor de drie proeven. 2 In welke proef verdwijnen de joodmoleculen? 3 Wat is er nodig om de vanderwaalsbindingen tussen de joodmoleculen te verbreken? 4 Welke stof zorgt voor het verbreken van de atoombinding tussen de joodmoleculen? Verklaar je antwoord. Resten jood kunnen onschadelijk gemaakt worden met een overmaat thio. Verzamel wasbenzine in het afvalvat voor organische oplosmiddelen.

7 Experiment 2.5: Welke moleculaire stoffen mengen onderling? Waarom mengen sommige moleculaire stoffen wel en andere niet? Stoffen met OH-groepen of NH-groepen in hun moleculen lossen op in water. Deze moleculen vormen waterstofbruggen met watermoleculen. Stoffen die oplossen in water, noemen we hydrofiel. Niet alle hydrofiele stoffen lossen even goed op in water. Stoffen die niet oplossen in water noemen we hydrofoob. Niet alle hydrofobe stoffen lossen even slecht op in water. In dit experiment meng je verschillende hydrofiele en hydrofobe stoffen met elkaar en onderzoek je of de stoffen mengen. De combinaties met 1,1,1-trichloorethaan worden door de docent of TOA uitgevoerd in de zuurkast. Als je de inhoud van de buizen schudt, doe dit dan met een polsbeweging en gebruik een passend stopje op de buis. reageerbuizen reageerbuisrekje stopjes demiwater (spuitfles) 1,2,3-propaantriol wasbenzine (hexaan) 1,1,1-trichloorethaan druppelpipetjes 1 Doe in elke reageerbuis de juiste combinatie van stoffen. Breng van elke stof ongeveer 2 cm in de reageerbuis en gebruik daarbij een druppelpipetje. 2 Doe een stopje op elke buis en schud elke buis voorzichtig met een polsbeweging. 3 Beoordeel na een halve minuut of de stoffen goed gemengd zijn. 1 Maak een overzichtelijke tabel voor alle mogelijke combinaties van de vier stoffen. Verwerk je waarnemingen in deze tabel. 2 Leg aan de hand van de structuurformules in onderstaande figuur uit welke stoffen hydrofiel zijn en welke hydrofoob. Van water ken je de structuurformule al! Als je wasbenzine hebt gebruikt in plaats van hexaan, kun je toch de structuurformule van hexaan gebruiken. hexaan 1,2,3-propaantriol 1,1,1trichloorethaan 3 Welke stoffen zijn hydrofiel? Mengen deze stoffen onderling? 4 Welke stoffen zijn hydrofoob? Mengen deze stoffen onderling? 5 Welke hydrofiele stoffen mengen met de hydrofobe stoffen? De stoffen wasbenzine (hexaan) en 1,1,1-trichloorethaan worden verzameld in het afvalvat voor organische oplosmiddelen. Resten van 1,2,3-propaantriol mogen met water door de gootsteen gespoeld worden. Vraag aan de TOA hoe vuile materialen gespoeld en ingezameld worden.

8 Experiment 5.1: Wat gebeurt er bij de ontleding van ammoniumdichromaat? Wat gebeurt er bij de ontleding van ammoniumdichromaat? Een ontledingsreactie is een chemische reactie waarbij uit één beginstof twee of meer reactieproducten ontstaan. In dit experiment wordt ammoniumdichromaat verhit waardoor een ontledingsreactie optreedt. Op de site kun je dit experiment ook bekijken. Dit demonstratie-experiment voert de docent of TOA uit in de zuurkast (= afzuigkast). Ammoniumdichromaat is een giftige stof die bij ontleding ook giftige reactieproducten geeft. Het is daarom absoluut noodzakelijk dit experiment in de zuurkast uit te voeren. Let op opspattende stoffen. De resten van deze reactie moeten op de juiste manier afgevoerd worden. Dit zal de docent of TOA doen. gasbrander lucifers brede reageerbuis reageerbuishouder ammoniumdichromaat 1 Schep ammoniumdichromaat in de brede reageerbuis tot maximaal 2 cm hoogte. 2 Steek de gasbrander aan en zorg voor een blauwe, niet-ruisende vlam. 3 Sluit de zuurkast af tot aan de werkstand en verhit de reageerbuis met de gasbrander totdat er een reactie optreedt. 4 Kijk goed naar wat er gebeurt met het ammoniumdichromaat en noteer welke verschijnselen en kleurveranderingen je waarneemt. Noteer ook de conclusies die je hieruit trekt. 1 Welke kleurverandering treedt er op? 2 Omschrijf de reactieverschijnselen die je hebt gezien. 3 Wat voor soort reactie heeft er plaatsgevonden? 4 Is deze reactie endotherm of exotherm? Verklaar je antwoord. De resten van deze reactie bevatten de atoomsoort chroom en mogen daarom niet in de prullenbak. De TOA verzamelt deze in het afvalvat voor vaste, zware metalen.

9 Experiment 5.2: Welke typen ontledingsreacties zijn er? Welke typen ontledingsreacties zijn er? Een ontledingsreactie is een chemische reactie waarbij uit één beginstof twee of meer reactieproducten ontstaan. De meeste ontledingsreacties zijn endotherm, dat wil zeggen dat de reactie alleen verloopt als er voortdurend energie wordt toegevoerd, bijvoorbeeld in de vorm van warmte. Een ontledingsreactie kan ook verlopen als er andere vormen van energie worden toegevoerd, zoals elektrische stroom en licht. In dit experiment ga je drie stoffen ontleden: suiker, koperbromide en zilverchloride. Je beoordeelt van elke ontledingsreactie of het een elektrolyse, een thermolyse of een fotolyse is. Je werkt bij dit experiment volgens de standaardveiligheidsregels die gelden voor het werken met een gasbrander. Je gebruikt waar nodig een hittebestendige reageerbuis. Koperbromide bevat de atoomsoort koper en zilvernitraat, en zilverchloride bevat de atoomsoort zilver. Beide atoomsoorten behoren tot de zware metalen en zijn giftig. Daarom moet je het koperbromide en de zilververbindingen na afloop inleveren bij de TOA. Proef A: Het ontleden van zilverchloride. 2 reageerbuizen reageerbuisrekje zilvernitraatoplossing (0,1M) natriumchloride-oplossing (0,1M) aluminiumfolie Proef B: Het ontleden van koperbromide. bekerglas van150 ml 2 grafietstaafjes met elektriciteitssnoeren batterij van 4,5 V of andere gelijkstroombron koperbromide-oplossing (0,1M) Proef C: Het ontleden van suiker. gasbrander lucifers hittebestendige reageerbuis reageerbuisknijper kristalsuiker Proef A: 1 Breng in beide reageerbuizen circa 2 ml van de zilvernitraatoplossing. 2 Voeg hieraan een gelijke hoeveelheid natriumchloride-oplossing toe en meng de inhoud van de buizen voorzichtig. Er ontstaat een lichtgevoelige, vaste stof: zilverchloride. 3 Verpak één van de buizen geheel in aluminiumfolie en plaats op de andere buis een stopje. 4 Zet beide buizen de rest van het lesuur in het licht, bijvoorbeeld op de vensterbank. 5 Verwijder het aluminiumfolie en vergelijk de inhoud van de twee buizen.

10 Proef B: 1 Schenk het bekerglaasje half vol met de koperbromide-oplossing. 2 Plaats twee grafietstaafjes in de oplossing en verbind deze met de polen van de spanningsbron. Er zal nu een elektrische stroom door de oplossing gaan lopen. 3 Neem waar wat er bij de plus- en de minpool van de spanningsbron gebeurt. Verbreek de verbinding tussen de stroombron en de grafietstaafjes na ongeveer 15 minuten. Proef C: 1 Doe een schepje kristalsuiker in de reageerbuis en klem deze vast in de reageerbuisknijper. 2 Verwarm de buis met inhoud eerst voorzichtig in een kleine kleurloze vlam, stop een paar keer met verwarmen en kijk of de reactie doorgaat. Verwarm verder, maar gebruik nu een blauwe, ruisende vlam. Ook nu kun je af en toe even stoppen met verwarmen en kijken wat het effect hiervan is. 3 Verbrand de walm die ontstaat door er bijvoorbeeld een lucifer bij te houden. Daardoor voorkom je dat het erg gaat stinken. Beantwoord voor elk van de drie ontledingsreacties de volgende vragen: 1 Wat is de beginstof? 2 Welke vorm van energie is er nodig voor deze reactie? 3 Welke reactieproducten zijn er gevormd? 4 Hoe noem je deze ontledingsreactie? Ruim hierna alle gebruikte materialen op en vraag aan de TOA hoe gebruikte materialen ingezameld worden. De koperbromide-oplossing, de zilvernitraatoplossing en de buizen met zilverchloride lever je in bij de TOA.

11 Experiment 5.3: Zo maak je thuis karamelvla Vindt er bij het maken van karamelvla een chemische reactie plaats? Hoewel je het waarschijnlijk niet in de gaten hebt, ben je bij het bereiden van eten vaak met scheikunde bezig. In dit experiment maak je zelf karamelvla uit onder andere suiker en melk. Je ontdekt dat hierbij chemische reacties plaatsvinden. Bij dit experiment gebruik je geen gevaarlijke stoffen. Als je het op school uitvoert, moet alles wat je gebruikt heel schoon zijn en geschikt voor het bereiden van voedingsmiddelen. Leg ook niets op een vieze practicumtafel. diepe braadpan twee kleine pannen of bekerglazen van 100 ml en 1000 ml maatbeker of maatcilinder gasbrander of fornuis roerspatel 150 gram suiker 1 L melk 50 ml water 50 gram custardpoeder 1 Verwarm 125 gram suiker in een diepe braadpan. Schud telkens het droge deel van de suiker over de suiker die begint te smelten. 2 Als bijna alles is gesmolten, roer je de karamel door elkaar. Blijf het geheel verwarmen tot het mooi bruin is. Let op dat het niet aanbrandt! Nu heb je karamel gemaakt. 3 Verwarm intussen 50 ml water tot circa 60 C en breng 900 ml melk net niet aan de kook. 4 Doe het vuur onder de pan met karamel uit en giet er het warme water en de hete melk bij. Roer tot de karamel is opgelost. 5 Meng de overige 100 ml koude melk met de custardpoeder en roer dit door het hete karamelmengsel. Hiermee bind je de karamelmelk waardoor deze dikker wordt. 6 Vind je de vla niet zoet genoeg, voeg dan de overige 25 gram suiker toe. Laat de vla onder af en toe roeren afkoelen. Als de vla niet meer dampt, kun je deze in een schaal doen. 7 Eet smakelijk! 1 Als de karamel per ongeluk toch is aangebrand, welke chemische reactie heeft er dan plaatsgevonden? Leg je antwoord uit. Maak hierna alle gebruikte materialen schoon en vraag hoe gebruikte materialen opgeruimd worden.

12 Experiment 5.4: Hoe kun je water ontleden? Hoe kun je water ontleden en welke gasvormige elementen ontstaan daarbij? Water kun je ontleden met behulp van elektrische energie. Deze ontledingsreactie is een elektrolyse en de reactieproducten zijn gasvormig. In figuur 5.21 in het leerboek zie je een afbeelding van de proefopstelling. Deze staat bekend als het toestel van Hofmann. Het toestel is gevuld met water. Omdat water geen elektrische stroom geleidt, is er een stof aan toegevoegd waardoor dit wel mogelijk is. Onder in de twee buitenste buizen van het toestel bevinden zich twee platina plaatjes. Het ene is verbonden met de pluspool van een batterij of andere gelijkspanningsbron, het andere met de minpool. Als je de spanningsbron inschakelt, gaat er een elektrische stroom lopen door het water tussen de twee platina plaatjes. Aan elk van de beide platina plaatjes vindt een chemische reactie plaats. De gasvormige reactieproducten verzamelen zich boven in de twee buizen. Met behulp van de maatverdeling kun je aflezen hoeveel gas er gevormd is. In dit demonstratie-experiment wordt water ontleed en je leert op welke manier je de gevormde gassen kunt herkennen. Dit experiment voert de docent of TOA uit. Gemorste oplossingen direct opruimen met water en een papieren handdoekje. Haal vóór het aansteken van het gasmengsel in de zeepbellen de slang uit het zeepsop en zet de bak met zeepsop op ruime afstand van het toestel van Hofmann. toestel van Hofmann gelijkspanningsbron gasbrander lucifers houtspaander hittebestendige reageerbuizen stenen bak (bijvoorbeeld een mortier) water met zwavelzuur 0,5 L zeepoplossing 3 gasslangen en een Y-vormig verbindingsstuk 1 Vul de twee buitenste buizen met water met zwavelzuur en schakel de spanningsbron in. Onmiddellijk ontstaan er kleine gasbelletjes aan het oppervlak van beide platina plaatjes. 2 Als zich in de buis die in verbinding staat met de pluspool van de spanningsbron (links in figuur 5.21 in het leerboek) 10 ml gas heeft verzameld, schakel je de spanningsbron uit. Lees vervolgens af hoeveel ml gas zich boven in de andere buis heeft verzameld. 3 Vang het gas dat is ontstaan bij de pluspool van de spanningsbron op in een reageerbuis en houd er een gloeiende houtspaander bij. 4 Vang het gas dat is ontstaan bij de minpool van de spanningsbron op in een reageerbuis en houd de buis boven een kleurloze vlam. 5 Schakel de spanningsbron weer in en breng beide gassen met behulp van een paar korte gasslangen en een Y-vormig verbindingsstuk samen in een stenen bak met zeepsop. Als er een flink aantal zeepbellen gevormd is, schakel je de spanningsbron weer uit. 6 Verwijder de slang uit het zeepsop en zet de bak met zeepsop op ruime afstand van het toestel van Hofmann neer. 7 Steek de zeepbellen aan met een gloeiende houtspaander.

13 1 Geef de reactievergelijking op voor de ontleding van water. 2 Na de elektrolyse is er in beide buizen een gas ontstaan. In welke volumeverhouding zijn deze gassen ontstaan? 3 Wat neem je waar in onderdeel 3 en 4? 4 Welke gassen zijn er ontstaan? Verklaar je antwoord. 5 Welke gassen zitten er in de zeepbellen en in welke volumeverhouding? 6 Wat gebeurt er als er een gloeiende houtspaander bij de zeepbellen wordt gehouden? 7 Het gasmengsel in de zeepbellen wordt knalgas genoemd. Geef de vergelijking van de reactie die optreedt als je knalgas verhit.