Onderzoekscompetenties. 3 de jaar. Hoe verlopen chemische reacties? A Tekst leerlingen: leerwerkboek

Transcriptie

1 Onderzoekscompetenties 3 de jaar Hfdst 4 Hoe verlopen chemische reacties? A Tekst leerlingen: leerwerkboek Onderzoek: het behoud van atoomsoorten in een reactiereeks Werkmethode 1. Wat onderzoeken? Probleemstelling formuleren en een klasgesprek voeren. 2. Hoe onderzoeken? Theoretische en experimentele activiteiten voorstellen (opzoeken en verzamelen van materiaal en stoffen). 3. Onderzoek: experimenten uitvoeren en waarnemingen formuleren. 4. Besluiten, rapporteren en terugkoppeling naar de probleemstelling. Onderzoeksvraag Worden de atoomsoorten in een reactiereeks behouden, uitgaande van de stoffen zink en dijood? Reageren de stoffen zink (Zn) en dijood (I 2 ) met elkaar (synthese)? Als er een nieuwe stof gevormd wordt, hoe zou je die reactie dan het best uitvoeren? Hoe merk je dat er een nieuwe stof gevormd is? Kun je de eventueel gevormde stof terug ontbinden tot de oorspronkelijke stoffen ontledingsreactie)? Op welke wijze? Bespreek elke uit te voeren reactie uitvoerig met je leraar. Overleg naast je werkwijze ook de eventuele gevaren en voorzorgsmaatregelen die je moet nemen. In het vorige hoofdstuk heb je het behoud van atomen (soort en aantal) reeds besproken. Nu mag je dat bewijzen. Terugkoppeling Komt het besluit van je experimenten overeen met je hypothese? B Tekst leraar: handleiding Behoud van atoomsoorten in een reactiereeks leerwerkboek 2 uur pag. 107 O - Onderzoeksvraag De vraag zelf is eenvoudig: Is er een behoud van atoomsoorten bij een reactie? Voor de eenvoud is de vraag beperkt tot de stoffen zink en dijood.

2 V - Voorbereiding n Er zijn drie mogelijke antwoorden op de vraag: Wat gebeurt er met de atoomsoorten in een reactiereeks uitgaande van de stoffen zink en dijood? Ofwel : Atoomsoorten kunnen verdwijnen in een chemische reactiereeks. Ofwel : Atoomsoorten kunnen verdwijnen in een reactiereeks maar kunnen ook opnieuw worden gevormd. Ofwel : Atoomsoorten blijven steeds behouden tijdens een chemische reactie. Het is eigenlijk het laatste antwoord wat we willen bewijzen. Informatie verzamelen: Welke stof wordt gevormd tijdens deze reactie? Hoe kun je deze reactie uitvoeren? Heb je een oplosmiddel nodig en zo ja welk? Dijood is een vaste stof. Ze lost slecht op in water, maar vrij goed in ethanol. Zinkmetaal (poeder) lost natuurlijk niet op. De gevormde stof: zinkdijodide ZnI 2 In deze reactiereeks ga je uit zinkdijodide terug de uitgangsstoffen vormen; zinkdijodide ontbinden in zink en dijood. Enige mogelijkheid: elektrolyse (zie uitvoering) Na de elektrolyse krijg je terug de uitgangsstoffen dijood (in de oplossing) en zink. Hoe aantonen? Zink: metaallaagje op elektrode, maar op de meeste elektrodes een zwarte poederachtige stof. U - Uitvoering Opstelling Benodigdheden dijood (vermijd contact met de huid) zinkpoeder alcohol (ethanol) elektrolysecel: elektroden positieve pool: grafiet negatieve pool: koper Werkwijze deel 1 Voeg een snuifje dijood bij een iets grotere hoeveelheid zinkpoeder in een reageerbuis (eventueel uit te voeren door je leerkracht). Plaats het reageerbuisje in het rek. Giet ongeveer 3 tot 4 ml ethanol in een andere reageerbuis. Pipetteer voorzichtig enkele druppels ethanol bij het zink-dijoodmengsel. Herhaal dit toevoegen tot alle dijood verdwenen is en giet tenslotte de rest van de alcohol toe. Stop de reageerbuis af en schud krachtig (de stop vasthoudend). De verkregen oplossing boven het weinig resterende zink moet praktisch kleurloos zijn. Als het reactiemengsel niet kleurloos geworden is, moet je waarschijnlijk nog wat extra zink toevoegen. Werkwijze deel 2 (eventueel uit te voeren door je leraar): Het verkregen reactiemengsel wordt ontdaan van de overmaat zink (filtreren of decanteren). Voeg aan deze oplossing een ongeveer gelijke hoeveelheid water toe. Verzamel alle mengsels klassikaal in een hoge smalle beker of soortgelijke recipient. Elektrolyseer de oplossing kortstondig (met gelijkspanningsbron, ongeveer 15 V met bv. grafiet- of koperelektroden). R Reflectie Vind je de uitgangsstoffen terug na de tweede reactie? Is er dan een behoud van atoomsoorten in een reactie? Kun je beide optredende reacties schrijven? Welke reactietypes komen hier voor? Tip: Aantonen van stoffen Dijood met zetmeel: donkerblauwe kleur Zink: zink reageert met een zuur en vormt waterstofgas; er ontstaan gasbelletjes

3 Onderzoekscompetenties 4 de jaar Hfdst 6 Samenvoeging van elektrolytoplossingen met vorming van een neerslag A Tekst leerlingen: leerwerkboek Onderzoek: Hoe kan je een stof identificeren via een neerslagreactie? Werkmethode 1. Wat onderzoeken? Probleemstelling formuleren en een klasgesprek voeren. 2. Hoe onderzoeken? Theoretische en experimentele activiteiten voorstellen (opzoeken en verzamelen van materiaal en stoffen). 3. Onderzoek: experimenten uitvoeren en waarnemingen formuleren. 4. Besluiten, rapporteren en terugkoppeling naar de probleemstelling. Onderzoeksvraag Gegeven: Drie reageerbuizen (A,B en C) bevatten een AgNO 3 -oplossing, een NaCl-oplossing en een NaOH-oplossing. We weten niet welke oplossing er in welke reageerbuis zit. Als reagentia bij dit onderzoekspracticum heb je alleen maar oplossingen van AgNO 3, NaCl en NaOH ter beschikking en deze oplossingen mag je niet samenvoegen met de oplossingen in de reageerbuizen A, B en C. Vraag: Welke oplossing bevindt zich in reageerbuis A, B en C? Hoe ga je tewerk (strategie)? Je redenering moet gebaseerd zijn op het al dan niet vormen van een neerslag. Welke chemische reacties treden er op? Terugkoppeling Komt het besluit van je experimenten overeen met je hypothese? B Tekst leraar: handleiding Hoe kan je een stof identificeren via een neerslagreactie? leerwerkboek 2 uur O - Onderzoeksvraag Gegeven: Drie reageerbuizen (A,B en C) bevatten een AgNO 3 -oplossing, een NaCl-oplossing en een NaOH-oplossing. We weten niet welke oplossing er in welke reageerbuis zit. Als reagentia bij dit onderzoekspracticum heb je alleen maar oplossingen van AgNO 3, NaCl en NaOH ter beschikking en deze oplossingen mag je niet samenvoegen met de oplossingen in de reageerbuizen A, B en C. Vraag: Welke oplossing bevindt zich in reageerbuis A, B en C?

4 V - Voorbereiding Studie van de bekende oplossingen (1,2 en 3) Bij het samenvoegen van telkens twee van deze oplossingen kun je een neerslag verkrijgen. De kleur ervan kun je noteren. Er zijn drie mogelijke combinaties : wat gebeurt er bij het samenvoegen van de verschillende oplossingen? AgNO 3 + NaCl : (witte neerslag) AgNO 3 + NaOH : (bruine neerslag) NaCl + NaOH : (geen neerslag) De kennis van dit experiment kun je gebruiken bij het onderzoek van de ongekende oplossingen. U - Uitvoering 1. Studie van de bekende oplossingen (1,2 en 3) a. Schrijf voor elk gecombineerd mengsel de ionencombinatie. b. Noteer voor elk mengsel welk slecht oplosbaar zout er gevormd wordt. Geef telkens de essentiële reactie. 2. Studie van de onbekende oplossingen (A,B, en C) : identificatie Experiment 1: je voegt een gedeelte van twee oplossingen samen. Er zijn drie mogelijkheden: Er ontstaat geen neerslag. Er ontstaat een witte neerslag. Er ontstaat een bruine neerslag. Wat kun je hieruit besluiten? Je kent nu de oplossing in de derde reageerbuis. Experiment 2 : Je voegt een gedeelte van reageerbuis 3 samen met een gedeelte van reageerbuis 1 en 2. Afhankelijk van de kleur van het neerslag kun je de oplossingen identificeren. R - Reflectie De kleur van de neerslagen is duidelijk verschillend. Je kan de kleuren van deze stoffen vergelijken met tabelgegevens (leerwerkboek, literatuur). Tips 1. Zilvernitraat is een vrij dure stof. Gebruik zeer verdunde oplossingen, ook om onderstaande gevaren zo klein mogelijk te maken. Lees ook de voorzorgsmaatregelen bij gebruik van zilvernitraat (vaste stof). Gevaarsymbolen O, C, N

5 H272 H314 H410 P220 P273 P280 P305 + P351 + P338 +P310 P501 Kan brand bevorderen; oxiderend. Veroorzaakt ernstige brandwonden Zeer giftig voor in water levende organismen, met ernstige gevolgen Van kleding/.../brandbare stoffen verwijderd houden/bewaren. Voorkom lozing in het milieu. Beschermende handschoenen/beschermende kleding/oogbescherming/gelaatsbescherming dragen. Bij contact met de ogen: voorzichtig afspoelen met water gedurende een aantal minuten; contactlenzen verwijderen, indien mogelijk. Blijven spoelen.. Onmiddellijk een ANTIGIFCENTRUM of een arts raadplegen. Inhoud/verpakking afvoeren naar een gespecialiseerd afvalverwerkend bedrijf. Voorkom spatten met zilvernitraatoplossingen. Onder invloed van licht wordt zilvermetaal gevormd. Dit vormt zwarte vlekken die moeilijk te verwijderen zijn. Spatten zo snel mogelijk verwijderen met een verdunde dinatriumthiosulfaatoplossing (Na 2 S 2 O 3 ). Zoals steeds: gebruik een veiligheidsbril en een labojas. 2. NaOH-oplossing Gebruik een oplossing met een maximale concentratie van 0,1 mol/l.