PĒTNIECISKĀ DARBĪBA - old.kimijas-sk.lvold.kimijas-sk.lv/metodiskie_materiali/esf_projektos_izstradatie... · • Elektrolizējot sāļu ūdensšķīdumus, uz anoda notiek sāls

P Ē T N I E C I S K Ā D A R B Ī B A

11. klase

ĶĪMIJA

2.1

Projekts “Mācību satura izstrāde un skolotāju tālākizglītība dabaszinātņu, matemā-tikas un tehnoloģiju priekšmetos”“Pētnieciskā darbība. Ķīmija 11. klase”

Autortiesības uz šo darbu pieder ISECAutordarbus drīkst izmantot bez ISEC atļaujas nekomerciāliem nolūkiem saskaņā ar LR Autortiesību likumu, norādot atsauces, ja tas nav pretrunā ar autordarba normālas izmantošanas noteikumiem un nepamatoti neierobežo ISEC likumīgās intereses

© ISEC, 2008ISBN 978-9984-573-23-6

S A T U R S

ĶĪMIJA 11. klase

DeMonSTRēJUMIM e tā l u v i s p ā r ī g s r a k s t u r o j u M s , i e g ū š a n a

K _ 1 1 _ D D _ 0 1 S Ā Ļ U Ū D E N S Š Ķ Ī D U M U E L E K T R O L Ī Z E . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5

M e tā l u u n t o s a v i e n o j u M u ķ ī M i s k ā s ī p a š ī b a s

K _ 1 1 _ D D _ 0 2 _ 0 1 K O M P L E K S O S A V I E N O J U M U I E G Ū Š A N A . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7

K _ 1 1 _ D D _ 0 2 _ 0 2 M E TĀ L U J O N U L I E S M U R E A K C I J A S . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8

n e M e tā l i

K _ 1 1 _ D D _ 0 3 _ 0 1 N E M E TĀ L U O K S I D Ē J O Š Ā S U N R E D U C Ē J O Š Ā S Ī PA Š Ī B A S . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9

K _ 1 1 _ D D _ 0 3 _ 0 2 h L O R A I E G Ū Š A N A U N TĀ Ī PA Š Ī B A S . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 0

K _ 1 1 _ D D _ 0 3 _ 0 3 Ū D E ņ R A ž A I E G Ū Š A N A U N TĀ Ī PA Š Ī B A S . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 3

n e M e tā l i s k o e l e M e n t u s a v i e n o j u M i

K _ 1 1 _ D D _ 0 4 _ 0 1 h L O R Ū D E ņ R A ž A I E G Ū Š A N A U N Š Ķ Ī D I N Ā Š A N A Ū D E N Ī . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 6

K _ 1 1 _ D D _ 0 4 _ 0 2 S L Ā P E K Ļ S K Ā B E U N TĀ S S Ā Ļ I – S P Ē C Ī G I O K S I D Ē TĀ J I . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 8

n e o r g a n i s k o v i e l u d a u d z v e i d ī b a u n p ā r v ē r t ī b a s d a b ā

K _ 1 1 _ D D _ 0 5 D Z E L Z S K O R O Z I J A . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 9

o g ļ ū d e ņ r a ž u u z b ū v e , n o M e n k l at ū r a

K _ 1 1 _ D D _ 0 6 O G L E K Ļ A U N Ū D E ņ R A ž A P I E R Ā D Ī Š A N A O R G A N I S K A J Ā S V I E L Ā S . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 1

o g ļ ū d e ņ r a ž u r e a k c i j a s

K _ 1 1 _ D D _ 0 7 E T I L Ē N A I E G Ū Š A N A U N Ī PA Š Ī B A S . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 2

4

LAboRAToRIJAS DARbIM e tā l u v i s p ā r ī g s r a k s t u r o j u M s , i e g ū š a n a

K _ 1 1 _ L D _ 0 1 M E TĀ L U F I Z I K Ā L Ā S Ī PA Š Ī B A S . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 3

M e tā l u u n t o s a v i e n o j u M u ķ ī M i s k ā s ī p a š ī b a s

K _ 1 1 _ L D _ 0 2 _ 0 1 M E TĀ L U R E A K C I J A S A R S Ā Ļ U Ū D E N S Š Ķ Ī D U M I E M . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 5

K _ 1 1 _ L D _ 0 2 _ 0 2 A L U M Ī N I J A , D Z E L Z S U N T O h I D R O K S Ī D U Ī PA Š Ī B U S A L Ī D Z I N Ā Š A N A . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 7

K _ 1 1 _ L D _ 0 2 _ 0 3 M E TĀ L U J O N U K V A L I TAT Ī V A P I E R Ā D Ī Š A N A . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 9

K _ 1 1 _ L D _ 0 2 _ 0 4 D Z E L Z S S A V I E N O J U M U Ī PA Š Ī B A S . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 1

n e M e tā l i

K _ 1 1 _ L D _ 0 3 S K Ā B E K Ļ A I E G Ū Š A N A . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 3

n e M e tā l i s k o e l e M e n t u s a v i e n o j u M i

K _ 1 1 _ L D _ 0 4 _ 0 1 A M O N J A K A I E G Ū Š A N A U N Ī PA Š Ī B U P Ē T Ī Š A N A . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 5

K _ 1 1 _ L D _ 0 4 _ 0 2 F O S FĀT J O N U S P E K T R O F O T O M E T R I S K Ā N O T E I K Š A N A . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 7

K _ 1 1 _ L D _ 0 4 _ 0 3 Ū D E N Ī N E Š Ķ Ī S T O Š A S Ā L S I E G Ū Š A N A . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 0

K _ 1 1 _ L D _ 0 4 _ 0 4 A N J O N U K V A L I TAT Ī V A P I E R Ā D Ī Š A N A . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 2

n e o r g a n i s k o v i e l u d a u d z v e i d ī b a u n p ā r v ē r t ī b a s d a b ā

K _ 1 1 _ L D _ 0 5 _ 0 1 Ū D E N S C I E T Ī B A S K V A N T I TAT Ī V A N O T E I K Š A N A . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 4

K _ 1 1 _ L D _ 0 5 _ 0 2 J O N U K V A L I TAT Ī V A N O T E I K Š A N A D A B A S Ū D E N S PA R A U G Ā . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 6

K _ 1 1 _ L D _ 0 5 _ 0 3 D Z E L Z S ( I I ) J O N U S P E K T R O F O T O M E T R I S K A N O T E I K Š A N A . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 8

o g ļ ū d e ņ r a ž u u z b ū v e , n o M e n k l at ū r a

K _ 1 1 _ L D _ 0 6 _ 0 1 A L K Ā N U S A S TĀ V S , U Z B Ū V E U N N O M E N K L AT Ū R A . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 1

K _ 1 1 _ L D _ 0 6 _ 0 2 A L K Ā N U S A S TĀ V S , U Z B Ū V E U N Ī PA Š I B A S . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 3

ĶĪMIJA 11. klase

5

Darba izpildes laiks 20 minūtes K _ 1 1 _ D D _ 0 1

MērķisVeidot izpratni par sāļu ūdensšķīdumu elektrolīzi, analizējot novērojumus.

Sasniedzamie rezultātiNovēro sāļu ūdensšķīdumu elektrolīzi un novērojumus apkopo tabulā.•Raksta sāļu disociācijas vienādojumus, reducēšanās un oksidēšanās pro-•cesu ektronvienādojumus pie katoda un anoda, summāros elektrolīzes vienādojumus.Secina par elektrolīzes produktiem, izmantojot savus novērojumus, uzrakstī-•tos summāros elektrolīzes vienādojumus un metālu elektroķīmisko spriegu-ma rindu.

Darba piederumi, vielasLīdzstrāvas avots, divas elektrolīzes iekārtas, 10% kālija jodīda šķīdums, 10%

vara(II) hlorīda šķīdums, fenolftaleīna šķīdums, cietes—joda indikatorpapīrs.

Darba gaitaAicina skolēnus iepazīties ar darba lapu un demonstrējuma laikā aizpildīt to.1. Iepazīstina skolēnus ar elektrolīzes iekārtu (2. attēls).

Šķīduma elektrolīzes iekārta

Kālija jodīda elektrolīze.Elektrolīzes iekārtā ielej kālija jodīda šķīdumu. 1. Katoda telpā iepilina dažus pilienus fenolftaleīna šķīduma, tad ievieto un 2. nostiprina elektrodus un pieslēdz tos līdzstrāvas avotam. Ieslēdz strāvas avotu un apmēram minūti3. veic šķīduma elektrolīzi. Novēro, ka katoda telpā izdalās gāzes burbulīši un indikators krāsojas aveņsar-kanā krāsā, bet anoda telpā rodas brūna viela.

Vara(II) hlorīda elektrolīze.Elektrolīzes iekārtā ielej vara(II) hlorīda šķīdumu. 1. Ievieto un nostiprina elektrodus un pieslēdz līdzstrāvas avotam. 2. Ieslēdz strāvas avotu un apmēram minūti veic šķīduma elektrolīzi. 3. Novēro, ka katoda telpā uz ogles elektroda parādās vara kārtiņa, bet anoda telpā izdalās gāzes burbulīši. Elektrolīzi pārtrauc, ātri izņem anodu un anoda telpai tuvina joda—cietes 4. indikatorpapīru.Indikatorpapīrs krāsojas zilā krāsā. Izskaidro skolēniem, ka joda—cietes indi-katorpapīrs satur kālija jodīdu un jodu. Izdalījies hlors reaģē ar kālija jodīdu, veidojot jodu, kuru var pierādīt reakcijā ar cieti.Kopā ar skolēniem apkopo informāciju un secina par elektrolīzes 5. produktiem.

SĀĻU ŪDenSŠĶĪDUMU eLeKTRoLĪZe

6

Kālija jodīda ūdensšķīduma elektrolīze.1. tabula

Novērojumi pirms elektrolīzes:Bezkrāsains šķīdums.

Disociācijas vienādojums:KI → K+ + I–

Novērojumi elektrolīzes laikā.

Pie katoda:katoda telpā izdalās gāzes burbulīši un indikators fenolftaleīns krāsojas aveņsārts.

Pie anoda:anoda telpā šķīdumā rodas brūna viela.

Reducēšanās procesa elektronvienādojums pie katoda:2H2O + 2e- → H2 + 2OH–

Oksidēšanās procesa elektronvienādojums pie anoda:2I– - 2e- → I2

Summārais elektrolīzes procesa vienādojums:2KI + 2 H2O līdzstrāva H2 + I2 + 2KOH

Vara(II) hlorīda ūdensšķīduma elektrolīze.2. tabula

Novērojumi pirms elektrolīzes:Dzidrs šķīdums zilā krāsā.

Disociācijas vienādojums:CuCl2 → Cu2+ + 2Cl–

Novērojumi elektrolīzes laikā.

Pie katoda:katoda telpā uz elektroda izgulsnējas cieta viela sarkanīgā krāsā.

Pie anoda:anoda telpā izdalās gāzes burbulīši. Joda–cietes indikatorpapīrs krāsojas zils.

Reducēšanās procesa elektronvienādojums pie katoda:Cu2+ + 2e- → Cu

Oksidēšanās procesa elektronvienādojums pie anoda:2Cl– - 2e- → Cl2

Summārais elektrolīzes procesa vienādojums:CuCl2 līdzstrāva Cu + Cl2

SecinājumiElektrolizējot sāļu ūdensšķīdumus, uz katoda notiek metāla jonu (katjonu) vai •ūdens molekulu reducēšanās. Rezultāts ir atkarīgs no sāls ķīmiskā sastāva.Elektrolizējot sāļu ūdensšķīdumus, uz anoda notiek sāls sastāvā esošā anjona •vai ūdens molekulu oksidēšanās. Rezultāts ir atkarīgs no sāls ķīmiskā sastāva.

ĶĪMIJA 11. klase

7

Darba izpildes laiks 15 minūtes K _ 1 1 _ D D _ 0 2 _ 0 1

MērķisRadīt interesi par kompleksajiem savienojumiem, demonstrējot to iegūšanu.

Sasniedzamais rezultātsNovēro komplekso savienojumu iegūšanas reakcijas.•Nosauc iegūtos kompleksos savienojumus.•

Darba piederumi, vielasNiķeļa(II) hlorīda ūdensšķīdums, amonija hlorīda ūdensšķīdums, koncentrēts

amonjaka ūdensšķīdums, 0,1 M CuSO4, NaOH ūdensšķīdumi, vārglāze 50 ml un 200 ml, divas vārglāzes 500 ml.

Niķeļa(II) hlorīda ūdensšķīduma pagatavošana.200 ml vārglāzē 12,5 gramiem niķeļa(II) hlorīda heksahidrāta, pamazām pievie-

nojot ūdeni, izšķīdina to pēc iespējas mazākā ūdens daudzumā.

Amonija hlorīda ūdensšķīduma pagatavošana.50 ml vārglāzē 30 mililitros ūdens izšķīdina 10 gramus kristāliska amonija hlo-

rīda un šķīdumam pievieno 8 ml koncentrēta amonjaka ūdensšķīduma.

Darba gaitaHeksaamīnniķeļa(II) hlorīda iegūšana

Niķeļa(II) hlorīda ūdensšķīdumam pievieno 75 ml koncentrēta amonjaka ūdensšķīduma, bet pēc tam amonija hlorīda ūdensšķīdumu.

Novēro violetu nogulšņu rašanos.Heksaamīnniķeļa(II) hlorīda iegūšanas reakcijas vienādojums:NiCl2 + 6NH3⋅H2O → [Ni(NH3)6]Cl2↓ + 6H2O.Skolēni pieraksta iegūtā kompleksā savienojuma formulu un veido nosaukumu.Ja skolotājs vēlas, iegūto heksaamīnniķeļa(II) hlorīdu pēc mācību stundas var fil-

trēt. Uz filtrpapīra mazgā vispirms ar ≈15 ml koncentrēta amonjaka ūdensšķīdumu, bet pēc tam – 3 reizes ar 5 ml etilspirta. Iegūtos zili violetos kristālus žāvē temperatū-rā, kas nepārsniedz 100°C. Nākamajā stundā parāda skolēniem.

Tetraamīnvara(II) sulfāta iegūšanaIegūst vara(II) hidroksīdu, 0,1 M vara(II) sulfāta ūdensšķīdumam pievienojot

0,1 M nātrija hidroksīda šķīdumu. Iegūtajam vara(II) hidroksīdam pievieno kon-centrētu amonjaka ūdensšķīdumu.

Nogulsnes izšķīst un rodas tumši zils šķīdums.Tetraamīnvara(II) sulfāta iegūšanas reakciju vienādojumi:CuSO4 + 2NaOH → Cu(OH)2 + Na2SO4;Cu(OH)2 + 4NH3 + Na2SO4 → [Cu(NH3)4]SO4 + 2NaOH.Skolēni pieraksta iegūtā kompleksā savienojuma formulu un veido nosaukumu.

KoMPLeKSo SAVIenoJUMU IeGŪŠAnA

8


Mērķis Pilnveidot izpratni par metālu jonu liesmu reakciju izmantošanu kvalitatīvajā

analīzē.

Sasniedzamais rezultātsNovēro metālu jonu liesmu reakciju krāsas un reģistrē savus novērojumus.•Prognozē metālu jonu liesmu reakciju izmantošanas iespējas.•

Skolēna darba lapa šajā darbā nav paredzēta, liesmu krāsas tiek atzīmētas pierakstos.

Darba piederumi, vielasGāzes deglis, septiņas 20 ml vārglāzītes ar piesātinātiem nātrija, kālija, litija,

kalcija, stroncija, bārija un vara(II) nitrātu šķīdumiem, stikla nūjiņa ar iekausētu nerūsošā tērauda stiepli, kuras galā ir izveidota neliela cilpiņa, vārglāzīte ar kon-centrētu sālsskābes šķīdumu.

Darba gaitaGāzes deglim gaisa pieplūdi noregulē tā, lai tā liesma būtu praktiski 1. bezkrāsaina. Liesmā vispirms izkarsē stieplīti, tad iemērc to piesātinātā nātrija nitrāta 2. ūdensšķīdumā, ienes stieplīti gāzes degļa liesmā.Novēro, ka nātrija sāļi liesmu krāso dzeltenu. Stieplīti izkarsē degļa liesmā, līdz dzeltenā krāsa pilnībā pazūd.3. Eksperimentu atkārto ar piesātinātiem nātrija, kālija, litija, kalcija, stroncija, 4. bārija un vara(II) nitrātu šķīdumiem.

Metāla jons liesmas krāsa

Na+ Dzeltena

K+ Zili violeta

Li+ Karmīnsarkana

Ca2+ Ķieģeļsarkana

Sr2+ Sarkana

Ba2+ Zaļgana

Cu2+ Intensīvi zaļa

Pēc eksperimenta kopā ar skolēniem pārrunā metālu jonu liesmu reakciju 5. izmantošanas iespējas.

Ja mēģinājumu stieplīti pēc kārtējā eksperimenta veikšanas nav iespējams karsējot attīrīt no iepriekšējā savienojuma krāsas, iesaka to samērcēt koncentrētā sālsskābē un tad vēlreiz izkarsēt. Nerūsošā tērauda stieplītes vietā var izmantot grafīta stienīti no zīmuļa. Tīru liesmas krāsu kālija sāļiem novērot ir diezgan grūti. To vislabāk vērot, kālijam reaģējot ar ūdeni.

Demonstrējumu var padarīt uzskatāmāku, ja sāļus šķīdina spirtā. Sāļu šķīdumus spirtā ievieto katru savā pulverizatorā. Gāzes degļa liesmā iesmidzina sāļu spirta šķīdumus.

Uzmanību! Spirta šķīdumi ir uzliesmojoši.

MeTĀLU JonU LIeSMU ReAKCIJAS

ĶĪMIJA 11. klase

9


Mērķis Pilnveidot izpratni par nemetālu oksidējošām un reducējošām īpašībām, iz-

mantojot demonstrējumu problēmsituācijas radīšanai.

Sasniedzamie rezultātiSecina par nemetālu oksidējošajām un reducējošajām īpašībām, pamatojoties •uz eksperimenta novērojumiem.Izprot nemetālu oksidējošās un reducējošās īpašības savienošanas reakcijās •un apraksta tās ar molekulārajiem un oksidēšanās–reducēšanās reakciju elek-tronu bilances vienādojumiem.

Darba piederumi, vielasSēra pulveris, cinka pulveris, metāla vai keramikas plāksne, koniskā kolba, kurai

pielāgots aizbāznis ar tajā iestiprinātu dzelzs karotīti, gāzes deglis, gara stikla nūjiņa vai skaliņš, skābekļa iegūšanas iekārta, 1000 ml vārglāze, dzelzs karotīte, Bunzena statīvs ar piederumiem, sērkociņi.

Darba gaitaPirms katra demonstrējuma skolotājs aicina skolēnus rūpīgi iepazīties ar darba

lapu un, vērojot eksperimentu, aizpildīt to. Skolotājs demonstrējot nosauc tikai izej-vielas, bet nekomentē novērojumus un procesus.

Pēc demonstrējuma skolotājs kopā ar skolēniem apkopo redzēto un secina par nemetālu oksidējošajām un reducējošajām īpašībām.

Cinka reakcija ar sēru.Uzmanību! Reakcija var noritēt ļoti strauji. Veikt velkmes skapī! Cinka sulfīds

rodas biezu baltu dūmu veidā, bet daļa sēra sadeg, veidojot kodīgu sēra(IV) oksīdu. Rūpīgi sajauc 2 g sēra pulvera ar 4 g cinka pulvera. 1. Maisījumu uzber kaudzītes veidā uz metāla vai keramikas plāksnes un novie-2. to velkmes skapī. Tam pieskaras ar gāzes degļa liesmā sakarsētas garas stikla nūjiņas galu vai 3. garu degošu skaliņu.

Novēro strauju reakciju, ko pavada baltu dūmu veidošanās, un ir jūtama asa, kodīga smaka.

Eksperiments noteikti jāpārbauda iepriekš. Tas izdodas tikai ar nesen iegādātu cinka pulveri. Ilgstoši glabāts cinks ir oksidējies un satur ZnO, kas ar sēru nereaģē.

Cinka reakcijā ar sēru rodas cinka sulfīds.Zn + S → ZnSSērs šajā reakcijā ir oksidētājs, bet cinks – reducētājs.

Sēra degšana.Veikt velkmes skapī! Veidojas kodīgs sēra(IV) oksīds!

Pirms ķīmijas stundas iegūst skābekli (K_11_LD_03) un uzkrāj to koniskajā 1. kolbā. Konisko kolbu noslēdz ar aizbāzni un novieto velkmes skapī. Dzelzs karotītē, kura iestiprināta aizbāznī, ievieto sēru un karsē spirta lampi-2. ņas liesmā, līdz tas izkūst un sāk degt ar zilganu liesmu.Dzelzs karotīti ar degošu sēru ievieto koniskajā kolbā ar skābekli. 3. Sērs sadeg ar zilganu liesmu, veidojot kodīgu sēra(IV) oksīdu.Sēra reakcijā ar skābekli oksidētājs ir skābeklis, reducētājs – sērs: S + O2 → SO2

neMeTĀLU oKSIDēJoŠĀS Un ReDUCēJoŠĀS ĪPAŠĪbAS

10

HLoRA IeGŪŠAnA Un TĀ ĪPAŠĪbASDarba izpildes laiks 25 minūtes K _ 1 1 _ D D _ 0 3 _ 0 2

Mērķis Veidot izpratni par hlora iegūšanu no sālsskābes, tā fizikālajām un ķīmiskajām

īpašībām, pilnveidojot prasmi novērot un secināt.

Sasniedzamais rezultāts Izprot hlora iegūšanu laboratorijā un apraksta to ar molekulārajiem un oksi-•dēšanās–reducēšanās reakciju elektronu bilances vienādojumiem.Secina par hlora oksidējošajām un reducējošajām īpašībām, pamatojoties uz •eksperimenta novērojumiem.Prognozē hlora izmantošanas iespējas un apzinās drošības noteikumus darbā •ar hloru.

Darba piederumi, vielasGāzu iegūšanas iekārta (Virca kolba, gāzu novadcaurule, pilināmā piltuve),

stikla mērcilindrs ar labi pieslīpētu aizbāzni, minerālvate, divas koniskās kolbas, kristālisks kālija permanganāts (vai mangāna(IV) oksīds, vai kālija dihromāts), koncentrēta sālsskābe, balts fons, divas 200 ml vārglāzes, 2% KBr šķīdums, 2% KI šķīdums, destilēts ūdens, krāsains kokvilnas auduma gabals, pulverveida antimons.

Uzmanību! Demonstrējumu veikt velkmes skapī!

Darba gaita Hloru iegūst pirms ķīmijas stundas.

Hlora iegūšana.Sastāda gāzu iegūšanas iekārtu (1. attēls). Virca kolbā ieber 2–3 g kālija permanganāta (mangāna(IV) oksīda vai kālija 2. dihromāta). Pilināmajā piltuvē ielej 30 m3. l koncentrētas sālsskābes.No pilināmās piltuves Virca kolbā pilina sālsskābi. Ja nepieciešams, Virca 4. kolbas saturu vienmērīgi karsē uz elektriskās plītiņas.Izdalījušos hloru uzkrāj:5.

mērcilindrā, kura vaļējais gals piesegts ar minerālvati. Pēc tam mērcilin-a) dru noslēdz ar labi pieslīpētu aizbāzni;

koniskajā kolbā, kurā ieliets auksts, destilēts ūdens (b) Pagatavo hlorūdeni – hloru šķīdina ūdenī, kolbu saskalojot. Ja hlorūdeni paredzēts uzglabāt, tas jāpārlej tumšā stikla pudelē.);sausā koniskajā kolbā. Pēc tam konisko kolbu noslēdz ar labi pieslīpētu c) aizbāzni.

Hlora iegūšanas iekārta

Ķīmisko reakciju vienādojums hlora iegūšanai:2KMnO4 + 16HCl → 2MnCl2 + 2KCl + 8H2O + 5Cl2

KMnO4 vietā hlora iegūšanai var izmantot MnO2 vai K2Cr2O7. Ķīmisko reakciju vienādojumi:

MnO2 + 4HCl → MnCl2 + 2H2O + Cl2

K2Cr2O7 + 14HCl → 2CrCl3 + 2KCl + 7H2O + 3Cl2

Sālsskābes reakcija ar kālija permanganātu notiek istabas temperatūrā, bet tās ķīmiskajām reakcijām ar mangāna(IV) oksīdu un kālija dihromātu ir nepieciešama sildīšana.

Stundā skolēnus iepazīstina ar hlora iegūšanas iekārtu un stāsta par hlora iegūšanu.

Demonstrē uz balta fona mērcilindrā uzkrāto hloru un aicina skolēnus novērot hlora krāsu.

Stāsta, ka, hloru šķīdinot ūdenī, iegūst hlorūdeni, un demonstrē to. Aicina dar-ba lapā aizpildīt 1. tabulas aili – hlora fizikālās īpašības.

ĶĪMIJA 11. klase

11

Hlora reakcija ar kālija bromīda un kālija jodīda ūdensšķīdumiem.200 m1. l vārglāzē ielej 100 ml 2% kālija bromīda šķīduma un aicina novērot šķīduma krāsu. Šķīdumam pievieno hlorūdeni.Novēro, ka šķīdums kļūst sarkanbrūns, jo izdalās broms. Kālija bromīda vietā var izmantot nātrija vai kāda cita metāla bromīdu.Ja nepieciešams skaidro skolēniem, ka ķīmiskās reakcijas vienādojumā vārdu “hlorūdens” pieraksta – Cl2.200 m2. l vārglāzē ielej 100 ml 2% kālija jodīda šķīduma un aicina novērot šķī-duma krāsu. Šķīdumam pielej hlorūdeni.Novēro, ka šķīdums kļūst brūngans, jo izdalās jods. Kālija jodīda vietā var izmantot nātrija vai kāda cita metāla jodīdu.

Hlora reakcija ar antimonu.Hlora iedarbību ar metāliem vislabāk ilustrēt reakcijā ar pulverveida antimonu.

Ar vīli nelielu daudzumu antimona saberž pulverī un ber cilindrā ar hloru. Novēro dzirksteļošanu un baltu antimona hlorīda dūmu veidošanos.Antimonam reaģējot ar hloru, veidojas gan SbCl3, gan SbCl5.

Hlora balinošās īpašības.Lai novērotu hlora balinošās īpašības, koniskajā kolbā ar uzkrāto hloru ievieto

samitrinātu krāsainu kokvilnas auduma gabaliņu. Eksperiments ar kokvilnas auduma atkrāsošanos iepriekš jāpārbauda!

Lūdz skolēnus, vērojot demonstrējumu, aizpildīt tabulas darba lapā.Skolēna darba lapas aizpildīšanas piemērs.

Hlora iegūšana un īpašības.1. tabula

Kādas hlora fizikālās īpašības tu novēro?Hlors ir gāzveida viela zaļganā krāsā. Hlors šķīst ūdenī.

Pabeidz hlora iegūšanas ķīmiskās reakcijas shēmu! Izvieto koeficentus ķīmiskās reakcijas vienādojumā!2KMnO4 + 16HCl → 2MnCl2 + 2KCl + 5Cl2 + 8H2O

Sastādi elektronu bilances vienādojumus oksidēšanās–reducēšanās reakcijai!

+7Mn + 5e- →

+2Mn

2–1Cl – 2e- →

0Cl2

Nosaki oksidētāju!Mn7+

Nosaki reducētāju!Cl -

Hlora reakcija ar kālija bromīda šķīdumu ūdenī.2. tabula

Ko tu novēro?Bezkrāsainais kālija bromīda šķīdums kļūst sarkanbrūns.

Uzraksti ķīmiskās reakcijas vienādojumu!2KBr + Cl2 → 2KCl + Br2

Sastādi elektronu bilances vienādojumus oksidēšanās–reducēšanās reakcijai!0

Cl2 + 2e- → 2–1Cl

20

Br – 2e- → 0

Br 2

Nosaki oksidētāju!Cl2

Nosaki reducētāju!Br-

12

Hlora reakcija ar kālija jodīda šķīdumu ūdenī.3. tabula

Ko tu novēro?Bezkrāsainais kālija jodīda šķīdums kļūst brūns.

Uzraksti ķīmiskās reakcijas vienādojumu!2KI + Cl2 → 2KCl + I2

Sastādi elektronu bilances vienādojumus oksidēšanās–reducēšanās reakcijai!0

Cl2 + 2e- → 20

Cl2

–1I - 2e- →

0I 2


Nosaki reducētāju!I -

Hlora reakcija ar antimonu.4. tabula

Ko tu novēro?Antimona reakciju ar hloru pavada uzliesmojumi (dzirksteļošana) un baltu dūmu veidošanās.

Uzraksti vienu no ķīmiskās reakcijas vienādojumiem, zinot, ka antimons var oksidēties gan līdz Sb3+ , gan līdz Sb5+!2Sb + 3Cl2 → 2SbCl3

2Sb + 5Cl2 → 2SbCl5

Sastādi elektronu bilances vienādojumus oksidēšanās – reducēšanās reakcijai!

0Cl2 + 2e- → 2

–1Cl

0Sb – 3e- →

+3Sb

0Cl2 + 2e- → 2

–1Cl

0Sb - 5e- →

+5Sb


Nosaki reducētāju!Sb

Hlora balinošās īpašības.5. tabula

Ko tu novēro?

SecinājumiSecina par hlora oksidējošajām īpašībām. Pasvītro pareizo atbildi.

Ķīmiskās reakcijas ar KBr un KI šķīdumiem pierāda, ka hlors var būt • oksidē-tājs/ reducētājs.Ķīmiskā reakcija ar antimonu pierāda, ka hlors var būt • oksidētājs/ reducētājs reakcijā ar metāliem.

Prognozē hlora izmantošanas iespējas.Dezinfekcijas līdzekļos, balinātājos, sālsskābes ražošanā, halogēnu iegūšanā un

citur.

ĶĪMIJA 11. klase

13


Mērķis Pilnveidot izpratni par ūdeņraža iegūšanas paņēmieniem laboratorijā, par tā

fizikālajām un ķīmiskajām īpašībām un tā izmantošanas iespējām.

Sasniedzamais rezultātsNovēro ūdeņraža iegūšanu un uzkrāšanu laboratorijā.•Secina par ūdeņraža fizikālajām īpašībām un ķīmiskajām īpašībām, izmanto-•jot savus novērojumus.Apraksta ūdeņraža iegūšanu un ķīmiskās īpašības ar molekulārajiem un •oksidēšanās–reducēšanās reakciju vienādojumiem, nosaka oksidētāju un reducētāju.Pamatojoties uz novērojumiem, prognozē ūdeņraža izmantošanas iespējas.•

Darba piederumi, vielasH2SO4 vai NaOH, HCl 1 M ūdensšķīdumi, cinka granulas, pulverveida vara(II)

oksīds, Hofmaņa aparāts, Kipa aparāts, skārda kārba (iztukšota dzēriena kārba) ar 1−1,5 mm lielu atveri (caurumiņu, kuru var noslēgt ar tajā iebāztu sērkociņu), sērkociņi, kamīna sērkociņi vai garš skaliņš, 10−20 cm gara stikla caurule, kas ho-rizontāli iestiprināta statīvā, divi izurbti gumijas aizbāžņi, mēģene ūdeņraža tīrības pārbaudei, karsēšanas ierīce.

Darba gaitaPirms demonstrējuma lūdz skolēnus izlasīt darba lapu un, vērojot demonstrēju-

mus, aizpildīt to.Ūdens sadalīšana (elektrolīze) Hofmaņa aparātā.

Iepazīstina ar Hofmaņa aparāta uzbūvi un darbības principu.1. Atverot abus krānus, caur lodveida piltuvi Hofmaņa aparātu piepilda ar ūde-2. ni, kam pievienots 2–3 ml 1M sērskābes vai nātrija hidroksīda šķīdums, lai palielinātu ūdens elektrovadītspēju. Hofmaņa aparātu piepilda tā, lai verti-kālajās caurulēs šķīdums būtu līdz stikla krāniem. Abus krānus noslēdz un elektrodus pievieno līdzstrāvas avotam (spriegums 6−12 V).

Lūdz skolēnus darba lapas 1. attēlā atzīmēt katodu, anodu un iekrāsot šķīdu-3. ma līmeni Hofmaņa aparātā.Ieslēdz strāvas avotu. 4. Novēro, ka elektrolīzes gaitā uz abiem elektro-diem izdalās gāzes burbulīši un abās vertikā-lajās caurulēs uzkrājas gāze. Uzkrātās gāzes tilpumam katoda telpā (ūdeņradis) ir jābūt divas reizes lielākam nekā anoda telpā (skā-beklis). Praktiski tomēr tiek novērotas nelielas atkāpes no šīs gāzu attiecības, kas saistīts ar atšķirīgo spiedienu katrai gāzei (atšķirīgs šķid-ruma staba augstums katrā caurulē).

Lūdz skolēnus darba lapas 1. attēlā atzīmēt 5. šķīduma līmeni Hofmaņa aparātā pēc ekspe-rimenta, pierakstīt novērojumus un ķīmisko reakciju vienādojumus.

Ūdeņraža iegūšana Kipa aparātā.Iepazīstina ar Kipa aparāta uzbūvi un darbības principu.1. Lūdz skolēnus darba lapas 2. attēlā atzīmēt šķīduma līmeni Kipa aparātā 2. pirms un pēc eksperimenta.

Ūdeņraža sadedzināšana skārda kārbā; tā fizikālo un ķīmisko īpašību pētīšana.Skārda kārbu, kuras atvere blīvi noslēgta ar sērkociņu, novieto uz galda ar 1. vaļējo galu uz leju un tajā no lejas ievada gāzu novadcaurulītes galu no Kipa aparāta ūdeņraža iegūšanai. Gāzu novadcaurulītes galam jābūt saliektam 90o leņķī, lai ūdeņradis piepildītu kārbu.Kārbu pilda ar stipru ūdeņraža plūsmu apmēram 3 minūtes, tad 2. obligāti noslēdz Kipa aparātu un aiznes to prom.Aizdedzina kamīna sērkociņu vai skaliņu, uzmanīgi izņem sērkociņu no 3. kārbas atveres un aizdedzina ūdeņradi.

1. att. Hofmaņa aparāts

ŪDeŅRAŽA IeGŪŠAnA Un TĀ ĪPAŠĪbAS

14

Pirms ūdeņraža aizdedzināša-nas vienmēr jāpārbauda ūdeņraža tīrība! To izdara, mēģenē uzkrājot ūdeņradi un aizdedzinot to pie spirta lampiņas liesmas. Ja ūdeņradis tīrs, tas sadeg ar vāju troksni, ja ūdeņra-dis ir maisījumā ar gaisa skābekli, tas sadeg ar spalgu svilpienu vai pat eksploziju.

Ja kārbā esošais ūdeņradis nav tīrs, tad praktiski momentāni notiek tā eksplozija. Ja ūdeņradis ir tīrs, tad liesma no sērkociņa tiek ierauta kārbā un reakcija šķietami apstājas, jo ūdeņradis kārbas iekšienē deg mierīgi līdz brīdim, kad sasniegta eksplozijai nepieciešamā ūdeņraža un gaisa attiecība. Parasti pirms šā brīža degšanu pavada svilpienam līdzīgs troksnis, kura intensitāte arvien pieaug un beidzas ar eksploziju. Tā kā ir grūti kontrolēt, vai kārba ir pilnībā piepildī-jusies ar tīru ūdeņradi, vai tur tomēr vēl ir palicis gaiss, nav ieteicams pirms ūdeņra-ža aizdedzināšanas izskaidrot klasei, kā notiks reakcija.

Skolēni pieraksta darba lapā novērojumus un ķīmisko reakciju vienādojumus.

Ūdeņraža sadedzināšana, uzkrājot to mēģenē.Ja skolotājs nevēlas demonstrēt ūdeņraža sadedzināšanu skārda kārbā, to var

aizvietot ar demonstrējumu, aizdedzinot mēģenē uzkrātu ūdeņradi.Lielā mēģenē ievada nedaudz ūdeņraža un aizdedzina. 1. Ūdeņradis sadeg ar spalgu troksni.Otrā lielā mēģenē ievada vairāk ūdeņraža un aizdedzina. 2. Ūdeņradis sadeg klusāk.

Ja ūdeņradis tīrs, tas sadeg ar vāju troksni, ja ūdeņradis ir maisījumā ar gaisa skābekli, tas sadeg ar spalgu svilpienu vai pat eksploziju.


Vara(II) oksīda reducēšana ar ūdeņradi.Statīvā horizontāli nostiprina stikla caurulīti, kuras centrā ievieto 1−2 g pul-

verveida vara(II) oksīda (3.att.). Pievērš skolēnu uzmanību vara(II) oksīda krāsai. Cauruli noslēdz ar gumijas aizbāžņiem, caur kuriem ir izvadītas stikla caurulītes. No Kipa aparāta caur stikla cauruli vada tīra ūdeņraža plūsmu (ūdeņraža tīrība pirms tam obligāti jāpārbauda, izmantojot mēģeni) un karsē stikla caurules daļu, kur atrodas vara(II) oksīds. Pievērš skolēnu uzmanību vara(II) oksīda krāsas maiņai.

Stikla caurulītes galā, pa kuru izdalās ūdens tvaiki var novietot vati ar bezūdens vara (II) sulfātu. Tā varēs pierādīt, ka reakcijā rodas ūdens.

3. att. CuO reducēšanas iekārta


2. att. Kipa aparāts

ĶĪMIJA 11. klase

15

Lūdz skolēnus, vērojot demonstrējumu, aizpildīt tabulas darba lapā!

ŪDeŅRAŽA IeGŪŠAnA Un TĀ ĪPAŠĪbAS

Ūdeņraža iegūšanas metodes.1. tabula

Ūdens sadalīšana (elektrolīze) hofmaņa aparātā

Cinka reakcija ar sālsskābi Kipa aparātā

Novērojumi: Novērojumi:

Ķīmiskās reakcijas vienādojums:2H2O līdzstrāva 2H2↑ + O2↑

Ķīmiskās reakcijas vienādojums:Zn + 2HCl → ZnCl2 + H2↑

Ūdeņraža fizikālās īpašības.2. tabula

KrāsaBezkrāsaina gāze.

Blīvums attiecībā pret gaisu (novērojums)Ūdeņraža blīvums ir mazāks nekā gaisa blīvums, jo to var uzkrāt traukā ar atveri uz leju.

Ūdeņraža ķīmiskās īpašības.3. tabula

Ūdeņraža reakcija ar vara(II) oksīdu Ūdeņraža reakcija ar skābekli

Novērojumi:Vara oksīda krāsa mainās no melnas uz sarkanbrūnu.

Novērojumi:Mierīga degšana, kas pārvēršas eksplozijā vai arī tikai eksplozija.

Ķīmiskās reakcijas vienādojums:CuO + H2 t, °C Cu + H2OOksidētājs – Cu2+, reducētājs – H2

Ķīmiskās reakcijas vienādojums:2H2 + O2 → 2H2O + QOksidētājs – O2, reducētājs – H2

SecinājumiPēc novērojumiem un ķīmisko reakciju vienādojumiem prognozē ūdeņraža

izmantošanas iespējas. Piemēram – metālu iegūšanai no to oksīdiem, enerģijas iegū-šanai, sālsskābes, amonjaka ražošanā un citur.

16


Mērķis Veidot izpratni par hlorūdeņraža un hlorūdeņražskābes (sālsskābes) atšķirī-

bām, novērojot hlorūdeņraža iegūšanu, īpašības un ķīmisko trauku izmantošanu dažādu iekārtu sastādīšanai.

sasniedzamais rezultātsNovēro ķīmisko trauku izmantošanu dažādu iekārtu sastādīšanai.•Novēro hlorūdeņraža iegūšanu, fizikālās un ķīmiskās īpašības.•Secina par hlorūdeņraža un hlorūdeņražskābes atšķirībām un hidroksonija •jona veidošanos.


divas 1–2 litru apaļkolbas, koniskā kolba ar aizbāzni, liels mērcilindrs ar aizbāzni, liels kristalizators, trīs Bunzena statīvi, aizspiednis, ciets nātrija hlorīds, koncentrē-ta sērskābe, magnija skaidiņas, metiloranža šķīdums, ūdens.

Darba gaitaHlorūdeņraža iegūšana.

Velkmes skapī sastāda hlorūdeņraža iegūšanas iekārtu (1. 1. attēls). Virca kolbā ieber tajā 20–30 g cieta nātrija hlorīda. 2. Pilināmajā piltuvē ielej 50 m3. l koncentrētas sērskābes. Koncentrēto sērskābi pa pilienam pilina Virca kolbā.4. Izdalījušos hlorūdeņradi uzkrāj:5.

sausā koniskajā kolbā, kuru pēc tam blīvi noslēdz ar gumijas vai polimēr-a) materiāla aizbāzni;divās sausās apaļkolbās, novietojot tās ar vaļējo galu uz augšu, jo hlor-b) ūdeņraža blīvums ir lielāks par gaisa blīvumu (vai vienā apaļkolbā un cilindrā ar aizbāzni). Kolbas blīvi noslēdz ar aizbāzni.

Hlorūdeņraža iegūšanu obligāti veikt velkmes skapī! Nātrija hlorīdu iespējams aizstāt ar kālija hlorīdu. Istabas temperatūrā un nedaudz paaugstinātā temperatūrā reakcijā rodas nātrija hidrogēnsulfāts, bet ne nātrija sulfāts:

NaCl + H2SO4 → NaHSO4 + HCl↑Nātrija sulfāts rodas, vielu maisījumu intensīvi karsējot:NaHSO4 + NaCl → Na2SO4 + HCl↑ jeb 2NaCl + H2SO4 → Na2SO4 + 2HCl↑

Hlorūdeņraža un sālsskābes fizikālās un ķīmiskās īpašības.Sausajā koniskajā kolbā, kura ir piepildīta ar hlorūdeņradi, iemet dažas mag-1. nija skaidiņas.Vērš skolēnu uzmanību, ka nav novērojamas nekādas ķīmisko reakciju pazīmes. Pēc tam šajā kolbā iepilina dažus pilienus ūdens, kolbu ātri noslēdz ar aizbāz-2. ni un saskalina tā, lai magnija skaidiņas saskartos ar radušos sālsskābi.Aicina skolēnus novērot ķīmiskās reakcijas pazīmes koniskajā kolbā.Sastāda iekārtu, kā redzams 2. attēlā. Apakšējā kolbā ielej ūdeni un tam 3. pievieno 4–5 pilienus indikatora metiloranža. Ar hlorūdeņradi piepildīto apaļkolbu (skat. Hlorūdeņraža iegūšana) apvērstā veidā iestiprina statīvā un savieno ar apakšējo apaļkolbu. Uzmanību! Gumijas caurulītes vidū nostipri-nātais aizspiednis pirms demonstrējuma ir blīvi noslēgts!Atver aizspiedni un pa īso, saliekto caurulīti apakšējā kolbā iepūš nedaudz 4. gaisa, lai neliels ūdens daudzums nonāktu augšējā traukā.Tikko pirmie ūdens pilieni ir nonākuši augšējā apaļkolbā, tajos šķīst hlorūdeņ-radis, rodas retinājums un “strūklaka” sāk darboties; augšējā kolba piepildās ar šķīdumu un indikators maina krāsu.

Uzmanību! Hlorūdeņradim šķīstot ūdenī, apaļkolbā izveidojas retinājums! Nekādā gadījumā nedrīkst lietot ieplaisājušas kolbas! Obligāta aizsargbriļļu lietošana! Šķīšanas iekārta nedrīkst atrasties pārāk tuvu skolēniem!

Jāievēro: stikla caurulītes gals augšējā apaļkolbā atrodas nedaudz augstāk par kolbas •vidējo daļu;apakšējā trauka, kas ir piepildīts ar ūdeni un pievienoto metiloranža šķīdu-•mu, tilpumam ir jābūt lielākam nekā augšējās kolbas tilpumam;stikla caurulīte apakšējā traukā ar ūdeni ir ievietota praktiski līdz šā trauka •

HLoRŪDeŅRAŽA IeGŪŠAnA Un ŠĶĪDInĀŠAnA ŪDenĪ

ĶĪMIJA 11. klase

17

apakšai;iekārtai jābūt hermētiski noslēgtai;•gumijas caurulītes vidū nostiprinātais aizspiednis pirms demonstrējuma ir •blīvi noslēgts.

Ja nevēlas demonstrēt “strūklaku”, tad hlorūdeņraža šķīšanu ūdenī var pa-5. rādīt, izmantojot cilindrā uzkrāto gāzi (skat. Hlorūdeņraža iegūšana). Lielā kristalizatorā ielej ūdeni (3. attēls), kuram ieteicams pievienot indikatoru me-tiloranžu. Noslēgto cilindru ar hlorūdeņradi apgrieztā veidā iegremdē ūdenī. Zem ūdens līmeņa cilindru atver un nedaudz saskalina.

Novēro ūdens līmeņa celšanos cilindrā un indikatora krāsas maiņu tajā, kas no-rāda uz skābu vidi. Ja cilindrs viss ir bijis piepildīts ar tīru hlorūdeņradi, tad ūdens to aizpilda gandrīz līdz augšai.

Hlorūdeņradim šķīstot ūdenī, rodas sālsskābe:HCl + H2O → H3O+ + Cl -

1. att. Hlorūdeņraža iegūšanas iekārta

2. att. Hlorūdeņraža šķīšana

ūdenī

3. att. Hlorūdeņraža šķīšana ūdenī

18

SLĀPeKĻSKĀbe Un TĀS SĀĻI – SPēCĪGI oKSIDēTĀJIDarba izpildes laiks 20 minūtes K _ 1 1 _ D D _ 0 4 _ 0 2

Mērķis Pilnveidot izpratni par slāpekļskābes un tās sāļu oksidējošām īpašībām, izman-

tojot demonstrējumu.

Sasniedzamais rezultātsNovēro koncentrētas slāpekļskābes iedarbību ar varu un nitrātu oksidējošās •īpašības.Secina par drošības pasākumiem, kas jāievēro, strādājot ar nitrātiem.•

Darba piederumi, vielasKoncentrēta slāpekļskābe, atšķaidīta slāpekļskābe (1 : 3), vara vai kāda vara

sakausējuma skaidiņas, kristālisks sērs, ciets kālija nitrāts, vairāki ogles gabaliņi, kuru diametrs ir mazāks par mēģenes diametru, stāvkolba vai koniskā kolba, kuras tilpums ir vismaz viens litrs, 3 mēģenes (≈20 ml), Bunzena statīvs ar piederumiem, spirta lampiņa vai gāzes deglis, kristalizators ar smiltīm, pincete, pipete, balts ek-rāns, mēģeņu statīvs.

Darba gaitaKoncentrētas slāpekļskābes iedarbība ar varu. 1. Demonstrējumu veikt velkmes skapī! Lielā mēģenē ieber nedaudz vara skai-diņu. Mēģeni ievieto stāvkolbā, kurā ieliets nedaudz ūdens, kuram pievienots indikators metiloranžs. Aiz kolbas novieto baltu fonu. Ar pipeti uz vara skaidi-ņām uzlej 10 ml koncentrētas slāpekļskābes un kolbu noslēdz. Kad sākas slāpekļskābes reakcija ar varu, novēro, kā pakāpeniski visu kolbu piepilda tumši brūna gāze, kas šķīst ūdenī. Indikatora krāsas maiņa uzrāda skābu vidi, jo veidojas HNO3 un HNO2 maisījums.Koncentrētai slāpekļskābei reaģējot ar varu, rodas slāpekļa(IV) oksīds:Cu + 4HNO3 → Cu(NO3)2 + 2NO2 + 2H2OAtšķaidītas slāpekļskābes iedarbība ar varu.2. Demonstrējumu veikt velkmes skapī! Mēģenē ielej 1–2 ml atšķaidītas slāpekļ-skābes un iemet dažas vara skaidiņas. Mēģeni ievieto mēģeņu statīvā.Pēc neilga laika novēro, ka, atšķaidītai slāpekļskābei reaģējot ar varu, rodas bezkrāsainas gāzes burbulīši (NO), kuri ceļas uz augšu. Slāpekļa(II) oksīdam

izdaloties no šķīduma un nonākot saskarē ar gaisu, parādās brūni tvaiki (NO2).Atšķaidītai slāpekļskābei mijiedarbojoties ar varu, rodas slāpekļa(II) oksīds:3Cu + 8HNO3 →3Cu(NO3)2 + 2NO + 4H2OSlāpekļa(II) oksīds ļoti ātri reaģē ar gaisa sastāvā esošo skābekli, oksidējoties par slāpekļa(IV) oksīdu:2NO + O2 → 2NO2

Kālija nitrāta reakcija ar oglekli un sēru.3. Demonstrējumu veikt velkmes skapī! Obligāti lietot aizsargbrilles!

Termoizturīgā mēģenē ieber kālija nitrātu apmēram 1 cm augstā slānī. Mēģeni nostiprina Bunzena statīvā vertikālā stāvoklī un zem tās novieto kristalizatoru ar smiltīm. Uzmanīgi gāzes degļa liesmā izkausē kālija nitrātu, līdz veidojas bezkrā-sains šķidrums. Tad vēl nedaudz turpina sildīt, līdz novēro gāzes burbulīšu (skā-beklis) izdalīšanos no kausējuma. Izkausētajā kālija nitrātā iemet oglītes gabaliņu un, tiklīdz tā aizdegas, mēģenes sildīšanu pārtrauc. Ieteicams šajā brīdī aptumšot telpu, vai vismaz izslēgt elektrisko apgaismojumu.

Novēro, ka oglīte aizdegas un, lēkājot pa mēģeni, enerģiski sadeg.

Eksperimentu ir iespējams turpināt, iemetot izkausētajā kālija nitrātā nelielu gabaliņu kristāliska sēra. Sērs enerģiski sadeg baltkvēles temperatūrā, veidojot kairinošo sēra(IV) oksīdu. Turklāt daļa sēra iztvaiko un kondensējas uz mēģenes sienām tās augšējā daļā.

Nav ieteicams mēģenē kālija nitrātu iebērt vairāk nekā 1 cm augstumā vairāku iemeslu dēļ:

jo lielāka ir izmantotā KNO• 3 masa, jo vairāk laika jāpatērē tā sasildīšanai līdz sadalīšanās temperatūrai; reakcija notiek tik strauji, ka degošais ogles (vai sēra) gabaliņš sāk lēkāt un var •tikt izmests no mēģenes.

Piezīme. Ar šo demonstrējumu var vērst skolēnu uzmanību uz nitrātu uzglabāšanas

noteikumiem. Kālija nitrāts kūst 336 oC, bet ≈400 oC sadalās, veidojot kālija nitrītu un skābekli:

2KNO3 t, °C 2KNO2 + O2

Skābeklis šajā temperatūrā enerģiski oksidē oglekli(sēru), veidojot CO2 (SO2).

ĶĪMIJA 11. klase

19

Darba izpildes laiks viena līdz trīs dienas K _ 1 1 _ D D _ 0 5

Mērķis Veidot izpratni par dažu vides faktoru ietekmi uz dzelzs koroziju, pilnveidot

prasmi novērot un secināt.

Sasniedzamais rezultātsNovēro dzelzs koroziju dažādās vidēs un apkopo novērojumus tabulā.•Secina par dažādu apstākļu ietekmi uz dzelzs korozijas ātrumu.•

Darba piederumi, vielasSešas lielas mēģenes, sešas tāda lieluma naglas, kuras var brīvi ievietot mēģenēs,

seši aizbāžņi, kas ir piemēroti mēģeņu blīvai noslēgšanai, pieci kristalizatori, vara stieplīte vai šaura vara plāksnīte, šaura cinka plāksnīte, 10% NaOH šķīdums, 5% NaCl šķīdums, reaģenti skābekļa iegūšanai (kristālisks KMnO4 vai ūdeņraža perok-sīda šķīdums), izmantotajiem reaģentiem atbilstoša skābekļa iegūšanas iekārta.

Darba gaitaPirms stundas sanumurē sešas lielas mēģenes; no skābekļa iegūšanas iekārtas 1. tās visas piepilda ar skābekli un blīvi noslēdz ar aizbāžņiem.Skābeklim vismaz pirmajā mēģenē ir jābūt sausam. To iegūst, izmantojot jeb-kuru ķīmijas kabinetā pieejamo skābekļa ieguves veidu.Demonstrējumu uzsākot, četrās ar skābekli piepildītās mēģenēs ievie-2. to sausas dzelzs naglas. Vienu mēģeni blīvi noslēdz ar aizbāzni un atstāj salīdzināšanai.Tā kā naglu klāsts veikalos ir ļoti liels, vispirms noteikti jāpārbauda, vai ar izmantoto naglu demonstrējums izdodas.Piektajā mēģenē ievieto dzelzs naglu, kas ir kontaktā ar 3. cinka plāksnīti, bet sestajā – kontaktā ar vara stiepli vai vara plāksnīti.Otro mēģeni (kurā ievietota dzelzs nagla) ar vaļējo galu 4. uz leju iegremdē kristalizatorā ar ūdeni. Pārējās četras mēģenes līdzīgā veidā iegremdē kristalizatorā, kurš ūdens vietā satur tabulā norādītos šķīdumus.

Mēģenēm kristalizatorā jāatrodas vertikālā stāvoklī, iespējams, ka būs nepiecie-šams tās nostiprināt.

Demonstrējuma veikšanas apstākļiTabula

Mēģenes numurs

Mēģenes saturs Kristalizatora saturs

1. Dzelzs nagla Mēģene noslēgta ar aizbāzni un kristalizatorā ievietota netiek

2. Dzelzs nagla Ūdens

3. Dzelzs nagla Nātrija hlorīda šķīdums

4. Dzelzs nagla Nātrija hidroksīda šķīdums

5. Dzelzs nagla kontaktā ar cinku Ūdens

6. Dzelzs nagla kontaktā ar varu Ūdens

Mēģenes atstāj novērojumiem uz vienu līdz trijām dienām.5. Nākamajā mācību stundā aplūko mēģenes, pievēršot uzmanību šādām 6. pazīmēm:

Vai mēģenē, kurā atrodas dzelzs nagla sausā skābeklī, ir novērojamas A. ķīmiskās reakcijas pazīmes?Kā ir mainījies šķidruma līmenis mēģenēs? B.

Ja šķidruma līmenis ir pacēlies, tas liecina par skābekļa patēriņu korozijas procesā.

Atzīmē korozijas produktu krāsu un salīdzinoši novērtē to daudzumu.C.

DZeLZS KoRoZIJA

Att. Mēģenes novie-tojums kristalizatorā

20

Lūdz skolēnus, vērojot demonstrējumu, aizpildīt darba lapu. Mēģenes numurs

Korozijas objekts Korozijas vide

1. dzelzs nagla skābeklis

Novērojumi Ķīmiskās reakcijas pazīmes nav novērojamas.

Secinājumi Sausā skābeklī dzelzs korozija nenotiek.

2. dzelzs nagla ūdens

Novērojumi Mēģenes apakšējā daļā ir redzamas brūnas nogulsnes. Mēģenē mazliet pacēlies ūdens līmenis.

Secinājumi Brūnās nogulsnes ir dzelzs(III) hidroksīds. Ūdens klātienē dzelzs korodē.

3. dzelzs nagla nātrija hlorīda šķīdums

Novērojumi Mēģenes apakšējā daļā ir redzamas brūnas nogulsnes. To daudzums ir lielāks nekā pirmajā mēģenē. Ūdens līmenis šajā mēģenē ir pacēlies nedaudz vairāk nekā mēģenē ar tīru ūdeni.

Secinājumi Brūnās nogulsnes ir dzelzs(III) hidroksīds. Dzelzs korodē, nātrija hlorīda klātbūtne šķīdumā pastiprina koroziju.

4. dzelzs nagla nātrija hidroksīda šķīdums

Novērojumi Mēģenes apakšējā daļā ir redzamas nogulsnes. To daudzums ir mazāks nekā iepriekšējās divās mēģenēs. Ūdens līmenis šajā mēģenē praktiski nav pacēlies.

Secinājumi Brūnās nogulsnes ir dzelzs(III) hidroksīds. Nātrija hidroksīda pievienošana šķīdumam samazina dzelzs koroziju.

5. dzelzs nagla kontaktā ar cinku ūdens

Novērojumi Mēģenes apakšējā daļā ir redzamas bālganas nogulsnes. Ūdens līmenis šajā mēģenē praktiski nav mainījies.

Secinājumi Nogulsnes ir cinka hidroksīds. Cinka klātienē dzelzs nekorodē, korodē cinks, bet cinka korozijā skābeklis netiek patērēts.

6. dzelzs nagla kontaktā ar varu ūdens

Novērojumi Mēģenes apakšējā daļā ir redzamas brūnas nogulsnes. To daudzums ir lielāks nekā visās citās mēģenēs. Ūdens līmenis šajā mēģenē ir stipri pacēlies.

Secinājumi Brūnās nogulsnes ir dzelzs(III) hidroksīds. Vara klātiene paātrina dzelzs koroziju.

SecinājumiDzelzs korozijas ātrums ir atkarīgs no metāla saskares ar citiem metāliem.1. Dzelzs korozijas ātrums ir atkarīgs no korozijas vides.2.

ĶĪMIJA 11. klase

21

oGLeKĻA Un ŪDeŅRAŽA PIeRĀDĪŠAnA oRGAnISKAJĀS VIeLĀSDarba izpildes laiks 15 minūtes K _ 1 1 _ D D _ 0 6

Mērķis Veidot izpratni par organisko vielu sastāvu, pilnveidojot prasmi novērot un

secināt.

Sasniedzamais rezultātsNovēro oglekļa un ūdeņraža kvalitatīvu pierādīšanu organiskajās vielās.•Pamatojoties uz novērojumiem, secina, ka organiskās vielas satur oglekli un •ūdeņradi.

Darba piederumi, vielasPorcelāna piesta ar piestalu, divas termoizturīgas vārglāzes (100 ml), kristā-

liska saharoze (vai cukurs), koncentrēta sērskābe, destilēts ūdens, mērcilindrs (50 ml), koka skaliņš, papīra strēmele, divas mēģenes, Bunzena statīvs, pul-verveida vara(II) oksīds, kaļķūdens, stikla caurulīte, bezūdens vara(II) sulfāts, mēģenes aizbāznis ar saliektu stikla caurulīti, pilināmā pipete, spirta lampiņa vai gāzes deglis.

Darba gaitaVārglāzē ielej ≈30 m1. l koncentrētas sērskābes. Sērskābē iemērc skaliņu.Novēro koksnes pārogļošanos. Demonstrējumu atkārto ar papīra strēmelīti. Novēro, ka sērskābe pārogļo celulozi.

Celuloze H2S04 C + H2O

Porcelāna piestā saberž ≈50 g cukura un ieber to vārglāzē. Cukuram ar 2. pilināmo pipeti piepilina 2–3 ml destilēta ūdens un ar stikla caurulīti rūpīgi samaisa. Pēc tam cukuram pielej ≈10 ml koncentrētas sērskābes un iegūto reakcijas maisījumu rūpīgi samaisa ar stikla caurulīti. Stikla caurulīti atstāj vārglāzē.Novēro, ka sērskābe pārogļo cukuru (saharozi). Krāsa pakāpeniski mainās no baltas uz dzeltenīgu un visbeidzot – melnu.

Sērskābe ne tikai atšķeļ saharozei ūdeni, bet vienlaicīgi arī reaģē ar radušos oglekli:

C12H22O11 H2S04 12C + 11H2O

2H2SO4 + C → 2SO2↑ + CO2↑ +2H2OSakarā ar gāzu SO2↑ un CO2↑ veidošanos, reakcijas maisījuma (melnās ma-sas) tilpums palielinās.Organiskajos savienojumos ir iespējams pierādīt ķīmisko elementu oglekļa 3. un ūdeņraža klātieni. Sastāda iekārtu, kā redzams attēlā. Termoizturīgā mē-ģenē (1) ieber 6–8 g pulverveida vara(II) oksīda, kas sajaukts ar 1–2 g saha-rozes. Mēģenes ārējā galā ievieto vati, uz kuras uzbērts pulverveida bezūdens vara(II) sulfāts. Mēģeni noslēdz ar gumijas aizbāzni, caur kuru iet stikla caurulīte. Tās galu ievieto mēģenē (2) ar kaļķūdeni. Mēģeni ar saharozi un vara(II) oksīdu uzmanīgi karsē spirta lampiņas vai gāzes degļa liesmā. Novēro bezūdens vara(II) sulfāta krāsas maiņu no baltas uz zilu.Vara(II) oksīda klātienē organiskais savienojums sadalās:24CuO + C12H22O11 → 24Cu + 12CO2 + 11H2OReakcijas produktus pierāda:ūdens tvaiki saistās ar bezūdens vara(II) sulfātu – tas kļūst zils:•CuSO4 + 5H2O → CuSO4 ⋅ 5H2Ooglekļa dioksīds duļķo kaļķūdeni:•Ca(OH)2 + CO2 → CaCO3↓ + H2Ovara(II) oksīda un saharozes vietā pēc karsēšanas uz mēģenes sieniņām daž-•kārt var redzēt vara spoguli.

Att. Iekārta oglekļa un ūdeņraža pierādīšanai organiskajos savienojumos

22

Darba izpildes laiks 25 minūtes K _ 1 1 _ D D _ 0 7

Mērķis Veidot izpratni par etilēna iegūšanu un īpašībām, pamatojoties uz eksperimenta

novērojumu.

Sasniedzamais rezultātsNovērojot etilēna iegūšanu, secina par tā iegūšanas iespējām laboratorijā.•Novērojot etilēna iedarbību ar kālija permanganāta šķīdumu un jodūdeni, •secina par nepiesātināto ogļūdeņražu īpašībām.


etilspirts, koncentrēta sērskābe, bezūdens alumīnija sulfāts, divas mēģenes, ļoti atšķaidīts (≈0,05%) kālija permanganāta šķīdums, jodūdens, vārķermeņi, divi la-boratorijas statīvi, kristalizators, elektriskā plītiņa, divi mērcilindri 50 ml, mēģeņu statīvs.

Jodūdens pagatavošana. 10 ml ūdens iepilina dažus pilienus joda tinktūras.

Darba gaitaSastāda gāzu iegūšanas iekārtu (1. attēls).Virca kolbā ielej 20–30 m2. l etilspirta, iemet dažus kristāliņus bezūdens alumī-nija sulfāta un dažus vārķermeņus. Pilināmajā piltuvē ielej 30–50 m3. l koncentrētas sērskābes. No pilināmās piltuves pilina Virca kolbā sērskābi. Virca kolbas saturu vien-4. mērīgi karsē uz elektriskās plītiņas. Bezūdens alumīnija sulfāts etilēna iegūšanas reakcijā ir katalizators, reakcija notiek arī bez tā klātienes. Temperatūrai etilēna iegūšanas procesā ir jābūt augstākai par 140 oC.Uzraksta ķīmiskās reakcijas vienādojumu C 2H5OH → C2H4 + H2O.Zemākā temperatūrā reakcijas produkts ir dietilēteris, kas arī atkrāso skābu kālija permanganāta šķīdumu.Izdalījušos etilēnu uzkrāj mēģenē, izspiežot no tās ūdeni (5. attēls). Pievērš skolēnu uzmanību tam, kā šāda gāzes uzkrāšana laboratorijā raksturo etilēna fizikālās īpašības.

Sagatavo divas mēģenes: vienā mēģenē ielej ≈5 m6. l atšķaidīta kālija perman-ganāta šķīduma, kas paskābināts ar vienu pilienu koncentrētas sērskābes, otrā mēģenē – ≈5 ml jodūdens. No gāzu iegūšanas iekārtas etilēnu ievada abās mēģenēs. Novēro abu šķīdumu atkrāsošanos. Aizdedzina etilēnu novadcaurulītes galā un novēro liesmu.7. Etilēns sadeg ar spožu, dzeltenu liesmu. Demonstrējumu ar etilēna degšanu drīkst veikt tikai pēc mēģinājumiem ar jodūdeni un kālija permanganāta šķīdumu, jo demonstrējuma sākumā iegū-tais etilēns nav tīrs, bet maisījumā ar gaisu. Etilēna un gaisa maisījums ir sprādzienbīstams!

Att. Etilēna iegūšanas iekārta

eTILēnA IeGŪŠAnA Un ĪPAŠĪbAS

ĶĪMIJA 11. klase

23

Darba izpildes laiks 40 minūtes K _ 1 1 _ L D _ 0 1

MērķisPilnveidot izpratni par metālu fizikālo īpašību saistību ar metālu uzbūvi, ekspe-

rimentāli pārbaudot dažādu metālu siltumvadītspēju.

Sasniedzamais rezultātsVeic siltumvadītspējas pārbaudi dažādu metālu plāksnītēm.•Iegūtos mērījumus patstāvīgi apkopo datu tabulā.•Secina par metālu fizikālo īpašību saistību ar metālu uzbūvi.•

Saskata un formulē pētāmo problēmu –

Formulē hipotēzi –

Saskata (izvēlas) un sagrupē lielumus, pazīmes Dots

Izvēlas atbilstošus darba piederumus un vielas Dots

Plāno darba gaitu,izvēlas drošas, videi nekaitīgas darba metodes Dots

Novēro, mēra un reģistrē datus Patstāvīgi

Lieto darba piederumus un vielas Patstāvīgi

Apstrādā datus Patstāvīgi

Analizē, izvērtē eksperimenta rezultātus, secina Patstāvīgi

Prezentē darba rezultātus –

Sadarbojas, strādājot pārī vai grupā Patstāvīgi

Situācijas aprakstsPannas izgatavo no dažādiem metāliem un to sakausējumiem, jo tie labi vada

siltumu. Biežāk izmantotie materiāli pannu izgatavošanai ir čuguns un tērauds, lai gan izmanto arī alumīniju un varu. Gatavojot ēdienu, var novērot, ka uz vienas pannas tauki kūst ļoti ātri, bet uz citas pannas paiet ilgāks laiks līdz tauki izkusuši. Savukārt, pannu rokturus mēdz izgatavot no koka vai plastmasas.

Darba uzdevumsEksperimentāli salīdzināt dažādu metālu siltumvadītspēju.No iegūtajiem rezultātiem izveidot metālu siltumvadītspējas rindu un salīdzināt

to ar metālu elektrovadītspējas rindu.

Lielumi/ pazīmesNeatkarīgais – parafīna kušanas temperatūra, oC.Atkarīgais – laika intervāls ∆t, kas paiet no karsēšanas sākuma līdz brīdim, kad

parafīna piliens sāk kust, s.

Darba piederumi, vielasDažādu metālu vienāda biezuma plāksnītes, neliela parafīna svece, spirta lampi-

ņa, tīģeļknaibles, hronometrs.Metālu plāksnītēm ir jābūt aptuveni vienāda izmēra.

Darba gaitaIepazīstas ar darba gaitu un izveido tabulu iegūto datu reģistrēšanai.1. Aizdedzina sveci; kad parafīns ap tās dakti nedaudz izkusis, sveci nodzēš.2. Uz metāla plāksnītes viena gala iespējami tuvu malai uzpilina vienu pilienu 3. izkusušā parafīna un atdzesē, līdz parafīns pilnībā sacietē.Iestiprina plāksnīti tīģeļknaiblēs tā, lai knaibles nepieskartos parafīna 4. pilienam.Turot plāksnīti tīģeļknaiblēs, karsē tās otru galu spirta lampiņas liesmā 5. (1. att.). Uzņem laiku, kas paiet no karsēšanas sākuma līdz brīdim, kad parafīna 6. piliens sāk kust. Eksperimentu atkārto ar dažādu metālu plāksnītēm.7.

Tā kā kolekcijās parasti nav cēlmetālu, tad skolēns nevar pārbaudīt sudraba siltumvadītspēju, kas ir vislabākā. Ja tomēr vēlaties salīdzināt sudraba un citu metālu siltumvadītspēju, var izmantot sudraba, alumīnija un nerūsošā tērauda tējkarotes un veikt eksperimentu līdzīgi kā ar plāksnītēm. Parafīnu ļoti ērti iepilināt tējkaro-tē un karsēt karotes kātu (2. att.). Ļoti interesanti būtu salīdzināt sudraba un vara siltumvadītspēju, bet maz ticams, ka varēs atrast vara tējkaroti. Varbūt iespējams šim nolūkam piemeklēt vienāda diametra un garuma stienīšus vai stieples.

MeTĀLU FIZIKĀLĀS ĪPAŠĪbAS

24

1. att. Vara plāksnītes siltumvadītspējas pārbaude

2. att. Sudraba siltumvadītspējas pārbaude

Iegūto datu reģistrēšana un apstrādeIzveido tabulu un ieraksta tajā metālu ķīmiskos simbolus un laiku, kas paiet 1. no karsēšanas sākuma līdz brīdim, kad parafīns sāk kust. Uzraksta tabulas nosaukumu.

Laiks, kas paiet no karsēšanas sākuma līdz brīdim, kad parafīns sāk kustTabula

Metāls Cu Fe Al Zn

Laika intervāls ∆t, s 10 40 15 20

Sakārto metālus rindā to siltumvadītspējas samazināšanās secībā.2. Cu, Al, Zn, Fe

secinājumi Atrod literatūras avotos metālu elektrovadītspējas rindu un salīdzina to ar •savu izveidoto metālu siltumvadītspējas rindu.

Metālu elektrovadītspējas rinda: Ag, Cu, Au, Al, Mg, Zn, Fe, Pb, Bi, Hg, kur metā-li sakārtoti elektrovadītspējas samazināšanās secībā.

Eksperimentāli iegūtā metālu siltumvadītspējas rinda ir: Cu, Al, Zn, Fe. Uzraksta secinājumus.Salīdzinot metālu siltumvadītspējas rindu un elektrovadītspējas rindu, novēroja-

mas tās pašas likumsakarības. Varam ir lielāka elektrovadītspēja un lielāka siltumva-dītspēja, salīdzinot ar alumīniju, cinku un dzelzi.

Izskaidro, kāpēc metālu siltumvadītspējas rinda sakrīt ar elektrovadītspējas •rindu.

Metālu siltumvadītspējai un elektrovadītspējai ir viens cēlonis – to kristālrežģī esošie brīvie elektroni pārvietojas starp metāla atomiem un joniem.

ĶĪMIJA 11. klase

25

MeTĀLU ReAKCIJAS AR SĀĻU ŪDenSŠĶĪDUMIeMDarba izpildes laiks 40 minūtes K _ 1 1 _ L D _ 0 2 _ 0 1

MērķisVeidot izpratni par metālu vietu elektroķīmisko spriegumu rindā, eksperi-

mentāli pārbaudot hipotēzi un veicot ķīmiskās reakcijas ar metāliem un sāļu ūdensšķīdumiem.

Sasniedzamais rezultātsPatstāvīgi veic reakcijas ar metāliem un sāļu ūdensšķīdumiem, atbilstoši izvir-•zītajai pētāmajai problēmai un hipotēzei.Raksta molekulāros un oksidēšanās–reducēšanās reakciju elektronu bilances •vienādojumus, pamatojoties uz eksperimentā veiktajiem novērojumiem un doto informāciju. Secina par izvirzītās hipotēzes pareizību, salīdzinot iegūtos rezultātus ar me-•tālu vietu elektroķīmisko spriegumu rindā.

Saskata un formulē pētāmo problēmu Dots

Formulē hipotēzi Dots









Sadarbojas, strādājot pārī vai grupā –

Situācijas apraksts Ievietojot dzīvsudraba(II) nitrāta ūdensšķīdumā 5 santīmu vai citas nominā-

cijas monētu, kas ir iedzeltenā krāsā, novēro, ka pēc laika tā kļūst sudrabpelēka. Uzmanību! Dzīvsudraba sāļi ir indīgi! Ievietojot tādu pašu monētu cinka nitrāta ūdensšķīdumā, tās krāsa nemainās.

Skolotājs demonstrē eksperimentu ar monētu.Skolēni pirms laboratorijas darba atkārto jēdzienus: oksidēšanās, reducēšanās,

oksidētājs, reducētājs un zina, ka pazīstamāko metālu elektroķīmisko spriegumu rinda ir šāda:

Li, K, Ba, Ca, Na, Mg, Al, Mn, Zn, Cr, Fe, Ni, Sn, Pb, H, Cu, Hg, Ag, Pt, Au.Metālu elektroķīmisko spriegumu rindā metāli sakārtoti oksidēšanās spējas sama-

zināšanās secībā (Li–Au). Tādā pašā secībā pieaug metālu katjonu reducēšanās spēja sāļu ūdensšķīdumos.

Pētāmā problēma Vai ir iespējams, praktiski veicot sāļu ūdensšķīdumu reakcijas ar metāliem,

salīdzināt metālu ķīmisko aktivitāti un noskaidrot atbilstību metālu vietai elektro-ķīmisko spriegumu rindā?

HipotēzeAktīvākie metāli reaģē ar mazāk aktīvu metālu sāļu ūdensšķīdumiem, tāpēc,

veicot šādas reakcijas, ir iespējams pamatot metālu vietu elektroķīmisko spriegumu rindā.

Lielumi/pazīmesĶīmisko reakciju pazīmes.

Darba piederumi, vielas Zn, Pb, Cu, Fe granula, skaidiņa vai plāksnīte; 1 M sāļu ūdensšķīdumi: CuSO4,

Pb(NO3)2, Zn(NO3)2, FeSO4;

12 mēģenes.Gatavojot FeSO4 šķīdumu, šķīduma stabilizēšanai pievieno 1 M H2SO4 šķīdumu.

26

Darba gaita Izmantojot metālu elektroķīmisko spriegumu rindu, prognozē metālu un 1. sāļu šķīdumu savstarpējo reakciju iespējamību. Aizpilda 1. tabulu, ierakstot “+”, ja reakcija ir iespējama vai “–” , ja reakcija nav iespējama.Izmantojot dotos metālus un sāļu ūdensšķīdumus, skolēni eksperimentāli 2. pārbauda izvirzīto hipotēzi.

Ja reakcija starp metālu un sāls ūdensšķīdumu nenotiek uzreiz, ieteicams mēģeni uz laiku ievietot mēģeņu turētājā! Neskalināt!

Ieraksta novērojumus 2. tabulā.3. Ieraksta notikušo reakciju molekulāros un oksidēšanās–reducēšanās reakciju 4. elektronu bilances vienādojumus.

Iegūto datu reģistrēšana un apstrāde Metālu un sāļu ūdensšķīdumu reakciju iespējamība

1. tabulaViela Fe Zn Pb Cu

FeSO4 + – –

Zn(NO3)2 – – –

Pb(NO3)2 + + –

CuSO4 + + +

Novērojumi par metālu reakcijām ar sāļu ūdensšķīdumiem2. tabula

Viela Fe Zn Pb Cu

FeSO4 Kļūst tumša Ķīmiskās reakcijas pazīmju nav

Ķīmiskās reakcijas pazīmju nav

Zn(NO3)2 Ķīmiskās reakcijas pazīmju nav



Pb(NO3)2 Kļūst tumša Kļūst tumša Ķīmiskās reakcijas pazīmju nav

CuSO4 Kļūst sarkanbrūna

Kļūst tumši brūna

Kļūst tumši brūna

Rezultātu izvērtēšana un analīze Izskaidro savus novērojumus veiktajās ķīmiskajās reakcijās.Varš nereaģē ar dotajiem sāļu ūdensšķīdumiem, tātad tas ir visneaktīvākais no

eksperimentā izmantotajiem metāliem.Svins reaģē vienīgi ar vara(II) sulfāta ūdensšķīdumu, tātad tas ir aktīvāks par

varu, bet neaktīvāks par dzelzi un cinku. Cinks reaģē ar visu doto sāļu ūdensšķīdumiem, tātad tas ir visaktīvākais no ekspe-

rimentā izmantotajiem metāliem.

Secinājumi Apstiprina vai noraida hipotēzi.Sakārtojot metālus pēc ķīmiskās aktivitātes, iegūstam šādu rindu: Zn, Fe, Pb, Cu.

Sakarība eksperimentāli iegūtajā metālu ķīmiskās aktivitātes rindā atbilst metālu novietojumam elektroķīmisko spriegumu rindā. Hipotēze ir apstiprināta.

Ja skolēnu eksperiments hipotēzi neapstiprina, skolotājs kopā ar skolēniem pārru-nā eksperimenta rezultātus.

Laboratorijas darba beigās skolotājs var komentēt aktīvo metālu (Na, K, Li, Ca) reakcijas ar sāļu ūdensšķīdumiem, kā arī pastāstīt par metālu elektroķīmiskās rindas izveides vēsturi.

ĶĪMIJA 11. klase

27

Darba izpildes laiks 30 minūtes K _ 1 1 _ L D _ 0 2 _ 0 2

MērķisPilnveidot izpratni par amfoteritāti, formulējot hipotēzi un pētot alumīnija,

dzelzs un to hidroksīdu ķīmiskās reakcijas ar skābēm un sārmiem.

Sasniedzamais rezultātsPatstāvīgi formulē hipotēzi, izmantojot situācijas aprakstu un pētāmo •problēmu.Pārbauda hipotēzi, veicot ķīmiskās reakcijas starp Al, Fe, Al(OH)• 3, Fe(OH)2 un NaOH, HCl, novērojumus apkopo tabulā.Secina par izvirzītās hipotēzes pareizību, pamatojot secinājumus ar ķīmisko •reakciju vienādojumiem.


Formulē hipotēzi Patstāvīgi

Saskata (izvēlas) un sagrupē lielumus, pazīmes –





Apstrādā datus –




Situācijas aprakstsPēc dārza svētkiem saimniece ar sārmu saturošu cepeškrāsns tīrīšanas līdzekli

iezieda čuguna pannu un pannas alumīnija vāku. To paveikusi, visu atstāja, lai līdzeklis labāk iedarbotos. Pēc kāda laika atgriežoties virtuvē, saimniece ieraudzīja, ka alumīnija vāks ir pārklājies ar putām, bet čuguna panna nē. Noskalojot putas no

alumīnija vāka, saimniece ieraudzīja, ka vāks ir kļuvis spožs. Tad viņa atcerējās, ka iepriekšējā dienā, mazgājot alumīnija katlu pēc jāņogu želejas vārīšanas, tas kļuva tikpat spožs.

Pētāmā problēmaVai alumīnija un dzelzs hidroksīdu iedarbība ar sārmiem un skābēm būs līdzīga

to veidojošo metālu iedarbībai ar šīm vielām?

HipotēzeAlumīnija hidroksīds reaģēs gan ar skābi, gan ar bāzi, tāpat kā alumīnijs, bet

dzelzs(II) hidroksīds reaģēs tikai ar skābi, jo dzelzs ar sārmu nereaģēja.

Darba piederumi, vielas Fe skaidiņas, Al plāksnīte vai granula, 0,5 M ūdensšķīdumi: HCl, NaOH, FeSO4,

Al(NO3)3, 8 mēģenes, stikla nūjiņa, pilināmā pipete, mēģeņu statīvs.Uzmanību! 0,5 M FeSO4 šķīdumam jābūt svaigi pagatavotam.

Darba gaita Al un Fe reakcija ar skābēm un sārmiem.

Divās mēģenēs ievieto pa gabaliņam alumīnija.1. Vienā mēģenē alumīnijam pievieno ≈2m2. l HCl, otrā – ≈2ml NaOH šķīduma. Abas mēģenes novieto mēģeņu statīvā. 3.

Ja alumīnija granulas ilgi uzglabājot ir oksidējušās, tad tās pirms eksperimenta ieteicams apstrādāt ar smilšpapīru.

Divās citās mēģenēs ieber nedaudz dzelzs skaidiņu.4. Vienā pievieno ≈2m5. l HCl, bet otrā – ≈2ml NaOH šķīduma. Salīdzina ķīmiskās reakcijas norisi visās 4 mēģenēs un novērojumus ieraksta 6. tabulā.

Al(OH)3 un Fe(OH)2 iegūšana.Mēģenē ielej ≈3m1. l NaOH šķīduma. Pa pilienam pielej ≈1ml Al(NO3)3

šķīduma.Iegūtās Al(OH)2. 3 nogulsnes samaisa ar stikla nūjiņu un sadala divās daļās (pusi pārnes citā mēģenē).

ALUMĪnIJA, DZeLZS Un To HIDRoKSĪDU ĪPAŠĪbU SALĪDZInĀŠAnA

28

Mēģenē ielej ≈1m3. l FeSO4 šķīduma. Pa pilienam pielej ≈2ml NaOH šķīduma.Iegūtās Fe(OH)4. 2 nogulsnes samaisa ar stikla nūjiņu un sadala divās daļās (pusi pārnes citā mēģenē).

Al(OH)3 un Fe(OH)2 reakcija ar skābēm un sārmiem.Vienā mēģenē ar Al(OH)1. 3 nogulsnēm pielej 2 ml atšķaidītas HCl, bet otrā – 2 ml NaOH šķīduma. Novērojumus ieraksta tabulā.Vienā mēģenē ar Fe(OH)2. 2 nogulsnēm pielej 2 ml atšķaidītas HCl, bet otrā – 2 ml NaOH šķīduma. Novērojumus ieraksta tabulā.

Iegūto datu reģistrēšana un apstrādeAl, Fe un to hidroksīdu iedarbība ar skābi un sārmu

Tabula

Al Fe Al(Oh)3 Fe(Oh)2

hCl Izdalās gāze Izdalās gāze Nogulsnes izzūd Nogulsnes izzūd

NaOh Izdalās gāze Reakcija nenotiek

Nogulsnes izzūd Nogulsnes neizzūd

Rezultātu analīze, izvērtēšana un secinājumi Kuras ir Al un Fe kopīgās ķīmiskās īpašības, bet kuras – atšķirīgās? Atbildi •pamato ar ķīmisko reakciju vienādojumiem.Al un Fe kopīgā ķīmiskā īpašība ir reakcija ar skābi, bet ar sārmu reaģē tikai alumīnijs.Fe + 2HCl → FeCl2 + H2↑2Al + 6HCl → 2AlCl3 + 3H2↑2Al + 6NaOH + 6H2O → 2Na3[Al(OH)6]+ 3H2↑

Uzraksta veikto ķīmisko reakciju vienādojumus, kuri pamato amfotērā hid-•roksīda iegūšanu un tā iedarbību ar skābi un sārmu.Alumīnija hidroksīds reaģē gan ar skābi, gan ar sārmui, bet dzelzs(II) hidrok-sīds ar sārmu nereaģē, bet reaģē tikai ar skābi.Al(NO3)3 + 3NaOH →Al(OH)3 + 3NaNO3 Al(OH)3 + 3HCl → AlCl3 + 3H2OAl(OH)3+ 3NaOH→ Na3[Al(OH)6]

Prognozē, vai alumīnija oksīds reaģēs ar sārmu. Atbildi pamato ar ķīmiskās 3. reakcijas vienādojumu.Ja Al un Al(OH)3 reaģē ar sārmu, tad arī Al2O3 reaģēs ar sārmu.Al2O3 + 6NaOH + 3H2O → 2Na3[Al(OH)6]

ĶĪMIJA 11. klase

29


MērķisVeidot izpratni par jonu kvalitatīvo pierādīšanu, eksperimentāli pierādot dažā-

dus katjonus.

Sasniedzamais rezultātsVeic eksperimentus atbilstoši dotajai darba gaitai, novērojumus apkopo •tabulā.Raksta molekulāros un saīsinātos jonu reakciju vienādojumus, pamatojoties •uz eksperimentā veiktajiem novērojumiem.Secina par jonu apmaiņas reakciju izmantošanu metālu jonu kvalitatīvajai •pierādīšanai.












Darba uzdevumsDotajos šķīdumos pierādīt Cu2+, Fe2+, Fe3+, Ba2+,Ca2+, Pb2+, Zn2+, Al3+ Ag+ jonus.

Darba piederumi, vielas0,1 M ūdensšķīdumi: NaOH, CuCl2, FeSO4, FeCl3, Na2CO3, KI, ZnCl2, CaCl2,

Pb(NO3)2, Al(NO3)3, Na2SO4, BaCl2, NaCl, AgNO3, pilienu plate vai 8 mēģenes, mēģeņu statīvs.

Darba gaitaPierāda metālu jonus atbilstoši daba gaitai (darba gaita – tabulā).1. Ja izmanto mēģenes, tad skolotājs skaidro, ka darba gaitā norādīto pilienu skaits atbilst mililitriem.Uzraksta veikto ķīmisko reakciju saīsinātos jonu vienādojumus.2. Secina, kurus jonus izmanto doto metālu jonu pierādīšanai, un ieraksta tos 3. tabulā.

MeTĀLU JonU KVALITATĪVĀ PIeRĀDĪŠAnA

30

Iegūto datu reģistrēšanaMetāla jonu kvalitatīvās pierādīšanas reakcijas

TabulaPierādā-mais jons

Darba gaita Novērojumi Saīsinātais jonu vienādojums Jons, ar kuru pierāda

Cu2+ Pilienu platē iepilina 1 pilienu CuCl2 šķīduma. Pievieno 2 pilienus NaOh šķīduma. Zilas nogulsnes Cu2+ + 2OH- → Cu(OH)2↓ OH-

Fe2+ Pilienu platē iepilina 1 pilienu FeSO4 šķīduma. Pievieno 2 pilienus NaOh šķīduma. Zaļganpelēkas nogulsnes Fe2+ + 2OH- → Fe(OH)2↓ OH-

Fe3+ Pilienu platē iepilina 1 pilienu FeCl3 šķīduma. Pievieno 3 pilienus NaOh šķīduma. Sarkanbrūnas nogulsnes Fe3+ + 3OH- → Fe(OH)3↓ Oh-

Zn2+ vai Al3+ Pilienu platē iepilina 1 pilienu NaOh šķīduma. Pievieno 2 pilienus ZnCl2 vai 3 pilienus Al(NO3)3 šķīduma.

Bezkrāsainas, caurspīdīgas nogul-snes

Zn2+ + 2OH- → Zn(OH)2↓ vai Al3+ + 3OH- → Al(OH)3↓

OH-

Ca2+ Pilienu platē iepilina 1 pilienu CaCl2 šķīduma. Pievieno 1 pilienu Na2CO3 šķīduma. Baltas nogulsnes Ca2+ + CO3

2- → CaCO3↓ CO32-

Pb2+ Pilienu platē iepilina 1 pilienu Pb(NO3)2. šķīduma. Pievieno 2 pilienus KI šķīduma. Dzeltenas nogulsnes Pb2+ + 2I- → PbI2↓ I-

Ag+ Pilienu platē iepilina 1 pilienu AgNO3. Pievieno 1 pilienu NaCl šķīdu-ma. Baltas nogulsnes Ag+ + Cl- → AgCl↓ Cl-

Ba2+ Pilienu platē iepilina 1 pilienu BaCl2 šķīduma. Pievieno 1 pilienu Na2SO4 šķīduma. Baltas nogulsnes Ba2+ + SO4

2- → BaSO4↓ SO2–4

ĶĪMIJA 11. klase

31


MērķisPilnveidot prasmi plānot darba gaitu, praktiski realizējot dzelzs savienojumu

pārvērtības.

Sasniedzamais rezultātsPlāno darba gaitu atbilstoši dotajai dzelzs savienojumu pārvērtību virknei, no-•vērojumus apkopo tabulā.Raksta molekulāros, jonu un saīsinātos jonu vienādojumus, oksidēšanās–re-•ducēšanās reakciju elektronu bilances vienādojumus.





Plāno darba gaitu,izvēlas drošas, videi nekaitīgas darba metodes Patstāvīgi







Situācijas apraksts Latvijā dabīgie ūdeņi (īpaši pazemes ūdeņi) satur daudz dzelzs jonu. Dažkārt

var novērot, ka ūdens, kas tikko izsūknēts no dziļurbuma, ir bezkrāsains, bet, patu-rēts vaļējā traukā, pēc neilga laika kļūst iedzeltens. Aplūkojot ūdeni pēc vairākām dienām, redzams, ka tas kļuvis brūns. Šāda situācija ar dziļurbuma ūdeni būs novē-rojama Jūrmalā, Rīgas rajonā Katlakalnā, Rēzeknē, Kuldīgā un citur. Dažādu dzelzs savienojumu pārvērtības var modelēt laboratorijā.

Darba uzdevumsPraktiski realizēt dzelzs savienojumu pārvērtības dotajā virknē un pierādīt

radušos Fe2+ un Fe3+ jonus.Fe → FeCl2 → Fe(OH)2

H2O2 Fe(OH)3 → FeCl 3

Darba piederumi, vielasFe, 0,1 M ūdensšķīdumi: HCl, NaOH, K3[Fe(CN)6], K4[Fe(CN)6], Fe2+(FeSO4),

Fe3+ (FeCl3), 3% ūdeņraža peroksīds H2O2, pilienu plate, pilināmās pipetes, 50 ml

vārglāze.Gatavojot FeSO4 šķīdumu, šķīduma stabilizēšanai pievieno 1 M H2SO4 šķīdumu.

Darba gaita Pilienu platē iepilina 3 pilienus Fe1. 2+ šķīduma un piepilina dažus pilienus K3[Fe(CN)6]. Novērojumus ieraksta 1. tabulā.Pilienu platē iepilina 3 pilienus Fe2. 3+ šķīduma un piepilina dažus pilienus K4[Fe(CN)6]. Novērojumus ieraksta 1. tabulā.Praktiski realizē ķīmiskās pārvērtības atbilstoši dotajai vielu pārvērtību 3. rindai.

Skolotājs kopā ar skolēniem pārrunā tālāko darba gaitu. Skolēni darba gaitas soļus reģistrē darba lapā.

Turpina darba gaitas plānu, izmantojot piedāvātos reaģentus. Ieplānotās ķīmis-kās pārvērtības veic vārglāzē. Pirmajā un pēdējā pārvērtībā pierāda radušos Fe2+, Fe3+ jonus.

Pierādīšanu veic pilienu platē.

Iegūto datu reģistrēšana un apstrāde Fe2+ un Fe3+ pierādīšana

1. tabulaPierādāmais jons Reaģents Novērojums

Fe2+ K3[Fe(CN)6] Tumši zilas nogulsnes

Fe3+ K4[Fe(CN)6] Tumši zilas nogulsnes

DZeLZS SAVIenoJUMU ĪPAŠĪbAS

32

Dzelzs savienojumu pārvērtības2. tabula

Ķīmisko reakciju vienādojumi pārvērtību virknē dotajām reakcijām

Novērojums Reaģents Fe2+ vai Fe3+ pierādīšanai

Fe + 2HCl→FeCl2 + H2↑ Izdalās gāze. K3[Fe(CN)6]

FeCl2 +2NaOH→Fe(OH)2+2NaCl Rodas pelēkas nogulsnes.

2Fe(OH)2+ H2O2→ 2Fe(OH)3 Nogulšņu krāsa mainās uz sarkanbrūnu.

Fe(OH)3 + 3HCl →FeCl3 + 3H2O Nogulsnes izzūd, rodas dzeltenīgs šķīdums.

K4[Fe(CN)6]

Rezultātu analīze, izvērtēšana un secinājumi Uzraksta saīsinātos jonu vienādojumus Fe• 2+ un Fe3+ jonu pierādīšanai.3Fe2+ + 2[Fe(CN)6]3-→ Fe3[Fe(CN)6]2

4Fe3+ + 3[Fe(CN)6]4-→ Fe4[Fe(CN)6]3

Stundas beigās skolotājs ar skolēniem pārrunā jautājumus.Kādu jonu veidā dzelzs ir sastopams pazemes ūdeņos?•Fe2+

Kādi joni piešķir ūdenim iedzeltenu nokrāsu?•Fe3+

Kāds dzelzs savienojums piešķir ūdenim brūno krāsu un nogulsnējas uz avota •vai strauta akmeņiem?Fe(OH)3

Kāpēc dažkārt dziļurbuma ūdens drīz pēc izsūknēšanas no Zemes dzīlēm •kļūst iedzeltens?Tāpēc, ka tajā esošie Fe2+ joni, saskaroties ar gaisa skābekli, oksidējas par Fe3+ joniem.

Kāpēc eksperimentā tika izmantots ūdeņraža peroksīds?•Lai ātrāk notiktu Fe(II) hidroksīda oksidēšana par Fe(III) hidroksīdu.

ĶĪMIJA 11. klase

33

SKĀbeKĻA IeGŪŠAnADarba izpildes laiks 40 minūtes K _ 1 1 _ L D _ 0 3

MērķisPilnveidot skolēnu eksperimentālās prasmes gāzu iegūšanā, uzkrāšanā un pierā-

dīšanā, iegūstot skābekli un pētot tā īpašības.

Sasniedzamais rezultāts No dotajiem laboratorijas traukiem un piederumiem sastāda gāzu iegūšanas •iekārtu.Iegūst skābekli no KMnO• 4 un H2O2, ievērojot drošības noteikumus, strādājot ar spēcīgiem oksidētājiem.










Prezentē darba rezultātus Patstāvīgi


Darba uzdevumsIegūt skābekli no KMnO4 un H2O2, uzkrāt un pierādīt to.

Darba piederumi, vielas Skābekļa iegūšana no H2O2.

15% H2O2 šķīdums, MnO2, iekārta gāzes ieguvei, statīvs, 25 ml mērcilindrs, spirta lampiņa. Skābekļa iegūšana no KMnO4.

Kristālisks KMnO4, mēģene ar gāzes novadcaurulīti, 25 ml mērcilindrs vai lielā mēģene, statīvs, kristalizators, spirta lampiņa, stingra materiāla (stikla, plastmasas, porcelāna vai kartona) plāksnīte, minerālvate.Skābekļa pierādīšana.

Sērs un koka skaliņš.Uzmanību! Eksperimentus ar skābekli veikt, uzliekot aizsargbrilles!Darba piederumi komplektēti skābekļa iegūšanai ar divām metodēm. Ja skolēni

sadalīti lielākās grupās, tad viena grupa var veikt iegūšanu ar abām metodēm. Ja skolēni strādā pāros, tad pāris lieto tikai vienu no metodēm un izvēlas nepiecieša-mos piederumus.

Ja skolēni ir strādājuši ar vienu no metodēm, tad pēc darba veikšanas divi skolēnu pāri prezentē pārējiem savu eksperimentu.

Darba gaita Skābekļa iegūšanaSkābekļa iegūšana no KMnO4.

≈1/5 daļu no mēģenes tilpuma 1. piepilda ar KMnO4. Mēģenes augšējā daļā ievieto ne-2. sablīvētu minerālvates gabaliņu.Sastāda gāzes iegūšanas iekārtu 3. (1. attēls).Kristalizatorā ielej ūdeni ≈3 cm 4. zem malas. Cilindru pielej ar ūdeni līdz malām un pārsedz ar stingra materiāla plāksnīti.5. Cilindru apvērš (plāksnīti cieši piespiež, neļaujot izplūst ūdenim) un ievieto 6. kristalizatorā.

1. att. Iekārta O2 iegūšanai no KMnO4

34

Mēģeni ar KMnO7. 4 karsē. Kad no novadcaurulītes sākas strauja gāzes burbu-līšu izdalīšanās, to novieto zem apvērstā cilindra. Cilindru mazliet sagāž un turpmāko eksperimenta laiku pietur ar roku.Kad viss ūdens no cilindra izspiests, to izņem no kristalizatora, apvērš ar 8. vaļējo galu uz augšu un nosedz ar plāksnīti.

Skābekļa iegūšana no H2O2.Sastāda gāzes iegūšanas 1. iekārtu (2. attēls).Mēģenē ieber nedaudz 2. MnO2. Caur piltuvi ielej 5 m3. l H2O2.Skābekli uzkrāj mērcilindrā.4.

Skābekļa pierādīšanaPierādīšana ar sēru.

Metāla karotītē ievieto nedaudz sēra un karsē spirta lampiņas liesmā, līdz tas aizdegas ar iezilgani blāvu, caurspīdīgu liesmu.

Karotīti ar degošo sēru nekavējoties ievieto cilindrā ar uzkrāto skābekli.

Pierādīšana ar kvēlojošu skaliņu. Aizdedzina skaliņu, nopūš un kvēlojošu skaliņu nekavējoties pārvieto cilindrā

ar uzkrāto skābekli.

Iegūto datu reģistrēšana un apstrādeSkābekļa iegūšana un pierādīšana

Tabula

Izejviela skābekļa iegūšanai

Faktori, kas ietekmē izejvielas sadalīšanos

Gāzes uzkrāšanas paņēmiens

Pierādīšana ar sēru un koka skaliņu (novērojumi)

KMnO4 Temperatūra Izspiežot no trauka ūdeni

Deg ar spilgti zilu liesmu.

h2O2 Katalizators Izspiežot no trauka gaisu

Uzliesmo un strauji sadeg.

2. att. Iekārta O2 iegūšanai no H2O2

Rezultātu analīze un izvērtēšanaSkolotājs kopā ar skolēniem pārrunā laboratorijas darba noris.

Salīdzina abas skābekļa iegūšanas metodes.•Skābekli laboratorijā var iegūt sadalīšanās reakcijās.

Salīdzina abas skābekļa uzkrāšanas metodes.•Skābekli var uzkrāt, izspiežot ūdeni, jo skābeklis ūdenī praktiski nešķīst; gan arī izspiežot gaisu, jo skābeklis ir smagāks par gaisu. Skolotājs ar skolēniem pārrunā, katras uzkrāšanas metodes trūkumus un priekšrocības.

Raksta skābekļa iegūšanas ķīmisko reakciju vienādojumus. •Ja skolēnu grupa veikusi skābekļa iegūšanu pēc abiem paņēmieniem, tad skolēni apraksta abas metodes: pirmajā gadījumā reakciju ietekmējošais faktors bija karsēšana (temperatūra), otrajā – katalizatora klātbūtne. Ja praktiski veikuši eksperimentu pēc vienas no metodēm, tad apraksta tikai to un datu tabulas otru daļu aizpilda pēc prezentācijas.

2KMnO4 t, °C K2MnO4 + MnO2 + O2

2H2O2 MnO2 2H2O + O2

Izskaidro skābekļa pierādīšanas reakciju novērojumus. Pamato tos ar ķīmisko •reakciju vienādojumiem. Skābekļa pierādīšana pamatojas uz to, ka skābeklis veicina vielu degšanu. Sērs deg ar spožāku liesmu, bet kvēlojošs skaliņš aizdegas no jauna. Skābeklis darbo-jas kā oksidētājs.S + O2 → SO2

C + O2 → CO2

ĶĪMIJA 11. klase

35

AMonJAKA IeGŪŠAnA Un ĪPAŠĪbU PēTĪŠAnADarba izpildes laiks 40 minūtes K _ 1 1 _ L D _ 0 4 _ 0 1

Mērķis Padziļināt izpratni par amonjaka iegūšanu un īpašībām, pilnveidojot skolēnu

eksperimentālās prasmes gāzu iegūšanā un uzkrāšanā.

Sasniedzamais rezultātsIegūst amonjaku, izmantojot doto darba gaitas aprakstu, pēta tā ķīmiskās •īpašības un novērojumus apkopo tabulā.Ievēro drošas darba metodes, strādājot ar amonjaku.•Novērojumus pamato ar ķīmisko reakciju vienādojumiem un jonu •vienādojumiem.












Darba uzdevumsIegūt amonjaku (NH3) un izšķīdināt to ūdenī.Salīdzināt amonjaka un tā ūdensšķīduma īpašības.

Darba piederumi, vielas Gāzu iegūšanas iekārta (mēģene ar piemērotu aizbāzni un gāzes novadcauru-

līti), mēģene ø 15 mm, statīvs, spirta lampiņa, stikla nūjiņa, karotīte vielu ņem-šanai, gumijas aizbāznis, kristalizators, vārglāze 50 ml, cietas vielas − NH4Cl, un Ca(OH)2, universālindikatora papīrs, fenolftaleīna šķīdums, mēģenes turētājs, lineāls.

Darba gaita 50 m1. l vārglāzē ieber 1 karotīti NH4Cl. Pievieno tikpat daudz sausu Ca(OH)2. Vielas rūpīgi samaisa un uzmanīgi pārbauda izdalījušās gāzes smaržu. Uzmanību! Gāze ir kairinoša!Vielas var samaisīt arī porcelāna bļodiņā.Vielu maisījumu ieber mēģenē (ne vairāk kā 1/3 mēģenes tilpuma).2. Mēģeni iestiprina statīvā horizontālā stāvoklī.3. Gāzes novadcaurulītes galu ievieto sausā uztvērējmēģenē, kuras vaļējais gals 4. vērsts uz leju (attēls).

Att. Amonjaka iegūšana un šķīdināšana ūdenī

Mēģeni karsē. 5. Uzmanību! Nedrīkst karsēt pārāk strauji, lai izvairītos no NH4Cl sadalīšanās!Mēģenes vaļējam galam tuvina sausu universālindikatora papīru.6.

36

Samitrina universālindikatora papīru un tuvina to uztvērējmēģenes vaļējam 7. galam.Ar gāzi piepildīto mēģeni noslēdz ar aizbāzni.8. Mēģeni ievieto kristalizatorā un, turot vertikāli, zem ūdens atver. Izmēra 9. šķidruma staba augstumu virs ūdens līmeņa. Eksperiments ir izdevies, ja mēģenē ieplūst nedaudz ūdens. Tā kā amonjaka un ūdens saskares vietā veidojas piesātināts amonjaka šķī-dums, kura blīvums ir mazāks par ūdens blīvumu, tad turpmākā amonjaka šķīšana ir lēna. Lai to paātrinātu, mēģeni ieteicams mazliet sakustināt, paliecot uz vienu un otru pusi. Mēģeni zem ūdens aizver ar aizbāzni un izņem no kristalizatora. 10. Šķīdumam mēģenē pievieno 2 pilienus fenolftaleīna.11. Mēģeni iestiprina mēģenes turētājā un vāra 2–3 minūtes. Pēc vārīšanas uz-12. manīgi pārbauda izdalījušās gāzes smaržu.

Iegūto datu reģistrēšana un apstrāde Ieraksta tabulā novērojumus atbilstoši norādītajam darba gaitas soļa numuram.

Novērojumi atbilstoši darba gaitaiTabula

Nr. 1Jūtama amonjaka smarža.

Nr. 6Universālindikatora papīra krāsa nemainās.

Nr. 7Samitrināts universālindikatora papīrs kļūst zils.

Nr. 9Šķīduma staba augstums ir 2 cm.

Nr. 11Šķīdums kļūst aveņsarkans.

Nr. 12Indikatora krāsa izzūd, jūtama amonjaka smarža.

Rezultātu analīze, izvērtēšana un secinājumi Izskaidro novērojumus atbilstoši darba gaitas soļiem. Ja nepieciešams, pamato

ar ķīmisko reakciju vienādojumiem. Nr. 1. Sajaucot vielas, sākas reakcija, tādēļ jūtama amonjaka smarža.

2NH4Cl + Ca(OH)2 →CaCl2 +2NH3 ↑+2H2ONr. 6. Ja universālindikatora papīrs ir sauss, tad bez ūdens klātbūtnes hidroksīdjo-

ni neveidojas. Nr. 7. Secina, kādu jonu klātbūtnē mainās indikatora krāsa un izskaidro šo jonu

veidošanās mehānismu.

Indikatora krāsa mainās hidroksīdjonu klātbūtnē. Tie veidojas tādēļ, ka amon-jaka molekulas saista ūdeņraža jonus, veidojot donorakceptorsaites. Ūdeņraža jonu koncentrācija kļūst mazāka par hidroksīdjonu koncentrāciju, tāpēc indikators uzrāda bāzisku vidi.

Nr. 9. Amonjakam šķīstot ūdenī, spiediens mēģenē samazinās un tajā ieplūst ūdens.

Uzraksta ķīmiskās reakcijas vienādojumu amonjaka iedarbībai ar ūdeni.NH3 + H2O NH4 ++ OH-

Secina, vai amonjaka uzkrāšanai var lietot metodi, kurā gāzi uzkrāj, izspiežot no trauka ūdeni.

Amonjaka labās šķīdības dēļ to nevar uzkrāt, izspiežot no trauka ūdeni.Nr. 11. Bāziskā vidē fenolftaleīna šķīdums kļūst aveņsarkans. Nr. 12. Indikatora krāsa zūd un jūtama amonjaka smarža, jo temperatūras

ietekmē ķīmiskais līdzsvars (NH3 + H2O NH4 ++ OH- ) tiek nobīdīts NH3 + H2O virzienā.

ĶĪMIJA 11. klase

37


MērķisIepazīstināt skolēnus ar kolorimetrijas izmantošanas iespējām jonu kvalitatīva-

jai noteikšanai, veicot fosfātjonu spektrofotometrisko noteikšanu.

Sasniedzamais rezultātsGatavo analizējamos šķīdumus, veic atkārtotus mērījumus ar •spektrofotometru.Zīmē kalibrēšanas grafiku, izmantojot IT.•Izvērtē iegūtos rezultātus, salīdzinot ar datiem literatūrā. •












Situācijas apraksts Fosfātjonu saturs nepiesārņotu dabīgo ūdenstilpju ūdenī ir <0,03–0,05 mg/l.

Taču cilvēka darbības rezultātā to koncentrācija ūdeņos var būt daudz lielāka. Galvenie iemesli ir nepareiza minerālmēslu lietošana un neattīrītu notekūdeņu iepludināšana upēs un ezeros. Notekūdeņos nonāk mazgāšanas līdzekļi, kuru sastāvā ir fosfāti, kas pievienoti kā ūdens mīkstināšanas līdzekļi. Fosfātjoni sekmē ūdenstilpju aizaugšanu. Novērojot aizaugšanas pakāpi, var prognozēt fosfātjonu

koncentrāciju šķīdumā.Ja fosfātjonu masas koncentrācija ūdenī pārsniedz 0,5 mg/l, tad labvēlīgos

apstākļos var sākties intensīva aļģu (arī indīgo zilaļģu) u. c. ūdensaugu vairošanās. Tādēļ vides dienesti regulāri veic ūdens analīzes dabīgajās ūdenstilpēs.

Darba uzdevumsNoteikt fosfātjonu koncentrāciju ūdens paraugā.

HipotēzePrognozē fosfātjonu koncentrāciju ūdenstilpē, pamatojoties uz novērojumiem

ūdenstilpē un tās apkārtnē.

Darba piederumi, vielas Ūdensvanna, spektrofotometrs, kivetes – 1 cm, salvete kivešu slaucīšanai, elek-

triskā plītiņa.Kalibrēšanas grafika veidošanai un reaģentu pagatavošanai.

Deviņas mērkolbas 100 ml, mērkolba 1000 ml, trīs mērpipetes 5 ml, mērpipe-te 10 ml, Mora pipete 20 ml, mērcilindrs 50 ml, cietas vielas: amonija molibdāts, askorbīnskābe, Na2HPO4·12H2O; koncentrēta H2SO4, destilēts ūdens, svari.Skolēniem darba veikšanai.

Trīs mērkolbas 100 ml, divas mērpipetes 5 ml, Mora pipete 50 ml, mērcilindrs 50 ml, amonija molibdāta šķīdums, askorbīnskābes šķīdums, destilēts ūdens, anali-zējamā ūdens paraugs.

Amonija molibdāta šķīduma pagatavošana.2,5 g (NH4)6Mo7O24·4H2O ievieto 100 ml mērkolbā un šķīdina 60 ml destilēta

ūdens. Pēc tam, uzmanīgi skalinot, pakāpeniski pievieno 33,7 ml koncentrētas H2SO4. Pēc atdzesēšanas atšķaida ar destilētu ūdeni līdz 100 ml atzīmei.Askorbīnskābes šķīduma pagatavošana.

0,353 g askorbīnskābes šķīdina 100 ml destilēta ūdens.Standartšķīduma A pagatavošana.

1000 ml mērkolbā ≈200 mililitros destilēta ūdens šķīdina 11,313 g Na2HPO4·12H2O. Kad viela pilnībā izšķīdusi, mērkolbu uzpilda līdz atzīmei un samaisa. Šādi pagatavots šķīdums satur 3000 mg PO4

3- jonu vienā litrā.

FoSFĀTJonU SPeKTRoFoToMeTRISKĀ noTeIKŠAnA

38

Standartšķīduma B pagatavošana.Ar mērpipeti ielej 1 ml standartšķīduma A 100 ml mērkolbā un atšķaida līdz

atzīmei, iegūstot šķīdumu, kas satur 30 mg PO3–4

jonus vienā litrā.

Kalibrēšanas grafika veidošana.Skolotājs vai laborants sagatavo kalibrēšanas šķīdumu sēriju un iepriekšējā

stundā pirms laboratorijas darba demonstrē skolēniem, paskaidrojot kalibrēšanas grafika izveides principu. Ieteicams uz mērkolbām uzrakstīt šķīduma koncentrāciju un paskaidrot skolēniem, ka, pieaugot šķīduma krāsas intensitātei, pieaug krāsainā savienojuma koncentrācija.

Skolēni patstāvīgi zīmē kalibrēšanas grafiku lietojumprogrammā MS Excel, iz-mantojot 1. tabulas datus.

Šķīdumi kalibrēšanas grafikam.Sagatavo piecas numurētas mērkolbas un sesto mērkolbu ar uzrakstu 1. “Salīdzināšanas šķīdums”.Piecās2. numurētās 100 ml mērkolbās ielej ar mērpipeti 1, 2, 5, 10 un 20 ml standartšķīduma B. Sesto mērkolbu ar uzrakstu “Salīdzināšanas šķīdums” atstāj tukšu.3. Visās sešās4. mērkolbās pievieno ar mērpipeti 2 ml amonija molibdāta šķīduma un 2 ml askorbīnskābes šķīduma.Piektajā mērkolbā ar mērcilindru pievieno 20 ml destilēta ūdens. Pārējās 5. mērkolbās ūdeni pievieno pēc acumēra tik daudz, lai šķidruma līmenis visās mērkolbās būtu aptuveni vienāds. Visas mērkolbas ievieto vārošā ūdensvannā uz 15 minūtēm.Pēc 15 minūtēm mērkolbas izņem no ūdensvannas, atdzesē un uzpilda ar des-6. tilētu ūdeni līdz atzīmei. Mērkolbas var atdzesēt ātrāk, ievietojot tās ūdensvan-nā ar vēsu ūdeni.

Absorbcijas mērīšana un datu apstrāde.Uzstāda viļņa garumu 720 nm.1. 1 cm kivetē ielej salīdzināšanas šķīdumu, kiveti noslauka un ievieto 2. spektrofotometrā. Kalibrē spektrofotometru atbilstoši spektrofotometra lietošanas aprakstam. 3. Mēra gaismas absorbciju šķīdumiem numurētajās mērkolbās.4. Izmantojot iegūtos datus, zīmē kalibrēšanas grafiku.5.

Piemērs.Gaismas absorbcijas atkarība no fosfātjonu koncentrācijas

1. tabulaKolbas

NrTilpums

standartšķīdumam B, ml

Absorbcija Fosfātjonu masas koncentrācija, mg/l

1. 1 0,05 0,3

2. 2 0,09 0,6

3. 5 0,17 1,5

4. 10 0,37 3,0

5. 20 0,75 6,0

Gaismas absorcijas atkarība no fosfātjonu koncentrācijasVilņu garums – 720 nm

ĶĪMIJA 11. klase

39

Darba gaitaVeic skolēni.

Trīs 100 m1. l mērkolbās ar 50 ml Mora pipeti ielej analizējamā ūdens paraugu.Ja klasē ir daudz skolēnu, katrs skolēns var gatavot tikai vienu paraugu. Skolotājs ar skolēniem apspriež paralēlo mērījumu nepieciešamību.Katrā mērkolbā ar mērpipeti pielej 2 m2. l amonija molibdāta šķīduma un 2 ml askorbīnskābes šķīduma.Uzmanību! Amonija molibdāta šķīdums satur sērskābi!

Katrā mērkolbā ar mērcilindru ielej ≈20 m3. l destilēta ūdens. Jāraugās, lai ūdens līmenis nesasniegtu mērkolbas atzīmi!Visas mērkolbas ievieto vārošā ūdensvannā uz 15 minūtēm.4. Šajā laikā skolotājs pastāsta skolēniem, kā pareizi jārīkojas ar spektrofotometru. Parāda, kā ievieto kiveti ar analizējamo šķīdumu.Skolotājs salīdzināšanas šķīdumu pagatavo iepriekš un pastāsta par tā nozīmi.Pēc 15 minūtēm visas mērkolbas izņem no ūdensvannas, atdzesē līdz istabas 5. temperatūrai, uzpilda ar destilētu ūdeni līdz atzīmei, aiztaisa ar aizbāzni un samaisa.Analizējamo šķīdumu ielej 1 cm kivetē. Kivetes sieniņas noslauka!6. Mēra gaismas absorbciju pie 720 nm. 7. Mērījuma rezultātus ieraksta tabulā! 8. No iegūtajām absorbcijas vērtībām aprēķina vidējo aritmētisko vērtību. Ja 9. kāda no iegūtajām vērtībām krasi atšķiras, to aprēķinā neizmanto. Pēc kalibrēšanas grafika atrod fosfātjonu koncentrāciju. 10. Precīzāku rezultātu iegūst, ja koncentrācijas vērtību aprēķina pēc lineārās funkcijas vienādojuma kalibrēšanas grafikam. Aprēķina fosfātjonu koncentrāciju analizējamajā paraugā. 11. Tā kā analizējamā ūdens paraugs ir 50 ml un to pēc reaģentu pievienošanas atšķaida līdz 100 ml, tad aprēķinos jāņem vērā atšķaidīšana.

Iegūto datu reģistrēšana un apstrādeAizpildīšanas piemērs.

Fosfātjonu koncentrācija ūdens paraugā2. tabula

Mērkolbas numurs

Absorbcija Absorbcijas vidējā vērtība

Fosfātjonu masas koncentrācija, mg/l

(no kalibrēšanas grafika)

Fosfātjonu masas koncentrācija, mg/l

(analizējamajā ūdens paraugā)

1. 0,190,20 1,6 3,2

2. 0,20

3. 0,21

Ūdens parauga ņemšanas vieta un laiks. Vieta: Mežaparks, Ķīšezerā netālu no laivu stacijas, 10 m no krasta. Laiks: jūnijs.

Rezultātu analīze, izvērtēšana un secinājumi Saldūdens kvalitātes radītāji

3. tabulaRādītājs Vāji piesārņots Vidēji piesārņots Stipri piesārņots

PO3–4 , mg/l <0,03 <0,5 >0,5

[Latvijas vides pārskats 97, Rīga: Gandrs, 1998.]

Izmantojot 3. tabulas datus, izvērtē savu iegūto rezultātu un salīdzina ar prognozi.

Iegūtais rezultāts liecina, ka ūdens šajā vietā ir stipri piesārņots ar fosfātiem.

Darba beigās skolotājs ar skolēniem pārrunā jautājumus.Kādi ir iespējamie piesārņojuma iemesli?•Kādi var būt ieteikumi piesārņojuma novēršanai?•

40


MērķisPilnveidot pētnieciskās darbības prasmes, plānojot eksperimenta gaitu un sinte-

zējot kalcija karbonātu.

Sasniedzamais rezultātsPlāno darba gaitu, izvēloties drošas darba metodes, laboratorijas traukus, •piederumus un vielas.Eksperimentāli iegūst kalcija karbonātu, pareizi lietojot laboratorijas traukus, •piederumus un vielas.Analizē iegūtos rezultātus, salīdzinot tos ar teorētiski aprēķināto, novērtē •iespējamo kļūdu avotus un secina.




Izvēlas atbilstošus darba piederumus un vielas Patstāvīgi








Laboratorijas darbu ieteicams veikt divās atsevišķās mācību stundās. Pirmajā stundā skolēns veic darba plānošanas daļu, bet otrajā – praktisko daļu.

Skolotājam ir ieteicams pirmo darba plānošanas daļu līdz nākamajai stundai izskatīt, lai novērtētu skolēnu prasmi plānot darba gaitu. Ja skolēni darba pirmo daļu ir veikuši veiksmīgi, tad skolotājs izsniedz skolēnam pieprasītās vielas un laboratori-jas piederumus.

Ja skolēnu plānošanas daļa nav tālāk izmantojama laboratorijas darba veikšanai, tad skolēni tālāko darba daļu veic pēc skolotāja piedāvātā apraksta. Skolotājs vērtē skolēna eksperimentālās prasmes, prasmes iegūt un apkopot datus, izvērtēt tos un secināt.

Situācijas aprakstu var izmantot stundas sākumā, lai motivētu skolēnus.

Situācijas aprakstsAplūkojot krītpapīra lapu, redzams, ka tā atšķiras no citām papīra šķirnēm. Uz

krītpapīra iespiež mākslas grāmatas, katalogus un žurnālus, kuriem nepieciešami īpaši kvalitatīvi attēli. Krītpapīra īpašo kvalitāti (baltums, blīvums) nodrošina ar pildvielām, piemēram, TiO2, kaolīnu vai kalcija karbonātu, ko pievieno papīram. Krīts ir sastopams dabā, bet lai to varētu izmantot krītpapīra ražošanā, jāveic sarež-ģīts un dārgs krīta attīrīšanas process. Tādēļ dabā sastopamo krītu krītpapīra ražoša-nā neizmanto. Šim nolūkam lieto kalcija karbonātu, ko iegūst apmaiņas reakcijā.

Darba uzdevumsIegūt 2,0 g kalcija karbonāta, izmantojot divu ūdenī šķīstošu sāļu 1 M

šķīdumus.Skolēniem nepieciešama šķīdības tabula.

Aprēķinu piemērsĶīmiskās reakcijas vienādojums: Na2CO3 +CaCl2 →CaCO3↓+ 2NaClAprēķinu piemērs:1) Apmaiņas reakcijā radīsies kalcija karbonāta nogulsnes.2) n(CaCO3)= m(CaCO3)/M(CaCO3)= 2,0g /100g/mol = 0,020mol3) n(Na2CO3)= n(CaCl2)=n(CaCO3)=0,020 mol4) V(Na2CO3)=n/c=0,02mol/1l= 0,02l5) V(Na2CO3)=V(CaCl2)= 0,02l

ŪDenĪ neŠĶĪSToŠA SĀLS IeGŪŠAnA

ĶĪMIJA 11. klase

41

Darba piederumi, vielas1 M Na2CO3 un CaCl2 šķīdumi, eksikators, piltuve, filtrpapīrs, Bunzena gredzens,

statīvs, stikla nūjiņa, 2 vārglāzes 100 ml, divi mērcilindri 25 ml, strūklene ar destilētu ūdeni, svari ±0,1g.

Darba gaitaAr mērcilindru nomēra 20 ml 1 M CaCl1. 2 un ielej 100 ml vārglāzē.Ar mērcilindru nomēra 20 ml 1 M Na2. 2CO3 un pievieno CaCl2 šķīdumam vārglāzē.Samaisa ar stikla nūjiņu.3. Sastāda filtrēšanas iekārtu.4. Uz elektroniskajiem svariem nosver filtrpapīru.5. Vārglāzes saturu filtrē un uz vārglāzes sienām un stikla nūjiņas palikušās no-6. gulsnes ar destilētu ūdeni ieskalo filtrā.Filtru ar iegūto vielu žāvē gaisā, vai termostatā 105 ºC temperatūrā.7. Izžāvēto filtrpapīru ar vielu ievieto eksikatorā.8. Pēc atdzišanas filtrpapīru ar vielu nosver.9. Aprēķina iegūtās vielas masu.10. Salīdzina praktiski iegūto kalcija karbonāta masu ar teorētiski iegūto masu.11.

Iegūto datu reģistrēšana un apstrādem(filtrpapīram) = ……………………………………………………m(filtrpapīram+ CaCO3) = ……………………………………………………m(CaCO3) = ……………………………………………………

Rezultātu analīze, izvērtēšana un secinājumiSalīdzina iegūtos rezultātus ar teorētiski aprēķinātajiem.Izvērtē iegūto datu ticamību un izvēlētās metodes trūkumus.

42


MērķisPilnveidot skolēnu izpratni par jonu kvalitatīvo pierādīšanu, eksperimentāli

pierādot dažādus anjonus.

Sasniedzamais rezultātsPierāda anjonus atbilstoši dotajai darba gaitai, novērojumus apkopo tabulā.•Raksta saīsinātos jonu reakciju vienādojumus, pamatojoties uz eksperimentā •veiktajiem novērojumiem.Secina par jonu apmaiņas reakciju izmantošanu anjonu kvalitatīvajai •pierādīšanai.












Darba uzdevumsKvalitatīvi pierādīt OH-, Cl-, SO4

2-, CO32-, S2- jonus.

Darba piederumi, vielasMetiloranža un fenolftaleīna šķīdumi, 0,1 M ūdensšķīdumi: NaOH, H2SO4,

Na2S, AgNO3, Pb(NO3)2, Na2CO3, NaCl, Na2SO4, BaCl2; pilienu plates vai 5 mēģe-nes, pilināmās pipetes, mēģeņu statīvs.

Darba gaita Pierāda anjonus atbilstoši darba gaitai (darba gaita – tabulā).1.

Ja izmanto pilienu plates, tad skolotājs skaidro, ka darba gaitā norādīto mililitru skaits atbilst pilienu skaitam.

Uzraksta veikto ķīmisko reakciju saīsinātos jonu vienādojumus.2. Secina, kurus jonus izmanto doto anjonu pierādīšanai un ieraksta tos datu tabulā.3.

AnJonU KVALITATĪVĀ PIeRĀDĪŠAnA

ĶĪMIJA 11. klase

43

Iegūto datu reģistrēšana un apstrādeAnjonu kvalitatīvās pierādīšanas reakcijas

TabulaPierā-dāmais jons

Darba gaita Novēro-jums

Saīsinātais jonu vienādojums

Pierādīšanai izmantojamais jons (vai indika-tors)

Oh- Pilienu platē iepilina 2 pilienus NaOh šķīduma. Piepilina 1 pilienu fenolftaleīna.

Krāsa mainās uz aveņ-sarkanu.

– Indikators

CO32- Pilienu platē

iepilina 1 pilienu Na2CO3 šķīduma. Pievieno 1 pilienu h2SO4 šķīduma. Nekavējoties novēro ķīmiskās reakcijas pazīmi.

Aktīvi izdalās gāze bez rakstu-rīgas smaržas.

2H+ + CO32- → CO2↑ + H2O H+

Cl- Pilienu platē iepilina 1 pilienu NaCl šķīduma. Pievieno 1 pilienu AgNO3 šķīduma.

Baltas nogul-snes. Ag+ + Cl - → AgCl↓ Ag+

S2- Pilienu platē iepilina 1 pilienu Na2S šķīduma. Pievieno 1 pilienu Pb(NO3)2 šķīduma.

Melnas nogul-snes. Pb2+ + S2- → PbS↓ Pb2+

SO42- Pilienu platē iepilina

1 pilienu Na2SO4 šķīduma. Pievieno 1 pilienu BaCl2 šķīduma.

Baltas nogul-snes. Ba2+ + SO4

2- → BaSO4↓ Ba2+

44


MērķisPilnveidot izpratni par kvantitatīvās analīzes metožu izmantošanas iespējām,

nosakot ūdens kopējo cietību ar tilpumanalīzes metodi.

Sasniedzamais rezultātsSastāda titrēšanas iekārtu, titrē un iegūtos datus reģistrē tabulā.•Aprēķina ūdens kopējo cietību un salīdzina iegūtos datus ar datiem literatūrā.•Novērtē mērījumu precizitāti.•












Situācijas apraksts Kalcija un magnija joni ir nepieciešami cilvēku, dzīvnieku un augu vielmaiņas

procesiem, tādēļ ciets ūdens, piemēram, avota ūdens ir veselīgs. Tomēr daudzām tehniskām vajadzībām ciets ūdens nav derīgs. Siltā ūdens piegādes sistēmās, veļas mašīnās, kafijas automātos un elektriskajās tējkannās veidojas nosēdumi (katlak-mens), kas izraisa šo iekārtu bojāšanos.

Par mīkstu ūdeni uzskata tādu, kura cietība ir mazāka par 1,5 mmol/l. Ja ūdens cietība pārsniedz 5 mmol/l, tad tas ir ciets ūdens. Dabīgo ūdeņu cietība nav

pastāvīgs lielums. Vienas ūdenskrātuves dažādās vietās tā var būt atšķirīga. Tā var mainīties arī atkarībā no gadalaika un laikapstākļiem. Piemēram, palu laikā Daugavas ūdens cietība salīdzinājumā ar ūdens cietību ziemā samazinās vairāk nekā divas reizes. Tādēļ, lai iegūtu kopējās cietības vidējo vērtību, jāveic ļoti liels analīžu skaits.

Pētāmā problēmaKāda ir analizējamā ūdens kopējā cietība?Iepriekšējā stundā pirms laboratorijas darba skolēniem tiek uzdots mājas darbs:

sagatavot tabulu, kurā apkopoti visas klases (vai grupas) titrēšanas rezultāti. Šajā stundā skolēni savstarpēji vienojas par to, kādi paraugi tiks analizēti:

ūdens paraugi var būt ņemti no vienas ūdenskrātuves dažādām vietām;1) ūdens paraugi var būt ņemti no dažādiem avotiem vai akām ar mērķi salīdzi-2) nāt to cietību;visiem skolēniem tiek izsniegts viens ūdens paraugs (piemēram, veikalā 3) pirkts minerālūdens), un, aprēķinot vidējo rezultātu, var spriest par mērīju-mu precizitāti.

Vērsiet skolēnu uzmanību uz to, ka katra parauga titrēšanas rezultāts tiks aprēķi-nāts no trijiem paralēliem mērījumiem. Vienu un to pašu paraugu titrēs trīs reizes. Pārrunājiet ar skolēniem, kāpēc tas nepieciešams?

HipotēzePiemērs. Analizējamā minerālūdens “Vichy” kopējā cietība ir robežās no 1,3–4,7

mmol/l.

Ja skolēni nosaka veikalā pirkta minerālūdens cietību, tad pēc kalcija un magnija jonu masas koncentrācijām, kuras norādītas uz etiķetes, var aprēķināt kopējo cietību.

Darba piederumi, vielas 0,02 M kompleksonsIII (Trilons B), amonija buferšķīdums ar pH 10, indikators

(eriohrommelnais).4 koniskās kolbas 250 ml, vārglāze 100 ml, birete 25 ml, Mora pipete 50 ml,

piltuve biretes uzpildīšanai, karotīte vielu ņemšanai, statīvs, ierīce šķidruma iepildī-šanai pipetē.

ŪDenS CIeTĪbAS KVAnTITATĪVĀ noTeIKŠAnA

ĶĪMIJA 11. klase

45

Amonija buferšķīduma pagatavošana. 1000 ml mērkolbā 54 g NH4Cl pievieno 350 ml koncentrēta amonjaka šķīduma ūdenī un atšķaida ar destilētu ūdeni līdz atzīmei.

Indikatora pagatavošana. Eriohrommelno sajauc ar NaCl masas attiecībā 1:100.

Darba gaita Sastāda titrēšanas iekārtu (1. attēls).Bireti izskalo ar nelielu kompleksonaIII 2. šķīduma tilpumu (apmēram 10 ml).Ar 50 m3. l Mora pipeti četrās koniskajās kol-bās ielej 50 ml analizējamā ūdens. Katrā kolbā pievieno 5 m4. l amonija buferšķī-duma un ≈50 mg (≈1/4 karotītes) indikato-ra erihrommelnā un saskalina.Uzpilda bireti ar kompleksonaIII šķīdumu 5. tā, lai šķīduma līmenis būtu precīzi līdz nulles atzīmei. Piltuvi izņem no biretes. Pirmo reizi titrējot, šķīdumu no biretes 6. izlaiž pa vienam mililitram, lai uzzinātu aptuveno kompleksonaIII tilpumu.Kad indikatora krāsa, pievienojot kār-7. tējo mililitru, vairs nemainās, titrēšanu pārtrauc un no biretes nolasa izlietotā kompleksonaIII tilpumu.

Paraugu, kura krāsa vairs nemainās, neizska-lo, bet saglabā, lai būtu vieglāk noteikt nākamo paraugu krāsu titrēšanas beigās!

Uzpilda bireti no jauna, kā norādīts darba gaitas 5. punktā.8. Titrē pirmo analīzes paraugu. Tā kā aptuvenais kompleksonaIII tilpums ir 9. zināms, tad sākumā var pievienot kompleksonuIII straujāk. Titrēšanas beigu daļā pievieno kompleksonu uzmanīgi pa vienam pilienam, ikreiz kolbu saskalojot. Kad indikatora krāsa, pievienojot kārtējo pilienu, vairs nemainās, titrēšanu pārtrauc un no biretes nolasa izlietotā kompleksonaIII tilpumu.Aprēķina kompleksonaIII vidējo tilpumu.10. Aprēķina ūdens kopējo cietību.11.

Att.

Titrēšanas iekārta

Iegūto datu reģistrēšana un apstrāde Piemērs.

Titrēšanas datiTabula

Parauga apzīmējums

Kolbas nr.

V(kompl.III), ml

Vvid., (kompl.III), ml

cx, mmol/l cx vid., mmol/l

A

1.

2.

3.

B

1.

2.

3.

C

1.

2.

3.

Ūdens kopējo cietību aprēķina ar formulu:

cx= c(kompl.III)⋅Vvid(kompl.III)⋅1000V(ūdens) , kur

cx – ūdens kopējā cietība, mmol/lc(kompl.III) – kompleksonaIII koncentrācija, mol/lVvid.(kompl.III) – patērētā kompleksonaIII vidējais tilpums, mlV(ūdens) – ūdens parauga tilpums, ml

Rezultātu analīze un izvērtēšanaKatra grupa vai pāris prezentē savus rezultātus. Skolēni papildina savas datu tabulas ar pārējo klasesbiedru iegūtajiem datiem.Salīdzina iegūtos datus ar datiem literatūrā, kas raksturo ūdens cietību. Ja skolēni ir analizējuši ūdens paraugus, kas ņemti no vienas ūdenskrātuves dažā-

dām vietām, analizē kopējās cietības atšķirības (ja tādas ir) un to cēloņus. Ja visi skolēni analizējuši viena ūdens paraugus, spriež par izdarīto mērījumu

precizitāti.

Secinājumi Secina, vai izvirzītā hipotēze par ūdens cietību apstiprinās.Secina, kādas ir analizētā ūdens izmantošanas iespējas.

46

JonU KVALITATĪVĀ noTeIKŠAnA DAbAS ŪDenS PARAUGĀDarba izpildes laiks 40 minūtes K _ 1 1 _ L D _ 0 5 _ 0 2

Mērķis Pilnveidot izpratni par kvalitatīvās analīzes izmantošanas iespējām, veicot jonu

kvalitatīvo noteikšanu dabas ūdens paraugos.

Sasniedzamais rezultātsIzvirza hipotēzi par ūdens kvalitatīvo sastāvu, pamatojoties uz informāciju •par ūdens izcelsmi. Izvēlas atbilstošu darba gaitu jonu pierādīšanai.•Veic kvalitatīvo jonu noteikšanu ūdens paraugos un novērojumus; molekulā-•ros, jonu un saīsinātos jonu vienādojumus reģistrē tabulā.Secina par dabas ūdeņu kvalitatīvo sastāvu. •












Situācijas apraksts Avota ūdens ir tīrs no bioloģiskā viedokļa, bet tas satur dažādus jonus. Šāds

ūdens parasti ir ciets, jo satur kalcija, magnija vai dzelzs(II) jonus. Ja ūdens paraugs ņemts no akas, to var raksturot kā gruntsūdeni.

Gruntsūdeņiem bieži ir saskarsme ar zemes virsējiem slāņiem. Ja gruntsūdenī ir

nonākuši notekūdeņi, tad tajos var konstatēt hlorīdjonus, un tas norāda uz ūdens slikto kvalitāti. Seklāku aku ūdens var saturēt arī organiskas vielas. Šādu ūdeni var lietot mājsaimniecībā, bet ne kā dzeramo ūdeni.

Ja ūdens paraugs ir ņemts no dziļurbuma vai tiek analizēts veikalā pirkts mi-nerālūdens, tad tajos ir daudz dažādu jonu, no kuriem laboratorijas darba ietvaros iespējams noteikt kalcija jonus, dzelzs jonus, kā arī sulfātjonus un hlorīdjonus.

Virszemes ūdens (upju, ezeru, grāvju u. c.) parasti ir mīksts, jo tas regulāri pa-pildinās ar nokrišņiem, un tādēļ izšķīdušo sāļu daudzums tajos ir mazs. Virszemes ūdens var saturēt arī organiskas vielas. Šādu ūdeni bez īpašas attīrīšanas nevar lie-tot par dzeramo ūdeni. Apdzīvotu vietu un rūpniecības uzņēmumu tuvumā ūdens var būt vairāk vai mazāk piesārņots, ko var konstatēt pēc pH pārmaiņām vai tādu jonu klātbūtnes, kuri nav sastopami dabas ūdeņos (piemēram, smago metālu joni).

Izmantojot kvalitatīvās analīzes metodes, nosaka, kādi joni atrodas ūdens paraugā. Lai analizētu ūdens paraugus, izvēlas reaģentus, kuri ar nosakāmo jonu veido nogulsnes, krāsainus vai gaistošus savienojumus.

Pētāmā problēmaKādus jonus satur pētāmā ūdens paraugs?

HipotēzePrognozē ūdens kvalitatīvo sastāvu, pamatojoties uz informāciju par ūdens

izcelsmi.Piemērs. Avota ūdens satur kalcija, magnija vai dzelzs jonus, kā arī sulfātjonus.

Darba piederumi, vielas 0,1 M ūdensšķīdumi: CH3COOH, HCl, HNO3, (CH3COO)2Pb vai Pb(NO3)2;

0,3 M (NH4)2C2O4, 0,5 M KSCN, 0,5 M BaCl2, 0,06 M AgNO3, 0,1 M svina acetāta, 2% K4[Fe(CN)6] šķīdums, universālindikatora papīrs, 10% H2O2 šķīdums, spirta lampiņa, mēģenes turētājs, 6 mēģenes, mēģeņu statīvs.

Šim laboratorijas darbam var izmantot arī ūdens testeru komplektus.

ĶĪMIJA 11. klase

47

Darba gaita Skolēni patstāvīgi prognozē pētāmā ūdens kvalitatīvo sastāvu. 1. Piemēram, ja tiek analizēts avota ūdens, tad sagaidāms, ka tas saturēs kalcija jonus, dzelzs jonus un sulfātjonus.Izvēlas jonus, kurus noteiks ūdens paraugā.2. Saskaņo izvēlētos jonus ar skolotāju.3. Jonus izvēlas atbilstoši ņemtajam ūdens paraugam.Pēc tabulā dotās informācijas izvēlas darba gaitu prognozēto jonu pierādīšanai.Uzmanību! Pēc darba obligāti jānomazgā rokas!Veido tabulu, kurā uzraksta nosakāmos jonus, novērojumus veiktajām ķīmis-4. kajām reakcijām un ķīmisko reakciju molekulāros, jonu un saīsinātos jonu vienādojumus.

Iegūto datu reģistrēšana un apstrāde Skolēni patstāvīgi veido datu tabulu.

Secinājumi Skolēni patstāvīgi uzraksta secinājumus par izvirzītās hipotēzes apstiprināšanu

vai noraidīšanu.

48

DZeLZS(II) JonU SPeKTRoFoToMeTRISKĀ noTeIKŠAnA ŪDenĪDarba izpildes laiks 40 minūtes K _ 1 1 _ L D _ 0 5 _ 0 3

MērķisPilnveidot izpratni par kvantitatīvās analīzes izmantošanas iespējām, spektrofo-

tometriski nosakot dzelzs(II) jonu koncentrāciju ūdens paraugā.

Sasniedzamais rezultātsIzvirza hipotēzi par dzelzs(II) jonu koncentrāciju ūdens paraugā, pamatojo-•ties uz informāciju par ūdens izcelsmi un novērtējot to vizuāli.Gatavo analizējamos šķīdumus, veic atkārtotus mērījumus ar •spektrofotometru.Zīmē kalibrēšanas grafiku, izmantojot IT.•Izvērtē iegūtos rezultātus, salīdzinot ar datiem literatūrā.•Secina par izvirzītās hipotēzes pareizību.•












Situācijas apraksts Elementam dzelzij ir liela bioloģiskā nozīme. Tā atrašanās ūdenī nelielā dau-

dzumā ir noderīga. Saskaņā ar ES normatīviem dzeramajā ūdenī maksimāli pie-ļaujamā dzelzs jonu koncentrācija (MKP) ir 0,2 mg/l. Tomēr, ņemot vērā Latvijas

īpašo ģeogrāfisko stāvokli, Rīgas pilsētas dzeramajā ūdenī līdz 2008. gadam dzelzs jonu MPK atļauta 0,4 mg/l. Citās Latvijas pilsētās, kurās dzeramo ūdeni iegūst no dziļurbumiem, dzelzs jonu MPK 0,4 mg/l ir atļauta līdz 2015. gadam. Ja kopējā dzelzs jonu koncentrācija ūdenī pārsniedz 1 mg/l, tad pasliktinās ūdens organo-leptiskās īpašības: parādās dzeltenīga nokrāsa, duļķainība un dažkārt arī piegarša. Šāds ūdens nav izmantojams arī tehniskām vajadzībām, kafijas automātos, elektris-kajās tējkannās un karstā ūdens boileros.

Pētāmā problēmaKāda ir dzelzs(II) jonu koncentrācija pētāmā ūdens paraugā?

HipotēzePrognozē dzelzs(II) jonu koncentrāciju ūdens paraugā, pamatojoties uz infor-

māciju par ūdens izcelsmi un novērtējot to vizuāli. Piemērs. Jūrmalas dziļurbuma ūdenī dzelzs(II) jonu koncentrācija ir lielāka par

0,4 mg/l, jo ūdenim ir dzeltenīga nokrāsa.

Lielumi, pazīmesNeatkarīgais mainīgais – dzelzs(II) jonu koncentrācijaAtkarīgais mainīgais – gaismas absorbcijaFiksētie lielumi – viļņa garums, kivetes biezums

Darba piederumi, vielas Spektrofotometrs, kivetes – 1 cm, salvete kivešu slaucīšanai, elektriskā plītiņa.

Kalibrēšanas grafika veidošanai un reaģentu pagatavošanai:Mora sāls (NH4)2Fe(SO4)2·6H2O, ciets 1,10-fenantrolīns, ciets hidroksilamīna

hidrogēnhlorīds NH2OH·HCl, destilēts ūdens, astoņas mērkolbas 50 ml, mērkolba 500 ml, mērpipetes 1 ml,

5 ml, 10 ml, divi mērcilindri 50 ml, mērcilindrs 100 ml, vārglāze 200 ml, svari ±0,01g.

ĶĪMIJA 11. klase

49

Skolēnam darba veikšanai: trīs 100 ml koniskās kolbas, trīs 100 ml mērkolbas, Mora pipete 25 ml, sālsskābe

ar koncentrāciju c(HCl) = 1 mol/l, koncentrēts amonjaka šķīdums, universālais indikatorpapīrs, analizējamā ūdens paraugs, filtrēšanas iekārta, 1,10-fenantrolīna šķīdums, 10% hidroksilamīna hidrogēnhlorīda ūdensšķīdums.

Dzelzs(II) standartšķīduma pagatavošana (Fe2+ 0,01 mg/ml).0,35 g Mora sāls ieber 500 ml mērkolbā, pielej 10 ml konc. H2SO4 un ar mērcilin-

dru uzmanīgi pielej 50 ml destilēta ūdens. Kad viela izšķīdusi, uzpilda mērkolbu ar destilētu ūdeni līdz atzīmei.

Darbā izmanto standartšķīdumu ar koncentrāciju 0,01 mg/ml, ko gatavo tieši pirms darba sākšanas. 10 ml iepriekšpagatavotā šķīduma pārnes 100 ml mērkolbā un atšķaida ar destilētu ūdeni līdz atzīmei.1,10-fenantrolīna šķīduma pagatavošana.

0,280 g 1,10-fenantrolīna izšķīdina 10 ml etanola un atšķaida ar destilētu ūdeni līdz 100 ml. Pagatavoto šķīdumu uzglabā tumša stikla pudelē.10 % hidroksilamīna hidrogēnhlorīda ūdens šķīduma pagatavošana.

10 g hidroksilamīna hidrogēnhlorīda izšķīdina 90 ml destilēta ūdens.

Kalibrēšanas grafika veidošana.Šķīdumi kalibrēšanas grafikam.

Sagatavo piecas numurētas mērkolbas un sesto mērkolbu ar uzrakstu 1. “Salīdzināšanas šķīdums”.Piecās2. numurētās 50 ml mērkolbās ielej ar mērpipeti 2, 4, 6, 8 un 10 ml dzelzs(II) standartšķīduma ar koncentrāciju 0,01 mg/ml.Sesto mērkolbu ar uzrakstu “Salīdzināšanas šķīdums” atstāj tukšu.3. Visās sešās4. mērkolbās ar mērpipeti ielej 1 ml 1,10-fenantrolīna šķīduma un uzpilda visas mērkolbas ar destilētu ūdeni līdz atzīmei.Visas mērkolbas uzpilda ar destilētu ūdeni līdz atzīmei, uzliek aizbāzni un 5. samaisa, apvēršot mērkolbu 10 reižu.

Absorbcijas mērīšana un datu apstrāde.Uzstāda viļņa garumu 1. 510 nm.1 cm kivetē ielej salīdzināšanas šķīdumu, kiveti noslauka un ievieto 2. spektrofotometrā. Kalibrē spektrofotometru atbilstoši spektrofotometra lietošanas aprakstam, 3. izmantojot salīdzināšanas šķīdumu, kurš nesatur dzelzs(II) jonus.

Mēra gaismas absorbciju šķīdumiem numurētajās mērkolbās.4. Izmantojot iegūtos datus, zīmē kalibrēšanas grafiku.5.

Piemērs.Gaismas absorbcijas atkarība no dzelzs(II) jonu koncentrācijas

1. tabulaKolbas

nr.Tilpums dzelzs(II) standartšķīdumam, ml

Absorbcija Dzelzs(II) jonu masas koncentrācija, mg/l

1. 2 0,4

2. 4 0,8

3. 6 1,2

4. 8 1,6

5. 10 2,0

Skolotājs vai laborants sagatavo kalibrēšanas šķīdumu sēriju un izmēra tiem ab-sorbciju. Skolēni patstāvīgi zīmē kalibrēšanas grafiku lietojumprogrammā MS Excel, izmantojot 1. tabulas datus.

Darba gaitaTrijās numurētās 100 1. ml koniskajās kolbās vai vārglāzēs ar 25 ml Mora pipeti ielej analizējamo ūdeni un katrā kolbā ar mērpipeti pievieno 1 ml 0,1 M HCl.Kolbas vai vārglāzes novieto uz elektriskās plītiņas un vāra apm. 10 minūtes, 2. lai izšķīdinātu visus dzelzs savienojumus. Noņem no plītiņas, atdzesē.Ja šķīdums ir duļķains, tad to filtrē.3. Filtrātu pārnes trijās numurētās 50 m4. l mērkolbās.Pievieno 1 m5. l hidroksilamīna hidrogēnhlorīda šķīduma un 1 ml 1,10-fenan-trolīna šķīduma. Pēc tam šķīdumu neitralizē ar koncentrētu amonija hidroksīda šķīdumu līdz 6. pH 4–5, uzpilda līdz atzīmei ar destilētu ūdeni, uzliek aizbāzni un samaisa. Analizējamo šķīdumu ielej kivetē. Kivetes sieniņas noslauka. Mēra gaismas 7. absorbciju pie 510 nm. No iegūtajām absorbcijas vērtībām aprēķina vidējo aritmētisko vērtību. 8. Ja kāda no iegūtajām vērtībām krasi atšķiras, to aprēķinā neizmanto!

50

Pēc kalibrēšanas grafika atrod dzelzs(II) jonu koncentrāciju analizējamajā 9. paraugā un, izmantojot aprēķinu formulu, atrod dzelzs(II) jonu koncentrāci-ju ūdenī. Dzelzs (II) jonu koncentrāciju analizējamajā paraugā aprēķina ar formulu:

cFe2+= cFe2+(kalibr)⋅Vkop

V(ūdens) , kur

cFe2+ – dzelzs (II) jonu koncentrācija analizējamajā paraugā, mg/l

cFe2+(kalibr.) – dzelzs (II) jonu koncentrācija, kas iegūta no kalibrēšanas grafi-

ka, mg/l Vkop. – kopējais analizējamā parauga tilpums, mlV(ūdens) – ūdens parauga tilpums, ml

Ja dzelzs (II) jonu saturs ūdenī ir mazs, tad 25 ml analizējamā ūdens parauga vietā būtu jāņem lielāks ūdens tilpums, piemēram, 45 ml. Tādā gadījumā arī aprēķi-nu formulā jālieto ņemtais ūdens tilpums.

Precīzāku rezultātu iegūst, ja koncentrāciju aprēķina pēc lineārās funkcijas vienā-dojuma kalibrēšanas grafikam.

Iegūto datu reģistrēšana un apstrādeDzelzs(II) jonu koncentrācija ūdens paraugā

2. tabulaKolbas

numursAbsorbcija Absorbcijas

vidējā vērtība

Dzelzs(II) jonu masas koncentrācija, mg/l(no kalibrēšanas grafika)

Dzelzs(II) jonu masas koncentrācija, mg/l(analizējamajā ūdens paraugā)

1.

2.

3.

Rezultātu analīze, izvērtēšana un secinājumi Secina, vai izvirzītā hipotēze ir apstiprinājusies, vai nē.

ĶĪMIJA 11. klase

51


MērķisPilnveidot skolēnu izpratni par alkānu izomēriju, veidojot izomēru modeļus,

rakstot to struktūrformulas un nosaucot atbilstoši IUPAC nomenklatūrai.

Sasniedzamais rezultātsVeido alkānu izomēru modeļus, ja zināmi to nosaukumi.•Raksta modeļos attēloto alkānu izomēru saīsinātās struktūrformulas, mole-•kulformulas un nosaukumus atbilstoši IUPAC nomenklatūrai.









Analizē, izvērtē eksperimenta rezultātus, secina –



Darba uzdevumsPēc dotajiem alkānu nosaukumiem izveidot molekulu modeļus, uzrakstīt to

saīsinātās struktūrformulas, molekulformulas. Dotajiem molekulu modeļiem uzrakstīt to saīsinātās struktūrformulas, mole-

kulformulas un nosaukumus atbilstoši IUPAC nomenklatūrai.

Darba piederumi, vielas Atomu modeļu komplekts.

Darba gaita Ieraksta 1. tabulā to alkānu nosaukumus, kuru molekulu modeļi jāveido:1.

1. darba grupa – heksāns; 2-metilpentāns; 2,2-dimetilbutāns; a) 2,3-dimetilbutāns;2. darba grupa – heptāns; 2,2,3-trimetilbutāns; 2,2-dimetilpentāns; b) 2-metilheksāns;3. darba grupa – oktāns; 2,2,4-trimetilpentāns; 2,3,4-trimetilpentāns; c) 2,3-dimetilheksāns.

Skolotājs izsniedz katras darba grupas uzdevumu uzrakstītu uz lapiņas. Izveido norādīto alkānu molekulu modeļus.2. Ieraksta 1. tabulā to saīsinātās struktūrformulas un molekulformulas.3. Pēc skolotāja norādījuma nodod savus izveidotos modeļus citai grupai.4. Skolotājs seko, lai, grupām mainoties, skolēni saņemtu modeļus no grupas ar atšķirīga varianta alkānu modeļiem. Skolēni strādā grupā, bet darba lapu aizpilda individuāli.Ieraksta 2. tabulā saņemto alkānu molekulu modeļu saīsinātās struktūrfor-5. mulas, molekulformulas un nosaukumus atbilstoši IUPAC nomenklatūrai.

ALKĀnU SASTĀVS, UZbŪVe Un noMenKLATŪRA

52

Iegūto datu reģistrēšana1. tabula

Alkānu nosaukumi, saīsinātās struktūrformulas un molekulformulas (pašu veidotajiem modeļiem)

1. darba grupaNr. Alkāna nosaukums Saīsinātā struktūrformula Molekul-

formula

1. heksāns CH3 CH2 CH2 CH2 CH2 CH3C6H14

2. 2-metilpentāns CH3 CH CH2 CH2 CH3

CH3

C6H14

3. 2,2-dimetilbutāns

CH3 C CH2 CH3

CH3

CH3C6H14

4. 2,3-dimetilbutāns CH3 CH CH CH3

CH3 CH3

C6h14


formula

1. heptāns Ch3─Ch2─Ch2─Ch2─Ch2─ Ch2─Ch3 C7H16

2. 2,2,3-trimetilbutāns; Ch3─C(Ch3)2─Ch2─ Ch2─Ch3 C7H16

3. 2,2-dimetilpentāns Ch3─C(Ch3)2─Ch(Ch3)─ Ch2─Ch3 C7H16

4. 2-metilheksāns Ch3─Ch(Ch3) ─Ch2─Ch2─ Ch2─Ch3 C7H16


formula

1. Oktāns CH3 CH2 CH2 CH2 CH2 CH2 CH2 CH3C8H18

2. 2, 2, 4-trimetilpentāns

CH3 C CH2 CH CH3

CH3 CH3

CH3C8H18

3. 2, 3, 4-trimetilpentāns CH3 CH CH CH CH3

CH3 CH3 CH3

C8H18

4. 2, 3-dimetilheksāns CH3 CH CH CH2 CH2 CH3

CH3 CH3

C8H18

2. tabulu skolēni aizpilda ar citas grupas gatavoto molekulu modeļu saīsinātajām struktūrformulām, nosaukumiem, molekulformulām. Atbildes skatīt attiecīgās darba grupas 1. tabulā.

ĶĪMIJA 11. klase

53

ALKĀnU SASTĀVS, UZbŪVe Un ĪPAŠĪbASDarba izpildes laiks 40 minūtes K _ 1 1 _ L D _ 0 6 _ 0 2

Mērķis Veidot skolēniem izpratni par alkānu sastāva, uzbūves saistību ar to īpašībām,

analizējot datus informācijas avotos.

Sasniedzamais rezultātsDotajā informācijas avotā atrod datus par alkānu viršanas temperatūrām un •oktānskaitli.Secina par likumsakarību starp alkānu uzbūvi un to viršanas temperatūrām •vai oktānskaitli, vizualizē to grafiski.







Lieto darba piederumus un vielas –





Laboratorijas darbs paredzēts 4 vai 8 skolēnu grupām.

Pētāmā problēma Vai pastāv likumsakarība starp alkānu sastāvu, uzbūvi un viršanas temperatūru?Vai pastāv likumsakarība starp alkānu sastāvu, uzbūvi un oktānskaitli?

Lielumi/ pazīmesAtkarīgais – viršanas temperatūra,°CAtkarīgais – oktānskaitlis Neatkarīgais – oglekļa atomu skaitsNeatkarīgais – alkāna molekulas struktūra (sazarotība)

Darba piederumi, vielas 2. tabula “Automobiļu degvielas sastāvā esošie alkāni” (pielikumā).

Darba gaita Katra darba grupa saņem uzdevumu – 2. tabulā “Automobiļu degvielas sastā-

vā esošie alkāni” atrast norādītajiem alkāniem atbilstošu viršanas temperatūru un oktānskaitli un ierakstīt datu tabulā, sakārtojot alkānus:

1.–3. grupa, sākot ar mazāko sazarotību un beidzot ar lielāko sazarotību;a) 4. grupa, sākot ar mazāko un beidzot ar lielāko C atomu skaitu.b) Varianti darba grupām:1. grupai – heptānam un tā izomēriem;2. grupai - oktānam un tā izomēriem;3. grupai - heksānam un tā izomēriem;4. grupai - nesazarotiem alkāniem ar dažādu oglekļa atomu skaitu molekulā.

Iegūto datu reģistrēšanaAlkānu nosaukumi, molekulformulas un īpašības

Tabula1. darba grupai

Nr. Alkāna nosaukums Molekulformula Viršanas temperatūra,°C

Oktānskaitlis

1. heksāns C6h14 69 26

2. 2-metilpentāns C6h14 63 74

3. 2,2-dimetilbutāns C6h14 49 93

4. 2,3-dimetilbutāns C6h14 58 94

54

2. darba grupai

Nr. Alkāna nosaukums Molekulformula Viršanas temperatūra,°C

Oktānskaitlis

1. heptāns C7h16 98 0

2. 2-metilheksāns C7h16 90 41

3. 2, 2-dimetilpentāns C7h16 78 89

4. 2, 2, 3-trimetilbutāns C7h16 80 104

3. darba grupaiNr. Alkāna nosaukums Molekulformula Viršanas

temperatūra,°COktānskaitlis

1. Oktāns C8h18 126 17

2. 2, 3-dimetilheksāns C8h18 115 79

3. 2, 5-dimetilheksāns C8h18 109 56

4. 2, 3, 4-trimetilpentāns C8h18 113 96

2, 2, 4-trimetilpentāns C8h18 99 100

4. darba grupaiNr. Alkāna nosaukums Molekulformula Viršanas

temperatūra,°COktānskaitlis

1. Pentāns C5h12 36 62

2. heksāns C6h14 69 26

3. heptāns C7h16 98 0

4. Oktāns C8h18 126 17

Nonāns C9h20 151 ≤0

Iegūto datu apstrāde1. Darba lapā vizualizē sakarību.1.–3. grupa:

starp alkānu virknes sazarotību (metilgrupu skaitu) un viršanas temperatūru,a) starp alkānu virknes sazarotību (metilgrupu skaitu) un oktānskaitli.b)

4. grupa:starp oglekļa atomu skaitu un viršanas temperatūru,a) starp oglekļa atomu skaitu un oktānskaitli.b)

Stundas beigās skolotājs aicina pārstāvjus no katras grupas pie tāfeles (vai uz ko-doskopa plēvēm, uz kurām ir uzzīmētas koordinātu asis) atzīmēt iegūtās sakarības.

Ieteicams veidot 4 diagrammas:starp alkānu virknes sazarotību (metilgrupu skaitu) un viršanas temperatūru,a) starp alkānu virknes sazarotību (metilgrupu skaitu) un oktānskaitli,b) starp oglekļa atomu skaitu un viršanas temperatūru,c) starp oglekļa atomu skaitu un oktānskaitli.d)

Rezultātu izvērtēšana un analīze Atrod iespējamās likumsakarības, analizējot visu darba grupu iegūtās

diagrammas.Atzīmē ar (+), ja diagrammā ir redzama likumsakarība, ar (-), ja likumsakarības nav.

Raksturojums Likumsakarība

Nesazarotu alkānu viršanas temperatūra ir atkarīga no oglekļa atomu skaita tajos.

(+)

Alkāniem ar vienu un to pašu oglekļa atomu skaitu molekulā viršanas temperatūra ir atkarīga no to virknes sazarotības.

(-)

Nesazarotu alkānu oktānskaitlis ir atkarīgs no oglekļa atomu skaita tajos.

(-)

Alkāniem ar vienu un to pašu oglekļa atomu skaitu molekulā oktānskaitlis ir atkarīgs no to virknes sazarotības.

(+)

Secinājumi Secina, kādas likumsakarības pastāv starp alkānu sastāvu, uzbūvi un to viršanas

temperatūru vai oktānskaitli.Pieaugot oglekļa atomu skaitam nesazarotā virknē, pieaug alkāna viršanas

temperatūra.Palielinoties virknes sazarotībai, pieaug oktānskaitlis.

ĶĪMIJA 11. klase

55

56

© ISEC, 2008

Projekts īstenots ar eiropas Savienības finansiālu atbalstu

Documents

PĒTNIECISKĀ DARBĪBA - old.kimijas-sk.lvold.kimijas-sk.lv/metodiskie_materiali/esf_projektos_izstradatie... · • Elektrolizējot sāļu ūdensšķīdumus, uz anoda notiek sāls