Ανάπτυξη Εκπαιδευτικού Λογισµικού και Ολοκληρωµένων Εκπαιδευτικών Πακέτων για τα Ελληνικά σχολεία της Πρωτοβάθµιας και ∆ευτεροβάθµιας Εκπαίδευσης & ∆ιάθεση Προϊόντων Εκπαιδευτικού Λογισµικού στα Σχολεία «Ανάπτυξη Ολοκληρωµένων Εκπαιδευτικών Πακέτων» Ανάδοχος Φορέας Έργου Οµάδα Ανάπτυξης του Έργου «Χηµικοί Υπολογισµοί Β» ΕΝΩΣΗ ΦΥΣΙΚΩΝ ΠΡΟΣΩΠΩΝ Γιαννακουδάκης Ανδρέας, Αναπλ. Καθηγητής Α.Π.Θ. Κουσαθανά Μαργαρίτα, Β’βάθµια εκπαίδευση Μπεκιάρης Νικόλαος, Β’βάθµια εκπαίδευση Σιγάλας Μιχάλης, Αναπλ. Καθηγητής Α.Π.Θ. (Συντονιστής) Ναλµπάντης Κωνσταντίνος, Β’βάθµια εκπαίδευση Σάλτα Αικατερίνη, Β’βάθµια εκπαίδευση Τζουγκράκη Χρυσή, Καθηγήτρια Ε.Κ.Π.Α. Χαριστός Νικόλαος, ∆ιδακτωρ Χηµείας, Α.Π.Θ. Συντονιστής έργου: Σιγάλας Μιχάλης Εκπαιδευτική οµάδα: Γιαννακουδάκης Ανδρέας Κουσαθανά Μαργαρίτα Ναλµπάντης Κωνσταντίνος Σάλτα Αικατερίνη Σιγάλας Μιχάλης Τζουγκράκη Χρυσή Χαριστός Νικόλαος Τεχνική οµάδα: Μπεκιάρης Νικόλαος Επιµέλεια: Σιγάλας Μιχάλης Υπεύθυνος/οι παρακολούθησης Σενιγάλιας Παύλος εκ µέρους του ΕΑ.ΙΤΥ: Πρόλογος Αγαπητέ συνάδελφε, Το βιβλίο αυτό περιλαµβάνει οδηγίες για τη διδακτική εφαρµογή µιας σειράς εκπαιδευτικών πληροφορίας και δραστηριοτήτων επικοινωνίας. Το µε αξιοποίηση κεντρικό τεχνολογιών θέµα όλων των δραστηριοτήτων είναι οι Χηµικοί Υπολογισµοί. Κάθε οµάδα δραστηριοτήτων επικεντρώνεται σε ένα συγκεκριµένο αντικείµενο και αναφέρεται στη χρήση ενός λογισµικού Χηµείας ή λογισµικού γενικής χρήσης που υπάρχει ήδη στους ηλεκτρονικούς υπολογιστές του σχολείου, αλλά και λογισµικού που σχεδιάστηκε, αναπτύχθηκε και διατίθεται ειδικά για αυτές τις δραστηριότητες Για κάθε αντικείµενο στο Βιβλίο του µαθητή διατίθεται Φύλλο Εργασίας, Οδηγίες Χρήσης του Λογισµικού και Φύλλο Αξιολόγησης. Σε µερικές περιπτώσεις τα δύο πρώτα ενσωµατώνονται σε ένα Φύλλο Εργασίας και Αξιολόγησης. Η οµάδα δηµιουργίας Έργο ΠΛΕΙΑ∆ΕΣ/ Νηρηίδες, Γ΄ ΚΠΣ ΕΑ.ΙΤΥ / Υπ.Ε.Π.Θ. i Περιεχόµενα Προσδιορισµός της διαλυτότητας στο νερό στερεών ουσιών ................ 1 Παρασκευή διαλυµάτων µε περιεκτικότητα % w/w ......................... 5 Παρασκευή διαλυµάτων µε περιεκτικότητα % w/v ........................ 10 Παρασκευή διαλυµάτων µε περιεκτικότητα % v/v ........................ 14 Επίδραση της θερµοκρασίας στη διαλυτότητα της σακχαρόζης στο νερό ......................................................... 19 Νόµοι αερίων: Νόµος Boyle ...................................................... 23 Νόµοι αερίων: Νόµος του Gay Lussac ........................................ 27 Νόµοι αερίων: Συνδυαστική εξίσωση αερίων ............................... 31 Νόµοι αερίων: Καταστατική εξίσωση αερίων ................................ 35 Αραίωση και ανάµιξη διαλυµάτων ισχυρών ηλεκτρολυτών ............. 39 Η ραδιοχρονολόγηση µε 14 C ..................................................... 43 Σύνθεση και προσδιορισµός του pH διαλυµάτων αλάτων ............... 48 Ρυθµιστικά διαλύµατα .............................................................. 56 Ογκοµέτρηση, Οξυµετρία – Αλκαλιµετρία ................................... 62 Περιεχόµενα του CD .............................................................. 67 Οδηγίες χρήσης και εγκατάστασης λογισµικού ............................ 71 Έργο ΠΛΕΙΑ∆ΕΣ/ Νηρηίδες, Γ΄ ΚΠΣ ΕΑ.ΙΤΥ / Υπ.Ε.Π.Θ. iii Προσδιορισµός της διαλυτότητας στο νερό στερεών ουσιών Οδηγίες για τον καθηγητή Προσδιορισµός της διαλυτότητας στο νερό στερεών ουσιών – Οδηγίες για τον καθηγητή Τάξη B΄ Γυµνασίου - A’ Λυκείου Μάθηµα Χηµεία Γνωστικό αντικείµενο: ∆ιαλυτότητα στο νερό στερεών ουσιών ∆ιδακτική ενότητα ∆ιαλύµατα – Από το νερό στο άτοµο – Βασικές έννοιες Απαιτούµενος χρόνος 2 διδακτικές ώρες Ειδικοί διδακτικοί στόχοι Οι διδακτικοί στόχοι αυτών των δραστηριοτήτων είναι οι παρακάτω: • • • Να µπορούν οι µαθητές/τριες να διατυπώνουν τον ορισµό της διαλυτότητας των ουσιών στο νερό. Να µπορούν οι µαθητές/τριες να προσδιορίζουν πειραµατικά τη διαλυτότητα των ουσιών στο νερό. Να µπορούν οι µαθητές/τριες να χαρακτηρίζουν ένα διάλυµα κορεσµένο ή ακόρεστο. Το σενάριο βασίζεται σε µια από τις προσοµοιώσεις εργαστηρίου που έχουν αναπτυχθεί από µέλη της οµάδας και περιλαµβάνονται στο CD-ROM «Ο Θαυµαστός κόσµος της Χηµείας» που υλοποιήθηκε στα πλαίσια του έργου «Ανάπτυξη υποστηρικτικού εκπαιδευτικού υλικού για το µάθηµα της Χηµείας Γυµνασίου» του Παιδαγωγικού Ινστιτούτου. Η επιλογή αυτή έγινε γιατί πιστεύουµε ότι σε τέτοιου είδους δραστηριότητες πρέπει να χρησιµοποιούνται απόλυτα εξειδικευµένα εκπαιδευτικά λογισµικά. Περιγραφή Ζητείται από τους µαθητές, αφού εξοικειωθούν µε τη χρήση του λογισµικού µε επίδειξη από τον καθηγητή, διερεύνηση του λογισµικού ή διάβασµα των οδηγιών, να … • • Προσδιορίσουν της διαλυτότητας στερεών ουσιών στο νερό σε δεδοµένες συνθήκες. Να παρασκευάσουν διαλύµατα προσθέτοντας σε 100 g νερού συγκεκριµένη ποσότητα διαλυµένης ουσίας και κατόπιν να παρατηρήσουν αν διαλύθηκε όλη η διαλυµένη ουσία ή όχι. Κατόπιν να χαρακτηρίσουν τα διαλύµατα κορεσµένα ή ακόρεστα. στα πλαίσια µιας διδακτικής ώρας. Στη συνέχεια, στα πλαίσια µιας δεύτερης διδακτικής ώρας ζητείται από τους µαθητές να απαντήσουν στις ερωτήσεις ενός φύλλου αξιολόγησης χωρίς τη βοήθεια του λογισµικού. Έργο ΠΛΕΙΑ∆ΕΣ/ Νηρηίδες, Γ΄ ΚΠΣ ΕΑ.ΙΤΥ / Υπ.Ε.Π.Θ. 1 Προσδιορισµός της διαλυτότητας στο νερό στερεών ουσιών Οδηγίες για τον καθηγητή Οδηγίες Α. Εισαγωγική δραστηριότητα Χωρίστε τους µαθητές σε ισάριθµες οµάδες, ανάλογα µε τον αριθµό των υπολογιστών που έχετε διαθέσιµους στο εργαστήριο. ∆ώστε σε κάθε οµάδα µαθητών µια φωτοτυπία µε τις οδηγίες του λογισµικού (αρχείο «∆ιαλυτότητα_Οδηγίες.pdf»). Β. Προσδιορισµός της διαλυτότητας στερεών ουσιών στο νερό σε δεδοµένες συνθήκες. Να προσδιορίσετε στο εικονικό εργαστήριο τις διαλυτότητες των παρακάτω ουσιών: 1. Αλάτι. 2. Υπερµαγγανικό κάλιο. Αποτελέσµατα Προσδιορισµός της διαλυτότητας στερεών ουσιών στο νερό ΟΥΣΙΑ ∆ΙΑΛΥΤΟΤΗΤΑ (g ουσίας /100 g νερού) Αλάτι 36 Υπερµαγγανικό κάλιο 6 Προτρέψτε του µαθητές να εκτελούν το πείραµα και να µην επιβεβαιώνουν απλώς το αποτέλεσµά τους στον υπολογιστή. Γ. Κορεσµένα ή ακόρεστα διαλύµατα; Σε ποτήρι που περιέχει 100 g νερού προσθέστε τις παρακάτω ποσότητες θειικού χαλκού. Σε κάθε περίπτωση να προσδιορίσετε αν η υγρή φάση που προκύπτει µετά το πέρας της ανάδευσης αποτελεί κορεσµένο ή ακόρεστο διάλυµα. 1. Σε ποτήρι που περιέχει 100 g νερού προσθήκη 20 g θειικού χαλκού και ανάδευση. (1) 2. Σε ποτήρι που περιέχει 100 g νερού προσθήκη 40 g θειικού χαλκού και ανάδευση. (1) Οδηγίες Για κάθε διάλυµα … 1. Προσθέστε στο ποτήρι 100 g νερό µε τη βοήθεια του υδροβολέα. 2. Τοποθετήστε την ύαλο στον ηλεκτρονικό ζυγό και προσθέστε την συνολική ποσότητα του θειικού χαλκού. (Στο 1ο πείραµα 20 g και στο δεύτερο 40 g). 3. Αδειάστε το περιεχόµενο της υάλου στο ποτήρι και αναδέψτε µε την ράβδο. 4. Παρατηρήστε στο ποτήρι βρασµού αν µετά την ανάδευση παραµένει αδιάλυτο ίζηµα, αλλά και στον πίνακα του εικονικού εργαστηρίου αν η ποσότητα της ουσίας που χρησιµοποιήσατε διαλύθηκε όλη ή όχι. 5. Συµπληρώστε τα δεδοµένα του πειράµατος στον παρακάτω πίνακα. Έργο ΠΛΕΙΑ∆ΕΣ/ Νηρηίδες, Γ΄ ΚΠΣ ΕΑ.ΙΤΥ / Υπ.Ε.Π.Θ. 2 Προσδιορισµός της διαλυτότητας στο νερό στερεών ουσιών Οδηγίες για τον καθηγητή Κορεσµένα ή ακόρεστα διαλύµατα; g ΟΥΣΙΑΣ g ΝΕΡΟΥ g ΟΥΣΙΑΣ ΠΟΥ ∆ΙΑΛΥΘΗΚΑΝ ΚΟΡΕΣΜΕΝΟ/ ΑΚΟΡΕΣΤΟ Θειικός χαλκός (1) 20 100 20 Ακόρεστο Θειικός χαλκός (2) 40 100 33 Κορεσµένο ΑΞΙΟΛΟΓΗΣΗ ∆ώστε σε κάθε µαθητή µια φωτοτυπία µε το φύλλο αξιολόγησης (αρχείο «∆ιαλυτότητα_Φύλλο αξιολόγησης.pdf») και προτρέψτε τους να απαντήσουν στις ερωτήσεις στα πλαίσια µιας διδακτικής ώρας. Σηµαντικό ρόλο θα παίξει η φάση στην οποία οι µαθητές καλούνται να συζητήσουν τόσο για τις δυσκολίες που συνάντησαν όσο και για τις απαντήσεις που έδωσαν στα ερωτήµατα των δραστηριοτήτων. Σε αυτή τη φάση ο διδάσκων αναλαµβάνει το ρόλο του συντονιστή της συζήτησης, φροντίζει να παρακινεί τους µαθητές του και βοηθά ώστε να διατυπωθεί το επιστηµονικά αποδεκτό συµπέρασµα. Υπενθυµίζεται ότι οι διαλυτότητες στο νερό παρακάτω: των ουσιών που αφορούν οι ερωτήσεις είναι οι Ουσία ∆ιαλυτότητα Αλάτι (χλωριούχο νάτριο) 36 g / 100 g νερού Θειικός χαλκός 33 g / 100 g νερού Υπερµαγγανικό κάλιο 6 g / 100 g νερού Απαντήσεις Ερώτηση Απάντηση ∆ιαλυτότητα είναι η µέγιστη ποσότητα µιας ουσίας που µπορεί να διαλυθεί σε ορισµένη ποσότητα ... διαλύτη Η διαλυτότητα µιας ουσίας στο νερό µετριέται σε g ουσίας ανά ... νερού. 100 g Ο θειικός χαλκός διαλύεται περισσότερο από το αλάτι στο νερό. διαλύµατος 1000 g Σωστό Λάθος Η διαλυτότητα των στερεών ουσιών σε υγρούς διαλύτες συνήθως αυξάνεται µε την αύξηση της θερµοκρασίας. Σωστό Η διαλυτότητα των αερίων ουσιών σε υγρούς διαλύτες αυξάνεται µε την αύξηση της θερµοκρασίας. Σωστό Έργο ΠΛΕΙΑ∆ΕΣ/ Νηρηίδες, Γ΄ ΚΠΣ ΕΑ.ΙΤΥ / Υπ.Ε.Π.Θ. Λάθος Λάθος 3 Προσδιορισµός της διαλυτότητας στο νερό στερεών ουσιών Οδηγίες για τον καθηγητή Η διαλυτότητα των αερίων ουσιών σε υγρούς διαλύτες αυξάνεται µε την αύξηση της πίεσης. Ένα κορεσµένο διάλυµα χλωριούχου νατρίου (αλάτι) σε νερό περιέχει 300 g νερού. Ποια είναι η ποσότητα αλατιού που περιέχει; Ένα κορεσµένο διάλυµα θειικού χαλκού έχει µάζα 266g. Ο καθαρός θειικός χαλκός που περιέχει έχει µάζα… Σωστό Λάθος 36 108 100 166 g 200 g 66 g Προσθέτουµε 28 g θειικού χαλκού σε 100 mL νερού και αναδεύουµε καλά. Η υγρή φάση που προκύπτει µετά το πέρας της ανάδευσης είναι ………. διάλυµα. Ένα κορεσµένο διάλυµα υπερµαγγανικού καλίου περιέχει 24 g καθαρό υπερµαγγανικό κάλιο. Τότε η συνολική µάζα του διαλύµατος θα είναι: Έργο ΠΛΕΙΑ∆ΕΣ/ Νηρηίδες, Γ΄ ΚΠΣ ΕΑ.ΙΤΥ / Υπ.Ε.Π.Θ. Κορεσµένο Ακόρεστο 124 g 400 g 424 g 4 Παρασκευή διαλυµάτων µε περιεκτικότητα % w/w Οδηγίες για τον καθηγητή Παρασκευή διαλυµάτων µε περιεκτικότητα % w/w – Οδηγίες για τον καθηγητή Τάξη B΄ Γυµνασίου - A’ Λυκείου Μάθηµα Χηµεία Γνωστικό αντικείµενο: Περιεκτικότητα διαλυµάτων w/w ∆ιδακτική ενότητα ∆ιαλύµατα – Από το νερό στο άτοµο – Βασικές έννοιες Απαιτούµενος χρόνος 2 διδακτικές ώρες Ειδικοί διδακτικοί στόχοι Οι διδακτικοί στόχοι αυτών των δραστηριοτήτων είναι οι παρακάτω: • • • • • • • Να µπορούν οι µαθητές/τριες να διακρίνουν το διαλύτη και τη διαλυµένη ουσία σε ένα διάλυµα Να µπορούν οι µαθητές/τριες να ορίζουν την περιεκτικότητα διαλυµάτων % w/w. Να µπορούν οι µαθητές/τριες να ορίζουν την περιεκτικότητα % w/w. Να µπορούν οι µαθητές/τριες να παρασκευάζουν ορισµένη ποσότητα διαλυµάτων µε δοσµένη περιεκτικότητα % w/w. Να µπορούν οι µαθητές/τριες να ορίζουν την % w/w περιεκτικότητα διαλύµατος. Να µπορούν οι µαθητές/τριες να λύνουν απλά προβλήµατα σχετικά µε τη σύσταση διαλυµάτων µε περιεκτικότητα % w/w. Να µπορούν οι µαθητές/τριες να λύνουν απλά προβλήµατα σχετικά µε την περιεκτικότητα % w/w ενός διαλύµατος που προκύπτει µετά την αραίωσή του (προσθήκη διαλύτη). Το σενάριο βασίζεται σε µια από τις προσοµοιώσεις εργαστηρίου που έχουν αναπτυχθεί από µέλη της οµάδας και περιλαµβάνονται στο CD-ROM «Ο Θαυµαστός κόσµος της Χηµείας» που υλοποιήθηκε στα πλαίσια του έργου «Ανάπτυξη υποστηρικτικού εκπαιδευτικού υλικού για το µάθηµα της Χηµείας Γυµνασίου» του Παιδαγωγικού Ινστιτούτου. Η επιλογή αυτή έγινε γιατί πιστεύουµε ότι σε τέτοιου είδους δραστηριότητες πρέπει να χρησιµοποιούνται απόλυτα εξειδικευµένα εκπαιδευτικά λογισµικά. Περιγραφή Ζητείται από τους µαθητές, αφού εξοικειωθούν µε τη χρήση του λογισµικού µε επίδειξη από τον καθηγητή, διερεύνηση του λογισµικού ή διάβασµα των οδηγιών, να … • • • Παρασκευάσουν διαλύµατα µε δοσµένη περιεκτικότητα % w/w, αφού πρώτα υπολογίσουν τις απαιτούµενες ποσότητες διαλύτη και διαλυµένης ουσίας. Υπολογίσουν την περιεκτικότητα % w/w διαλυµάτων δοθέντων των ποσοτήτων διαλύτη και διαλυµένης ουσίας και στη συνέχεια να επιβεβαιώσουν τα αποτελέσµατά τους µε τη βοήθεια του λογισµικού. Υπολογίσουν την περιεκτικότητα % w/w ενός διαλύµατος µετά από διαδοχικές αραιώσεις του και στη συνέχεια να επιβεβαιώσουν τα αποτελέσµατά τους µε τη βοήθεια του λογισµικού. στα πλαίσια µιας διδακτικής ώρας. Στη συνέχεια, στα πλαίσια µιας δεύτερης διδακτικής ώρας ζητείται από τους µαθητές να απαντήσουν στις ερωτήσεις ενός φύλλου αξιολόγησης χωρίς τη βοήθεια του λογισµικού. Έργο ΠΛΕΙΑ∆ΕΣ/ Νηρηίδες, Γ΄ ΚΠΣ ΕΑ.ΙΤΥ / Υπ.Ε.Π.Θ. 5 Παρασκευή διαλυµάτων µε περιεκτικότητα % w/w Οδηγίες για τον καθηγητή Οδηγίες Α. Εισαγωγική δραστηριότητα Χωρίστε τους µαθητές σε ισάριθµες οµάδες, ανάλογα µε τον αριθµό των υπολογιστών που έχετε διαθέσιµους στο εργαστήριο. ∆ώστε σε κάθε οµάδα µαθητών µια φωτοτυπία µε τις οδηγίες του λογισµικού (αρχείο ww_Οδηγίες.pdf). Β. Παρασκευή διαλυµάτων µε δοσµένη περιεκτικότητα % w/w Να παρασκευάσετε στο εικονικό εργαστήριο τα παρακάτω διαλύµατα: 1. 100 g υδατικού διαλύµατος ζάχαρης µε περιεκτικότητα 8 % w/w. 2. 60 g υδατικού διαλύµατος αλατιού µε περιεκτικότητα 5 % w/w. 3. 80 g υδατικού διαλύµατος θειικού χαλκού µε περιεκτικότητα 20 % w/w. Αποτελέσµατα Παρασκευή διαλυµάτων µε δοσµένη περιεκτικότητα % w/w g ∆ΙΑΛΥΤΗ g ∆ΙΑΛΥΜΕΝΗΣ ΟΥΣΙΑΣ 100 g διαλύµατος ζάχαρης µε περιεκτικότητα 8 % w/w (1) 92 8 60 g διαλύµατος αλατιού µε περιεκτικότητα 5 % w/w (2) 57 3 80 g διαλύµατος θειικού χαλκού µε περιεκτικότητα 20 % w/w (3) 64 16 ∆ΙΑΛΥΜΑ Προτρέψτε του µαθητές να εκτελούν το πείραµα και να µην επιβεβαιώνουν απλώς το αποτέλεσµά τους στον υπολογιστή. Γ. Υπολογισµός περιεκτικότητας % w/w διαλυµάτων Να υπολογίσετε την % w/w περιεκτικότητα των υδατικών διαλυµάτων που παρασκευάζονται από την ανάµιξη … 1. 6 g ζάχαρης και 30 g νερού. 2. 5 g αλατιού και 40 g νερού. 3. 3 g θειικού χαλκού και 50 g νερού. Αποτελέσµατα Υπολογισµός περιεκτικότητας % w/w διαλυµάτων g ΟΥΣΙΑΣ g ∆ΙΑΛΥΤΗ g ∆ΙΑΛΥΜΑΤΟΣ % w/w ∆ιάλυµα ζάχαρης (1) 6 30 36 16.7 ∆ιάλυµα αλατιού (2) 5 40 45 11.1 ∆ιάλυµα θειικού χαλκού (3) 3 50 53 5.7 ∆ΙΑΛΥΜΑ Έργο ΠΛΕΙΑ∆ΕΣ/ Νηρηίδες, Γ΄ ΚΠΣ ΕΑ.ΙΤΥ / Υπ.Ε.Π.Θ. 6 Παρασκευή διαλυµάτων µε περιεκτικότητα % w/w Οδηγίες για τον καθηγητή ∆. Παρασκευή διαλύµατος µε δοσµένη περιεκτικότητα % w/w και διαδοχικές αραιώσεις του (προσθήκες διαλύτη) 1. Να παρασκευάσετε στο εικονικό εργαστήριο ένα υδατικό διάλυµα ζάχαρης (∆1) διαλύοντας 4 g ζάχαρης σε 21 g νερού. 2. Να υπολογίσετε την περιεκτικότητα % w/w του διαλύµατος που προκύπτει (∆2) αν στο προηγούµενο διάλυµα (∆1) προσθέσουµε άλλα 25 g νερού. 3. Να υπολογίσετε την περιεκτικότητα % w/w του διαλύµατος που προκύπτει (∆3) αν στο προηγούµενο διάλυµα (∆2) προσθέσουµε άλλα 50 g νερού. Αποτελέσµατα Παρασκευή διαλύµατος µε δοσµένη περιεκτικότητα % w/w και διαδοχικές αραιώσεις του (προσθήκες διαλύτη) g ΟΥΣΙΑΣ g ∆ΙΑΛΥΤΗ g ∆ΙΑΛΥΜΑΤΟΣ % w/w Αρχικό διάλυµα (∆1) 4 21 25 16 Μετά την προσθήκη 25 g νερού (∆2) 4 46 50 8 Μετά την προσθήκη άλλων 50 g νερού (∆3) 4 96 100 4 ∆ΙΑΛΥΜΑ ΑΞΙΟΛΟΓΗΣΗ ∆ώστε σε κάθε µαθητή µια φωτοτυπία µε το φύλλο αξιολόγησης (αρχείο «ww_Φύλλο αξιολόγησης.pdf»)) και προτρέψτε τους να απαντήσουν στις ερωτήσεις στα πλαίσια µιας διδακτικής ώρας. Σηµαντικό ρόλο θα παίξει η φάση στην οποία οι µαθητές καλούνται να συζητήσουν τόσο για τις δυσκολίες που συνάντησαν όσο και για τις απαντήσεις που έδωσαν στα ερωτήµατα των δραστηριοτήτων. Σε αυτή τη φάση ο διδάσκων αναλαµβάνει το ρόλο του συντονιστή της συζήτησης, φροντίζει να παρακινεί τους µαθητές του και βοηθά ώστε να διατυπωθεί το επιστηµονικά αποδεκτό συµπέρασµα. Απαντήσεις Ερώτηση Απάντηση m Αν m είναι η µάζα της διαλυµένης ουσίας και Μ η µάζα του διαλύτη, η µάζα του διαλύµατος, Mδ, είναι ίση µε ... M m+M Ένα διάλυµα µε περιεκτικότητα 5 % w/w περιέχει 5 g διαλυµένης ουσίας ανά 100 g ... Αν m είναι η µάζα της διαλυµένης ουσίας, Μ η µάζα του διαλύτη και Mδ η µάζα του διαλύµατος, η περιεκτικότητα του διαλύµατος ( χ % w/w) είναι ... διαλύτη διαλύµατος χ %=(m/Mδ)x100% χ %=(m/M)x100% χ %=(m/Mδ)% Έργο ΠΛΕΙΑ∆ΕΣ/ Νηρηίδες, Γ΄ ΚΠΣ ΕΑ.ΙΤΥ / Υπ.Ε.Π.Θ. 7 Παρασκευή διαλυµάτων µε περιεκτικότητα % w/w Οδηγίες για τον καθηγητή 5% Ένα υδατικό διάλυµα ζάχαρης που περιέχει 50 g ζάχαρης και 450 g νερού έχει περιεκτικότητα % w/w ίση µε ... 10 % 15 % 45 g Η µάζα ενός υδατικού διαλύµατος αλατιού που περιέχει 5 g αλατιού και 45 50 g g νερού είναι ίση µε ... 55 g 75 g Ένα υδατικό διάλυµα ζάχαρης µε περιεκτικότητα 25 % w/w πόση µάζα νερού περιέχει; 100 g ∆εν υπολογίζεται 4% Ένα υδατικό διάλυµα θειικού χαλκού ζυγίζει 80 g και περιέχει 4 g θειικό χαλκό. Η περιεκτικότητά του % w/w είναι ίση µε .... 5% 8% 550 g Ένα υδατικό διάλυµα ζάχαρης ζυγίζει 600 g και περιέχει 50 g ζάχαρη. Πόση µάζα νερού περιέχει; 600 g 650 g 200 g Ένα υδατικό διάλυµα αλατιού µε περιεκτικότητα 20 % w/w περιέχει 50 g αλάτι. Η µάζα του διαλύµατος είναι ίση µε ... 250 g ∆εν υπολογίζεται 18 g Ένα υδατικό διάλυµα αλατιού µε περιεκτικότητα 10 % w/w περιέχει 2 g αλάτι. Η µάζα του νερού είναι ίση µε ... 20 g ∆εν υπολογίζεται Σε 40 g υδατικού διαλύµατος ζάχαρης µε περιεκτικότητα 10 % w/w προσθέτουµε 60 g νερό. Ποια είναι η περιεκτικότητα % w/w του διαλύµατος που προκύπτει; 4% 6% 12 % 25 % Ένα υδατικό διάλυµα ζάχαρης ζυγίζει 60 g και περιέχει 45 g νερό. Η περιεκτικότητα % w/w είναι ίση µε ... 30 % 45 % 5g Ένα υδατικό διάλυµα ζάχαρης ζυγίζει 30 g και περιέχει 20 g νερό. Η µάζα της ζάχαρης που περιέχει είναι ίση µε ... 10 g 15 g Έργο ΠΛΕΙΑ∆ΕΣ/ Νηρηίδες, Γ΄ ΚΠΣ ΕΑ.ΙΤΥ / Υπ.Ε.Π.Θ. 8 Παρασκευή διαλυµάτων µε περιεκτικότητα % w/w Οδηγίες για τον καθηγητή 15 g Ένα υδατικό διάλυµα αλατιού µε περιεκτικότητα 30 % w/w πόση µάζα αλατιού περιέχει; 30 g ∆εν υπολογίζεται 230 g Ένα υδατικό διάλυµα αλατιού µε περιεκτικότητα 30 % w/w περιέχει 200 g νερό. Η µάζα του διαλύµατος είναι ίση µε ... 285 g 290 g 2,5 g Ένα υδατικό διάλυµα αλατιού µε περιεκτικότητα 14 % w/w περιέχει 21,5 g νερό. Η µάζα του αλατιού που περιέχει είναι ίση µε ... 3,5 g 7,0 g 5g Ένα υδατικό διάλυµα θειικού χαλκού µε περιεκτικότητα 5 % w/w πόση µάζα θειικού χαλκού περιέχει; 10 g ∆εν υπολογίζεται 5g Ένα υδατικό διάλυµα ζάχαρης µε περιεκτικότητα 5 % w/w έχει µάζα 200 g. Ποια είναι η µάζα της ζάχαρης που περιέχει; 10 g 20 g 144 g Ένα υδατικό διάλυµα ζάχαρης µε περιεκτικότητα 4 % w/w έχει µάζα 150 g. Ποια είναι η µάζα του νερού που περιέχει; 146 g 148 g Για την παρασκευή ενός διαλύµατος µε συγκεκριµένη µάζα Mδ και περιεκτικότητα % w/w απαιτείται υπολογισµός της µάζας της διαλυµένης ουσίας, προσθήκη αυτής στο δοχείο και προσθήκη νερού µέχρις η µάζα του διαλύµατος να γίνει Mδ. Σωστό Λάθος Για την παρασκευή ενός διαλύµατος µε συγκεκριµένη µάζα Mδ και Σωστό περιεκτικότητα % w/w, µπορούµε να υπολογίσουµε τη µάζα της διαλυµένης Λάθος ουσίας και τη µάζα του διαλύτη και να τα αναµίξουµε. Έργο ΠΛΕΙΑ∆ΕΣ/ Νηρηίδες, Γ΄ ΚΠΣ ΕΑ.ΙΤΥ / Υπ.Ε.Π.Θ. 9 Παρασκευή διαλυµάτων µε περιεκτικότητα % w/v Οδηγίες για τον καθηγητή Παρασκευή διαλυµάτων µε περιεκτικότητα % w/v – Οδηγίες για τον καθηγητή Τάξη B΄ Γυµνασίου - A’ Λυκείου Μάθηµα Χηµεία Γνωστικό αντικείµενο: Περιεκτικότητα διαλυµάτων w/v ∆ιδακτική ενότητα ∆ιαλύµατα – Από το νερό στο άτοµο – Βασικές έννοιες Απαιτούµενος χρόνος 2 διδακτικες ώρες Ειδικοί διδακτικοί στόχοι Οι διδακτικοί στόχοι αυτών των δραστηριοτήτων είναι οι παρακάτω: • • • • • • Να µπορούν οι µαθητές/τριες να διακρίνουν το διαλύτη και τη διαλυµένη ουσία σε ένα διάλυµα Να µπορούν οι µαθητές/τριες να ορίζουν την περιεκτικότητα % w/v. Να µπορούν οι µαθητές/τριες να παρασκευάζουν διαλύµατα µε δοσµένη περιεκτικότητα % w/v. Να µπορούν οι µαθητές/τριες να ορίζουν την % w/v περιεκτικότητα διαλύµατος. Να µπορούν οι µαθητές/τριες να λύνουν απλά προβλήµατα σχετικά µε τη σύσταση διαλυµάτων µε περιεκτικότητα % w/v. Να µπορούν οι µαθητές/τριες να λύνουν απλά προβλήµατα σχετικά µε την περιεκτικότητα % w/v ενός διαλύµατος που προκύπτει µετά την αραίωσή του, (προσθήκη διαλύτη). Το σενάριο βασίζεται σε µια από τις προσοµοιώσεις εργαστηρίου που έχουν αναπτυχθεί από µέλη της οµάδας και περιλαµβάνονται στο CD-ROM «Ο Θαυµαστός κόσµος της Χηµείας» που υλοποιήθηκε στα πλαίσια του έργου «Ανάπτυξη υποστηρικτικού εκπαιδευτικού υλικού για το µάθηµα της Χηµείας Γυµνασίου» του Παιδαγωγικού Ινστιτούτου. Η επιλογή αυτή έγινε γιατί πιστεύουµε ότι σε τέτοιου είδους δραστηριότητες πρέπει να χρησιµοποιούνται απόλυτα εξειδικευµένα εκπαιδευτικά λογισµικά. Περιγραφή Ζητείται από τους µαθητές, αφού εξοικειωθούν µε τη χρήση του λογισµικού µε επίδειξη από τον καθηγητή, διερεύνηση του λογισµικού ή διάβασµα των οδηγιών, να … • • • Παρασκευάσουν διαλύµατα µε δοσµένη περιεκτικότητα % w/v, αφού πρώτα υπολογίσουν την απαιτούµενη ποσότητα διαλυµένης ουσίας. Υπολογίσουν την περιεκτικότητα % w/v διαλυµάτων δοθέντων των ποσοτήτων διαλυµένης ουσίας και διαλύµατος και στη συνέχεια να επιβεβαιώσουν τα αποτελέσµατά τους µε τη βοήθεια του λογισµικού. Υπολογίσουν την περιεκτικότητα % w/v ενός διαλύµατος µετά από διαδοχικές αραιώσεις του και στη συνέχεια να επιβεβαιώσουν τα αποτελέσµατά τους µε τη βοήθεια του λογισµικού. στα πλαίσια µιας διδακτικής ώρας. Στη συνέχεια, στα πλαίσια µιας δεύτερης διδακτικής ώρας ζητείται από τους µαθητές να απαντήσουν στις ερωτήσεις ενός φύλλου αξιολόγησης χωρίς τη βοήθεια του λογισµικού. Έργο ΠΛΕΙΑ∆ΕΣ/ Νηρηίδες, Γ΄ ΚΠΣ ΕΑ.ΙΤΥ / Υπ.Ε.Π.Θ. 10 Παρασκευή διαλυµάτων µε περιεκτικότητα % w/v Οδηγίες για τον καθηγητή Οδηγίες Α. Εισαγωγική δραστηριότητα Χωρίστε τους µαθητές σε ισάριθµες οµάδες, ανάλογα µε τον αριθµό των υπολογιστών που έχετε διαθέσιµους στο εργαστήριο. ∆ώστε σε κάθε οµάδα µαθητών µια φωτοτυπία µε τις οδηγίες του λογισµικού (αρχείο “wv_Οδηγίες.pdf”). Β. Παρασκευή διαλυµάτων µε δοσµένη περιεκτικότητα % w/v Να παρασκευάσετε στο εικονικό εργαστήριο τα παρακάτω διαλύµατα: • • • • • • 100 mL υδατικού διαλύµατος ζάχαρης µε περιεκτικότητα 5 % w/v. 50 mL υδατικού διαλύµατος ζάχαρης µε περιεκτικότητα 6 % w/v. 100 mL υδατικού διαλύµατος αλατιού µε περιεκτικότητα 10 % w/v. 60 mL υδατικού διαλύµατος αλατιού µε περιεκτικότητα 5 % w/v. 100 mL υδατικού διαλύµατος θειικού χαλκού µε περιεκτικότητα 5 % w/v. 80 mL υδατικού διαλύµατος θειικού χαλκού µε περιεκτικότητα 5 % w/v. Αποτελέσµατα Παρασκευή διαλυµάτων µε δοσµένη περιεκτικότητα % w/v ∆ΙΑΛΥΜΑ g ∆ΙΑΛΥΜΕΝΗΣ ΟΥΣΙΑΣ 100 mL διαλύµατος ζάχαρης µε περιεκτικότητα 5 % w/v 5 50 mL διαλύµατος ζάχαρης µε περιεκτικότητα 6 % w/v 3 100 mL διαλύµατος αλατιού µε περιεκτικότητα 10 % w/v 10 60 mL διαλύµατος αλατιού µε περιεκτικότητα 5 % w/v 3 100 mL διαλύµατος θειικού χαλκού µε περιεκτικότητα 5 % w/v 5 80 mL διαλύµατος θειικού χαλκού µε περιεκτικότητα 5 % w/v 4 Προτρέψτε του µαθητές να εκτελούν το πείραµα και να µην επιβεβαιώνουν απλώς το αποτέλεσµά τους στον υπολογιστή. Γ. Υπολογισµός περιεκτικότητας % w/v διαλυµάτων Να παρασκευάσετε στο εικονικό εργαστήριο και να υπολογίσετε την % w/v περιεκτικότητα των υδατικών διαλυµάτων που παρασκευάζονται από την ανάµιξη … 1. 6 g ζάχαρης και τόσο νερό, ώστε ο συνολικός όγκος διαλύµατος να είναι 30 mL. 2. 5 g αλατιού και τόσο νερό, ώστε ο συνολικός όγκος διαλύµατος να είναι 40 mL. 3. 3 g θειικού χαλκού και τόσο νερό, ώστε ο συνολικός όγκος διαλύµατος να είναι 50 mL. Έργο ΠΛΕΙΑ∆ΕΣ/ Νηρηίδες, Γ΄ ΚΠΣ ΕΑ.ΙΤΥ / Υπ.Ε.Π.Θ. 11 Παρασκευή διαλυµάτων µε περιεκτικότητα % w/v Οδηγίες για τον καθηγητή Αποτελέσµατα Υπολογισµός περιεκτικότητας % w/v διαλυµάτων ∆ΙΑΛΥΜΑ g ΟΥΣΙΑΣ mL ∆ΙΑΛΥΜΑΤΟΣ % w/v ∆ιάλυµα ζάχαρης (1) 6 30 20 ∆ιάλυµα αλατιού (2) 5 40 12,5 ∆ιάλυµα θειικού χαλκού (3) 3 50 6 ∆. Παρασκευή διαλύµατος µε δοσµένη περιεκτικότητα % w/v και υπολογισµός της νέας περιεκτικότητας που προκύπτει µε διαδοχικές αραιώσεις (προσθήκη διαλύτη). 1. Παρασκευάστε 25 mL υδατικού διαλύµατος αλατιού µε περιεκτικότητα 20 % w/v προσθέτοντας 5 g αλατιού και νερό µέχρις ότου ο όγκος του διαλύµατος να γίνει ίσος µε 25 mL. (∆1) 2. Προσθέστε στο διάλυµα (∆1) νερό µέχρις ότου ο όγκος του διαλύµατος να γίνει ίσος µε 50 mL, αναδέψτε και σηµειώστε στον πίνακα τον όγκο του διαλύµατος και την νέα περιεκτικότητα % w/v του διαλύµατος. (∆2) 3. Προσθέστε στο διάλυµα (∆2) νερό µέχρις ότου ο όγκος του διαλύµατος να γίνει ίσος µε 100 mL, αναδέψτε και σηµειώστε στον πίνακα τον όγκο του διαλύµατος και την νέα περιεκτικότητα % w/v του διαλύµατος. (∆3) Αποτελέσµατα Παρασκευή διαλύµατος µε δοσµένη περιεκτικότητα % w/v και υπολογισµός της νέας περιεκτικότητας που προκύπτει µε διαδοχικές αραιώσεις (προσθήκη διαλύτη). ∆ΙΑΛΥΜΑ g ΟΥΣΙΑΣ mL ∆ΙΑΛΥΜΑΤΟΣ % w/v Αρχικό διάλυµα (∆1) 5 25 20 Μετά την προσθήκη 25 mL νερού (∆2) 5 50 10 Μετά την προσθήκη άλλων 50 mL νερού (∆3) 5 100 5 ΑΞΙΟΛΟΓΗΣΗ ∆ώστε σε κάθε µαθητή µια φωτοτυπία µε το φύλλο αξιολόγησης (αρχείο “wv_Φύλλο αξιολόγησης.pdf”)) και προτρέψτε τους να απαντήσουν στις ερωτήσεις στα πλαίσια µιας διδακτικής ώρας. Σηµαντικό ρόλο θα παίξει η φάση στην οποία οι µαθητές καλούνται να συζητήσουν τόσο για τις δυσκολίες που συνάντησαν όσο και για τις απαντήσεις που έδωσαν στα ερωτήµατα των δραστηριοτήτων. Σε αυτή τη φάση ο διδάσκων αναλαµβάνει το ρόλο του συντονιστή της συζήτησης, φροντίζει να παρακινεί τους µαθητές του και βοηθά ώστε να διατυπωθεί το επιστηµονικά αποδεκτό συµπέρασµα. Απαντήσεις Ερώτηση Απάντηση Ένα διάλυµα µε περιεκτικότητα 15 % w/v περιέχει 15 g διαλυµένης ουσίας στα 100 mL ... διαλύτη Έργο ΠΛΕΙΑ∆ΕΣ/ Νηρηίδες, Γ΄ ΚΠΣ ΕΑ.ΙΤΥ / Υπ.Ε.Π.Θ. διαλύµατος 12 Παρασκευή διαλυµάτων µε περιεκτικότητα % w/v Οδηγίες για τον καθηγητή Αν m είναι η µάζα της διαλυµένης ουσίας και V ο όγκος του διαλύµατος, η περιεκτικότητα του διαλύµατος ( χ % w/v) είναι ... χ %=(m/V)% χ %=(m/V)/100% χ %=(m/V)x100% 5% Ένα υδατικό διάλυµα ζάχαρης που περιέχει 50 g ζάχαρης σε 1000 mL διαλύµατος έχει περιεκτικότητα % w/v ίση µε ... 10 % 20 %ι 75 mL Ένα υδατικό διάλυµα ζάχαρης µε περιεκτικότητα 25 % w/v πόσο όγκο νερού περιέχει; 100 mL ∆εν υπολογίζεται Ένα υδατικό διάλυµα θειικού χαλκού έχει όγκο 800 mL και περιέχει 32 g θειικό χαλκό. Η περιεκτικότητά του % w/v είναι ίση µε .... 4% 8% 16 % 20 mL Ένα υδατικό διάλυµα αλατιού µε περιεκτικότητα 20 % w/v περιέχει 5 g αλάτι. Ο όγκος του διαλύµατος είναι ίσος µε ... 25 mL ∆εν υπολογίζεται Σε 40 mL υδατικού διαλύµατος ζάχαρης µε περιεκτικότητα 10 % w/v προσθέτουµε νερό, ώστε ο τελικός όγκος του διαλύµατος να γίνει 80 mL. Ποια είναι η περιεκτικότητα % w/v του διαλύµατος που προκύπτει; 5% 10 % 20 % 15 g Ένα υδατικό διάλυµα αλατιού µε περιεκτικότητα 15 % w/v πόση µάζα αλατιού περιέχει; 30 g ∆εν υπολογίζεται 10 g Ένα υδατικό διάλυµα ζάχαρης µε περιεκτικότητα 5 % w/v έχει όγκο 300 mL. Ποια είναι η µάζα της ζάχαρης που περιέχει; 15 g 30 g Για την παρασκευή ενός διαλύµατος µε όγκο V και περιεκτικότητα % w/v απαιτείται υπολογισµός της µάζας της διαλυµένης ουσίας, προσθήκη αυτής στο δοχείο µέτρησης όγκου και προσθήκη νερού όγκου V. Για την παρασκευή ενός διαλύµατος µε όγκο V και περιεκτικότητα % w/v απαιτείται υπολογισµός της µάζας της διαλυµένης ουσίας, προσθήκη αυτής στο δοχείο µέτρησης όγκου και προσθήκη νερού µέχρις του συνολικού όγκου του διαλύµατος V. Έργο ΠΛΕΙΑ∆ΕΣ/ Νηρηίδες, Γ΄ ΚΠΣ ΕΑ.ΙΤΥ / Υπ.Ε.Π.Θ. Σωστό Λάθος Σωστό Λάθος 13 Παρασκευή διαλυµάτων µε περιεκτικότητα % v/v Οδηγίες για τον καθηγητή Παρασκευή διαλυµάτων µε περιεκτικότητα % v/v – Οδηγίες για τον καθηγητή Τάξη B΄ Γυµνασίου - A’ Λυκείου Μάθηµα Χηµεία Γνωστικό αντικείµενο: Περιεκτικότητα διαλυµάτων v/v ∆ιδακτική ενότητα ∆ιαλύµατα – Από το νερό στο άτοµο – Βασικές έννοιες Απαιτούµενος χρόνος 2 διδακτικές ώρες Ειδικοί διδακτικοί στόχοι Οι διδακτικοί στόχοι αυτών των δραστηριοτήτων είναι οι παρακάτω: • • • • • • Να µπορούν οι µαθητές/τριες να διακρίνουν το διαλύτη και τη διαλυµένη ουσία σε ένα διάλυµα Να µπορούν οι µαθητές/τριες να ορίζουν την περιεκτικότητα % v/v. Να µπορούν οι µαθητές/τριες να παρασκευάζουν διαλύµατα µε δοσµένη περιεκτικότητα % v/v. Να µπορούν οι µαθητές/τριες να ορίζουν την % v/v περιεκτικότητα διαλύµατος. Να µπορούν οι µαθητές/τριες να λύνουν απλά προβλήµατα σχετικά µε τη σύσταση διαλυµάτων µε περιεκτικότητα % v/v. Να µπορούν οι µαθητές/τριες να λύνουν απλά προβλήµατα σχετικά µε την περιεκτικότητα % v/v ενός διαλύµατος που προκύπτει µετά την αραίωσή του, (προσθήκη διαλύτη). Το σενάριο βασίζεται σε µια από τις προσοµοιώσεις εργαστηρίου που έχουν αναπτυχθεί από µέλη της οµάδας και περιλαµβάνονται στο CD-ROM «Ο Θαυµαστός κόσµος της Χηµείας» που υλοποιήθηκε στα πλαίσια του έργου «Ανάπτυξη υποστηρικτικού εκπαιδευτικού υλικού για το µάθηµα της Χηµείας Γυµνασίου» του Παιδαγωγικού Ινστιτούτου. Η επιλογή αυτή έγινε γιατί πιστεύουµε ότι σε τέτοιου είδους δραστηριότητες πρέπει να χρησιµοποιούνται απόλυτα εξειδικευµένα εκπαιδευτικά λογισµικά. Περιγραφή Ζητείται από τους µαθητές, αφού εξοικειωθούν µε τη χρήση του λογισµικού µε επίδειξη από τον καθηγητή, διερεύνηση του λογισµικού ή διάβασµα των οδηγιών, να … • • • Παρασκευάσουν διαλύµατα µε δοσµένη περιεκτικότητα % v/v, αφού πρώτα υπολογίσουν την απαιτούµενη ποσότητα διαλυµένης ουσίας . Υπολογίσουν την περιεκτικότητα % v/v διαλυµάτων δοθέντων των ποσοτήτων διαλυµένης ουσίας και διαλύµατος και στη συνέχεια να επιβεβαιώσουν τα αποτελέσµατά τους µε τη βοήθεια του λογισµικού. Υπολογίσουν την περιεκτικότητα % v/v ενός διαλύµατος µετά από διαδοχικές αραιώσεις του και στη συνέχεια να επιβεβαιώσουν τα αποτελέσµατά τους µε τη βοήθεια του λογισµικού. στα πλαίσια µιας διδακτικής ώρας. Στη συνέχεια, στα πλαίσια µιας δεύτερης διδακτικής ώρας ζητείται από τους µαθητές να απαντήσουν στις ερωτήσεις ενός φύλλου αξιολόγησης χωρίς τη βοήθεια του λογισµικού. Έργο ΠΛΕΙΑ∆ΕΣ/ Νηρηίδες, Γ΄ ΚΠΣ ΕΑ.ΙΤΥ / Υπ.Ε.Π.Θ. 14 Παρασκευή διαλυµάτων µε περιεκτικότητα % v/v Οδηγίες για τον καθηγητή Οδηγίες Α. Εισαγωγική δραστηριότητα Χωρίστε τους µαθητές σε ισάριθµες οµάδες, ανάλογα µε τον αριθµό των υπολογιστών που έχετε διαθέσιµους στο εργαστήριο. ∆ώστε σε κάθε οµάδα µαθητών µια φωτοτυπία µε τις οδηγίες του λογισµικού (αρχείο «vv_Οδηγίες.pdf»). Β. Παρασκευή διαλυµάτων µε δοσµένη περιεκτικότητα % v/v Να παρασκευάσετε στο εικονικό εργαστήριο τα παρακάτω διαλύµατα: • • • • 100 mL υδατικού διαλύµατος αιθανόλης µε περιεκτικότητα 10 % v/v. 50 mL υδατικού διαλύµατος αιθανόλης µε περιεκτικότητα 30 % v/v. 100 mL υδατικού διαλύµατος ακετόνης µε περιεκτικότητα 15 % v/v. 60 mL υδατικού διαλύµατος ακετόνης µε περιεκτικότητα 20 % v/v. Αποτελέσµατα Παρασκευή διαλυµάτων µε δοσµένη περιεκτικότητα % v/v mL ∆ΙΑΛΥΜΕΝΗΣ ΟΥΣΙΑΣ mL ∆ΙΑΛΥΜΑΤΟΣ 100 mL διαλύµατος αιθανόλης µε περιεκτικότητα 10 % v/v 10 100 50 mL διαλύµατος αιθανόλης µε περιεκτικότητα 30 % v/v 15 50 100 mL διαλύµατος ακετόνης µε περιεκτικότητα 15 % v/v 15 100 60 mL διαλύµατος ακετόνης µε περιεκτικότητα 20 % v/v 12 60 ∆ΙΑΛΥΜΑ Προτρέψτε του µαθητές να εκτελούν το πείραµα και να µην επιβεβαιώνουν απλώς το αποτέλεσµά τους στον υπολογιστή. Γ. Υπολογισµός περιεκτικότητας % v/v διαλυµάτων Να υπολογίσετε την % v/v περιεκτικότητα των παρακάτω διαλυµάτων που παρασκευάζονται όπως παρακάτω και κατόπιν να τα παρασκευάσετε στο εικονικό εργαστήριο: 1. 2. 3. 4. 10 mL αλκοόλης και προσθήκη νερού µέχρις ότου το διάλυµα να έχει όγκο 50 mL. (1) 5 mL αλκοόλης και προσθήκη νερού µέχρις ότου το διάλυµα να έχει όγκο 50 mL. (2) 20 mL ακετόνης και προσθήκη νερού µέχρις ότου το διάλυµα να έχει όγκο 80 mL. (3) 15 mL ακετόνης και προσθήκη νερού µέχρις ότου το διάλυµα να έχει όγκο 70 mL. (4) Αποτελέσµατα Έργο ΠΛΕΙΑ∆ΕΣ/ Νηρηίδες, Γ΄ ΚΠΣ ΕΑ.ΙΤΥ / Υπ.Ε.Π.Θ. 15 Παρασκευή διαλυµάτων µε περιεκτικότητα % v/v Οδηγίες για τον καθηγητή Υπολογισµός περιεκτικότητας % v/v διαλυµάτων ∆ΙΑΛΥΜΑ mL ουσίας mL ∆ΙΑΛΥΜΑΤΟΣ % v/v ∆ιάλυµα αλκοόλης (1) 10 50 20 ∆ιάλυµα αλκοόλης (2) 5 50 10 ∆ιάλυµα ακετόνης (3) 20 80 25 ∆ιάλυµα ακετόνης (4) 15 70 21,43 ∆. Παρασκευή διαλύµατος µε δοσµένη περιεκτικότητα % v/v και υπολογισµός της νέας περιεκτικότητας που προκύπτει µε διαδοχικές αραιώσεις (προσθήκη διαλύτη). 1. Παρασκευάστε 50 mL υδατικού διαλύµατος ακετόνης µε περιεκτικότητα 30 % v/v προσθέτοντας 15 mL ακετόνης και νερό µέχρις όγκου διαλύµατος ίσου µε 50 mL. (∆1) 2. Προσθέστε στο διάλυµα ∆1 νερό µέχρις ο όγκος του διαλύµατος να γίνει 75 mL, αναδέψτε και σηµειώστε στον πίνακα τον όγκο του διαλύµατος και την νέα περιεκτικότητα % v/v του διαλύµατος. (∆2) 3. Προσθέστε στο διάλυµα ∆2 νερό µέχρις ο όγκος του διαλύµατος να γίνει 100 mL, αναδέψτε και σηµειώστε στον πίνακα τον όγκο του διαλύµατος και την νέα περιεκτικότητα % v/v του διαλύµατος. (∆3) Αποτελέσµατα Παρασκευή διαλύµατος µε δοσµένη περιεκτικότητα % v/v και υπολογισµός της νέας περιεκτικότητας που προκύπτει µε διαδοχικές αραιώσεις (προσθήκη διαλύτη). mL ΟΥΣΙΑΣ mL ∆ΙΑΛΥΜΑΤΟΣ % v/v Αρχικό διάλυµα (∆1) 15 50 30 Μετά την πρώτη προσθήκη νερού (∆2) 15 75 20 Μετά τη δεύτερη προσθήκη νερού (∆3) 15 100 15 ∆ΙΑΛΥΜΑ ΑΞΙΟΛΟΓΗΣΗ ∆ώστε σε κάθε µαθητή µια φωτοτυπία µε το φύλλο αξιολόγησης (αρχείο «vv_Φύλλο αξιολόγησης.pdf») και προτρέψτε τους να απαντήσουν στις ερωτήσεις στα πλαίσια µιας διδακτικής ώρας. Σηµαντικό ρόλο θα παίξει η φάση στην οποία οι µαθητές καλούνται να συζητήσουν τόσο για τις δυσκολίες που συνάντησαν όσο και για τις απαντήσεις που έδωσαν στα ερωτήµατα των δραστηριοτήτων. Σε αυτή τη φάση ο διδάσκων αναλαµβάνει το ρόλο του συντονιστή της συζήτησης, φροντίζει να παρακινεί τους µαθητές του και βοηθά ώστε να διατυπωθεί το επιστηµονικά αποδεκτό συµπέρασµα. Έργο ΠΛΕΙΑ∆ΕΣ/ Νηρηίδες, Γ΄ ΚΠΣ ΕΑ.ΙΤΥ / Υπ.Ε.Π.Θ. 16 Παρασκευή διαλυµάτων µε περιεκτικότητα % v/v Οδηγίες για τον καθηγητή Απαντήσεις Ερώτηση Απάντηση Ένα διάλυµα µε περιεκτικότητα 25 % v/v περιέχει 25 mL διαλυµένης ουσίας ανά 100 mL ... διαλύτη διαλύµατος χ %=(v/V)x100 % Αν v είναι o όγκος της διαλυµένης ουσίας, V o όγκος του διαλύτη και Vδ ο όγκος του διαλύµατος, η περιεκτικότητα του διαλύµατος χ %=(v/Vδ)x100 % ( χ % v/v) είναι ... χ %=(v/Vδ) % 20 % Ένα υδατικό διάλυµα αιθανόλης όγκου 160 mL που περιέχει 40 mL αιθανόλης έχει περιεκτικότητα % v/v ίση µε ... 25 % 40 % 35 mL Ένα υδατικό διάλυµα αιθανόλης µε περιεκτικότητα 35 % v/v πόσο όγκο αιθανόλης περιέχει; 65 mL ∆εν υπολογίζεται 1% Ένα υδατικό διάλυµα ακετόνης έχει όγκο 25 mL και περιέχει 1 mL ακετόνης. Η περιεκτικότητά του % v/v είναι ίση µε .... 2% 4% Ένα υδατικό διάλυµα ακετόνης µε περιεκτικότητα 40 % v/v περιέχει 50 mL ακετόνη. Ο όγκος του διαλύµατος είναι ίσος µε ... 90 mL 125 mL ∆εν υπολογίζεται ∆εν υπολογίζεται Ένα υδατικό διάλυµα αιθανόλης µε περιεκτικότητα 10 % v/v περιέχει 4 mL αιθανόλη. Ο όγκος του διαλύµατος είναι ίσος µε ... 80 mL 40 mL 8% Σε 40 mL υδατικού διαλύµατος αιθανόλης µε περιεκτικότητα 20 % v/v προσθέτουµε νερό µέχρις ο όγκος του διαλύµατος να γίνει 100 mL. Ποια είναι η περιεκτικότητα % v/v του διαλύµατος που 16 % προκύπτει; 20 % 25 % Ένα υδατικό διάλυµα αιθανόλης έχει όγκο 20 mL και περιέχει 5 mL αιθανόλη. Η περιεκτικότητα % v/v είναι ίση µε ... 50 % 75 % 15 mL Ένα υδατικό διάλυµα ακετόνης µε περιεκτικότητα 15 % v/v πόσο 30 mL όγκο ακετόνης περιέχει; ∆εν υπολογίζεται Έργο ΠΛΕΙΑ∆ΕΣ/ Νηρηίδες, Γ΄ ΚΠΣ ΕΑ.ΙΤΥ / Υπ.Ε.Π.Θ. 17 Παρασκευή διαλυµάτων µε περιεκτικότητα % v/v Οδηγίες για τον καθηγητή Ένα υδατικό διάλυµα ακετόνης µε περιεκτικότητα 15 % v/v περιέχει 60 mL ακετόνης. O όγκος του διαλύµατος είναι ίσος µε ... 800 mL 400 mL ∆εν υπολογίζεται 3 mL Ένα υδατικό διάλυµα αιθανόλης µε περιεκτικότητα 3 % v/v πόσο 9 mL όγκο αιθανόλης περιέχει; ∆εν υπολογίζεται 60 mL Ένα υδατικό διάλυµα αιθανόλης µε περιεκτικότητα 40 % v/v έχει 75 mL όγκο 150 mL. Ποιος είναι o όγκος της αιθανόλης που περιέχει; 80 mL Για την παρασκευή ενός διαλύµατος µε συγκεκριµένο όγκο και περιεκτικότητα % v/v απαιτείται υπολογισµός του όγκου της διαλυµένης ουσίας, προσθήκη αυτής στο δοχείο µέτρησης όγκου και προσθήκη νερού µέχρις του συνολικού όγκου του διαλύµατος. Για την παρασκευή ενός διαλύµατος µε συγκεκριµένο όγκο και περιεκτικότητα % v/v απαιτείται υπολογισµός του όγκου της διαλυµένης ουσίας και του όγκου του νερού και ανάµιξή τους. Έργο ΠΛΕΙΑ∆ΕΣ/ Νηρηίδες, Γ΄ ΚΠΣ ΕΑ.ΙΤΥ / Υπ.Ε.Π.Θ. Σωστό Λάθος Σωστό Λάθος 18 Επίδραση θερµοκρασίας στη διαλυτότητα της σακχαρόζης στο νερό Οδηγίες για τον καθηγητή Επίδραση θερµοκρασίας στη διαλυτότητα της σακχαρόζης στο νερό Οδηγίες για τον καθηγητή Τάξη B΄ Λυκείου (Γενικής Παιδείας) Μάθηµα Χηµεία Γνωστικό αντικείµενο: ∆ιαλυτότητα σακχαρόζης ∆ιδακτική ενότητα Υδατάνθρακες Απαιτούµενος χρόνος 2 διδακτικές ώρες Ειδικοί διδακτικοί στόχοι Οι διδακτικοί στόχοι αυτών των δραστηριοτήτων είναι οι παρακάτω: • • • • Να µπορούν οι µαθητές/τριες να διατυπώνουν τον ορισµό της διαλυτότητας των ουσιών στο νερό. Να µπορούν οι µαθητές/τριες να προσδιορίζουν πειραµατικά τη διαλυτότητα των ουσιών στο νερό. Να µπορούν οι µαθητές/τριες να χαρακτηρίζουν ένα διάλυµα κορεσµένο ή ακόρεστο. Να µπορούν οι µαθητές/τριες να διατυπώνουν το αποτέλεσµα της µεταβολής της θερµοκρασίας στη διαλυτότητα της σακχαρόζης. Το σενάριο βασίζεται στο εξειδικευµένο λογισµικό IrYdium Chemistry Lab. Το λογισµικό αυτό διατίθεται δωρεάν στο διαδίκτυο «http://www.chemcollective.org/applets/vlab.php» και µεταγλωττίσθηκε - προσαρµόσθηκε ειδικά για τις Ελληνικές εκπαιδευτικές ανάγκες. Περιγραφή Ζητείται από τους µαθητές, αφού εξοικειωθούν µε τη χρήση του λογισµικού µε επίδειξη από τον καθηγητή, διερεύνηση του λογισµικού ή διάβασµα των οδηγιών, να … • • • Προσδιορίσουν της διαλυτότητας της σακχαρόζης στο νερό (g/100g διαλύτη)σε θερµοκρασίες από 25 – 90 οC. Να κατασκευάσουν και να σχολιάσουν διάγραµµα µεταβολής της διαλυτότητας σε συνάρτηση µε τη θερµοκρασία. Να προβλέψουν τη διαλυτότητα της σακχαρόζης σε διάφορες θερµοκρασίες. ∆ραστηριότητες Α. Εισαγωγική δραστηριότητα Γνωριµία µε το εικονικό εργαστήριο “∆ιαλυτότητα της σακχαρόζης στο νερό”. Χωρίστε τους µαθητές σε ισάριθµες οµάδες, ανάλογα µε τον αριθµό των υπολογιστών που έχετε διαθέσιµους στο εργαστήριο. ∆ώστε σε κάθε µαθητή το φύλλο εργασίας - αξιολόγησης (αρχείο «Σακχαρόζη_Φύλλο Εργασίας Αξιολόγησης.pdf») και τις Οδηγίες (αρχείο «VLab_Οδηγίες.pdf»). Ζητήστε τους να εξοικειωθούν µε τη λειτουργία του προγράµµατος εκτελώντας µε τη βοήθειά σας µια σειρά βασικών εργασιών διαβάζοντας παράλληλα τις οδηγίες και στη συνέχεια να εκτελέσουν τις παρακάτω δραστηριότητες. Έργο ΠΛΕΙΑ∆ΕΣ/ Νηρηίδες, Γ΄ ΚΠΣ ΕΑ.ΙΤΥ / Υπ.Ε.Π.Θ. 19 Επίδραση θερµοκρασίας στη διαλυτότητα της σακχαρόζης στο νερό Οδηγίες για τον καθηγητή ΣΗΜΕΙΩΣΗ: 1. Σε συνθήκες πραγµατικού εργαστηρίου µετά την προσθήκη της σακχαρόζης πρέπει να ακολουθεί ισχυρή ανάδευση για να διαλυθεί η µεγαλύτερη δυνατή ποσότητα σακχαρόζης. 2. Στην προσοµοίωση θεωρείται ότι κατά την αποµάκρυνση της υγρής φάσης παραµένει ξηρή αδιάλυτη σακχαρόζη. Έτσι δεν απαιτείται, όπως θα έπρεπε, ξήρανσή της. Επίσης η πυκνότητα του νερού θεωρείται ίση µε 1 g/mL για κάθε θερµοκρασία. ΠΡΟΣΟΧΗ: Προτρέψτε τους µαθητές να διαβάσουν προσεκτικά τις οδηγίες χρήσης του λογισµικού. Β. Προσδιορισµός της διαλυτότητας της σακχαρόζης στο νερό σε διάφορες θερµοκρασίες. Να προσδιορίσετε στο εικονικό εργαστήριο τη διαλυτότητα της σακχαρόζης στο νερό (g/100g διαλύτη) σε θερµοκρασίες από 25 έως 90 οC. Αποτελέσµατα ∆ιαλυτότητα της σακχαρόζης στο νερό σε διάφορες θερµοκρασίες Θερµοκρασία (οC) Μάζα νερού (g) Συνολική µάζα σακχαρόζης (g) Στερεό αδιάλυτο υπόλειµµα σακχαρόζης (Α g) ∆ΙΑΛΥΤΟΤΗΤΑ (g ουσίας /100 g νερού) = Μάζα σακχαρόζης που διαλύθηκε (g) στα 100 g νερού (150 – Α g) 25 100 150 31.787 118.213 40 100 150 23.430 126.570 50 100 150 17.861 132.139 60 100 150 12.296 137.704 70 100 150 6.735 143.265 80 100 150 1.182 148.818 90 100 150 0.000 150.000 Έργο ΠΛΕΙΑ∆ΕΣ/ Νηρηίδες, Γ΄ ΚΠΣ ΕΑ.ΙΤΥ / Υπ.Ε.Π.Θ. 20 Επίδραση θερµοκρασίας στη διαλυτότητα της σακχαρόζης στο νερό Οδηγίες για τον καθηγητή Β. Μελέτη επίδρασης της θερµοκρασίας στη διαλυτότητα της σακχαρόζης στο νερό. Ζητείται από τους µαθητές/τριες η εισαγωγή των δεδοµένων του παραπάνω πίνακα στο λογιστικό φύλλο (έγγραφο Excel) “Σακχαρόζη_Μαθητής.xls”, η κατασκευή της παρακάτω γραφικής παράστασης της διαλυτότητας της σακχαρόζης σε συνάρτηση µε τη θερµοκρασία και η απάντηση στις ακόλουθες ερωτήσεις. Αποτελέσµατα ∆ιαλυτότητα σακχαρόζης (g/100g νερού) . 160 155 150 145 140 135 130 125 120 115 110 105 100 -10 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 Θερµοκρασία (oC) Απαντήσεις στις ερωτήσεις. α. Παρατηρώντας τη γραφική παράσταση τι συµπεραίνετε για τη σχέση διαλυτότητας και θερµοκρασίας; Απάντηση Η διαλυτότητα αυξάνεται µε την αύξηση της θερµοκρασίας. β. Κρίνετε ότι η τιµή της διαλυτότητας που προσδιορίστηκε στους 90 οC είναι σωστή; (∆ικαιολογήστε την απάντηση σας) Απάντηση – ∆ικαιολόγηση Είναι προφανές ότι το σηµείο του διαγράµµατος για 90 οC δεν είναι σωστό καθόσον βρίσκεται εκτός της γραµµής της γραφικής παράστασης της µεταβολής της διαλυτότητας σε σχέση µε τη θερµοκρασία. Από τα αριθµητικά αποτελέσµατα παρατηρούµε ότι µετά την αποµάκρυνση της υγρής φάσης δεν απέµεινε στερεή αδιάλυτη σακχαρόζη. Ίσως στη θερµοκρασία αυτή µπορεί να διαλυθεί και άλλη σακχαρόζη και η διαλυτότητα στους 90 οC να είναι µεγαλύτερη από 150 g/100g νερού. Έργο ΠΛΕΙΑ∆ΕΣ/ Νηρηίδες, Γ΄ ΚΠΣ ΕΑ.ΙΤΥ / Υπ.Ε.Π.Θ. 21 Επίδραση θερµοκρασίας στη διαλυτότητα της σακχαρόζης στο νερό Οδηγίες για τον καθηγητή γ. Χαράξτε τη γραµµή που περιγράφει καλύτερα την εξάρτηση της διαλυτότητας από τη θερµοκρασία από 0 οC έως 90 οC. Με βάση τη γραµµή αυτή εκτιµήστε τη διαλυτότητα της σακχαρόζης στους 0 οC και 90 οC. Σχεδιάστε και εκτελέστε πείραµα ανάλογο της δραστηριότητας Α για να επιβεβαιώστε τις εκτιµήσεις σας και καταγράψτε και συγκρίνετε τα αποτελέσµατα. Εκτίµηση διαλυτότητας από το διάγραµµα Πειραµατική εύρεση της διαλυτότητας 0 οC: 104 g/100g 90 οC: 154 g/100g 0 οC: 104.296 g/100g 90 οC: 154.364 g/100g δ. Σε κωνική φιάλη προστίθενται 50 g νερού και 73,0 g σακχαρόζης, η θερµοκρασία του µίγµατος διατηρείται σταθερή στους 60 οC και αναδεύεται ισχυρά. Η υγρή φάση στην κωνική φιάλη αποτελεί κορεσµένο ή ακόρεστο διάλυµα σακχαρόζης; (∆ικαιολογήστε την απάντησή σας) Απάντηση – ∆ικαιολόγηση Εφόσον η διαλυτότητα στους 60 οC είναι 137,704 g/100g, στα 50 g νερού θα διαλύονται 137,704/2=68,852 g σακχαρόζης. Συνεπώς η υγρή φάση θα αποτελεί κορεσµένο διάλυµα και θα συνυπάρχουν στην κωνική και 73,0-68,852 = 4,148 g αδιάλυτης στερεής σακχαρόζης ε. Σε κωνική φιάλη προστίθενται 200 g νερού και 250 g σακχαρόζης, η θερµοκρασία του µίγµατος διατηρείται σταθερή στους 80 οC και αναδεύεται ισχυρά. Η υγρή φάση αποτελεί κορεσµένο ή ακόρεστο διάλυµα σακχαρόζης; (∆ικαιολογήστε την απάντησή σας) Απάντηση – ∆ικαιολόγηση Εφόσον η διαλυτότητα στους 80 οC είναι 148,818 g/100g, στα 200 g νερού θα διαλύονται 148,818x2=296,636 g σακχαρόζης. Συνεπώς τα 250 g σακχαρόζης θα διαλυθούν πλήρως η υγρή φάση θα αποτελεί ακόρεστο διάλυµα. στ. Το περιεχόµενο της φιάλης του προηγούµενου ερωτήµατος ψύχεται στους 25 οC. Η υγρή φάση µετά την ψύξη αποτελεί κορεσµένο ή ακόρεστο διάλυµα σακχαρόζης; Τι θα παρατηρηθεί στην κωνική; (∆ικαιολογήστε την απάντησή σας) Απάντηση – ∆ικαιολόγηση Εφόσον στους 25 οC η διαλυτότητα αλλάζει και γίνεται 118,213 g/100g, τα 200 g νερού µπορούν να διαλύσουν µόνο 118,213x2=236,426 g σακχαρόζης. Συνεπώς αναµένεται να εµφανιστεί ποσότητα στερεής αδιάλυτης σακχαρόζης (ίζηµα) ίση µε 250-236,426 = 13,574 g και η υγρή φάση να είναι πλέον κορεσµένο διάλυµα. Έργο ΠΛΕΙΑ∆ΕΣ/ Νηρηίδες, Γ΄ ΚΠΣ ΕΑ.ΙΤΥ / Υπ.Ε.Π.Θ. 22 Νόµοι αερίων: Νόµος του Boyle Οδηγίες για τον καθηγητή Νόµοι αερίων: Νόµος του Boyle – Οδηγίες για τον καθηγητή Τάξη Α΄ Λυκείου Μάθηµα Χηµεία Γνωστικό αντικείµενο: Νόµος του Boyle ∆ιδακτική ενότητα Στοιχειοµετρία Απαιτούµενος χρόνος 2 διδακτικές ώρες Ειδικοί διδακτικοί στόχοι Οι διδακτικοί στόχοι αυτών των δραστηριοτήτων είναι οι παρακάτω: • • • • • Να µπορούν οι µαθητές/τριες να διατυπώνουν τη σχέση πίεσης – όγκου ορισµένης ποσότητας αερίου, υπό την προϋπόθεση ότι η θερµοκρασία παραµένει σταθερή. Να µπορούν οι µαθητές/τριες να εξαγάγουν πειραµατικά το νόµο του Boyle. Να αναπτύσσουν οι µαθητές/τριες επιστηµονικές δεξιότητες, µέσω της εµπλοκής τους σε πειραµατικές διαδικασίες πραγµατικών καταστάσεων προσοµοιωµένων σε υπολογιστικό περιβάλλον. Να προβλέπουν οι µαθητές/τριες πως µεταβάλλεται η πίεση ορισµένης ποσότητας αερίου όταν µεταβάλλεται ο όγκος και η θερµοκρασία παραµένει σταθερή. Να µπορούν οι µαθητές/τριες να ερµηνεύουν γραφικές παραστάσεις. Το σενάριο βασίζεται σε µια από τις προσοµοιώσεις εργαστηρίου του λογισµικού «Πειράµατα και Προσοµοιώσεις Χηµείας» που αναπτύχθηκε στα πλαίσια του έργου «Ελπήνωρ» της ενέργειας «Οδύσσεια». Περιγραφή Ζητείται από τους µαθητές, αφού εξοικειωθούν µε τη χρήση του λογισµικού µε επίδειξη από τον καθηγητή, διερεύνηση του λογισµικού ή διάβασµα των οδηγιών, να … • • εκτελέσουν πειράµατα µεταβολής όγκου ορισµένης ποσότητας αερίου υπό σταθερή θερµοκρασία και να µελετούν τη µεταβολή της πίεσης. καταγράψουν τα αποτελέσµατά τους, τις παρατηρήσεις και τα συµπεράσµατά τους σε φύλλο εργασίας. στα πλαίσια µιας διδακτικής ώρας. Στη συνέχεια, στα πλαίσια µιας δεύτερης διδακτικής ώρας ζητείται από τους µαθητές να απαντήσουν στις ερωτήσεις ενός φύλλου αξιολόγησης χωρίς τη βοήθεια του λογισµικού. Έργο ΠΛΕΙΑ∆ΕΣ/ Νηρηίδες, Γ΄ ΚΠΣ ΕΑ.ΙΤΥ / Υπ.Ε.Π.Θ. 23 Νόµοι αερίων: Νόµος του Boyle Οδηγίες για τον καθηγητή Οδηγίες Α. Εισαγωγική δραστηριότητα Χωρίστε τους µαθητές σε ισάριθµες οµάδες, ανάλογα µε τον αριθµό των υπολογιστών που έχετε διαθέσιµους στο εργαστήριο. ∆ώστε σε κάθε οµάδα µαθητών µια φωτοτυπία µε τις οδηγίες του λογισµικού (αρχείο «Boyle_Οδηγίες.pdf»). Β. Σχέση πίεσης και όγκου (Νόµος Boyle) Οι µαθητές εκτελούν το πείραµα σύµφωνα µε τις οδηγίες που τους έχουν δοθεί, καταγράφουν τις τιµές στο φύλλο εργασίας στον αντίστοιχο πίνακα και καταγράφουν τις παρατηρήσεις, το συµπέρασµά τους και την πιθανή µαθηµατική έκφραση του νόµου. Θα ήταν διδακτικά σωστότερο να ζητηθεί από τους µαθητές να διατυπώσουν τις παρατηρήσεις και το συµπέρασµά τους µετά την 4η µέτρηση και στη συνέχεια να τα επιβεβαιώσουν όταν παρουσιαστούν στην οθόνη µετά και την 5η µέτρηση. Αποτελέσµατα (ενδεικτικά) Σχέση πίεσης και όγκου (Νόµος Boyle) Αέριο: Cl2. Ποσότητα αερίου: 0.1 mol. Θερµοκρασία: θ = 27 °C = 300 Κ. ΜΕΤΡΗΣΗ V (L) P (atm) PV (L atm) 1 1 2.46 2.462 2 2 1.23 2.462 3 3 0.82 2.462 4 4 0.62 2.462 5 5 0.49 2.462 ΠΑΡΑΤΗΡΗΣΕΙΣ Όταν αυξάνεται ο όγκος µειώνεται η πίεση. Η τιµή του γινοµένου PV είναι πάντα σταθερή. ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑ Το γινόµενο PV παραµένει σταθερό, όταν βέβαια ο αριθµός των mol και η θερµοκρασία είναι σταθερή. Πρέπει να ισχύει ο µαθηµατικός νόµος PV = σταθερά ή P = σταθερά / V. Γ. Επίδραση της φύσης του αερίου στη σχέση πίεσης και όγκου. Οι µαθητές εκτελούν το πείραµα σύµφωνα µε τις οδηγίες που τους έχουν δοθεί χρησιµοποιώντας άλλο αέριο. Καταγράφουν τις τιµές στο φύλλο εργασίας στον αντίστοιχο πίνακα και καταγράφουν τις παρατηρήσεις και το συµπέρασµά τους. Έργο ΠΛΕΙΑ∆ΕΣ/ Νηρηίδες, Γ΄ ΚΠΣ ΕΑ.ΙΤΥ / Υπ.Ε.Π.Θ. 24 Νόµοι αερίων: Νόµος του Boyle Οδηγίες για τον καθηγητή Αποτελέσµατα (ενδεικτικά) Επίδραση της φύσης του αερίου στη σχέση πίεσης και όγκου Αέριο: Ο2. Ποσότητα αερίου: 0.1 mol. Θερµοκρασία: θ = 27 °C = 300 Κ. ΜΕΤΡΗΣΗ V (L) P (atm) PV (L atm) 1 1 2.46 2.462 2 2 1.23 2.462 3 3 0.82 2.462 4 4 0.62 2.462 5 5 0.49 2.462 ΠΑΡΑΤΗΡΗΣΕΙΣ Όταν αυξάνεται ο όγκος µειώνεται η πίεση. Η τιµή του γινοµένου PV είναι πάντα σταθερή. Η τιµή του PV είναι ίση µε αυτή του προηγούµενου πειράµατος. ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑ Ο νόµους PV = σταθερά ή P = σταθερά / V ισχύει ανεξάρτητα από τη φύση του αερίου. Μετά την 5η µέτρηση εµφανίζεται η γραφική παράσταση των τιµών της πίεσης (Ρ) σαν συνάρτηση του όγκου (V). Αν κάνετε κλικ στο διάγραµµα εµφανίζεται σε µεγέθυνση. Παρατηρήστε το διάγραµµα και συµπληρώστε την παρακάτω πρόταση. Η γραφική παράσταση των τιµών της πίεσης (Ρ) σαν συνάρτηση του όγκου (V) είναι µια καµπύλη µε τα κοίλα προς τα πάνω. Αυτό σηµαίνει ότι η πίεση (Ρ) είναι αντιστρόφως ανάλογη του όγκου (V). Γενικότερα η γραφική παράσταση του Υ σε συνάρτηση µε το Χ, όταν ισχύει Υ = Α / Χ , όπου Α είναι σταθερά, είναι καµπύλη µε τα κοίλα προς τα πάνω. ΑΞΙΟΛΟΓΗΣΗ ∆ώστε σε κάθε µαθητή µια φωτοτυπία µε το φύλλο αξιολόγησης (αρχείο «Boyle_Φύλλο αξιολόγησης.pdf») και προτρέψτε τους να απαντήσουν στις ερωτήσεις στα πλαίσια µιας διδακτικής ώρας. Σηµαντικό ρόλο θα παίξει η φάση στην οποία οι µαθητές καλούνται να συζητήσουν τόσο για τις δυσκολίες που συνάντησαν όσο και για τις απαντήσεις που έδωσαν στα ερωτήµατα των δραστηριοτήτων. Σε αυτή τη φάση ο διδάσκων αναλαµβάνει το ρόλο του συντονιστή της συζήτησης, φροντίζει να παρακινεί τους µαθητές του και βοηθά ώστε να διατυπωθεί το επιστηµονικά αποδεκτό συµπέρασµα. Οι ερωτήσεις που ακολουθούν είναι πολλαπλής επιλογής, αλλά θα ήταν καλό να ζητείται από τους µαθητές αιτιολόγηση του αποτελέσµατος, για να αποφευχθεί η τυχαιότητα στην επιλογή των απαντήσεων. Έργο ΠΛΕΙΑ∆ΕΣ/ Νηρηίδες, Γ΄ ΚΠΣ ΕΑ.ΙΤΥ / Υπ.Ε.Π.Θ. 25 Νόµοι αερίων: Νόµος του Boyle Οδηγίες για τον καθηγητή Ερωτήσεις - Απαντήσεις Ερώτηση 1. Σε δοχείο όγκου V (L) όπου διατηρείται σταθερή η θερµοκρασία εισάγεται ορισµένη ποσότητα Η2 και ασκεί πίεση P (atm). Αν διπλασιάσετε τον όγκο του δοχείου, διατηρώντας τη θερµοκρασία και την ποσότητα του αερίου σταθερή, τότε η πίεση … Απάντηση ∆ιατηρείται σταθερή ∆ιπλασιάζεται Υποδιπλασιάζεται Υποτετραπλασιάζεται Αιτιολόγηση Εφόσον διπλασιάζεται ο όγκος η πίεση πρέπει να πέσει στο µισό για να ισχύει PV = σταθερό (Boyle). 0.984 atm 2. Σε δοχείο όγκου V = 10 L όπου διατηρείται σταθερή η θερµοκρασία (θ = 27 °C = 300 Κ) εισάγεται ) 0.4 mol Η2, που ασκεί πίεση P = 0.984 atm. Αν σε νέο πείραµα αντικαταστήσω το Η2 µε ίση ποσότητα Ο2 στον ίδιο όγκο και θερµοκρασία, η πίεση θα είναι ίση µε … 0.492 atm 1.968 atm ∆ε γίνεται πρόβλεψη. Πρέπει γίνει µέτρηση. Αιτιολόγηση Ο νόµος του Boyle ισχύει για κάθε αέριο. Έτσι η πίεση θα είναι ίδια εφόσον δε µεταβλήθηκε ο όγκος. 3. Να περιγράψετε τη διαδικασία που θα ακολουθούσατε προκειµένου να εξετάσετε τη σχέση όγκου - πίεσης ιδανικού αερίου. Περιγραφή Αναµένεται να περιγραφεί η πειραµατική εργασία που εκτελέσθηκε από τους µαθητές σε προσοµοίωση. Πιθανόν να περιγραφεί πειραµατική διαδικασία όπου µεταβάλλεται η πίεση και µετράται ο όγκος υπό σταθερή θερµοκρασία και ποσότητα αερίου. Αν υπάρχει από µαθητή τέτοια απάντηση µπορεί να γίνει συζήτηση µέσα στην τάξη πως θα ήταν αυτό το πείραµα (δοχείο µε ενδείξεις όγκου, µεταβολή της πίεσης προσθέτοντας για παράδειγµα βάρη στο έµβολο, Έργο ΠΛΕΙΑ∆ΕΣ/ Νηρηίδες, Γ΄ ΚΠΣ ΕΑ.ΙΤΥ / Υπ.Ε.Π.Θ. 26 Νόµοι αερίων: Νόµος του Gay Lussac Οδηγίες για τον καθηγητή Νόµοι αερίων: Νόµος του Gay Lussac – Οδηγίες για τον καθηγητή Τάξη Α΄ Λυκείου Μάθηµα Χηµεία Γνωστικό αντικείµενο: Νόµος του Gay Lussac ∆ιδακτική ενότητα Στοιχειοµετρία Απαιτούµενος χρόνος 2 διδακτικές ώρες Ειδικοί διδακτικοί στόχοι Οι διδακτικοί στόχοι αυτών των δραστηριοτήτων είναι οι παρακάτω: • • • • • Να µπορούν οι µαθητές/τριες να διατυπώνουν τη σχέση πίεσης – θερµοκρασίας ορισµένης ποσότητας αερίου, υπό την προϋπόθεση ότι ο όγκος παραµένει σταθερός. Να µπορούν οι µαθητές/τριες να εξαγάγουν πειραµατικά το νόµο του Gay Lussac. Να αναπτύσσουν οι µαθητές/τριες επιστηµονικές δεξιότητες, µέσω της εµπλοκής τους σε πειραµατικές διαδικασίες πραγµατικών καταστάσεων προσοµοιωµένων σε υπολογιστικό περιβάλλον. Να προβλέπουν οι µαθητές/τριες να προβλέπουν πως µεταβάλλεται η πίεση ορισµένης ποσότητας αερίου όταν µεταβάλλεται η θερµοκρασία και ο όγκος παραµένει σταθερός. Να µπορούν οι µαθητές/τριες να ερµηνεύουν γραφικές παραστάσεις. Το σενάριο βασίζεται σε µια από τις προσοµοιώσεις εργαστηρίου του λογισµικού «Πειράµατα και Προσοµοιώσεις Χηµείας» που αναπτύχθηκε στα πλαίσια του έργου «Ελπήνωρ» της ενέργειας «Οδύσσεια». Περιγραφή Ζητείται από τους µαθητές, αφού εξοικειωθούν µε τη χρήση του λογισµικού µε επίδειξη από τον καθηγητή, διερεύνηση του λογισµικού ή διάβασµα των οδηγιών, να … • • εκτελέσουν πειράµατα µεταβολής θερµοκρασίας ορισµένης ποσότητας αερίου υπό σταθερό όγκο και να µελετούν τη µεταβολή της πίεσης. καταγράψουν τα αποτελέσµατά τους, τις παρατηρήσεις και τα συµπεράσµατά του σε φύλλο εργασίας. στα πλαίσια µιας διδακτικής ώρας. Στη συνέχεια, στα πλαίσια µιας δεύτερης διδακτικής ώρας ζητείται από τους µαθητές να απαντήσουν στις ερωτήσεις ενός φύλλου αξιολόγησης χωρίς τη βοήθεια του λογισµικού. Έργο ΠΛΕΙΑ∆ΕΣ/ Νηρηίδες, Γ΄ ΚΠΣ ΕΑ.ΙΤΥ / Υπ.Ε.Π.Θ. 27 Νόµοι αερίων: Νόµος του Gay Lussac Οδηγίες για τον καθηγητή Οδηγίες Α. Εισαγωγική δραστηριότητα Χωρίστε τους µαθητές σε ισάριθµες οµάδες, ανάλογα µε τον αριθµό των υπολογιστών που έχετε διαθέσιµους στο εργαστήριο. ∆ώστε σε κάθε οµάδα µαθητών µια φωτοτυπία µε τις οδηγίες του λογισµικού (αρχείο «GayLussac_Οδηγίες.pdf»). Β. Σχέση πίεσης και θερµοκρασίας (Νόµος Gay Lussac) Οι µαθητές εκτελούν το πείραµα σύµφωνα µε τις οδηγίες που τους έχουν δοθεί, καταγράφουν τις τιµές στο φύλλο εργασίας στον αντίστοιχο πίνακα και καταγράφουν τις παρατηρήσεις, το συµπέρασµά τους και την πιθανή µαθηµατική έκφραση του νόµου. Θα ήταν διδακτικά σωστότερο να ζητηθεί από τους µαθητές να διατυπώσουν τις παρατηρήσεις και το συµπέρασµά τους µετά την 4η µέτρηση και στη συνέχεια να τα επιβεβαιώσουν όταν παρουσιαστούν στην οθόνη µετά και την 5η µέτρηση. Αποτελέσµατα (ενδεικτικά) Σχέση πίεσης και θερµοκρασίας (Νόµος Gay Lussac) Αέριο: Cl2. Ποσότητα αερίου: 0.1 mol. Όγκος: V = 1 L. ΜΕΤΡΗΣΗ T (°C) T (K) P (atm) P/Τ (atm/Κ) 1 0 273 2.24 0.008 2 30 303 2.49 0.008 3 60 333 2.73 0.008 4 90 363 2.98 0.008 5 120 393 3.22 0.008 ΠΑΡΑΤΗΡΗΣΕΙΣ Όταν αυξάνεται θερµοκρασία αυξάνεται και η πίεση. Η τιµή του πηλίκου P/Τ είναι πάντα σταθερή. ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑ Το πηλίκο P/Τ παραµένει σταθερό, όταν βέβαια ο αριθµός των mol και ο όγκος είναι σταθερά. Πρέπει να ισχύει ο µαθηµατικός νόµος P/Τ = σταθερά ή P = σταθερά · Τ. Β. Επίδραση της φύσης του αερίου στη σχέση πίεσης και θερµοκρασίας. Οι µαθητές εκτελούν το πείραµα σύµφωνα µε τις οδηγίες που τους έχουν δοθεί χρησιµοποιώντας άλλο αέριο. Καταγράφουν τις τιµές στο φύλλο εργασίας στον αντίστοιχο πίνακα και καταγράφουν τις παρατηρήσεις και το συµπέρασµά τους. Έργο ΠΛΕΙΑ∆ΕΣ/ Νηρηίδες, Γ΄ ΚΠΣ ΕΑ.ΙΤΥ / Υπ.Ε.Π.Θ. 28 Νόµοι αερίων: Νόµος του Gay Lussac Οδηγίες για τον καθηγητή Αποτελέσµατα (ενδεικτικά) Επίδραση της φύσης του αερίου στη σχέση πίεσης και θερµοκρασίας Αέριο: Ο2. Ποσότητα αερίου: 0.1 mol. Όγκος: V = 1 L. ΜΕΤΡΗΣΗ T (°C) T (K) P (atm) P/Τ (atm/Κ) 1 0 273 2.24 0.008 2 30 303 2.49 0.008 3 60 333 2.73 0.008 4 90 363 2.98 0.008 5 120 393 3.22 0.008 ΠΑΡΑΤΗΡΗΣΕΙΣ Όταν αυξάνεται θερµοκρασία αυξάνεται και η πίεση. Η τιµή του πηλίκου P/Τ είναι πάντα σταθερή και είναι ίση µε αυτή του προηγούµενου πειράµατος. ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑ Ο νόµους P/Τ = σταθερά ή P = σταθερά · Τ ισχύει ανεξάρτητα από τη φύση του αερίου. 5. Μετά την 5η µέτρηση εµφανίζεται η γραφική παράσταση των τιµών της πίεσης (Ρ) σαν συνάρτηση της θερµοκρασίας (Τ). Αν κάνετε κλικ στο διάγραµµα εµφανίζεται σε µεγέθυνση. Παρατηρήστε το διάγραµµα και συµπληρώστε την παρακάτω πρόταση. Η γραφική παράσταση των τιµών της πίεσης (Ρ) σαν συνάρτηση της θερµοκρασίας (Τ) είναι µια ευθεία γραµµή. Αυτό σηµαίνει ότι η πίεση (Ρ) είναι ευθέως ανάλογη της θερµοκρασίας (Τ). Γενικότερα η γραφική παράσταση του Υ σε συνάρτηση µε το Χ, όταν ισχύει Υ = Α · X , όπου Α είναι σταθερά, είναι ευθεία γραµµή. ΑΞΙΟΛΟΓΗΣΗ ∆ώστε σε κάθε µαθητή µια φωτοτυπία µε το φύλλο αξιολόγησης (αρχείο «GayLussac_Φύλλο αξιολόγησης.pdf») και προτρέψτε τους να απαντήσουν στις ερωτήσεις στα πλαίσια µιας διδακτικής ώρας. Σηµαντικό ρόλο θα παίξει η φάση στην οποία οι µαθητές καλούνται να συζητήσουν τόσο για τις δυσκολίες που συνάντησαν όσο και για τις απαντήσεις που έδωσαν στα ερωτήµατα των δραστηριοτήτων. Σε αυτή τη φάση ο διδάσκων αναλαµβάνει το ρόλο του συντονιστή της συζήτησης, φροντίζει να παρακινεί τους µαθητές του και βοηθά ώστε να διατυπωθεί το επιστηµονικά αποδεκτό συµπέρασµα. Έργο ΠΛΕΙΑ∆ΕΣ/ Νηρηίδες, Γ΄ ΚΠΣ ΕΑ.ΙΤΥ / Υπ.Ε.Π.Θ. 29 Νόµοι αερίων: Νόµος του Gay Lussac Οδηγίες για τον καθηγητή Οι ερωτήσεις που ακολουθούν είναι πολλαπλής επιλογής, αλλά θα ήταν καλό να ζητείται από τους µαθητές αιτιολόγηση του αποτελέσµατος, για να αποφευχθεί η τυχαιότητα στην επιλογή των απαντήσεων. Ερωτήσεις - Απαντήσεις Ερώτηση Απάντηση ∆ιατηρείται σταθερή 1. Σε δοχείο όπου διατηρείται σταθερός ο όγκος εισάγεται ορισµένη ποσότητα Η2. Η θερµοκρασία τίθεται ίση µε Τ (K), οπότε ∆ιπλασιάζεται ασκείται πίεση P (atm). Αν διπλασιάσετε τη θερµοκρασία στο δοχείο, διατηρώντας τον όγκο και την ποσότητα του αερίου Υποδιπλασιάζεται σταθερή, τότε η πίεση … Υποτετραπλασιάζεται Αιτιολόγηση Εφόσον διπλασιάζεται η θερµοκρασία η πίεση πρέπει να διπλασιαστεί επίσης για να ισχύει P/Τ = σταθερό (Gay Lussac). 1.968 atm 2. Σε δοχείο όγκου V = 5 L όπου διατηρείται σταθερή η θερµοκρασία (θ = 27 °C = 300 Κ) εισάγεται ) 0.4 mol Η2, που ασκεί πίεση P = 0.984 atm. Αν σε νέο πείραµα αντικαταστήσω το Η2 µε ίση ποσότητα Ο2 στον ίδιο όγκο και θερµοκρασία, η πίεση θα είναι ίση µε … 0.984 atm 3.936 atm ∆ε γίνεται πρόβλεψη. Πρέπει γίνει µέτρηση. Αιτιολόγηση Ο νόµος του Gay Lussac ισχύει για κάθε αέριο. Έτσι η πίεση θα είναι ίδια εφόσον δε µεταβλήθηκε η θερµοκρασία. 3. Να περιγράψετε τη διαδικασία που θα ακολουθούσατε προκειµένου να εξετάσετε τη σχέση θερµοκρασίας – πίεσης ιδανικού αερίου. Περιγραφή Αναµένεται να περιγραφεί η πειραµατική εργασία που εκτελέσθηκε από τους µαθητές σε προσοµοίωση. Πιθανόν να περιγραφεί πειραµατική διαδικασία όπου µεταβάλλεται η πίεση και µετράται η θερµοκρασία υπό σταθερό όγκο και ποσότητα αερίου. Αν υπάρχει από µαθητή τέτοια απάντηση µπορεί να γίνει συζήτηση µέσα στην τάξη πως θα ήταν αυτό το πείραµα (µέτρηση θερµοκρασίας δοχείου, µεταβολή της πίεσης προσθέτοντας για παράδειγµα βάρη στο έµβολο, Έργο ΠΛΕΙΑ∆ΕΣ/ Νηρηίδες, Γ΄ ΚΠΣ ΕΑ.ΙΤΥ / Υπ.Ε.Π.Θ. 30 Νόµοι αερίων: Συνδυαστική εξίσωση αερίων Οδηγίες για τον καθηγητή Νόµοι αερίων: Συνδυαστική εξίσωση αερίων – Οδηγίες για τον καθηγητή Τάξη Α΄ Λυκείου Μάθηµα Χηµεία Γνωστικό αντικείµενο: Συνδυαστική εξίσωση αερίων ∆ιδακτική ενότητα Στοιχειοµετρία Απαιτούµενος χρόνος 2 διδακτικές ώρες Ειδικοί διδακτικοί στόχοι Οι διδακτικοί στόχοι αυτών των δραστηριοτήτων είναι οι παρακάτω: • • • • • Να µπορούν οι µαθητές/τριες να διατυπώνουν τη σχέση πίεσης - όγκου – θερµοκρασίας ορισµένης ποσότητας αερίου. Να µπορούν οι µαθητές/τριες να εξαγάγουν πειραµατικά τη συνδυαστική εξίσωση αερίων. Να αναπτύσσουν οι µαθητές/τριες επιστηµονικές δεξιότητες, µέσω της εµπλοκής τους σε πειραµατικές διαδικασίες πραγµατικών καταστάσεων προσοµοιωµένων σε υπολογιστικό περιβάλλον. Να προβλέπουν οι µαθητές/τριες την επίδραση της µεταβολής µιας µεταβλητής σε µια άλλη, υπό την προϋπόθεση ότι όλες οι υπόλοιπες µεταβλητές διατηρούνται σταθερές. Να µπορούν οι µαθητές/τριες να ερµηνεύουν γραφικές παραστάσεις. Το σενάριο βασίζεται σε µια από τις προσοµοιώσεις εργαστηρίου του λογισµικού «Πειράµατα και Προσοµοιώσεις Χηµείας» που αναπτύχθηκε στα πλαίσια του έργου «Ελπήνωρ» της ενέργειας «Οδύσσεια». Περιγραφή Ζητείται από τους µαθητές, αφού εξοικειωθούν µε τη χρήση του λογισµικού µε επίδειξη από τον καθηγητή, διερεύνηση του λογισµικού ή διάβασµα των οδηγιών, να … • • εκτελέσουν πειράµατα µεταβολής όγκου και θερµοκρασίας ορισµένης ποσότητας αερίου και να µελετούν τη µεταβολή της πίεσης. καταγράψουν τα αποτελέσµατά τους, τις παρατηρήσεις και τα συµπεράσµατά του σε φύλλο εργασίας. στα πλαίσια µιας διδακτικής ώρας. Στη συνέχεια, στα πλαίσια µιας δεύτερης διδακτικής ώρας ζητείται από τους µαθητές να απαντήσουν στις ερωτήσεις ενός φύλλου αξιολόγησης χωρίς τη βοήθεια του λογισµικού. Έργο ΠΛΕΙΑ∆ΕΣ/ Νηρηίδες, Γ΄ ΚΠΣ ΕΑ.ΙΤΥ / Υπ.Ε.Π.Θ. 31 Νόµοι αερίων: Συνδυαστική εξίσωση αερίων Οδηγίες για τον καθηγητή Οδηγίες Α. Εισαγωγική δραστηριότητα Χωρίστε τους µαθητές σε ισάριθµες οµάδες, ανάλογα µε τον αριθµό των υπολογιστών που έχετε διαθέσιµους στο εργαστήριο. ∆ώστε σε κάθε οµάδα µαθητών µια φωτοτυπία µε τις οδηγίες του λογισµικού (αρχείο «Συνδυαστική_Οδηγίες.pdf»). Β. Σχέση πίεσης, θερµοκρασίας και όγκου (Συνδυαστική εξίσωση αερίων) Οι µαθητές εκτελούν το πείραµα σύµφωνα µε τις οδηγίες που τους έχουν δοθεί, καταγράφουν τις τιµές στο φύλλο εργασίας στον αντίστοιχο πίνακα και καταγράφουν τις παρατηρήσεις, το συµπέρασµά τους και την πιθανή µαθηµατική έκφραση του νόµου. Θα ήταν διδακτικά σωστότερο να ζητηθεί από τους µαθητές να διατυπώσουν τις παρατηρήσεις και το συµπέρασµά τους µετά την 4η µέτρηση και στη συνέχεια να τα επιβεβαιώσουν όταν παρουσιαστούν στην οθόνη µετά και την 5ο µέτρηση. Αποτελέσµατα (ενδεικτικά) Σχέση πίεσης, θερµοκρασίας και όγκου (Συνδυαστική εξίσωση αερίων) Αέριο: Cl2. Ποσότητα αερίου: 1 mol. ΜΕΤΡΗΣΗ V (L) T (°C) T (K) P (atm) PV (atm L) PV/T (atm L/K) 1 1 0 273 22.4 22.4 0.082 2 2 30 303 12.43 24.86 0.082 3 3 60 333 9.11 27.33 0.082 4 5 90 363 5.90 29.5 0.082 5 6 120 393 5.37 32.22 0.082 ΠΑΡΑΤΗΡΗΣΕΙΣ Όταν αυξάνεται θερµοκρασία αυξάνεται και η τιµή του πηλίκου PV. Η τιµή του µεγέθους PV/Τ είναι πάντα σταθερή. ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑ Το πηλίκο PV/Τ παραµένει σταθερό, όταν βέβαια ο αριθµός των mol είναι σταθερός. Πρέπει να ισχύει ο µαθηµατικός νόµος PV/Τ = σταθερά ή PV = σταθερά · Τ ή P = σταθερά · Τ/V Β. Επίδραση της φύσης του αερίου στη σχέση πίεσης και θερµοκρασίας. Οι µαθητές εκτελούν το πείραµα σύµφωνα µε τις οδηγίες που τους έχουν δοθεί χρησιµοποιώντας άλλο αέριο. Καταγράφουν τις τιµές στο φύλλο εργασίας στον αντίστοιχο πίνακα και καταγράφουν τις παρατηρήσεις και το συµπέρασµά τους. Έργο ΠΛΕΙΑ∆ΕΣ/ Νηρηίδες, Γ΄ ΚΠΣ ΕΑ.ΙΤΥ / Υπ.Ε.Π.Θ. 32 Νόµοι αερίων: Συνδυαστική εξίσωση αερίων Οδηγίες για τον καθηγητή Αποτελέσµατα (ενδεικτικά) Επίδραση της φύσης του αερίου στη σχέση πίεσης και θερµοκρασίας και όγκου Αέριο: Ο2. Ποσότητα αερίου: 1 mol. ΜΕΤΡΗΣΗ V (L) T (°C) T (K) P (atm) PV (atm L) PV/T (atm L/K) 1 1 0 273 22.4 22.4 0.082 2 2 30 303 12.43 24.86 0.082 3 3 60 333 9.11 27.33 0.082 4 5 90 363 5.90 29.5 0.082 5 6 120 393 5.37 32.22 0.082 ΠΑΡΑΤΗΡΗΣΕΙΣ Όταν αυξάνεται θερµοκρασία αυξάνεται και η τιµή του πηλίκου PV. Η τιµή του µεγέθους PV/Τ είναι πάντα σταθερή και είναι ίση µε αυτή του προηγούµενου πειράµατος. ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑ Ο νόµος PV/Τ = σταθερά ή PV = σταθερά · Τ ή P = σταθερά · Τ/V ισχύει ανεξάρτητα από τη φύση του αερίου. 6. Μετά την 5η µέτρηση εµφανίζεται η γραφική παράσταση των τιµών του (ΡV) σαν συνάρτηση της θερµοκρασίας (Τ). Αν κάνετε κλικ στο διάγραµµα εµφανίζεται σε µεγέθυνση. Παρατηρήστε το διάγραµµα και συµπληρώστε την παρακάτω πρόταση. Η γραφική παράσταση των τιµών του (ΡV) σαν συνάρτηση της θερµοκρασίας (Τ) είναι µια ευθεία γραµµή. Αυτό σηµαίνει ότι το µέγεθος (ΡV) είναι ευθέως ανάλογο της θερµοκρασίας (Τ). Γενικότερα η γραφική παράσταση του Υ σε συνάρτηση µε το Χ, όταν ισχύει Υ = Α · Χ , όπου Α είναι σταθερά, είναι ευθεία γραµµή. ΑΞΙΟΛΟΓΗΣΗ ∆ώστε σε κάθε µαθητή µια φωτοτυπία µε το φύλλο αξιολόγησης (αρχείο «Συνδυαστική_Φύλλο αξιολόγησης.pdf»)) και προτρέψτε τους να απαντήσουν στις ερωτήσεις στα πλαίσια µιας διδακτικής ώρας. Σηµαντικό ρόλο θα παίξει η φάση στην οποία οι µαθητές καλούνται να συζητήσουν τόσο για τις δυσκολίες που συνάντησαν όσο και για τις απαντήσεις που έδωσαν στα ερωτήµατα των δραστηριοτήτων. Σε αυτή τη φάση ο διδάσκων αναλαµβάνει το ρόλο του συντονιστή της συζήτησης, φροντίζει να παρακινεί τους µαθητές του και βοηθά ώστε να διατυπωθεί το επιστηµονικά αποδεκτό συµπέρασµα. Οι ερωτήσεις που ακολουθούν είναι πολλαπλής επιλογής, αλλά θα ήταν καλό να ζητείται από τους µαθητές αιτιολόγηση του αποτελέσµατος, για να αποφευχθεί η τυχαιότητα στην επιλογή των απαντήσεων. Έργο ΠΛΕΙΑ∆ΕΣ/ Νηρηίδες, Γ΄ ΚΠΣ ΕΑ.ΙΤΥ / Υπ.Ε.Π.Θ. 33 Νόµοι αερίων: Συνδυαστική εξίσωση αερίων Οδηγίες για τον καθηγητή Ερωτήσεις - Απαντήσεις Ερώτηση Απάντηση 1. Σε δοχείο όγκου V εισάγεται ορισµένη ποσότητα Η2. Η θερµοκρασία τίθεται ίση µε Τ και ασκείται πίεση P (atm). Αν διπλασιάσετε τον όγκο και τη θερµοκρασία του δοχείου, διατηρώντας την ποσότητα του αερίου σταθερή, τότε η πίεση … ∆ιατηρείται σταθερή ∆ιπλασιάζεται Υποδιπλασιάζεται Υποτετραπλασιάζεται Αιτιολόγηση Εφόσον διπλασιάζεται ο όγκος πρέπει να υποδιπλασιαστεί η πίεση για να ισχύει PV/Τ = σταθερό (Συνδυαστική), δηλαδή P/2. Ταυτόχρονα όµως διπλασιάζεται και η θερµοκρασία οπότε πρέπει να διπλασιαστεί η πίεση ώστε πάλι να ισχύει PV/Τ = σταθερό, δηλαδή 2P/2. Συνεπώς αναµένεται να µη µεταβληθεί η πίεση. 2. Σε δοχείο όγκου V εισάγεται ορισµένη ποσότητα Ο2. Η θερµοκρασία τίθεται ίση µε Τ και ασκείται πίεση P (atm). Αν διπλασιάσετε τη θερµοκρασία και τριπλασιάσετε τον όγκο του δοχείου, διατηρώντας την ποσότητα του αερίου σταθερή, τότε η πίεση … ∆ιατηρείται σταθερή ∆ιπλασιάζεται Γίνεται 2P/3 Γίνεται 3P/2 Αιτιολόγηση Εφόσον διπλασιάζεται η θερµοκρασία πρέπει να διπλασιαστεί η πίεση για να ισχύει PV/Τ = σταθερό (Συνδυαστική), δηλαδή να γίνει 2P. Ταυτόχρονα όµως τριπλασιάζεται και ο όγκος οπότε πρέπει να υποτριπλασιαστεί η πίεση ώστε πάλι να ισχύει PV/Τ = σταθερό, δηλαδή 2P/3. 3. Σε δοχείο όγκου V = 10 L εισάγονται 0.4 mol Η2 σε θερµοκρασία ίση µε 27 °C (300 Κ). Η πίεση P µετράται ίση µε 0.984 atm. Αν σε νέο πείραµα αντικαταστήσω το Η2 µε ίση ποσότητα O2 στην ίδια θερµοκρασία, αλλά διπλασιάζοντας τον όγκο του δοχείου και τη θερµοκρασία, η πίεση … ∆ιατηρείται σταθερή ∆ιπλασιάζεται Υποδιπλασιάζεται Υποτετραπλασιάζεται Αιτιολόγηση Η αλλαγή του αερίου δεν παίζει κανένα ρόλο καθώς οι νόµοι των αερίων ισχύουν για κάθε αέριο. Εφόσον διπλασιάζεται ο όγκος πρέπει να υποδιπλασιαστεί η πίεση για να ισχύει PV/Τ = σταθερό (Συνδυαστική), δηλαδή P/2. Ταυτόχρονα όµως διπλασιάζεται και η θερµοκρασία οπότε πρέπει να διπλασιαστεί η πίεση ώστε πάλι να ισχύει PV/Τ = σταθερό, δηλαδή 2P/2. Συνεπώς αναµένεται να µη µεταβληθεί η πίεση. 4. Να περιγράψετε τη διαδικασία που θα ακολουθούσατε προκειµένου να εξετάσετε τη σχέση όγκου - θερµοκρασίας και πίεσης ιδανικού αερίου. Περιγραφή Αναµένεται να περιγραφεί η πειραµατική εργασία που εκτελέσθηκε από τους µαθητές σε προσοµοίωση. Πιθανόν να περιγραφεί πειραµατική διαδικασία όπου µεταβάλλεται η πίεση και µετράται η θερµοκρασία ή/και ο όγκος υπό σταθερή ποσότητα αερίου. Αν υπάρχει από µαθητή τέτοια απάντηση µπορεί να γίνει συζήτηση µέσα στην τάξη πως θα ήταν αυτό το πείραµα (µέτρηση θερµοκρασίας δοχείου, ενδείξεις όγκου στο δοχείο, µεταβολή της πίεσης προσθέτοντας για παράδειγµα βάρη στο έµβολο, υπολογισµός πίεσης από το βάρος και το εµβαδόν της διατοµής του δοχείου, κ.λ.π.). Έργο ΠΛΕΙΑ∆ΕΣ/ Νηρηίδες, Γ΄ ΚΠΣ ΕΑ.ΙΤΥ / Υπ.Ε.Π.Θ. 34 Νόµοι αερίων: Καταστατική εξίσωση αερίων Οδηγίες για τον καθηγητή Νόµοι αερίων: Καταστατική εξίσωση αερίων – Οδηγίες για τον καθηγητή Τάξη Α΄ Λυκείου Μάθηµα Χηµεία Γνωστικό αντικείµενο: Καταστατική εξίσωση αερίων ∆ιδακτική ενότητα Στοιχειοµετρία Απαιτούµενος χρόνος 2 διδακτικές ώρες Ειδικοί διδακτικοί στόχοι Οι διδακτικοί στόχοι αυτών των δραστηριοτήτων είναι οι παρακάτω: • • • • • Να µπορούν οι µαθητές/τριες να διατυπώνουν τη σχέση πίεσης - όγκου – θερµοκρασίας και ποσότητας αερίου. Να µπορούν οι µαθητές/τριες να εξαγάγουν πειραµατικά την καταστατική εξίσωση αερίων. Να αναπτύσσουν οι µαθητές/τριες επιστηµονικές δεξιότητες, µέσω της εµπλοκής τους σε πειραµατικές διαδικασίες πραγµατικών καταστάσεων προσοµοιωµένων σε υπολογιστικό περιβάλλον. Να προβλέπουν οι µαθητές/τριες την επίδραση της µεταβολής µιας µεταβλητής σε µια άλλη, υπό την προϋπόθεση ότι όλες οι υπόλοιπες µεταβλητές διατηρούνται σταθερές. Να µπορούν οι µαθητές/τριες να ερµηνεύουν γραφικές παραστάσεις. Το σενάριο βασίζεται σε µια από τις προσοµοιώσεις εργαστηρίου του λογισµικού «Πειράµατα και Προσοµοιώσεις Χηµείας» που αναπτύχθηκε στα πλαίσια του έργου «Ελπήνωρ» της ενέργειας «Οδύσσεια». Περιγραφή Ζητείται από τους µαθητές, αφού εξοικειωθούν µε τη χρήση του λογισµικού µε επίδειξη από τον καθηγητή, διερεύνηση του λογισµικού ή διάβασµα των οδηγιών, να … • • εκτελέσουν πειράµατα µεταβολής όγκου, θερµοκρασίας και ποσότητας αερίου και να µελετούν τη µεταβολή της πίεσης. καταγράψουν τα αποτελέσµατά τους, τις παρατηρήσεις και τα συµπεράσµατά του σε φύλλο εργασίας. στα πλαίσια µιας διδακτικής ώρας. Στη συνέχεια, στα πλαίσια µιας δεύτερης διδακτικής ώρας ζητείται από τους µαθητές να απαντήσουν στις ερωτήσεις ενός φύλλου αξιολόγησης χωρίς τη βοήθεια του λογισµικού. Έργο ΠΛΕΙΑ∆ΕΣ/ Νηρηίδες, Γ΄ ΚΠΣ ΕΑ.ΙΤΥ / Υπ.Ε.Π.Θ. 35 Νόµοι αερίων: Καταστατική εξίσωση αερίων Οδηγίες για τον καθηγητή Οδηγίες Α. Εισαγωγική δραστηριότητα Χωρίστε τους µαθητές σε ισάριθµες οµάδες, ανάλογα µε τον αριθµό των υπολογιστών που έχετε διαθέσιµους στο εργαστήριο. ∆ώστε σε κάθε οµάδα µαθητών µια φωτοτυπία µε τις οδηγίες του λογισµικού (αρχείο «Καταστατική_Οδηγίες.pdf»). Β. Σχέση πίεσης, θερµοκρασίας, όγκου και ποσότητας αερίου (Καταστατική εξίσωση αερίων) Οι µαθητές εκτελούν το πείραµα σύµφωνα µε τις οδηγίες που τους έχουν δοθεί, καταγράφουν τις τιµές στο φύλλο εργασίας στον αντίστοιχο πίνακα και καταγράφουν τις παρατηρήσεις, το συµπέρασµά τους και την πιθανή µαθηµατική έκφραση του νόµου. Θα ήταν διδακτικά σωστότερο να ζητηθεί από τους µαθητές να διατυπώσουν τις παρατηρήσεις και το συµπέρασµά τους µετά την 4η µέτρηση και στη συνέχεια να τα επιβεβαιώσουν όταν παρουσιαστούν στην οθόνη µετά και την 5η µέτρηση. Αποτελέσµατα (ενδεικτικά) Σχέση πίεσης, θερµοκρασίας, όγκου και ποσότητας αερίου (Καταστατική εξίσωση αερίων) Αέριο: Cl2. ΜΕΤΡΗΣΗ n (mol) V (L) T (°C) T (K) P (atm) PV/T (atm L/K) PV/nT (atm L/mol K) 1 2 1 0 273 44.8 0.164 0.082 2 3 3 10 283 23.2 0.246 0.082 3 4 4 30 303 24.8 0.328 0.082 4 5 6 60 333 22.8 0.410 0.082 5 5 6 40 313 21.4 0.410 0.082 ΠΑΡΑΤΗΡΗΣΕΙΣ Όταν αυξάνεται o αριθµός των mol, n, αυξάνεται και η τιµή του µεγέθους PV/Τ. Η τιµή όµως του µεγέθους PV/nΤ είναι πάντα σταθερή. ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑ Πρέπει να ισχύει ο µαθηµατικός νόµος PV/nΤ = σταθερά ή PV/nΤ = 0.082 για κάθε θερµοκρασία, πίεση, όγκο ή ποσότητα. Ο τελικός νόµος είναι PV=0.082nT Β. Επίδραση της φύσης του αερίου στη σχέση πίεσης και θερµοκρασίας. Οι µαθητές εκτελούν το πείραµα σύµφωνα µε τις οδηγίες που τους έχουν δοθεί χρησιµοποιώντας άλλο αέριο. Καταγράφουν τις τιµές στο φύλλο εργασίας στον αντίστοιχο πίνακα και καταγράφουν τις παρατηρήσεις και το συµπέρασµά τους. Έργο ΠΛΕΙΑ∆ΕΣ/ Νηρηίδες, Γ΄ ΚΠΣ ΕΑ.ΙΤΥ / Υπ.Ε.Π.Θ. 36 Νόµοι αερίων: Καταστατική εξίσωση αερίων Οδηγίες για τον καθηγητή Αποτελέσµατα (ενδεικτικά) Επίδραση της φύσης του αερίου στη σχέση πίεσης, θερµοκρασίας, όγκου και ποσότητας αερίου Αέριο: Cl2. ΜΕΤΡΗΣΗ n (mol) V (L) T (°C) T (K) P (atm) PV/T (atm L/K) PV/nT (atm L/mol K) 1 2 1 0 273 44.8 0.164 0.082 2 3 3 10 283 23.2 0.246 0.082 3 4 4 30 303 24.8 0.328 0.082 4 5 6 60 333 22.8 0.410 0.082 5 5 6 40 313 21.4 0.410 0.082 ΠΑΡΑΤΗΡΗΣΕΙΣ Όταν αυξάνεται o αριθµός των mol, n, αυξάνεται και η τιµή του µεγέθους PV/Τ. Η τιµή όµως του µεγέθους PV/nΤ είναι πάντα σταθερή και ίση µε αυτήν του προηγούµενου πειράµατος. ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑ Ο νόµος PV=0.082nT ισχύει ανεξάρτητα από τη φύση του αερίου. 5. Μετά την 5η µέτρηση εµφανίζεται η γραφική παράσταση των τιµών (ΡV/T) σαν συνάρτηση του αριθµού των mol (n). Αν κάνετε κλικ στο διάγραµµα εµφανίζεται σε µεγέθυνση. Παρατηρήστε το διάγραµµα και συµπληρώστε την παρακάτω πρόταση. Η γραφική παράσταση των τιµών (ΡV/T) σαν συνάρτηση του αριθµού των mol (n) είναι µια ευθεία γραµµή. Αυτό σηµαίνει ότι το (ΡV/T) είναι ευθέως ανάλογο του αριθµού των mol (n). Γενικότερα η γραφική παράσταση του Υ σε συνάρτηση µε το Χ, όταν ισχύει Υ = Α · X , όπου Α είναι σταθερά, είναι ευθεία γραµµή. ΑΞΙΟΛΟΓΗΣΗ ∆ώστε σε κάθε µαθητή µια φωτοτυπία µε το φύλλο αξιολόγησης (αρχείο Καταστατική_Φύλλο αξιολόγησης.pdf)) και προτρέψτε τους να απαντήσουν στις ερωτήσεις στα πλαίσια µιας διδακτικής ώρας. Σηµαντικό ρόλο θα παίξει η φάση στην οποία οι µαθητές καλούνται να συζητήσουν τόσο για τις δυσκολίες που συνάντησαν όσο και για τις απαντήσεις που έδωσαν στα ερωτήµατα των δραστηριοτήτων. Σε αυτή τη φάση ο διδάσκων αναλαµβάνει το ρόλο του συντονιστή της συζήτησης, φροντίζει να παρακινεί τους µαθητές του και βοηθά ώστε να διατυπωθεί το επιστηµονικά αποδεκτό συµπέρασµα. Οι ερωτήσεις που ακολουθούν είναι πολλαπλής επιλογής, αλλά θα ήταν καλό να ζητείται από Έργο ΠΛΕΙΑ∆ΕΣ/ Νηρηίδες, Γ΄ ΚΠΣ ΕΑ.ΙΤΥ / Υπ.Ε.Π.Θ. 37 Νόµοι αερίων: Καταστατική εξίσωση αερίων Οδηγίες για τον καθηγητή τους µαθητές αιτιολόγηση του αποτελέσµατος, για να αποφευχθεί η τυχαιότητα στην επιλογή των απαντήσεων. Ερωτήσεις - Απαντήσεις Ερώτηση Απάντηση ∆ιατηρείται σταθερή 1. Σε δοχείο όγκου V εισάγεται ορισµένη ποσότητα Ο2. Η θερµοκρασία τίθεται ίση µε Τ και ασκείται πίεση P (atm). Αν τριπλασιάσετε την ποσότητα του αερίου διατηρώντας σταθερή τη θερµοκρασία και τον όγκο του δοχείου, τότε η πίεση … Τριπλασιάζεται Υποτριπλασιάζεται Υποτετραπλασιάζεται Αιτιολόγηση Εφόσον τριπλασιάζεται η ποσότητα του αερίου πρέπει να τριπλασιαστεί η πίεση για να ισχύει PV/nΤ = σταθερό (Καταστατική), δηλαδή 3P. 2. Σε δοχείο όγκου V εισάγεται ορισµένη ποσότητα Η2. Η θερµοκρασία τίθεται ίση µε Τα, οπότε ασκείται πίεση P (atm). Αν τριπλασιάσετε την ποσότητα του αερίου διατηρώντας σταθερή τη θερµοκρασία και διπλασιάζοντας τον όγκο του δοχείου, τότε η πίεση … ∆ιατηρείται σταθερή Γίνεται 2P/3 Τριπλασιάζεται Γίνεται 3P/2 Αιτιολόγηση Εφόσον τριπλασιάζεται η ποσότητα του αερίου πρέπει να τριπλασιαστεί η πίεση για να ισχύει PV/nΤ = σταθερό (Καταστατική), δηλαδή 3P. Ταυτόχρονα όµως διπλασιάζεται και ο όγκος οπότε πρέπει να υποδιπλασιαστεί η πίεση ώστε πάλι να ισχύει PV/Τ = σταθερό, δηλαδή 3P/2. 3. Να υπολογίσετε την πίεση που ασκεί 1.5 mol Ο2 στους 127 οC, αν διοχετευθεί σε δοχείο όγκου 2 L. ∆ίνεται R= 0,082 atm L/mol K. Υπολογισµός PV=nRT ⇒ P=nRT/V=1,5·0,082·(273+127)/2 atm = 26.6 atm 4. Να περιγράψετε τη διαδικασία που θα ακολουθούσατε προκειµένου να εξετάσετε τη σχέση όγκου - θερµοκρασίας και πίεσης ιδανικού αερίου. Περιγραφή Αναµένεται να περιγραφεί η πειραµατική εργασία που εκτελέσθηκε από τους µαθητές σε προσοµοίωση. Πιθανόν να περιγραφεί πειραµατική διαδικασία όπου µεταβάλλεται η πίεση και µετράται η θερµοκρασία ή/και ο όγκος. Αν υπάρχει από µαθητή τέτοια απάντηση µπορεί να γίνει συζήτηση µέσα στην τάξη πως θα ήταν αυτό το πείραµα (µέτρηση θερµοκρασίας δοχείου, ενδείξεις όγκου στο δοχείο, µεταβολή της πίεσης προσθέτοντας για παράδειγµα βάρη στο έµβολο, υπολογισµός πίεσης από το βάρος και το εµβαδόν της διατοµής του δοχείου, κ.λ.π.). Έργο ΠΛΕΙΑ∆ΕΣ/ Νηρηίδες, Γ΄ ΚΠΣ ΕΑ.ΙΤΥ / Υπ.Ε.Π.Θ. 38 Αραίωση και ανάµιξη διαλυµάτων ισχυρών ηλεκτρολυτών Οδηγίες για τον καθηγητή Αραίωση και ανάµιξη διαλυµάτων ισχυρών ηλεκτρολυτών Οδηγίες για τον καθηγητή Τάξη Α΄ Λυκείου Μάθηµα Χηµεία Γνωστικό αντικείµενο Συγκέντρωση διαλυµάτων ∆ιδακτική ενότητα Αραίωση και ανάµιξη διαλυµάτων ισχυρών ηλεκτρολυτών Απαιτούµενος χρόνος 2 διδακτικές ώρες Ειδικοί διδακτικοί στόχοι Το λογισµικό αυτό θα σας βοηθήσει να εκπληρώσετε τους διδακτικούς σας στόχους που είναι οι παρακάτω: • Να µπορούν οι µαθητές/τριες εργαζόµενοι σε συνθήκες εικονικού εργαστηρίου, να αραιώνουν ή να αναµιγνύουν διαλύµατα και να υπολογίζουν τις νέες συγκεντρώσεις. • Να µπορούν οι µαθητές/τριες να προβλέπουν τη µεταβολή του pH κατά την αραίωση ή ανάµιξη διαλυµάτων ισχυρών ηλεκτρολυτών και να ελέγχουν τις προβλέψεις τους εργαζόµενοι σε συνθήκες εικονικού εργαστηρίου. Το σενάριο βασίζεται στο εξειδικευµένο λογισµικό IrYdium το οποίο καλύπτει ένα µεγάλο µέρος από τις εργαστηριακές ασκήσεις που αφορούν τα ηλεκτρολυτικά διαλύµατα. Το λογισµικό αυτό υπάρχει δωρεάν στο διαδύκτιο και προσαρµόσθηκε ειδικά για της Ελληνικές εκπαιδευτικές ανάγκες. Περιγραφή Ζητείται από τους µαθητές να γνωρίσουν αρχικά το λογισµικό µε επίδειξη από τον καθηγητή, κατόπιν να διαβάσουν τις οδηγίες και ύστερα: • Να συµπληρώσουν ένα πίνακα που θα αφορά την αραίωση ενός διαλύµατος ΗCl 1Μ και την αραίωση ενός διαλύµατος NaΟH 1Μ. Στον πίνακα αυτό υπάρχουν οι συγκεντρώσεις και οι τιµές του pH των αρχικών και τελικών διαλυµάτων. • Να συµπληρώσουν ένα πίνακα που θα αφορά την ανάµιξη δύο διαλυµάτων ΗCl και την ανάµιξη δύο διαλυµάτων NaΟH. Στον πίνακα αυτό υπάρχουν οι συγκεντρώσεις και οι τιµές του pH των αρχικών και τελικών διαλυµάτων. Να απαντήσουν στις ερωτήσεις ενός φύλλου αξιολόγησης χωρίς τη βοήθεια του λογισµικού. Σηµείωση: Καλό είναι να επισηµάνετε στους µαθητές ότι σε συνθήκες πραγµατικού εργαστηρίου µετά την παρασκευή, αραίωση ή ανάµιξη διαλυµάτων πρέπει να ακολουθεί ισχυρή ανάδευση µε την οποία προκύπτει οµογενές τελικό διάλυµα. Οδηγίες 1. Χωρίστε τους µαθητές σε ισάριθµες οµάδες, ανάλογα µε τον αριθµό των υπολογιστών που έχετε διαθέσιµους στο εργαστήριο. 2. Εκκινήστε την εφαρµογή «Εικονικό εργαστήριο Χηµείας, IrYdium» µε διπλό κλικ στο αρχείο «Vlab.exe» και επιλέξτε το µενού Αρχείο → Άνοιγµα εργασίας. Επιλέγοντας «Χηµικοί Υπολογισµοί» και «Αραίωση και ανάµιξη διαλυµάτων ισχυρών ηλεκτρολυτών» εµφανίζεται στην οθόνη η παρακάτω εφαρµογή . Έργο ΠΛΕΙΑ∆ΕΣ/ Νηρηίδες, Γ΄ ΚΠΣ ΕΑ.ΙΤΥ / Υπ.Ε.Π.Θ. 39 Αραίωση και ανάµιξη διαλυµάτων ισχυρών ηλεκτρολυτών Οδηγίες για τον καθηγητή 3. ∆ώστε σε κάθε οµάδα µαθητών µια φωτοτυπία µε τις οδηγίες του λογισµικού (αρχείο Αραίωση Ανάµιξη_Οδηγίες.pdf) και του φύλλου εργασίας (αρχείο Αραίωση Ανάµιξη _Φύλλο Εργασίας.pdf). Στο φύλλο εργασίας υπάρχουν δύο δραστηριότητες. Η 1η αφορά αραίωση διαλυµάτων οξέων και βάσεων, ενώ η 2η αφορά ανάµιξη διαλυµάτων οξέων και βάσεων 4. Προτρέψτε τους µαθητές σας να συµπληρώσουν µε την βοήθεια του εικονικού εργαστηρίου IrYdium τους σχετικούς πίνακες. 5. Προτρέψτε τους µαθητές σας να συζητήσουν µεταξύ τους τα αποτελέσµατα και να συγκρίνουν τις δύο προσεγγίσεις. Αναλυτικότερα, υπάρχουν οι παρακάτω δραστηριότητες: Α. Αραίωση διαλυµάτων ΗCl και NaOH και επίδραση της αραίωσης στο pH του διαλύµατος. Στο φύλλο εργασίας οι διαδικασίες του εικονικού εργαστηρίου που πρέπει να ακολουθηθούν περιγράφονται περιληπτικά. Ο αναλυτικός τρόπος µε τον οποίο γίνονται όλα τα παρακάτω στο εικονικό εργαστήριο IrYdium υπάρχει στις «Οδηγίες Χρήσης» του λογισµικού. Στη δραστηριότητα αυτή οι µαθητές θα αραιώσουν µε νερό δύο διαλύµατα, HCl 1M και NaOH 1Μ, ώστε ο όγκος τους να γίνει δεκαπλάσιος. Θα καταγράψουν το pH των διαλυµάτων πριν και µετά την αραίωση, θα υπολογίσουν τις νέες συγκεντρώσεις και θα συγκρίνουν τις τιµές. 1. Εισάγετε διάλυµα HCl 1M στο εικονικό εργαστήριο και καταγράψτε στον παρακάτω πίνακα την συγκέντρωσή του και την τιµή του pH 2. Αναρροφήστε από το διάλυµα αυτό µε τη βοήθεια σιφωνίου πληρώσεως 10 mL, τοποθετήστε τα σε ογκοµετρική φιάλη των 100 mL και προσθέστε κατόπιν νερό µέχρι την χαραγή, οπότε ο συνολικός όγκος του διαλύµατος στη φιάλη γίνεται 100 mL. Με την βοήθεια του τύπου Cαρχ.Vαρχ = Cτελ.Vτελ υπολογίστε την τελική συγκέντρωση του διαλύµατος ΗCl δηλ. 1.0,01 = Cτελ.0,1, άρα Cτελ = 0,1Μ και µετονοµάστε την ογκοµετρική φιάλη «HCl 0,1M». 3. Συµπληρώστε στον παρακάτω πίνακα την τιµή της νέας συγκέντρωσης και το pH του διαλύµατος. 4. Ακολουθήστε όλα τα παραπάνω βήµατα για το διάλυµα NaOH 1M. 5. Με την βοήθεια του καθηγητή σας συζητήστε µε τους συµµαθητές σας τα αποτελέσµατα. Α. Αραίωση διαλυµάτων ΗCl και NaOH και επίδραση της αραίωσης στο pH του διαλύµατος. HClαρχ HClτελ ΝaΟΗαρχ ΝaΟΗτελ Συγκέντρωση δ/τος (Μ) 1 0,1 1 0,1 pH διαλύµατος 0 1 14 13 Έργο ΠΛΕΙΑ∆ΕΣ/ Νηρηίδες, Γ΄ ΚΠΣ ΕΑ.ΙΤΥ / Υπ.Ε.Π.Θ. 40 Αραίωση και ανάµιξη διαλυµάτων ισχυρών ηλεκτρολυτών Οδηγίες για τον καθηγητή Β. Ανάµιξη διαλυµάτων που περιέχουν την ίδια διαλυµένη ουσία. Στο φύλλο εργασίας οι διαδικασίες του εικονικού εργαστηρίου που πρέπει να ακολουθηθούν περιγράφονται περιληπτικά. Ο αναλυτικός τρόπος µε τον οποίο γίνονται όλα τα παρακάτω στο εικονικό εργαστήριο IrYdium υπάρχει στις «Οδηγίες Χρήσης» του λογισµικού. Στην δραστηριότητα αυτή οι µαθητές θα αναµίξουν συγκεκριµένους όγκους δύο διαλυµάτων HCl, 1 Μ και 0,01 Μ αντίστοιχα. Θα υπολογίσουν τη νέα συγκέντρωση και θα καταγράψουν τις αρχικές και την τελική ένδειξη του pH. Πιο συγκεκριµένα: 1. Εισάγετε στο εικονικό εργαστήριο στο διάλυµα HCl 1M και καταγράψτε στον παρακάτω πίνακα την συγκέντρωσή του και την τιµή του pH. 2. Εισάγετε στο εικονικό εργαστήριο διάλυµα HCl 0,01M και καταγράψτε στον παρακάτω πίνακα την συγκέντρωσή του και την τιµή του pH. 3. Αναρροφήστε από το διάλυµα του ΗCl 1Μ µε τη βοήθεια σιφωνίου πληρώσεως 10 mL και τοποθετήστε τα σε ένα ποτήρι ζέσεως των 250 mL. 4. Αναρροφήστε από το διάλυµα του ΗCl 0,01Μ µε τη βοήθεια ογκοµετρικής φιάλης των 100 mL και τοποθετήστε τα στο ίδιο ποτήρι ζέσεως των 250 mL, οπότε ο όγκος του διαλύµατος γίνεται 10 + 100 = 110 mL. Με την βοήθεια του τύπου C1.V1 + C2.V2 = Cτελ.Vτελ, υπολογίστε την τελική συγκέντρωση του διαλύµατος ΗCl δηλ. 1.0,01 + 0,01.0,1 = Cτελ.0,110, άρα Cτελ = 0,1Μ και µετονοµάστε το ποτήρι ζέσεως σε «HCl 0,1Μ» 5. Συµπληρώστε τον παρακάτω πίνακα µε την τιµή της συγκέντρωσης και το pH του διαλύµατος. 6. Ακολουθήστε όλα τα παραπάνω βήµατα για τα διαλύµατα NaOH 1M και NaOH 0,01 M. 7. Με την βοήθεια του καθηγητή σας συζητήστε µε τους συµµαθητές σας τα αποτελέσµατα. Β. Ανάµιξη διαλυµάτων που περιέχουν την ίδια διαλυµένη ουσία. HCl1 HCl2 HClτελ ΝaΟΗ1 ΝaΟΗ2 ΝaΟΗτελ. Συγκέντρωση δ/τος (Μ) 1 0,01 0,1 0,1 0,01 0,1 pH διαλύµατος 0 2 1 14 2 13 ΑΞΙΟΛΟΓΗΣΗ Αφού αξιοποιήσετε κατάλληλα το λογισµικό δώστε σε κάθε µαθητή µια φωτοτυπία µε το φύλλο αξιολόγησης (αρχείο Αραίωση Ανάµιξη_Φύλλο αξιολόγησης.pdf)) και προτρέψτε τους να απαντήσουν στις ερωτήσεις χωρίς την βοήθεια του λογισµικού. Σηµαντικό ρόλο θα παίξει η φάση στην οποία οι µαθητές καλούνται να συζητήσουν τόσο για τις δυσκολίες που συνάντησαν όσο και για τις απαντήσεις που έδωσαν στα ερωτήµατα των δραστηριοτήτων. Σε αυτή τη φάση ο διδάσκων αναλαµβάνει το ρόλο του συντονιστή της συζήτησης και φροντίζει να παρακινεί τους µαθητές του. Έργο ΠΛΕΙΑ∆ΕΣ/ Νηρηίδες, Γ΄ ΚΠΣ ΕΑ.ΙΤΥ / Υπ.Ε.Π.Θ. 41 Αραίωση και ανάµιξη διαλυµάτων ισχυρών ηλεκτρολυτών Οδηγίες για τον καθηγητή Απαντήσεις Ερώτηση Απάντηση Αυξάνεται. Όταν αραιώνουµε ένα διάλυµα οξέος µε νερό η τιµή του pH: Μειώνεται. Παραµένει σταθερή. Αυξάνεται. Όταν αραιώνουµε ένα διάλυµα βάσης µε νερό η τιµή του pH: Μειώνεται. Παραµένει σταθερή. 10 µονάδες Όταν δεκαπλασιάσουµε τον όγκο ενός ισχυρού οξέος ή µιας 1 µονάδα. ισχυρής βάσης, τότε η τιµή του pH µεταβάλλεται κατά: Μισή µονάδα. 0. Κατά την αραίωση ενός ασθενούς οξέος η τιµή του pH τείνει 7. προς το: 14. 0. Κατά την αραίωση µιας ασθενούς βάσης η τιµή του pH τείνει 7. προς το: 14. Μεγαλύτερη του 4. Αναµιγνύονται δύο διαλύµατα οξέος. Το πρώτο έχει pH=4 και το δεύτερο pH=2. Η τιµή του pH για το διάλυµα που Μικρότερη του 2. προκύπτει είναι: Ανάµεσα στο 2 και στο 4. Μεγαλύτερη του 1Μ. Αναµιγνύονται δύο διαλύµατα οξέος. Η συγκέντρωση του πρώτου είναι 1Μ ενώ του δεύτερου 0,01Μ. Η συγκέντρωση Μικρότερη του 0,01Μ. του τελικού διαλύµατος θα είναι: Ανάµεσα στο 1Μ και στο 0,01Μ. Ναι. Είναι δυνατόν ένα διάλυµα να έχει pH µικρότερο του µηδενός Όχι. σε θερµοκρασία 25 0C; Χρειάζοµαι περισσότερα στοιχεία. Αναµιγνύονται 90 mL διαλύµατος HCl 0,1M µε 10 mL 0,15Μ διαλύµατος HCl 0,2M. Η συγκέντρωση του διαλύµατος που προκύπτει µπορεί να είναι: ( Η απάντηση να δοθεί χωρίς να 0,11Μ Έργο ΠΛΕΙΑ∆ΕΣ/ Νηρηίδες, Γ΄ ΚΠΣ ΕΑ.ΙΤΥ / Υπ.Ε.Π.Θ. 42 14 Η ραδιοχρονολόγηση µε C Οδηγίες για τον καθηγητή Η ραδιοχρονολόγηση µε 14 Τάξη Α΄ Λυκείου Μάθηµα Χηµεία (Γενικής Παιδείας) Γνωστικό αντικείµενο: Οργανική Χηµεία ∆ιδακτική ενότητα Αλκοόλες Απαιτούµενος χρόνος 2 διδακτικές ώρες C - Οδηγίες για τον καθηγητή Ειδικοί διδακτικοί στόχοι Το λογισµικό αυτό θα σας βοηθήσει να εκπληρώσετε τους διδακτικούς σας στόχους που είναι οι παρακάτω: • Να µπορούν οι µαθητές/τριες να ορίζουν τι είναι µια πυρηνική αντίδραση και να διατυπώνουν τα διάφορα είδη µιας ραδιενεργού διάσπασης. • Να µπορούν οι µαθητές/τριες να ορίζουν τις έννοιες ενεργότητα, της ειδική ενεργότητα χρόνος ηµιζωής και να διατυπώνουν τις µαθηµατικές σχέσεις που συνδέουν τις έννοιες αυτές. • Να µπορούν οι µαθητές/τριες να ορίζουν τη µονάδα ενεργότητας 1 Βecquerel (1 Bq). • Να µπορούν οι µαθητές/τριες να εξηγούν γαιτί το ποσοστό του 14C σε σχέση µε τον 12C παραµένει σταθερό σε ζώντες οργανισµούς καθώς και τον λόγο που το ποσοστό αυτό µειώνεται σε νεκρούς οργανισµούς. • Να µπορούν οι µαθητές/τριες να υπολογίζουν την ενεργότητα, την ειδική ενεργότητα και την ηλικία ενός δείγµατος που περιέχει 14C. Το σενάριο βασίζεται σε ένα εξειδικευµένο λογισµικό το οποίο καλύπτει την θεωρία αλλά και τους υπολογισµούς που αφορούν την ραδιοχρονηλόγηση µε άνθρακα-14. Το λογισµικό δηµιουργήθηκε για αυτόν ακριβώς τον σκοπό και η επιλογή αυτή έγινε γιατί πιστεύουµε ότι σε τέτοιου είδους δραστηριότητες πρέπει να χρησιµοποιούνται απόλυτα εξειδικευµένα εκπαιδευτικά λογισµικά. Περιγραφή Ζητείται από τους µαθητές να γνωρίσουν αρχικά το λογισµικό µε επίδειξη από τον καθηγητή, κατόπιν να διαβάσουν τις οδηγίες και ύστερα: • Να εξασκηθούν αρχικά στον τρόπο που υπολογίζετε η τελική ενεργότητα του δείγµατος µε την βοήθεια της αρχικής ενεργότητας και του χρόνου που πέρασε. • Να υπολογίσουν την τελική ενεργότητα του δείγµατος µε την βοήθεια της σταθερής αρχικής ενεργότητας και µε µεταβλητή τον χρόνου που πέρασε. Κατόπιν να δηµιουργήσουν ένα διάγραµµα µε την βοήθεια των παραπάνω µεταβλητών. • Να προσδιορίσουν την ηλικία διαφόρων ευρηµάτων µε την βοήθεια της ειδικής ενεργότητας • Απαντήσουν στις ερωτήσεις ενός φύλλου αξιολόγησης χωρίς τη βοήθεια του λογισµικού. Έργο ΠΛΕΙΑ∆ΕΣ/ Νηρηίδες, Γ΄ ΚΠΣ ΕΑ.ΙΤΥ / Υπ.Ε.Π.Θ. 43 14 Η ραδιοχρονολόγηση µε C Οδηγίες για τον καθηγητή Οδηγίες Α. Εισαγωγική δραστηριότητα Χωρίστε τους µαθητές σε ισάριθµες οµάδες, ανάλογα µε τον αριθµό των υπολογιστών που έχετε διαθέσιµους στο εργαστήριο. ∆ώστε σε κάθε οµάδα µαθητών µια φωτοτυπία µε τις οδηγίες του λογισµικού (αρχείο Ραδιοχρονολόγηση_Οδηγίες.pdf) και του φύλλου εργασίας (αρχείο Ραδιοχρονολόγηση _Φύλλο Εργασίας.pdf). Μετά 1. Εκκινήστε την εφαρµογής «Η ραδιοχρονολόγηση µε 14C» κάνοντας διπλό κλικ στο αρχείο «C14.htmL» και κατόπιν επιλέξτε την ενότητα µε τίτλο «Μελέτη ρυθµού διάσπασης του 14C». 2. ∆ώστε την δυνατότητα στους µαθητές σας να εξασκηθούν µε το λογισµικό δίνοντας διάφορες τιµές για την αρχική ενεργότητα και τον χρόνο και υπολογίζοντας την τελική ενεργότητα. Προτρέψτε τους να συζητήσουν µεταξύ τους για τα αποτελέσµατα. 3. Αποτελέσµατα Πίνακας τιµών τελικής ενεργότητας δείγµατος µε σταθερή αρχική ενεργότητα δείγµατος. ΑΡΧΙΚΗ ΕΝΕΡΓΟΤΗΤΑ ∆ΕΙΓΜΑΤΟΣ (Bq) ΧΡΟΝΟΣ ΠΟΥ ΠΕΡΑΣΕ (έτη) ΤΕΛΙΚΗ ΕΝΕΡΓΟΤΗΤΑ ∆ΕΙΓΜΑΤΟΣ (Bq) 800 5730 400 160 11460 40 Β. ∆ηµιουργία διαγράµµατος ενεργότητας- χρόνου. 1. Οι µαθητές υπολογίζουν την τελική ενεργότητα κρατώντας σταθερή την αρχική ενεργότητα (400 Bq) και επιλέγοντας ως χρόνο που πέρασε πολλαπλάσια της ηµιζωής του άνθρακα-14. 2. Συµπληρώνουν µε την βοήθεια του λογισµικού τον παρακάτω πίνακα. 3. Ολοκληρώνουν το διάγραµµα χρόνου – τελικής ενεργότητας δείγµατος και βρίσκουν µε την βοήθεια του διαγράµµατος την τελική ενεργότητα του δείγµατος µετά 15000 έτη. Αποτελέσµατα Πίνακας τιµών τελικής ενεργότητας δείγµατος µε σταθερή αρχική ενεργότητα δείγµατος. ΑΡΧΙΚΗ ΕΝΕΡΓΟΤΗΤΑ ∆ΕΙΓΜΑΤΟΣ (Bq) ΧΡΟΝΟΣ ΠΟΥ ΠΕΡΑΣΕ (έτη) ΤΕΛΙΚΗ ΕΝΕΡΓΟΤΗΤΑ ∆ΕΙΓΜΑΤΟΣ (Bq) 400 5730 200 400 11460 100 400 17190 50 400 22920 25 Έργο ΠΛΕΙΑ∆ΕΣ/ Νηρηίδες, Γ΄ ΚΠΣ ΕΑ.ΙΤΥ / Υπ.Ε.Π.Θ. 44 14 Η ραδιοχρονολόγηση µε C Οδηγίες για τον καθηγητή 450 400 Ενεργότητα (Bq) 350 300 250 200 150 100 50 0 0 5000 10000 15000 20000 25000 Χρόνος (έτη) Γ. Προσδιορισµός της ηλικίας διαφόρων ευρηµάτων. 1. Οι µαθητές προσδιορίζουν αρχικά µε την βοήθεια της µάζας και της ενεργότητας του δείγµατος την ειδική ενεργότητα και κατόπιν υπολογίζουν την ηλικία των παρακάτω δειγµάτων: Υπολογισµός της ηλικίας δείγµατος µε την βοήθεια της ειδικής ενεργότητας. ΕΙ∆ΟΣ ∆ΕΙΓΜΑΤΟΣ ΜΑΖΑ ∆ΕΙΓΜΑΤΟΣ (g) ΕΙ∆ΙΚΗ ΕΝΕΡΓΟΤΗΤΑ ΕΝΕΡΓΟΤΗΤΑ ∆ΕΙΓΜΑΤΟΣ ∆ΕΙΓΜΑΤΟΣ (Bq) (Bq/g) ΗΛΙΚΙΑ ∆ΕΙΓΜΑΤΟΣ (ΕΤΗ) Οστό από λιοντάρι που ζούσε στην Ελλάδα. 4 0,012 0,003 36726 Αγγείο από προϊστορικό οικισµό. 0,8 0,0568 0,071 10570 Πάπυρος της αρχαίας Αιγύπτου. 0,1 0,011 0,11 6950 3,02 0,57 0,189 2476 2,2 0,508 0,231 817 Αγγείο που βρέθηκε στην Ακρόπολη. Στολή σταυροφόρου. ΑΞΙΟΛΟΓΗΣΗ Αφού αξιοποιήσετε κατάλληλα το λογισµικό δώστε σε κάθε µαθητή µια φωτοτυπία µε το φύλλο αξιολόγησης (αρχείο Ραδιοχρονολόγηση _Φύλλο αξιολόγησης.pdf)) και προτρέψτε τους να απαντήσουν στις ερωτήσεις χωρίς την βοήθεια του λογισµικού. Σηµαντικό ρόλο θα παίξει η φάση στην οποία οι µαθητές καλούνται να συζητήσουν τόσο για τις δυσκολίες που συνάντησαν όσο και για τις απαντήσεις που έδωσαν στα ερωτήµατα των δραστηριοτήτων. Σε αυτή τη φάση ο διδάσκων αναλαµβάνει το ρόλο του συντονιστή της συζήτησης και φροντίζει να παρακινεί τους µαθητές του. Έργο ΠΛΕΙΑ∆ΕΣ/ Νηρηίδες, Γ΄ ΚΠΣ ΕΑ.ΙΤΥ / Υπ.Ε.Π.Θ. 45 14 Η ραδιοχρονολόγηση µε C Οδηγίες για τον καθηγητή Απαντήσεις Ερώτηση Απάντηση Ηλεκτρόνια Κατά την διάσπαση α εκπέµπονται: Ακτινοβολία γ Πυρήνες ηλίου Ακτινοβολία Κατά τη διάσπαση γ εκπέµπεται … ∆έσµη σωµατιδίων Ηλεκτρόνια - Κατά την διάσπαση β εκλύονται: Πρωτόνια Ποζιτρόνια ∆ευτερόλεπτο 1 Βecquerel (1 Bq) ορίζεται ως µια διάσπαση ανά: Λεπτό Ώρα O χρόνος ηµιζωής (Τ1/2) είναι ο χρόνος που απαιτείται ώστε ο αριθµός των ραδιενεργών πυρήνων να Μειωθεί στο 1/2 Μειωθεί στο 1/4 ∆ιπλασιαστεί Το διάγραµµα που στον άξονα των Χ έχει τον χρόνο και στον άξονα των Ψ τους πυρήνες που παραµένουν αδιάσπαστοι είναι: Ευθεία παράλληλη Ευθεία φθίνουσα Καµπύλη Αυξάνεται Σε ένα νεκρό οργανισµό ο λόγος 14 C/12C Μειώνεται Παραµένει σταθερός Όταν η ενεργότητα ενός δείγµατος σήµερα είναι 200 Bq, µετά από 1000 έτη η ενεργότητα µπορεί να είναι: * 98 Bq 177,2 Bq 30 Bq Όταν η ενεργότητα ενός δείγµατος σήµερα είναι 268.5 Bq, πριν από 10000 έτη η ενεργότητα µπορεί να ήταν: * 1700 Bq 400 Bq 900 Bq Όταν η ειδική ενεργότητα ενός δείγµατος είναι 0,100 Bq/g τότε η ηλικία του δείγµατος µπορεί να είναι: * 7738 έτη 20139 έτη 2213 έτη Η ραδιοχρονολόγηση µε 14C είναι η καταλληλότερη µέθοδος για τον ακριβή προσδιορισµό της ηλικίας: * Ενός µεταλλικού εργαλείου Ενός αρχαίου πάπυρου Ενός πετρώµατος Έργο ΠΛΕΙΑ∆ΕΣ/ Νηρηίδες, Γ΄ ΚΠΣ ΕΑ.ΙΤΥ / Υπ.Ε.Π.Θ. 46 14 Η ραδιοχρονολόγηση µε C Οδηγίες για τον καθηγητή Όταν η µάζα του δείγµατος είναι 10 g, τότε η ενεργότητα του δείγµατος µπορεί να είναι: * 2 Bq 4 Bq 8 Bq * Οι απαντήσεις να δοθούν χωρίς πράξεις ή τη βοήθεια του λογισµικού µε µόνα δεδοµένα το χρόνο ηµιζωής του 14C (5730 έτη) και την ειδική ενεργότητα του ατµοσφαιρικού άνθρακα (0,255 Bq/g). Έργο ΠΛΕΙΑ∆ΕΣ/ Νηρηίδες, Γ΄ ΚΠΣ ΕΑ.ΙΤΥ / Υπ.Ε.Π.Θ. 47 Σύνθεση και προσδιορισµός του pH διαλυµάτων αλάτων. Οδηγίες για τον καθηγητή Σύνθεση και προσδιορισµός του pH διαλυµάτων αλάτων. Οδηγίες για τον καθηγητή Τάξη Γ΄ Λυκείου Μάθηµα Χηµεία Γνωστικό αντικείµενο Οξέα – Βάσεις και ιοντική ισορροπία ∆ιδακτική ενότητα Σύνθεση και προσδιορισµός του pH διαλυµάτων αλάτων. Απαιτούµενος χρόνος 2 διδακτικές ώρες Ειδικοί διδακτικοί στόχοι Το λογισµικό αυτό θα σας βοηθήσει να εκπληρώσετε τους διδακτικούς σας στόχους που είναι οι παρακάτω: • Να µπορούν οι µαθητές/τριες εργαζόµενοι σε συνθήκες εικονικού εργαστηρίου, να παρασκευάζουν διαλύµατα αλάτων µέσα από την διαδικασία εξουδετέρωσης οξέων µε βάσεις. • Να µπορούν οι µαθητές/τριες να γράφουν τις αντιδράσεις εξουδετέρωσης, διάστασης και ιοντισµού. • Να µπορούν οι µαθητές/τριες προβλέπουν την περιοχή του pH των διαλυµάτων αλάτων και να επιβεβαιώνουν την πρόβλεψή τους εργαζόµενοι σε συνθήκες εικονικού εργαστηρίου. Το σενάριο βασίζεται στο εξειδικευµένο λογισµικό IrYdium το οποίο καλύπτει ένα µεγάλο µέρος από τις εργαστηριακές ασκήσεις που αφορούν τα ηλεκτρολυτικά διαλύµατα. Το λογισµικό αυτό υπάρχει δωρεάν στο διαδύκτιο και προσαρµόσθηκε ειδικά για τις Ελληνικές εκπαιδευτικές ανάγκες. Περιγραφή Ζητείται από τους µαθητές να γνωρίσουν αρχικά το λογισµικό µε επίδειξη από τον καθηγητή, κατόπιν να διαβάσουν τις οδηγίες και ύστερα: • • • • Να συµπληρώσουν τους όγκους των διαλυµάτων τις συγκεντρώσεις και τις τιµές pH σε ένα πίνακα που αφορά τον σχηµατισµό 0,1Μ NH4Cl από την αντίδραση HCl και NH3. Να συµπληρώσουν τους όγκους των διαλυµάτων τις συγκεντρώσεις και τις τιµές pH σε ένα πίνακα που αφορά τον σχηµατισµό 0,1Μ CH3COONa από την αντίδραση CH3COOH και NaOH. Να συµπληρώσουν τους όγκους των διαλυµάτων τις συγκεντρώσεις και τις τιµές pH σε ένα πίνακα που αφορά τον σχηµατισµό 0,1Μ NaCl από την αντίδραση HCl και NaOH. Να απαντήσουν στις ερωτήσεις ενός φύλλου αξιολόγησης χωρίς τη βοήθεια του λογισµικού. Σηµείωση: Καλό είναι να επισηµάνετε στους µαθητές ότι σε συνθήκες πραγµατικού εργαστηρίου µετά την παρασκευή, αραίωση ή ανάµιξη διαλυµάτων πρέπει να ακολουθεί ισχυρή ανάδευση µε την οποία προκύπτει οµογενές τελικό διάλυµα. Έργο ΠΛΕΙΑ∆ΕΣ/ Νηρηίδες, Γ΄ ΚΠΣ ΕΑ.ΙΤΥ / Υπ.Ε.Π.Θ. 48 Σύνθεση και προσδιορισµός του pH διαλυµάτων αλάτων. Οδηγίες για τον καθηγητή Οδηγίες 1. Χωρίστε τους µαθητές σε ισάριθµες οµάδες, ανάλογα µε τον αριθµό των υπολογιστών που έχετε διαθέσιµους στο εργαστήριο. 2. Εκκινήστε την εφαρµογή «Εικονικό εργαστήριο Χηµείας, IrYdium» µε διπλό κλικ στο αρχείο «Vlab.exe» και επιλέξτε το µενού Αρχείο → Άνοιγµα εργασίας. Επιλέγοντας «Χηµικοί Υπολογισµοί» και «Το pH των διαλυµάτων των αλάτων» εµφανίζεται στην οθόνη η παρακάτω εφαρµογή. 3. ∆ώστε σε κάθε οµάδα µαθητών µια φωτοτυπία µε τις οδηγίες του λογισµικού (αρχείο pH αλάτων_Οδηγίες.pdf) και του φύλλου εργασίας (αρχείο pH αλάτων_Φύλλο Εργασίας.pdf). Στο φύλλο εργασίας υπάρχουν τρεις δραστηριότητες. Κάθε δραστηριότητα αντιµετωπίζεται µε δύο προσεγγίσεις, την «κλασική επίλυση» και την προσέγγιση µε την βοήθεια του εικονικού εργαστηρίου. 4. Προτρέψτε τους µαθητές σας να λύσουν τις ασκήσεις αρχικά µε τον κλασικό τρόπο και κατόπιν να συµπληρώσουν µε την βοήθεια του εικονικού εργαστηρίου IrYdium τους σχετικούς πίνακες. 5. Προτρέψτε τους µαθητές σας να συζητήσουν µεταξύ τους τα αποτελέσµατα και να συγκρίνουν τις δύο προσεγγίσεις. Αναλυτικότερα, υπάρχουν οι παρακάτω δραστηριότητες: Α. Ανάµιξη ίσων όγκων διαλυµάτων 0,2 Μ ΗCl και 0,2 Μ NΗ3 και προσδιορισµός του pH του άλατος που προκύπτει. Στη δραστηριότητα αυτή υπάρχουν δύο προσεγγίσεις για µία τυπική άσκηση που αντιµετωπίζουν οι µαθητές της Γ’ Λυκείου. Η εκφώνηση της άσκησης είναι η παρακάτω: «Αναµιγνύονται 50 mL διαλύµατος HCl 0,2 M µε 50 mL διαλύµατος αµµωνίας, NH3 0,2 M. Ποιο είναι το pH του διαλύµατος που προκύπτει; ∆ίδονται Κb NH3 = 1,74.10-5 και Kw=10-14.» 1η Προσέγγιση (κλασική επίλυση της άσκησης) Αρχικά πρέπει να υπολογίσουµε τις ποσότητες των δύο ηλεκτρολυτών που αντιδρούν: Για το HCl έχουµε: ηHCl = C1.V1, δηλαδή ηHCl = 0,2.0,05, οπότε ηHCl = 0,01mol Για την NH3 έχουµε: ηNH3 = C2.V2, δηλαδή ηNH3 = 0,2.0,05, οπότε ηNH3 = 0,01mol Υπολογίζουµε την ποσότητα του άλατος που σχηµατίζεται στο τελικό διάλυµα, όγκου 0,1 L, µετά την αντίδραση εξουδετέρωσης που πραγµατοποιείται: HCl + 0,01mol Έργο ΠΛΕΙΑ∆ΕΣ/ Νηρηίδες, Γ΄ ΚΠΣ ΕΑ.ΙΤΥ / Υπ.Ε.Π.Θ. NH3 → 0,01mol NH4Cl 0,01mol 49 Σύνθεση και προσδιορισµός του pH διαλυµάτων αλάτων. Οδηγίες για τον καθηγητή Τελικά η συγκέντρωση του ΝΗ4Cl στο τελικό διάλυµα είναι: CΝΗ4Cl = η ή CΝΗ4Cl = 0,01/0,1 οπότε CΝΗ4Cl = 0,1 Μ V Το ΝΗ4Cl είναι άλας και στο νερό διίσταται πλήρως σύµφωνα µε την αντίδραση: ΝΗ4Cl → 0,1 Μ NH4+ Cl- + 0,1 Μ 0,1 Μ Το ιόν Cl-, επειδή προέρχεται από ισχυρό οξύ (ΗCl), δεν αντιδρά µε το Η2Ο. Το άλλο ιόν, δηλαδή το ΝΗ4+, είναι συζυγές οξύ της ασθενούς βάσης ΝΗ3 και αντιδρά µε το Η2Ο σύµφωνα µε την παρακάτω αντίδραση: ΝΗ4+ + Η2Ο αντίδραση αρχικά / M 0,1 αντιδρούν / Μ -x παράγονται / Μ ισορροπία / Μ (0,1 - x) ΝΗ3 + Η3Ο+ x x x x Η Κa του ΝΗ4+ υπολογίζεται µε τον παρακάτω τρόπο: K NH 3 ⋅ K NH + = K w 4 οπότε: K NH 4 + ή K NH + = 4 [ NH 3] ⋅ [ H 3O + ] = [ NH 4 + ] Kw 10 −14 = = 5,75.10 −10 K NH3 1,74.10 −5 ή Θεωρούµε ότι, 0,1 – x ≈ 0,1 επειδή 5,75 ⋅ 10 -10 = KNH 4 + << 0,01 C x⋅x 0,1 − x και βρίσκουµε x = [H3O+] = 7,58.10-6 και pH = 5,12. 2η Προσέγγιση (µε το εικονικό εργαστήριο) Στο φύλλο εργασίες οι διαδικασίες του εικονικού εργαστηρίου που πρέπει να ακολουθηθούν περιγράφονται περιληπτικά. Οι αναλυτικές οδηγίες υπάρχουν στις αντίστοιχες «Οδηγίες χρήσης» του λογισµικού. 1. Παρασκευάστε, µε τη βοήθεια ογκοµετρικής φιάλης των 100 ml, διάλυµα 0,2 Μ ΗCl (δ. HCl) µε αραίωση διαλύµατος 1Μ ΗCl που υπάρχει στο ντουλάπι αντιδραστηρίων. Η αρχική ποσότητα του διαλύµατος HCl 1Μ που θα χρησιµοποιήσετε υπολογίζεται από τον τύπο: CHCl 1.Vαρχ = CHCl 2.Vτελ, δηλαδή 1.Vαρχ = 0,2.0,1, οπότε Vαρχ =0,02 λίτρα, δηλ. 20 ml. Μετονοµάστε την ετικέτα της ογκοµετρικής των 100 mL στην οποία παρασκευάσατε το διάλυµα σε «HCl 0,2M». 2. Κατόπιν µε τον ίδιο τρόπο παρασκευάστε 100 mL διαλύµατος NH3 0,2M (δ. NH3). Μετονοµάστε την ετικέτα της ογκοµετρικής των 100 mL στην οποία παρασκευάσατε το διάλυµα σε «ΝΗ3 0,2M». 3. Αναµίξτε σε ποτήρι των 250 mL 50 mL από τα δύο διαλύµατα, οπότε προκύπτουν 100 mL διαλύµατος ΝΗ4Cl 0,1Μ (δ. NH4Cl). Μετονοµάστε την ετικέτα του ποτηριού των 250 mL στην οποία παρασκευάσατε το διάλυµα σε «ΝΗ4Cl 0,1M». 4. Συµπληρώστε τον παρακάτω πίνακα µε τις τιµές του όγκου, συγκέντρωσης και pΗ των διαλυµάτων. 5. Συζητήστε µε τους συµµαθητές σας τα πλεονεκτήµατα και µειονεκτήµατα κάθε τρόπου προσέγγισης. Συζητήστε επίσης την πιθανότητα τα αποτελέσµατα ανάµεσα στις δύο προσεγγίσεις να είναι λίγο διαφορετικά. Έργο ΠΛΕΙΑ∆ΕΣ/ Νηρηίδες, Γ΄ ΚΠΣ ΕΑ.ΙΤΥ / Υπ.Ε.Π.Θ. 50 Σύνθεση και προσδιορισµός του pH διαλυµάτων αλάτων. Οδηγίες για τον καθηγητή Αποτελέσµατα Α. Παρασκευή διαλυµάτων 0,2Μ ΗCl και 0,2Μ NΗ3, ανάµιξη ίσων όγκων των διαλυµάτων και προσδιορισµός του pH του άλατος που προκύπτει. δ. HCl δ. ΝΗ3 δ. ΝΗ4Cl Όγκος δ/τος (ml) 100 100 100 Συγκέντρωση δ/τος (Μ) 0,2 0,2 0,1 0,69 11,27 5,12 pΗ διαλύµατος Β. Ανάµιξη ίσων όγκων διαλυµάτων 0,2Μ CH3COOH και 0,2Μ NaOH και προσδιορισµός του pH του άλατος που προκύπτει. Και στη δραστηριότητα αυτή υπάρχουν δύο προσεγγίσεις για µία τυπική άσκηση που αντιµετωπίζουν οι µαθητές της Γ’ Λυκείου. Η εκφώνηση της άσκησης είναι η παρακάτω: «Αναµιγνύονται 50 mL διαλύµατος CH3COOH 0,2 M µε 50 mL διαλύµατος NaOH 0,2 M. Ποιο είναι το pH του διαλύµατος που προκύπτει; ∆ίδονται Κa CH3COOH = 1,82.10-5 και Kw=10-14.» 1η Προσέγγιση (κλασική επίλυση της άσκησης) Αρχικά πρέπει να υπολογίσουµε τις ποσότητες των δύο ηλεκτρολυτών που αντιδρούν: Για το CH3COOH έχουµε: ηCH3COOH = C1.V1, δηλαδή ηCH3COOH = 0,2.0,05, οπότε ηCH3COOH = 0,01mol Για το NaOH έχουµε: ηNaOH = C2.V2, δηλαδή ηNaOH = 0,2.0,05, οπότε ηNaOH = 0,01mol Υπολογίζουµε την ποσότητα του άλατος που σχηµατίζεται στο τελικό διάλυµα, όγκου 0,1 L, µετά την αντίδραση εξουδετέρωσης που πραγµατοποιείται: CH3COOH + NaOH → CH3COOΝa + Η2Ο 0,01mol 0,01mol 0,01mol Τελικά η συγκέντρωση του CH3COOΝa στο τελικό διάλυµα είναι: CCH3COOΝa = η ή CCH3COOΝa = 0,01/0,1 οπότε CCH3COOΝa = 0,1 Μ V Το CH3COOΝa είναι άλας και στο νερό διίσταται πλήρως σύµφωνα µε την αντίδραση: CH3COOΝa 0,1 Μ → CH3COO0,1 Μ + Na+ 0,1 Μ + Το ιόν Na , επειδή προέρχεται από την ισχυρή βάση NaOH, δεν αντιδρά µε το Η2Ο. Το άλλο ιόν, δηλαδή το CH3COO-, είναι συζυγής βάση του ασθενούς οξέος CH3COOH και αντιδρά µε το Η2Ο σύµφωνα µε την παρακάτω αντίδραση: αντίδραση CH3COO- + Η2Ο αρχικά / M 0,1 αντιδρούν / Μ -x παράγονται / Μ ισορροπία / Μ Έργο ΠΛΕΙΑ∆ΕΣ/ Νηρηίδες, Γ΄ ΚΠΣ ΕΑ.ΙΤΥ / Υπ.Ε.Π.Θ. (0,1 - x) CH3COOΗ + ΟΗ- x x x x 51 Σύνθεση και προσδιορισµός του pH διαλυµάτων αλάτων. Οδηγίες για τον καθηγητή Η Κb του CH3COO- υπολογίζεται µε τον παρακάτω τρόπο: K CH 3 COOH ⋅ K CH 3 COO − = Kw ή K CH 3COO − Kw = K CH = 3COOH 10 −14 = 5,495.10 −10 1,82.10 − 5 οπότε: [CH 3COOH ] ⋅ [OH − ] K CH COO − = 3 [CH 3COO − ] 5,495.10 -10 = ή Θεωρούµε ότι, 0,1 – x ≈ 0,1 επειδή K CH και − 3COO C x⋅x 0,1 − x << 0,01 και βρίσκουµε x = [OH-] = 7,413.10-6 pOH = 5,13, οπότε pH = 8,87. 2η Προσέγγιση (µε το εικονικό εργαστήριο) Στο φύλλο εργασίες οι διαδικασίες του εικονικού εργαστηρίου που πρέπει να ακολουθηθούν περιγράφονται περιληπτικά. Οι αναλυτικές οδηγίες υπάρχουν στις αντίστοιχες «Οδηγίες χρήσης» του λογισµικού. 1. Παρασκευάστε, µε τη βοήθεια ογκοµετρικής φιάλης των 100 ml, διάλυµα 0,2 Μ CH3COOH (δ. CH3COOH) µε αραίωση διαλύµατος 1Μ CH3COOH που υπάρχει στο ντουλάπι αντιδραστηρίων. Η αρχική ποσότητα του διαλύµατος CH3COOH που θα χρησιµοποιήσετε υπολογίζεται από τον τύπο: CCH3COOH 1.Vαρχ = CCH3COOH 2.Vτελ, δηλαδή 1.Vαρχ = 0,2.0,1 οπότε Vαρχ =0,02 λίτρα = 20 ml. Μετονοµάστε την ετικέτα της ογκοµετρικής των 100 mL στην οποία παρασκευάσατε το διάλυµα σε «CH3COOH 0,2M». 2. Κατόπιν µε τον ίδιο τρόπο παρασκευάστε 100 mL διαλύµατος NαΟΗ 0,2M (δ. NαΟΗ). Μετονοµάστε την ετικέτα της ογκοµετρικής των 100 mL στην οποία παρασκευάσατε το διάλυµα σε «NαΟΗ 0,2M». 3. Αναµίξτε σε ποτήρι των 250 mL 50 mL από τα δύο διαλύµατα, οπότε προκύπτουν 100 mL διαλύµατος CH3COONa 0,1Μ (δ. CH3COONa). Μετονοµάστε την ετικέτα του ποτηριού των 250 mL στην οποία παρασκευάσατε το διάλυµα σε «CH3COONa 0,1M». 4. Συµπληρώστε τον παρακάτω πίνακα µε τις τιµές του όγκου, συγκέντρωσης και pΗ των διαλυµάτων. 5. Συζητήστε µε τους συµµαθητές σας τα πλεονεκτήµατα και µειονεκτήµατα κάθε τρόπου προσέγγισης. Συζητήστε επίσης την πιθανότητα τα αποτελέσµατα ανάµεσα στις δύο προσεγγίσεις να είναι λίγο διαφορετικά. Αποτελέσµατα B. Παρασκευή διαλυµάτων 0,2Μ CH3COOH και 0,2Μ NaOH, ανάµιξη ίσων όγκων των διαλυµάτων και προσδιορισµός του pH του άλατος που προκύπτει. δ. CH3COOH δ. ΝaOH δ. CH3COONa Όγκος δ/τος (ml) 100 100 100 Συγκέντρωση δ/τος (Μ) 0,2 0,2 0,1 13,29 8,87 pΗ διαλύµατος Έργο ΠΛΕΙΑ∆ΕΣ/ Νηρηίδες, Γ΄ ΚΠΣ ΕΑ.ΙΤΥ / Υπ.Ε.Π.Θ. 2,72 52 Σύνθεση και προσδιορισµός του pH διαλυµάτων αλάτων. Οδηγίες για τον καθηγητή Γ. Ανάµιξη ίσων όγκων διαλυµάτων 0,2Μ ΗCl και 0,2Μ NaOH και προσδιορισµός του pH του άλατος που προκύπτει. Και στη δραστηριότητα αυτή υπάρχουν δύο προσεγγίσεις για µία τυπική άσκηση που αντιµετωπίζουν οι µαθητές της Γ’ Λυκείου. Η εκφώνηση της άσκησης είναι η παρακάτω: «Αναµιγνύονται 50 mL διαλύµατος ΗCl 0,2 M µε 50 mL διαλύµατος NaOH 0,2 M. Ποιο είναι το pH του διαλύµατος που προκύπτει στους 25 0C;» 1η Προσέγγιση (κλασική επίλυση της άσκησης) Αρχικά πρέπει να υπολογίσουµε τις ποσότητες των δύο ηλεκτρολυτών που αντιδρούν: Για το HCl έχουµε: ηHCl = C1.V1, δηλαδή ηHCl = 0,2.0,05, οπότε ηHCl = 0,01mol Για το NaOH έχουµε: ηNaOH = C2.V2, δηλαδή ηNaOH = 0,2.0,05, οπότε ηNaOH = 0,01mol Υπολογίζουµε την ποσότητα του άλατος που σχηµατίζεται στο τελικό διάλυµα, όγκου 0,1 L, µετά την αντίδραση εξουδετέρωσης που πραγµατοποιείται: ΗCl 0,01mol + NaOH → NaCl + Η2Ο 0,01mol 0,01mol Τελικά η συγκέντρωση του NaCl στο τελικό διάλυµα είναι: CNaCl = η ή CNaCl = 0,01/0,1 οπότε CNaCl = 0,1 Μ V To NaCl είναι άλας και στο νερό διίσταται πλήρως σύµφωνα µε την αντίδραση: NaCl → Na+ 0,1 Μ 0,1 Μ + Cl0,1 Μ Το ιόν Na+, επειδή προέρχεται από την ισχυρή βάση NaOH, δεν αντιδρά µε το Η2Ο. Επίσης το ιόν Cl- επειδή προέρχεται από ισχυρό οξύ (ΗCl), δεν αντιδρά µε το Η2Ο. Συνεπώς το pH στην περίπτωση αυτή είναι 7, δηλαδή το διάλυµα είναι ουδέτερο. 2η Προσέγγιση (µε το εικονικό εργαστήριο) Στο φύλλο εργασίες οι διαδικασίες του εικονικού εργαστηρίου που πρέπει να ακολουθηθούν περιγράφονται περιληπτικά. Οι αναλυτικές οδηγίες υπάρχουν στις αντίστοιχες «Οδηγίες χρήσης» του λογισµικού. 1. Παρασκευάστε, µε τη βοήθεια ογκοµετρικής φιάλης των 100 ml, διάλυµα 0,2 Μ HCl (δ. HCl ) µε αραίωση διαλύµατος 1Μ HCl, που υπάρχει στο ντουλάπι αντιδραστηρίων. Η αρχική ποσότητα του διαλύµατος HCl που θα χρησιµοποιήσετε υπολογίζεται από τον τύπο: CHCl 1.Vαρχ = CHCl 2.Vτελ, δηλαδή 1.Vαρχ = 0,2.0,100, οπότε Vαρχ =0,02 λίτρα, δηλ. 20 ml. Μετονοµάστε την ετικέτα της ογκοµετρικής των 100 mL στην οποία παρασκευάσατε το διάλυµα σε «HCl 0,2M». 2. Κατόπιν µε τον ίδιο τρόπο παρασκευάστε 100 mL διαλύµατος NαΟΗ 0,2M (δ. NαΟΗ). Μετονοµάστε την ετικέτα της ογκοµετρικής των 100 mL στην οποία παρασκευάσατε το διάλυµα σε «NαΟΗ 0,2M». 3. Αναµίξτε σε ποτήρι των 250 mL 50 mL από τα δύο διαλύµατα, οπότε προκύπτουν 100 mL διαλύµατος NaCl 0,1Μ (δ. NaCl). Μετονοµάστε την ετικέτα του ποτηριού των 250 mL στην οποία παρασκευάσατε το διάλυµα σε «NaCl 0,1M». 4. Συµπληρώστε τον παρακάτω πίνακα µε τις τιµές του όγκου, συγκέντρωσης και pΗ των διαλυµάτων. 5. Συζητήστε µε τους συµµαθητές σας τα πλεονεκτήµατα και µειονεκτήµατα κάθε τρόπου προσέγγισης. Συζητήστε επίσης την πιθανότητα τα αποτελέσµατα ανάµεσα στις δύο προσεγγίσεις να είναι λίγο διαφορετικά. Έργο ΠΛΕΙΑ∆ΕΣ/ Νηρηίδες, Γ΄ ΚΠΣ ΕΑ.ΙΤΥ / Υπ.Ε.Π.Θ. 53 Σύνθεση και προσδιορισµός του pH διαλυµάτων αλάτων. Οδηγίες για τον καθηγητή Αποτελέσµατα Γ. Παρασκευή διαλυµάτων 0,2Μ ΗCl και 0,2Μ NaOH, ανάµιξη ίσων όγκων των διαλυµάτων και προσδιορισµός του pH του άλατος που προκύπτει. δ. HCl δ. ΝaOH δ. NaCl Όγκος δ/τος (ml) 100 100 100 Συγκέντρωση δ/τος (Μ) 0,2 0,2 0,1 0,69 13,29 7,00 pΗ διαλύµατος ΑΞΙΟΛΟΓΗΣΗ Αφού αξιοποιήσετε κατάλληλα το λογισµικό δώστε σε κάθε µαθητή µια φωτοτυπία µε το φύλλο αξιολόγησης (αρχείο pH αλάτων_Φύλλο αξιολόγησης.pdf)) και προτρέψτε τους να απαντήσουν στις ερωτήσεις χωρίς την βοήθεια του λογισµικού. Σηµαντικό ρόλο θα παίξει η φάση στην οποία οι µαθητές καλούνται να συζητήσουν τόσο για τις δυσκολίες που συνάντησαν όσο και για τις απαντήσεις που έδωσαν στα ερωτήµατα των δραστηριοτήτων. Σε αυτή τη φάση ο διδάσκων αναλαµβάνει το ρόλο του συντονιστή της συζήτησης και φροντίζει να παρακινεί τους µαθητές του. Απαντήσεις Ερώτηση Απάντηση Όξινο. Το pH σε ένα διάλυµα ΝΗ4Cl είναι: Βασικό. Ουδέτερο. Όξινο. Το pH σε ένα διάλυµα CH3COONa είναι: Βασικό. Ουδέτερο. Όξινο. Το pH σε ένα διάλυµα ΝaCl είναι: Βασικό. Ουδέτερο. Αυξάνεται. Μετά την αραίωση, το pH ενός όξινου διαλύµατος: Μειώνεται. Παραµένει σταθερό. Αυξάνεται. Μετά την αραίωση, το pH ενός βασικού διαλύµατος: Μειώνεται. Παραµένει σταθερό. Αυξάνονται. Μετά την ανάµιξη δύο διαλυµάτων µε διαφορετικές ουσίες, οι Μειώνονται. συγκεντρώσεις των ουσιών αυτών στο διάλυµα που προκύπτει: Παραµένουν σταθερές. Έργο ΠΛΕΙΑ∆ΕΣ/ Νηρηίδες, Γ΄ ΚΠΣ ΕΑ.ΙΤΥ / Υπ.Ε.Π.Θ. 54 Σύνθεση και προσδιορισµός του pH διαλυµάτων αλάτων. Οδηγίες για τον καθηγητή Οξειδοαναγωγή. Η αντίδραση ενός οξέος µε µια βάση, ονοµάζεται: Απλή αντικατάσταση. Εξουδετέρωση. Η διαδικασία κατά την οποία ένα άλας αντιδρά µε το νερό: ∆ιάσταση. Ιοντισµός. Και αυτή µικρή. Αν η Κa ενός ασθενούς οξέος είναι πολύ µικρή, τότε η Κb της συζυγούς βάσης είναι: Αρνητική. Σχετικά µεγάλη. Σε όλα τα διαλύµατα. Η σχέση K NH 3 ⋅ K NH + = K w ισχύει: 4 Στους 25 0C. Στα υδατικά δ/µατα. Ka <= 0,01 C Για να χρησιµοποιήσετε τους τύπους τους σχετικούς µε τον νόµο της αραίωσης του Ostwald για ένα ασθενές οξύ, θα Ka > 0,01 C πρέπει Ka = 0,01 C α<=0,1 Για να χρησιµοποιήσετε τους τύπους τους σχετικούς µε τον νόµο της αραίωσης του Ostwald για έναν ασθενή ηλεκτρολύτη, α<=0,01 θα πρέπει: α=1 <7 To pH διαλύµατος άλατος που προέκυψε από πλήρη εξουδετέρωση ενός ισχυρού οξέος και µιας ισχυρής βάσης >7 είναι: =7 <7 To pH διαλύµατος άλατος που προέκυψε από πλήρη εξουδετέρωση ενός ισχυρού οξέος και µιας ασθενούς βάσης >7 είναι: =7 <7 To pH διαλύµατος άλατος που προέκυψε από πλήρη εξουδετέρωση ενός ασθενούς οξέος και µιας ισχυρής βάσης >7 είναι: =7 <7 To pH διαλύµατος άλατος που προέκυψε από πλήρη εξουδετέρωση ενός ασθενούς οξέος και µιας ασθενούς βάσης >7 είναι: Χρειάζονται και άλλα δεδοµένα. Έργο ΠΛΕΙΑ∆ΕΣ/ Νηρηίδες, Γ΄ ΚΠΣ ΕΑ.ΙΤΥ / Υπ.Ε.Π.Θ. 55 Ρυθµιστικά διαλύµατα Οδηγίες για τον καθηγητή Ρυθµιστικά διαλύµατα - Οδηγίες για τον καθηγητή Τάξη Γ΄ Λυκείου Μάθηµα Χηµεία Γνωστικό αντικείµενο Οξέα – Βάσεις και ιοντική ισορροπία ∆ιδακτική ενότητα Ρυθµιστικά διαλύµατα Απαιτούµενος χρόνος 2 διδακτικές ώρες Ειδικοί διδακτικοί στόχοι Το λογισµικό αυτό θα σας βοηθήσει να εκπληρώσετε τους διδακτικούς σας στόχους που είναι οι παρακάτω: • Να µπορούν οι µαθητές/τριες εργαζόµενοι σε συνθήκες εικονικού εργαστηρίου, να αραιώνουν διαλύµατα και να υπολογίζουν τις νέες συγκεντρώσεις. • Να µπορούν οι µαθητές/τριες εργαζόµενοι σε συνθήκες εικονικού εργαστηρίου, να παρασκευάζουν ρυθµιστικά διαλύµατα. • Να µπορούν οι µαθητές/τριες εργαζόµενοι σε συνθήκες εικονικού εργαστηρίου, να αποδεικνύουν εργαστηριακά την ικανότητα των ρυθµιστικών διαλυµάτων να διατηρούν το pH τους σταθερό όταν αραιώνονται µε νερό και όταν προστίθεται µια ποσότητα οξέος ή βάσης. Το σενάριο βασίζεται στο εξειδικευµένο λογισµικό IrYdium το οποίο καλύπτει ένα µεγάλο µέρος από τις εργαστηριακές ασκήσεις που αφορούν τα ηλεκτρολυτικά διαλύµατα. Το λογισµικό αυτό υπάρχει δωρεάν στο διαδύκτιο και προσαρµόσθηκε ειδικά για τις Ελληνικές εκπαιδευτικές ανάγκες. Περιγραφή Ζητείται από τους µαθητές να γνωρίσουν αρχικά το λογισµικό µε επίδειξη από τον καθηγητή, κατόπιν να διαβάσουν τις οδηγίες και ύστερα: • Παρασκευάσουν ένα ρυθµιστικό διάλυµα που αποτελείται από CH3COOH και CH3COONa. • Να καταγράψουν την µεταβολή στο pH του διαλύµατος αυτού µετά από αραίωση µε ποσότητα νερού, µετά την προσθήκη διαλύµατος HCl, και µετά την προσθήκη διαλύµατος ΝαΟΗ. • Να συγκρίνουν τις παραπάνω αλλαγές του pH µε το pH διαλυµάτων νερού και ποσότητας HCl ίση µε την παραπάνω, και νερού και ποσότητας ΝαΟΗ ίση µε την παραπάνω. • Να επαναλάβουν όλα τα παραπάνω µε ρυθµιστικό διάλυµα που περιέχει αυτή τη φορά NH3 και NH4Cl. • Να απαντήσουν στις ερωτήσεις ενός φύλλου αξιολόγησης χωρίς τη βοήθεια του λογισµικού. Σηµείωση: Καλό είναι να επισηµάνετε στους µαθητές ότι σε συνθήκες πραγµατικού εργαστηρίου µετά την παρασκευή, αραίωση ή ανάµιξη διαλυµάτων πρέπει να ακολουθεί ισχυρή ανάδευση µε την οποία προκύπτει οµογενές τελικό διάλυµα. Έργο ΠΛΕΙΑ∆ΕΣ/ Νηρηίδες, Γ΄ ΚΠΣ ΕΑ.ΙΤΥ / Υπ.Ε.Π.Θ. 56 Ρυθµιστικά διαλύµατα Οδηγίες για τον καθηγητή Οδηγίες 1. Χωρίστε τους µαθητές σε ισάριθµες οµάδες, ανάλογα µε τον αριθµό των υπολογιστών που έχετε διαθέσιµους στο εργαστήριο. 2. Εκκινήστε την εφαρµογή «Εικονικό εργαστήριο Χηµείας, IrYdium» µε διπλό κλικ στο αρχείο «VlabGR.exe» και επιλέξτε το µενού Αρχείο → Άνοιγµα εργασίας. Επιλέγοντας «Χηµικοί Υπολογισµοί» και «Ρυθµιστικά διαλύµατα» εµφανίζεται στην οθόνη η παρακάτω εφαρµογή. 3. ∆ώστε σε κάθε οµάδα µαθητών µια φωτοτυπία µε τις οδηγίες του λογισµικού (Ρυθµιστικά_Οδηγίες.pdf) και του φύλλου εργασίας (αρχείο Ρυθµιστικά_Φύλλο Εργασίας.pdf). 4. Προτρέψτε τους µαθητές σας να ασχοληθούν µε τις δραστηριότητες του φύλλου εργασίας. 5. Προτρέψτε τους µαθητές σας να συζητήσουν µεταξύ τους τα αποτελέσµατα. 6. Προτρέψτε τους µαθητές σας να απαντήσουν στις ερωτήσεις του φύλλου αξιολόγησης χωρίς τη βοήθεια του λογισµικού. Αναλυτικότερα, υπάρχουν οι παρακάτω δραστηριότητες. ∆ραστηριότητες Α. Παρασκευή ρυθµιστικού διαλύµατος CH3COOH/CH3COONa. Επίδραση της αραίωσης, της προσθήκης ποσότητας οξέος και της προσθήκης ποσότητας βάσης στο pH του ρυθµιστικού διαλύµατος. Αναµιγνύονται 250mL διαλύµατος CH3COOH 0,2M µε 250mL διαλύµατος CH3COONa 0,2 οπότε προκύπτει ρυθµιστικό διάλυµα όγκου 500mL. • 10mL του ρυθµιστικού διαλύµατος αραιώνονται µε νερό µέχρι ο όγκος τους να γίνει 100mL. • Σε 100mL του ρυθµιστικού διαλύµατος προστίθενται 10mL HCl 0,1Μ. • Σε 100mL του ρυθµιστικού διαλύµατος προστίθενται 10mL ΝαΟΗ 0,1Μ. α) Ποιο είναι το pH των αρχικών διαλυµάτων και ποια η συγκέντρωση και το pH του ρυθµιστικού διαλύµατος που προκύπτει; β) Ποιο είναι το pH του ρυθµιστικού διαλύµατος µετά την προσθήκη νερού, οξέος και βάσης; Έργο ΠΛΕΙΑ∆ΕΣ/ Νηρηίδες, Γ΄ ΚΠΣ ΕΑ.ΙΤΥ / Υπ.Ε.Π.Θ. 57 Ρυθµιστικά διαλύµατα Οδηγίες για τον καθηγητή διαλύµατος και οξέος ή βάσης µε το pH των παρακάτω διαλυµάτων: • 100mL H2O + 10mL HCl • 100mL H2O + 10mL NaOH Στο φύλλο εργασίες οι διαδικασίες του εικονικού εργαστηρίου που πρέπει να ακολουθηθούν περιγράφονται περιληπτικά. Οι αναλυτικές οδηγίες υπάρχουν στις αντίστοιχες «Οδηγίες χρήσης» του λογισµικού. 1. Εισάγετε στην επιφάνεια εργασίας το διάλυµα CH3COOH 0,2M και το διάλυµα CH3COONa 0,2M. Τα διαλύµατα εισάγονται σε φιάλες των 2,5L. 2. Εισάγετε στο εικονικό εργαστήριο δύο ογκοµετρικές φιάλες των 250mL. Γεµίστε τις φιάλες προσεκτικά µε τα παραπάνω διαλύµατα. 3. Εισάγετε στην επιφάνεια εργασίας ένα ποτήρι ζέσεως των 600mL και αδειάστε το περιεχόµενο των δύο ογκοµετρικών φιαλών στο ποτήρι ζέσεως. Το διάλυµα έχει όγκο 500mL. 4. Με τη βοήθεια του τύπου η = C.V υπολογίστε τις ποσότητες (mol) των ηλεκτρολυτών στα αρχικά διαλύµατα, και κατόπιν µε τη βοήθεια του τύπου C = η/V υπολογίστε τις νέες συγκεντρώσεις του CH3COOH και του CH3COONa στο τελικό διάλυµα, όγκου 0,5 L. Έτσι έχουµε η = 0,2.0,25 άρα η = 0,05 mol. Τελικά η συγκέντρωση του CH3COOH και του CH3COONa είναι Cτελ = 0,05/0,5 = 0,1Μ. 5. Εισάγετε µια ογκοµετρική φιάλη των 100mL και δύο ποτήρια ζέσεως των 250mL. 6. Μεταγγίστε µε τη βοήθεια σιφωνίου πληρώσεως, 10mL του ρυθµιστικού διαλύµατος στην ογκοµετρική φιάλη και από 100mL ρυθµιστικού διαλύµατος στα δύο ποτήρια ζέσεως. 7. Συµπληρώστε µε νερό την ογκοµετρική φιάλη ώστε ο τελικός όγκος να γίνει 100mL. 8. Εισάγετε στο εργαστήριο από την αποθήκη αντιδραστηρίων τα διαλύµατα ΗCl 0,1M ΝαΟΗ 0,1Μ. 9. Προσθέστε στο πρώτο ποτήρι ζέσεως των 250mL 10mL HCl 0,1M και στο δεύτερο 10mL ΝαΟΗ 0,1Μ. Η εικόνα του εικονικού εργαστηρίου είναι η παρακάτω: 10. Για να γίνει η σύγκριση της σταθερότητας του pH του ρυθµιστικού διαλύµατος, εισάγετε δύο νέα ποτήρια ζέσεως των 250mL και ρίξτε στο καθένα 100mL νερό. 11. Προσθέστε στο πρώτο ποτήρι ζέσεως που περιέχει νερό 10mL HCl 0,1M και στο δεύτερο 10mL ΝαΟΗ 0,1Μ. 12. Συµπληρώστε τον παρακάτω πίνακα µε όλες τις σχετικές τιµές του pH. Έργο ΠΛΕΙΑ∆ΕΣ/ Νηρηίδες, Γ΄ ΚΠΣ ΕΑ.ΙΤΥ / Υπ.Ε.Π.Θ. 58 Ρυθµιστικά διαλύµατα Οδηγίες για τον καθηγητή Α. Παρασκευή ρυθµιστικού διαλύµατος CH3COOH 0,1M/CH3COONa 0,1Μ. Επίδραση της αραίωσης, της προσθήκης ποσότητας οξέος και της προσθήκης ποσότητας βάσης στο pH του ρυθµιστικού διαλύµατος. ∆ιαλύµατα pH ∆ιάλυµα CH3COOH 0,2M 2,72 ∆ιάλυµα CH3COONa 0,2Μ 9,02 Ρυθµιστικό διάλυµα CH3COOH 0,1M/CH3COONa 0,1M 4,75 Αραίωση (10mL Ρυθ. ∆ιαλ + Η2Ο = 100mL ) 4,75 100mL ρυθµιστικό διάλυµα + 10mL HCl 0,1M 4,67 100mL ρυθµιστικό διάλυµα + 10mL NaOH 0,1M 4,84 ∆ιάλυµα HCl 0,1M 1 ∆ιάλυµα NaOH 0,1M 100mL H2O + 10mL HCl 0,1M 100mL H2O + 10mL NaOH 0,1M 13 2,04 11,95 Β. Παρασκευή ρυθµιστικού διαλύµατος NH3/ NH4Cl. Επίδραση της αραίωσης, της προσθήκης ποσότητας οξέος και της προσθήκης ποσότητας βάσης στο pH του ρυθµιστικού διαλύµατος. Αναµιγνύονται 250mL διαλύµατος NH3 0,2M µε 250mL διαλύµατος NH4Cl 0,2 οπότε προκύπτει ρυθµιστικό διάλυµα όγκου 500mL. • 10mL του ρυθµιστικού διαλύµατος αραιώνονται µε νερό µέχρι ο όγκος τους να γίνει 100mL. • Σε 100mL του ρυθµιστικού διαλύµατος προστίθενται 10mL HCl 0,1Μ. • Σε 100mL του ρυθµιστικού διαλύµατος προστίθενται 10mL ΝαΟΗ 0,1Μ. α) Ποιο είναι το pH των αρχικών διαλυµάτων και ποια η συγκέντρωση και το pH του ρυθµιστικού διαλύµατος που προκύπτει; β) Ποιο είναι το pH του ρυθµιστικού διαλύµατος µετά την προσθήκη νερού, οξέος και βάσης; γ) Να συγκρίνετε το pH των διαλυµάτων που προκύπτουν από την ανάµιξη ρυθµιστικού διαλύµατος και οξέος ή βάσης µε το pH των παρακάτω διαλυµάτων: • 100mL H2O + 10mL HCl • 100mL H2O + 10mL NaOH Στο φύλλο εργασίες οι διαδικασίες του εικονικού εργαστηρίου που πρέπει να ακολουθηθούν περιγράφονται περιληπτικά. Οι αναλυτικές οδηγίες υπάρχουν στις αντίστοιχες «Οδηγίες χρήσης» του λογισµικού. 1. Εισάγετε στην επιφάνεια εργασίας το διάλυµα NH3 0,2M και το διάλυµα NH4Cl 0,2M. Τα διαλύµατα εισάγονται σε φιάλες των 2,5L. 2. Εισάγετε στο εικονικό εργαστήριο δύο ογκοµετρικές φιάλες των 250mL. Γεµίστε τις φιάλες µε τα παραπάνω διαλύµατα. 3. Εισάγετε στην επιφάνεια εργασίας ένα ποτήρι ζέσεως των 600mL και αδειάστε το περιεχόµενο των δύο ογκοµετρικών φιαλών στο ποτήρι ζέσεως. Το διάλυµα έχει όγκο 500mL. 4. Με τη βοήθεια του τύπου η = C.V υπολογίστε τις ποσότητες (mol) των ηλεκτρολυτών στα αρχικά διαλύµατα, και κατόπιν µε τη βοήθεια του τύπου C = η/V υπολογίστε τις νέες συγκεντρώσεις της NH3 και του NH4Cl στο τελικό διάλυµα, όγκου 0,5 L. Έτσι έχουµε η = 0,2.0,25 άρα η = 0,05 mol. Τελικά η συγκέντρωση της NH3 και του NH4Cl είναι Cτελ = 0,05/0,5 = 0,1Μ. Έργο ΠΛΕΙΑ∆ΕΣ/ Νηρηίδες, Γ΄ ΚΠΣ ΕΑ.ΙΤΥ / Υπ.Ε.Π.Θ. 59 Ρυθµιστικά διαλύµατα Οδηγίες για τον καθηγητή 5. Εισάγετε µια ογκοµετρική φιάλη των 100mL και δύο ποτήρια ζέσεως των 250mL. 6. Μεταγγίστε µε τη βοήθεια σιφωνίου πληρώσεως 10mL του ρυθµιστικού διαλύµατος στην ογκοµετρική φιάλη και από 100mL ρυθµιστικού διαλύµατος στα δύο ποτήρια ζέσεως. 7. Συµπληρώστε µε νερό την ογκοµετρική φιάλη ώστε ο τελικός όγκος να γίνει 100mL. 8. Εισάγετε στο εργαστήριο από την αποθήκη αντιδραστηρίων τα διαλύµατα ΗCl 0,1M ΝαΟΗ 0,1Μ. 9. Προσθέστε στο πρώτο ποτήρι ζέσεως των 250mL 10mL HCl 0,1M και στο δεύτερο 10mL ΝαΟΗ 0,1Μ. Η εικόνα του εικονικού εργαστηρίου είναι η παρακάτω: 10. Για να γίνει η σύγκριση της σταθερότητας του pH του ρυθµιστικού διαλύµατος, εισάγετε δύο νέα ποτήρια ζέσεως των 250mL και ρίξτε στο καθένα 100mL νερό. 11. Προσθέστε στο πρώτο ποτήρι ζέσεως που περιέχει νερό 10mL HCl 0,1M και στο δεύτερο 10mL ΝαΟΗ 0,1Μ. 12. Συµπληρώστε τον παρακάτω πίνακα µε όλες τις σχετικές τιµές του pH. Β. Παρασκευή ρυθµιστικού διαλύµατος NH3 0,1M/NH4Cl 0,1Μ. Επίδραση της αραίωσης, της προσθήκης ποσότητας οξέος και της προσθήκης ποσότητας βάσης στο pH του ρυθµιστικού διαλύµατος. ∆ιαλύµατα ∆ιάλυµα NH3 0,2M pH 11,27 ∆ιάλυµα NH4Cl 0,2Μ 4,97 Ρυθµιστικό διάλυµα NH3 0,1M/NH4Cl 0,1M 9,25 Αραίωση (10mL Ρυθ. ∆ιαλ + Η2Ο = 100mL ) 9,25 ∆ιάλυµα HCl 0,1M ∆ιάλυµα NaOH 0,1M 1 13 100mL ρυθµιστικό διάλυµα + 10mL HCl 0,1M 9,16 100mL ρυθµιστικό διάλυµα + 10mL NaOH 0,1M 9,33 100mL H2O + 10mL HCl 0,1M 2,04 100mL H2O + 10mL NaOH 0,1M Έργο ΠΛΕΙΑ∆ΕΣ/ Νηρηίδες, Γ΄ ΚΠΣ ΕΑ.ΙΤΥ / Υπ.Ε.Π.Θ. 11,95 60 Ρυθµιστικά διαλύµατα Οδηγίες για τον καθηγητή Αξιολόγηση Αφού αξιοποιήσετε κατάλληλα το λογισµικό δώστε σε κάθε µαθητή µια φωτοτυπία µε το φύλλο αξιολόγησης (αρχείο Ρυθµιστικά _Φύλλο αξιολόγησης.pdf)) και προτρέψτε τους να απαντήσουν στις ερωτήσεις χωρίς την βοήθεια του λογισµικού. Σηµαντικό ρόλο θα παίξει η φάση στην οποία οι µαθητές καλούνται να συζητήσουν τόσο για τις δυσκολίες που συνάντησαν όσο και για τις απαντήσεις που έδωσαν στα ερωτήµατα των δραστηριοτήτων. Σε αυτή τη φάση ο διδάσκων αναλαµβάνει το ρόλο του συντονιστή της συζήτησης και φροντίζει να παρακινεί τους µαθητές του. Απαντήσεις. Ερώτηση Απάντηση Να µην επηρεάζεται από την θερµοκρασία. Η χαρακτηριστική ιδιότητα ενός ρυθµιστικού διαλύµατος είναι: Να αλλάζει εύκολα pH. Να διατηρεί το pH του διαλύµατος σταθερό. pH>7. Το pH του διαλύµατος CH3COOH 0,2M είναι 2,72. Όταν σε αυτό το διάλυµα προστεθεί µια ποσότητα CH3COONa, τότε το pH του 2,72<pH<7. νέου διαλύµατος µπορεί να είναι: pH< 2,72. pH<7. Το pH του διαλύµατος NH3 0,2M είναι 11,27. Όταν σε αυτό το διάλυµα προστεθεί µια ποσότητα NH4Cl, τότε το pH του νέου 7<pH<11,27. διαλύµατος µπορεί να είναι: pH>11,27. Θα αυξηθεί κατά µια µονάδα. Όταν προσθέσουµε 80mL νερού σε 20mL ενός ρυθµιστικού Θα µειωθεί κατά µια διαλύµατος, τότε το pH του διαλύµατος: µονάδα. Θα παραµείνει σταθερό pH=9,15. Ένα ρυθµιστικό διάλυµα έχει pH 9,25. Αν στο διάλυµα αυτό προστεθεί µια µικρή ποσότητα οξέος, τότε το pH του pH=7. διαλύµατος µπορεί να είναι: pH=10,25. Ένα ρυθµιστικό διάλυµα έχει pH 4,75. Αν στο διάλυµα αυτό pH=4,60. προστεθεί µια µικρή ποσότητα βάσης, τότε το pH του διαλύµατος µπορεί να είναι: pH=4,84. Έργο ΠΛΕΙΑ∆ΕΣ/ Νηρηίδες, Γ΄ ΚΠΣ ΕΑ.ΙΤΥ / Υπ.Ε.Π.Θ. 61 Ογκοµέτρηση, Οξυµετρία – Αλκαλιµετρία Οδηγίες για τον καθηγητή Ογκοµέτρηση, Οξυµετρία - Αλκαλιµετρία - Οδηγίες για τον καθηγητή Τάξη Γ΄ Λυκείου Μάθηµα Χηµεία Γνωστικό αντικείµενο Οξέα – Βάσεις και ιοντική ισορροπία ∆ιδακτική ενότητα Ογκοµέτρηση, Οξυµετρία - Αλκαλιµετρία Απαιτούµενος χρόνος 2 διδακτικές ώρες Ειδικοί διδακτικοί στόχοι Το λογισµικό αυτό θα σας βοηθήσει να εκπληρώσετε τους διδακτικούς σας στόχους που είναι οι παρακάτω: • Να µπορούν οι µαθητές/τριες εργαζόµενοι σε συνθήκες εικονικού εργαστηρίου, να προσδιορίζουν τη συγκέντρωση αγνώστου διαλύµατος NaOH µε ογκοµέτρησή του µε πρότυπο διάλυµα HCl γνωστής συγκέντρωσης (οξυµετρία). • Να µπορούν οι µαθητές/τριες εργαζόµενοι σε συνθήκες εικονικού εργαστηρίου, να προσδιορίζουν τη συγκέντρωση αγνώστου διαλύµατος HCl µε ογκοµέτρησή του µε πρότυπο διάλυµα NaOH γνωστής συγκέντρωσης (αλκαλιµετρία). • Να µπορούν οι µαθητές/τριες εργαζόµενοι σε συνθήκες εικονικού εργαστηρίου, να προσδιορίζουν τη συγκέντρωση αγνώστου διαλύµατος CH3COOH µε ογκοµέτρησή του µε πρότυπο διάλυµα NaOH γνωστής συγκέντρωσης (αλκαλιµετρία). • Να µπορούν οι µαθητές/τριες να κατασκευάζουν καµπύλες ογκοµέτρησης µε βάση πειραµατικά δεδοµένα και το πρόγραµµα Excel. Το σενάριο βασίζεται στο εξειδικευµένο λογισµικό IrYdium το οποίο καλύπτει ένα µεγάλο µέρος από τις εργαστηριακές ασκήσεις που αφορούν τα ηλεκτρολυτικά διαλύµατα. Το λογισµικό αυτό υπάρχει δωρεάν στο διαδύκτιο και προσαρµόσθηκε ειδικά για τις Ελληνικές εκπαιδευτικές ανάγκες. Περιγραφή Ζητείται από τους µαθητές να γνωρίσουν αρχικά το λογισµικό µε επίδειξη από τον καθηγητή, κατόπιν να διαβάσουν τις οδηγίες και ύστερα: • • • Να υπολογίσουν την άγνωστη συγκέντρωση ενός διαλύµατος NaOH µε τη βοήθεια διαλύµατος HCl γνωστής συγκέντρωσης και δείκτη φαινολοφθαλεΐνης (οξυµετρία). Να υπολογίσουν την άγνωστη συγκέντρωση ενός διαλύµατος CH3COOH µε τη βοήθεια διαλύµατος NaOH γνωστής συγκέντρωσης και πεχάµετρου (αλκαλιµετρία). Να απαντήσουν στις ερωτήσεις ενός φύλλου αξιολόγησης χωρίς τη βοήθεια του λογισµικού. Οδηγίες 1. Χωρίστε τους µαθητές σε ισάριθµες οµάδες, ανάλογα µε τον αριθµό των υπολογιστών που έχετε διαθέσιµους στο εργαστήριο. 2. Εκκινήστε την εφαρµογή «Εικονικό εργαστήριο Χηµείας, IrYdium» µε διπλό κλικ στο αρχείο «Vlab.exe» και επιλέξτε το µενού Αρχείο → Άνοιγµα εργασίας. Επιλέγοντας «Χηµικοί Έργο ΠΛΕΙΑ∆ΕΣ/ Νηρηίδες, Γ΄ ΚΠΣ ΕΑ.ΙΤΥ / Υπ.Ε.Π.Θ. 62 Ογκοµέτρηση, Οξυµετρία – Αλκαλιµετρία Οδηγίες για τον καθηγητή Υπολογισµοί» και «Ογκοµέτρηση, Οξυµετρία - Αλκαλιµετρία» εµφανίζεται στην οθόνη η παρακάτω εφαρµογή. 3. ∆ώστε σε κάθε οµάδα µαθητών µια φωτοτυπία µε τις οδηγίες του λογισµικού (αρχείο Τιτλοδότηση_Οδηγίες.pdf) και του φύλλου εργασίας (αρχείο Τιτλοδότηση_Φύλλο Εργασίας.pdf). 4. Προτρέψτε τους µαθητές σας να ασχοληθούν µε τις δραστηριότητες. 5. Προτρέψτε τους µαθητές σας να συζητήσουν µεταξύ τους τα αποτελέσµατα και προτρέψτε τους µαθητές σας να απαντήσουν στις ερωτήσεις του φύλλου αξιολόγησης χωρίς τη βοήθεια του λογισµικού. Αναλυτικότερα, υπάρχουν οι παρακάτω δραστηριότητες: ∆ραστηριότητες Α. Προσδιορισµός της άγνωστης συγκέντρωσης διαλύµατος NaOH µε τη βοήθεια προχοΐδας, δείκτη και οξέος γνωστής συγκέντρωσης (οξυµετρία). Να υπολογίσετε την συγκέντρωση ενός αγνώστου διαλύµατος NaOH µε τη βοήθεια προχοΐδας, δείκτη φαινολοφθαλεΐνης και διαλύµατος HCl 0,1M (οξυµετρία). Στο φύλλο εργασίες οι διαδικασίες του εικονικού εργαστηρίου που πρέπει να ακολουθηθούν περιγράφονται περιληπτικά. Οι αναλυτικές οδηγίες υπάρχουν στις αντίστοιχες «Οδηγίες χρήσης» του λογισµικού. 1. Εισάγετε στην επιφάνεια εργασίας το διάλυµα HCl 0,1M και το διάλυµα NaOH άγνωστης συγκέντρωσης, xΜ NaOH. 2. Αναρροφήστε από το διάλυµα του NaOH µε τη βοήθεια σιφωνίου πληρώσεως 25 mL, και τοποθετήστε τα σε κωνική φιάλη των 250 mL. 3. Εισάγετε στην επιφάνεια εργασίας τον δείκτη φαινολοφθαλεΐνης και προσθέστε µε τη βοήθεια σταγονόµετρου 0,5 mL δείκτη στο διάλυµα του NaOH. Το διάλυµα χρωµατίζετε κόκκινο. Προσοχή για την πληκτρολόγηση δεκαδικών αριθµών είναι απαραίτητη η χρήση τελείας (.) και όχι κόµµατος (,). 4. Γεµίστε µια προχοΐδα των 50 mL µε διάλυµα του HCl 0,1M και συµπληρώστε µε ακρίβεια µέχρι την χαραγή. Η επιπλέον ποσότητα διαλύµατος απαιτείται για την πλήρωση του ακροφύσιου της προχοΐδας. 5. Προσδιορίστε, ακολουθώντας αναλυτικά τις οδηγίες χρήσης, το ισοδύναµο σηµείο δηλ. το ακριβές σηµείο κατά το οποίο το διάλυµα της βάσης θα αποχρωµατισθεί και θα γίνει διαφανές επειδή θα έχει αντιδράσει πλήρως µε το οξύ. Όπως περιγράφεται αναλυτικά και στις «Οδηγίες χρήσης» του λογισµικού, πρώτα γίνεται µία γρήγορη διαδικασία για τον περίπου προσδιορισµό του ισοδύναµου σηµείου (το σηµείο εκείνο κατά το οποίο το οξύ έχει αντιδράσει πλήρως µε τη βάση) και κατόπιν η προσεκτική προσθήκη του διαλύµατος της προχοΐδας. 6. Με την βοήθεια του τύπου CHCl.VHCl = CNaOH.VNaOH, υπολογίστε την συγκέντρωση του Έργο ΠΛΕΙΑ∆ΕΣ/ Νηρηίδες, Γ΄ ΚΠΣ ΕΑ.ΙΤΥ / Υπ.Ε.Π.Θ. 63 Ογκοµέτρηση, Οξυµετρία – Αλκαλιµετρία Οδηγίες για τον καθηγητή αγνώστου διαλύµατος δηλ. 0,1.0,0225 = CNaOH.0,025, οπότε CNaOH = 0,09Μ. 7. Συµπληρώστε τον παρακάτω πίνακα. Α. Προσδιορισµός της άγνωστης συγκέντρωσης διαλύµατος NaOH µε τη βοήθεια προχοΐδας, δείκτη και οξέος γνωστής συγκέντρωσης (οξυµετρία). CHCl VHCl (L) CΝaΟΗ VΝaΟΗ (L) 0,1 0,0225 0,09 0,025 Β. Προσδιορισµός της άγνωστης συγκέντρωσης διαλύµατος CH3COOH µε τη βοήθεια προχοΐδας, πεχάµετρου και διαλύµατος NaOH 0,1M (αλκαλιµετρία). Να υπολογίσετε την συγκέντρωση ενός αγνώστου διαλύµατος CH3COOH µε τη βοήθεια προχοΐδας, πεχάµετρου και διαλύµατος NaOH 0,1M (οξυµετρία). Στο φύλλο εργασίες οι διαδικασίες του εικονικού εργαστηρίου που πρέπει να ακολουθηθούν περιγράφονται περιληπτικά. Οι αναλυτικές οδηγίες υπάρχουν στις αντίστοιχες «Οδηγίες χρήσης» του λογισµικού. 1. Εισάγετε στην επιφάνεια εργασίας το διάλυµα NaOH 0,1M και το διάλυµα CH3COOH άγνωστης συγκέντρωσης, xΜ CH3COOH. 2. Αναρροφήστε από το διάλυµα του CH3COOH µε τη βοήθεια σιφωνίου πληρώσεως 25 mL και τοποθετήστε τα σε κωνική φιάλη των 250 mL. 3. Γεµίστε µια προχοΐδα των 50 mL µε διάλυµα NaOH 0,1M και συµπληρώστε µε ακρίβεια µέχρι την χαραγή. Η επιπλέον ποσότητα διαλύµατος απαιτείται για την πλήρωση του ακροφύσιου της προχοΐδας. Προσοχή για την πληκτρολόγηση δεκαδικών αριθµών είναι απαραίτητη η χρήση τελείας (.) και όχι κόµµατος (,). 4. Συµπληρώστε τον παρακάτω πίνακα µε τα mL του NaOH που ρίξατε στο διάλυµα του CH3COOH, και τις αντίστοιχες τιµές του pH από το πεχάµετρο. Όπως περιγράφεται αναλυτικά και στις «Οδηγίες χρήσης» του λογισµικού, πρώτα γίνεται µία γρήγορη διαδικασία για τον περίπου προσδιορισµό του ισοδύναµου σηµείου (το σηµείο εκείνο κατά το οποίο το οξύ έχει αντιδράσει πλήρως µε τη βάση) και κατόπιν η προσεκτική προσθήκη του διαλύµατος της προχοΐδας. 5. Ενεργοποιήστε το λογιστικό φύλλο EXCEL και δηµιουργήστε πίνακα µε τις παρακάτω τιµές. Κατόπιν δηµιουργήστε το καλύτερο κατά την γνώµη σας διάγραµµα και προσδιορίστε το pH και τα mL του ισοδύναµου σηµείου. 6. Με την βοήθεια του τύπου CCH3COOH.VCH3COOH = CNaOH.VNaOH, υπολογίστε την συγκέντρωση του αγνώστου διαλύµατος, δηλ. CCH3COOH.0,025 = 0,1.0,025 οπότε CCH3COOH = 0,1Μ. Β. Προσδιορισµός της άγνωστης συγκέντρωσης διαλύµατος CH3COOH µε τη βοήθεια προχοΐδας, πεχάµετρου και διαλύµατος NaOH 0,1M (αλκαλιµετρία). 0 mL 2 mL 4 mL 6 mL 8 mL 10 mL 12 mL 14 mL 16 mL 18 mL 20 mL 2,88 3,71 4,04 4,25 4,43 4,58 4,72 4,86 5,00 5,16 5,35 21 mL 22 mL 23 mL 24 mL 25 mL 26 mL 27 mL 28 mL 29 mL 30 mL 5,47 5,62 5,81 6,13 8,72 11,27 11,57 11,73 11,85 11,94 32 mL 34 mL 36 mL 38 mL 40 mL 42 mL 44 mL 46mL 48 mL 50 mL 12,07 12,17 12,24 12,30 12,35 12,39 12,42 12,45 12,48 12,51 Έργο ΠΛΕΙΑ∆ΕΣ/ Νηρηίδες, Γ΄ ΚΠΣ ΕΑ.ΙΤΥ / Υπ.Ε.Π.Θ. 64 Ογκοµέτρηση, Οξυµετρία – Αλκαλιµετρία Οδηγίες για τον καθηγητή 14 13 12 11 10 9 pH 8 7 6 5 4 3 2 1 0 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 mL ΑΞΙΟΛΟΓΗΣΗ Αφού αξιοποιήσετε κατάλληλα το λογισµικό δώστε σε κάθε µαθητή µια φωτοτυπία µε το φύλλο αξιολόγησης (αρχείο Τιτλοδότηση_Φύλλο αξιολόγησης.pdf)) και προτρέψτε τους να απαντήσουν στις ερωτήσεις χωρίς την βοήθεια του λογισµικού. Σηµαντικό ρόλο θα παίξει η φάση στην οποία οι µαθητές καλούνται να συζητήσουν τόσο για τις δυσκολίες που συνάντησαν όσο και για τις απαντήσεις που έδωσαν στα ερωτήµατα των δραστηριοτήτων. Σε αυτή τη φάση ο διδάσκων αναλαµβάνει το ρόλο του συντονιστή της συζήτησης και φροντίζει να παρακινεί τους µαθητές του. Ερώτηση Απάντηση pH>7. Κατά την ογκοµέτρηση ισχυρού οξέος µε ισχυρή βάση, το pH του pH=7. διαλύµατος στο ισοδύναµο σηµείο είναι: pH<7. pH>7. Κατά την ογκοµέτρηση αγνώστου διαλύµατος CH3COOH µε ισχυρή pH=7. βάση, το pH του διαλύµατος στο ισοδύναµο σηµείο είναι: pH<7. Σύµφωνα µε τα παραπάνω, κατά την ογκοµέτρηση αγνώστου pH>7. ισοδύναµο διαλύµατος NH3 µε HCl, το pH του διαλύµατος στο pH=7. Έργο ΠΛΕΙΑ∆ΕΣ/ Νηρηίδες, Γ΄ ΚΠΣ ΕΑ.ΙΤΥ / Υπ.Ε.Π.Θ. 65 Ογκοµέτρηση, Οξυµετρία – Αλκαλιµετρία Οδηγίες για τον καθηγητή <7 Κατά την ογκοµέτρηση αγνώστου διαλύµατος CH3COOH µε ισχυρή βάση, το pH του διαλύµατος από την έναρξη της ογκοµέτρησης >7 µέχρι το ισοδύναµο σηµείο είναι: Αρχικά <7, µετά >7. <7 Κατά την ογκοµέτρηση αγνώστου διαλύµατος CH3COOH µε ισχυρή >7 βάση, το pH του διαλύµατος µετά το ισοδύναµο σηµείο είναι: =7 Ισχυρή Κατά την ογκοµέτρηση αγνώστου διαλύµατος µιας βάσης µε διάλυµα ισχυρού οξέος, το pH του διαλύµατος στο ισοδύναµο σηµείο είναι Ασθενής 5,2. Συνεπώς η βάση είναι … Χρειάζονται περισσότερα Έργο ΠΛΕΙΑ∆ΕΣ/ Νηρηίδες, Γ΄ ΚΠΣ ΕΑ.ΙΤΥ / Υπ.Ε.Π.Θ. 66 CD: Χηµικοί υπολογισµοί Β Περιεχόµενα Βιβλίο Μαθητή: Βιβλίο Καθηγητή: Περιεχόµενα του CD: Οδηγίες λογισµικού: Ετικέτες του CD: Χηµικοί υπολογισµοί Β - Βιβλίο Μαθητή.pdf Χηµικοί υπολογισµοί Β - Βιβλίο Καθηγητή.pdf Χηµικοί Υπολογισµοί_Περιεχόµενα CD.pdf Οδηγίες εκτέλεσης λογισµικού.pdf Chem_Calc_Cover.tif στο φάκελο Labels Chem_Calc_Label.tif στο φάκελο Labels Προσδιορισµός της διαλυτότητας στο νερό στερεών ουσιών Φάκελος: Αρχεία: Υποφάκελος: ∆ιαλυτότητα ∆ιαλυτότητα_Φύλλο Εργασίας.pdf(doc) ∆ιαλυτότητα_Φύλλο Αξιολόγησης.pdf(doc) ∆ιαλυτότητα_Οδηγίες.pdf(doc) ∆ιαλυτότητα_Καθηγητής.pdf(doc) solub: Solub_Εικονικό εργαστήριο.exe Παρασκευή διαλυµάτων µε περιεκτικότητα % w/w Φάκελος: Αρχεία: Υποφάκελος: ww ww_Φύλλο Εργασίας.pdf(doc) ww_Φύλλο Αξιολόγησης.pdf(doc) ww_Οδηγίες.pdf(doc) ww_Καθηγητής.pdf(doc) ww: Πρόγραµµα: ww_Εικονικό εργαστήριο.exe Παρασκευή διαλυµάτων µε περιεκτικότητα % w/v Φάκελος: Αρχεία: Υποφάκελος: wv wv_Φύλλο Εργασίας.pdf(doc) wv_Φύλλο Αξιολόγησης.pdf(doc) wv_Οδηγίες.pdf(doc) wv_Καθηγητής.pdf(doc) wv: Πρόγραµµα: wv_Εικονικό εργαστήριο.exe Παρασκευή διαλυµάτων µε περιεκτικότητα % v/v Φάκελος: Αρχεία: Υποφάκελος: vv vv_Φύλλο Εργασίας.pdf(doc) vv_Φύλλο Αξιολόγησης.pdf(doc) vv_Οδηγίες.pdf(doc) vv_Καθηγητής.pdf(doc) vv: Πρόγραµµα: vv_Εικονικό εργαστήριο.exe Επίδραση της θερµοκρασίας στη διαλυτότητα της σακχαρόζης στο νερό Φάκελος: Αρχεία: Σακχαρόζη Σακχαρόζη_Φύλλο Εργασίας Αξιολόγησης.pdf(doc) Σακχαρόζη_Μαθητής.xls Σακχαρόζη_Καθηγητής.pdf(doc) Σακχαρόζη_Καθηγητής. xls VLab_Οδηγίες.pdf(doc) Έργο ΠΛΕΙΑ∆ΕΣ/ Νηρηίδες, Γ΄ ΚΠΣ ΕΑ.ΙΤΥ / Υπ.Ε.Π.Θ. 67 Περιεχόµενα CD Νόµοι αερίων: Νόµος Boyle Φάκελος: Αρχεία: Boyle Boyle_Φύλλο Εργασίας.pdf(doc) Boyle_Φύλλο Αξιολόγησης.pdf(doc) Boyle_Οδηγίες.pdf(doc) Boyle_Καθηγητής.pdf(doc) Νόµοι αερίων: Νόµος του Gay Lussac Φάκελος: Αρχεία: Gay Gay Gay Gay Gay Lussac Lussac_Φύλλο Εργασίας.pdf(doc) Lussac_Φύλλο Αξιολόγησης.pdf(doc) Lussac_Οδηγίες.pdf(doc) Lussac_Καθηγητής.pdf(doc) Νόµοι αερίων: Συνδυαστική εξίσωση αερίων Φάκελος: Αρχεία: Συνδυαστική Συνδυαστική_Φύλλο Εργασίας.pdf(doc) Συνδυαστική_Φύλλο Αξιολόγησης.pdf(doc) Συνδυαστική_Οδηγίες.pdf(doc) Συνδυαστική_Καθηγητής.pdf(doc) Νόµοι αερίων: Καταστατική εξίσωση αερίων Φάκελος: Αρχεία: Καταστατική Καταστατική_Φύλλο Εργασίας.pdf(doc) Καταστατική_Φύλλο Αξιολόγησης.pdf(doc) Καταστατική_Οδηγίες.pdf(doc) Καταστατική_Καθηγητής.pdf(doc) Αραίωση και ανάµιξη διαλυµάτων ισχυρών ηλεκτρολυτών Φάκελος: Αρχεία: Αραίωση Ανάµιξη Αραίωση Ανάµιξη_Φύλλο Εργασίας.pdf(doc) Αραίωση Ανάµιξη_Φύλλο Αξιολόγησης.pdf(doc) VLab_Οδηγίες_Οδηγίες.pdf(doc) Αραίωση Ανάµιξη_Καθηγητής.pdf(doc) Η ραδιοχρονολόγηση µε Φάκελος: Αρχεία: Υποφάκελος: 14 C Ραδιοχρονολόγηση Ραδιοχρονολόγηση_Φύλλο Εργασίας.pdf(doc) Ραδιοχρονολόγηση_Μαθητής.xls Ραδιοχρονολόγηση_Φύλλο Αξιολόγησης.pdf(doc) Ραδιοχρονολόγηση_Οδηγίες.pdf(doc) Ραδιοχρονολόγηση_Καθηγητής.pdf(doc) Ραδιοχρονολόγηση_Καθηγητής.xls C14.html Files: Συνοδευτικά αρχεία της ιστοσελίδας C14.html Σύνθεση και προσδιορισµός του pH διαλυµάτων αλάτων Φάκελος: Αρχεία: pH αλάτων pH αλάτων_Φύλλο Εργασίας.pdf(doc) pH αλάτων_Φύλλο Αξιολόγησης.pdf(doc) VLab_Οδηγίες_Οδηγίες.pdf(doc) pH αλάτων_Καθηγητής.pdf(doc) Έργο ΠΛΕΙΑ∆ΕΣ/ Νηρηίδες, Γ΄ ΚΠΣ ΕΑ.ΙΤΥ / Υπ.Ε.Π.Θ. 68 Περιεχόµενα CD Ρυθµιστικά διαλύµατα Φάκελος: Αρχεία: Ρυθµιστικά Ρυθµιστικά_Φύλλο Εργασίας.pdf(doc) Ρυθµιστικά_Φύλλο Αξιολόγησης.pdf(doc) VLab_Οδηγίες_Οδηγίες.pdf(doc) Ρυθµιστικά_Καθηγητής.pdf(doc) Ογκοµέτρηση, Οξυµετρία – Αλκαλιµετρία Φάκελος: Αρχεία: Τιτλοδότηση Τιτλοδότηση_Φύλλο Εργασίας.pdf(doc) Τιτλοδότηση_Καθηγητής.xls Τιτλοδότηση_Φύλλο Αξιολόγησης.pdf(doc) VLab_Οδηγίες_Οδηγίες.pdf(doc) Τιτλοδότηση_Καθηγητής.pdf(doc) Τιτλοδότηση_Καθηγητής.xls Πρόγραµµα Vlab Απαιτείται για τα παρακάτω αντικείµενα: Επίδραση της θερµοκρασίας στη διαλυτότητα της σακχαρόζης στο νερό Αραίωση και ανάµιξη διαλυµάτων ισχυρών ηλεκτρολυτών Σύνθεση και προσδιορισµός του pH διαλυµάτων αλάτων Ρυθµιστικά διαλύµατα Ογκοµέτρηση, Οξυµετρία – Αλκαλιµετρία Φάκελος: Πρόγραµµα: VLab VLab.exe Έργο ΠΛΕΙΑ∆ΕΣ/ Νηρηίδες, Γ΄ ΚΠΣ ΕΑ.ΙΤΥ / Υπ.Ε.Π.Θ. 69 Οδηγίες εγκατάστασης και εκτέλεσης λογισµικού Α. Στα παρακάτω θέµατα o Προσδιορισµός της διαλυτότητας στο νερό στερεών ουσιών o Παρασκευή διαλυµάτων µε περιεκτικότητα % w/w o Παρασκευή διαλυµάτων µε περιεκτικότητα % w/v o Παρασκευή διαλυµάτων µε περιεκτικότητα % v/v χρησιµοποιούνται λογισµικά προσοµοίωσης τα οποία αποτελούν µέρος της ενότητας «Από το νερό στο άτοµο» του λογισµικού «Ο Θαυµαστός Κόσµος της Χηµείας» που διατίθεται από το Π.Ι. Η εγκατάσταση και εκτέλεση του προγράµµατος περιγράφεται στις οδηγίες χρήσης του λογισµικού. Προς διευκόλυνση των χρηστών οι προσοµοιώσεις αυτές έχουν επίσης συµπεριληφθεί στο CD µε τη µορφή εκτελέσιµων αρχείων. Εκτελούνται µε διπλό κλικ στο αντίστοιχο αρχείο «exe» στον αντίστοιχο υποφάκελο. Προσδιορισµός της διαλυτότητας στο νερό στερεών ουσιών Υποφάκελος: ∆ιαλυτότητα/solub: Solub_Εικονικό εργαστήριο.exe Παρασκευή διαλυµάτων µε περιεκτικότητα % w/w Υποφάκελος: ww/ww: Πρόγραµµα: ww_Εικονικό εργαστήριο.exe Παρασκευή διαλυµάτων µε περιεκτικότητα % w/v Υποφάκελος: wv/wv: Πρόγραµµα: wv_Εικονικό εργαστήριο.exe Παρασκευή διαλυµάτων µε περιεκτικότητα % v/v Υποφάκελος: vv/vv: Πρόγραµµα: vv_Εικονικό εργαστήριο.exe Εκτελείται µε διπλό κλικ στο αρχείο «exe» στον αντίστοιχο φάκελο στο CD. Σε περίπτωση που επιθυµείτε να µεταφέρετε πρόγραµµα στο σκληρό δίσκο πρέπει να αντιγράψετε το σύνολο του αντίστοιχου φακέλου – υποφακέλου/ων χωρίς να αλλάξετε τη διάθρωση των περιεχοµένων τους. Β. Στο θέµα 14 o Η ραδιοχρονολόγηση µε C χρησιµοποιείται ιστοσελίδα που αναπτύχθηκε για την υποστήριξη των δραστηριοτήτων αυτών. Εµφανίζεται µε διπλό κλικ στο αρχείο «C14.html» στον φάκελο «Ραδιοχρονολόγηση». Σε περίπτωση που επιθυµείτε να µεταφέρετε την ιστοσελίδα στο σκληρό δίσκο πρέπει να αντιγράψετε και τον υποφάκελο «Files» που περιέχει απαραίτητα αρχεία. Γ. Στα παρακάτω θέµατα o Επίδραση της θερµοκρασίας στη διαλυτότητα της σακχαρόζης στο νερό o Αραίωση και ανάµιξη διαλυµάτων ισχυρών ηλεκτρολυτών o Σύνθεση και προσδιορισµός του pH διαλυµάτων αλάτων o Ρυθµιστικά διαλύµατα o Ογκοµέτρηση, Οξυµετρία – Αλκαλιµετρία χρησιµοποιείται το λογισµικό προσοµοίωσης VLab. Εκτελείται µε διπλό κλικ στο αρχείο «VLab.exe» στον φάκελο «VLab» στο CD. Έργο ΠΛΕΙΑ∆ΕΣ/ Νηρηίδες, Γ΄ ΚΠΣ ΕΑ.ΙΤΥ / Υπ.Ε.Π.Θ. 71 Οδηγίες εγκατάστασης και εκτέλεσης λογισµικού Σε περίπτωση που επιθυµείτε να µεταφέρετε πρόγραµµα στο σκληρό δίσκο πρέπει να αντιγράψετε το σύνολο του αντίστοιχου φακέλου – υποφακέλου/ων χωρίς να αλλάξετε τη διάθρωση των περιεχοµένων τους. ∆. Στα παρακάτω θέµατα o Boyle o GayLussac o Συνδυαστική o Καταστατική χρησιµοποιούνται λογισµικά προσοµοίωσης τα οποία αποτελούν µέρος της ενότητας «Νόµοι Αερίων» του λογισµικού «Πειράµατα και προσοµοιώσεις Χηµείας» που διατίθεται από το Π.Ι. Η εγκατάσταση και εκτέλεση του προγράµµατος περιγράφεται στις οδηγίες χρήσης του λογισµικού. Έργο ΠΛΕΙΑ∆ΕΣ/ Νηρηίδες, Γ΄ ΚΠΣ ΕΑ.ΙΤΥ / Υπ.Ε.Π.Θ. 72 Πράξη: Ενότητα: Τελικός ∆ικαιούχος (Φορέας Υλοποίησης & Επιστηµονικής Παρακολούθησης του έργου): Φορέας Χρηµατοδότησης και Λειτουργίας: Χρηµατοδότηση: ΠΛΕΙΑ∆ΕΣ: Ανάπτυξη Εκπαιδευτικού Λογισµικού και Ολοκληρωµένων Εκπαιδευτικών Πακέτων για τα Ελληνικά Σχολεία της Πρωτοβάθµιας και ∆ευτεροβάθµιας Εκπαίδευσης & ∆ιάθεση Προϊόντων Εκπαιδευτικού Λογισµικού στα Σχολεία. (2003-2007) http://pleiades.cti.gr ΝΗΡΗΙ∆ΕΣ: Ανάπτυξη ολοκληρωµένων εκπαιδευτικών πακέτων Ερευνητικό Ακαδηµαϊκό Ινστιτούτο Τεχνολογίας Υπολογιστών (ΕΑ.ΙΤΥ) (http://www.cti.gr/) Υπουργείο Εθνικής Παιδείας και Θρησκευµάτων (Υπ.Ε.Π.Θ.) Επιχειρησιακό Πρόγραµµα: “Κοινωνία της Πληροφορίας”, Μέτρο 0.2, Γ’ ΚΠΣ