Химические эксперименты для средней школы не должны быть сложными. В следующих проектах используются материалы, которые легко достать, но они определенно относятся к химическим экспериментам средней школы. Если вам нужна помощь в загрузке любого из проектов для печати, ознакомьтесь с этими Руководство по Adobe Printables .
Проект Easy Chemistry: проводимость и поиск решений
В этой лаборатории вы собираетесь исследовать растворимость трех растворенных веществ, а также электропроводность трех растворов. Прежде чем приступить к лабораторным работам, важно знать, что вода — это полярная молекула, а другое вещество, которое вы тестируете, ксилол, — неполярная молекула. Полярные молекулы растворяют ионные соединения и некоторые молекулярные соединения, имеющие полярные ковалентные связи. Однако неполярные молекулы будут растворять неполярные молекулы, имеющие неполярные ковалентные связи. С другой стороны, спирт обладает различной способностью растворять вещества. Говорят, что он показывает «промежуточную полярность».
история проекта
Термины, которые вы должны знать и понимать для этого проекта:
- Растворимость. Вещество называется растворимым, если оно может растворяться в определенном веществе. Его качество заключается в его растворимости. Например, соль растворима в воде. Масло нерастворимо.
- Растворенное вещество – растворенное вещество – это растворяемое вещество.
- Растворитель — Растворитель — это вещество, в котором что-либо растворяется (например, вода).
- Полярные молекулы. Полярные молекулы имеют как небольшой отрицательный, так и небольшой положительный заряд на каждом конце своей структуры. (Вода — полярная молекула.)
- Неполярные молекулы — Молекулы, которые расположены симметрично, так что нет ни положительного, ни отрицательного заряда.
Лабораторная процедура
Нажмите, чтобы распечатать следующую лабораторную работу, и точно следуйте инструкциям. Запишите в лабораторную тетрадь все свои наблюдения.
Думая о лаборатории
Используйте эти вопросы, чтобы сделать выводы из своего лабораторного опыта:
- Основываясь на результатах вашей лаборатории, составьте краткий список типов вещей, которые может очистить каждый растворитель.
- Подумайте об обычных бытовых чистящих средствах, таких как Windex. Почему средство для мытья окон должно быть на спиртовой основе?
- Почему пекари часто используют антипригарный кулинарный спрей?
- Что есть в гидравлической жидкости, что делает ее превосходящей воду в тех задачах, которые она выполняет? (Гидравлическая жидкость используется в гидравлических тормозах или в системах, которые перемещают тяжелые предметы.)
Умеренный проект: снижение температуры замерзания воды (химия мороженого)
Вы, наверное, уже видели, как понизилась температура замерзания воды. Если вы когда-нибудь видели, как грузовики выбрасывают соль перед сильным зимним штормом, вы видели химию в действии. Соль снижает температуру замерзания воды, тем самым делая температуру, при которой она замерзает, выше и, конечно же, дороги намного безопаснее.
В этом проекте вы рассчитаете моляльность и проверите температуру замерзания трех стаканов с водным раствором соли и трех стаканов с водным раствором сахарозы. Затем вы поймете понижение температуры замерзания или то, как на раствор влияет его растворенное вещество.
история проекта
Степень снижения точки замерзания раствора зависит от трех факторов:
- Молярность ( m ) раствора, выраженная в молях растворенного вещества / кг растворителя.
- Фактор Вант-Гоффа ( i ) растворенного вещества — фактор Вант-Гоффа сахара равен i = 1, а фактор Вант-Гоффа соли равен i = 2.
- молярная константа понижения температуры замерзания растворителя; для воды Kf = 1,86 °C/м, где Kf = константа понижения температуры замерзания.
Чтобы предсказать, насколько понизится точка замерзания растворенного вещества при добавлении данного растворителя, вы можете использовать уравнение: ΔT = (Kf)(m)(i), где:
- ΔT — снижение температуры замерзания в градусах Цельсия (°C).
- Kf — моляльная константа понижения температуры замерзания в градусах Цельсия на моляль (°C/м)
- m — моляльность раствора в молях на килограмм (моль/кг)
- i — фактор Вант-Гоффа растворенного вещества, который не имеет единиц
Лабораторная процедура
Нажмите, чтобы распечатать лабораторную процедуру. Точно следуйте инструкциям и делайте тщательные записи в лабораторной тетради. Обязательно запишите температуру замерзания для каждого из ваших растворов, в том числе для стакана с простой водой, которую в этой лаборатории вы контролируете.
Обнаружение ожидаемой депрессии точки замерзания
- Затем найдите количество молей растворенного вещества для каждого из ваших растворов. Обратите внимание, что число молей вещества определяется как масса вещества (в г), деленная на молекулярную массу вещества в граммах. Молекулярная масса соли 58,443 г, молекулярная масса сахарозы 342,3 г. Обратите внимание, что молекулярная масса 100 мл воды составляет 0,1 кг.
- Затем рассчитайте моляльность, которая представляет собой количество молей растворенного вещества на кг растворителя.
- Обратите внимание, как сравниваются моляльности растворов соли/воды и растворов сахарозы/воды.
- Затем рассчитайте ожидаемое снижение температуры замерзания, используя приведенную выше формулу для ΔT. Насколько ваши расчеты соотносятся с тем, что вы действительно наблюдали? Можете ли вы придумать утверждение, выражающее причинно-следственную связь между моляльностью раствора и понижением его точки замерзания?
Расширенный проект: Горячий лед (ацетат натрия)
Ацетат натрия (один из продуктов смеси пищевой соды и уксуса) обладает уникальным свойством, заключающимся в том, что он способен замерзать, не замерзая при температуре. На самом деле, когда это вещество замерзает, оно скорее нагревается, чем охлаждается.
Горячий лед — отличный эксперимент, если вы стремитесь к вау-фактору. Тем не менее, определенно требуется определенная ловкость, чтобы сделать это правильно. Не удивляйтесь, если вам придется попробовать его несколько раз, прежде чем он заработает.
история проекта
Горячий лед (замораживание ацетата натрия) представляет собой экзотермическую реакцию, означающую, что по мере «замораживания» ацетата натрия вещество выделяет тепло. Фактически, это тот же тип химической реакции, который используется в MRE , грелках для рук и подобных продуктах. Ацетат натрия является одним из побочных продуктов пищевой соды и уксуса. Формула реакции следующая: Na+[HCO3]- + CH3-COOH → CH3-COO- Na+ + H2O + CO2.
Лабораторная процедура
Нажмите, чтобы распечатать лабораторную процедуру справа. Хотя приготовление горячего льда относительно безопасно (само химическое вещество нетоксично), следует соблюдать осторожность при работе с горячими веществами. Обязательно записывайте температуру ацетата натрия по мере прохождения эксперимента.
На что обратить внимание и что делать с горячим льдом
Важно обратить внимание на переохлажденную жидкость (жидкость, охлажденную ниже точки плавления) и экзотермическую реакцию, которую вы получаете, когда снова вводите кристалл в раствор. Кристалл действует как центр зародышеобразования. Вы можете делать скульптуры из горячего льда, добавляя кристалл во время наливания. Когда вы делаете это, какова температура горячего льда?
Химическая безопасность
Помните, что при работе с химическими веществами, даже если вы считаете их безопасными, вы всегда должны использовать защитные очки и, возможно, защитные перчатки. Важно выработать привычку использовать защитное оборудование, чтобы оно было автоматическим.
Помните также, что когда вы работаете над плитой, вы всегда должны надевать прихватки или использовать щипцы. Здравый смысл в лаборатории имеет большое значение для приятного опыта.