docSvör við verkefnum úr 1. kafla
download 
Şikayet Transkript
Svör við verkefnum úr 1. kafla
KENNSLULEIÐBEININGAR Svör við verkefnum úr 1. kafla 2. Tákn fyrir frumefni: Ag, S, Co, Au, B og Mn. 3. Koltvíoxíð er efnasamband. Formúlan, CO2, sýnir það. Koltvíoxíð er efnasamband, samsett úr kolefni (C) og súrefni (O). 4. Af töflunni má sjá að líkami okkar er að mestu leyti vatn. Vatn er samsett úr vetni og súrefni. Af þessu leiðir að mest af súrefninu er bundið í vatninu. 5. Dæmi um töflu: Fast efni Vökvi Storkuhamur Vökvahamur Fast ástand Fljótandi ástand 6. Storknun. 7. Þétting. 8. Fast járn: Fe(s). Fljótandi járn: Fe(l). Gaskennt járn: Fe(g) 9. Fe(l) > Fe(g) 10. Fe(g) > Fe(l) 11. Járn og volfram eru föst efni. Etanól, vatn og kvikasilfur eru vökvar. Vetni er gastegund. 12. Kvikasilfur frýs við – 39 °C. Ef hitinn er kominn niður í – 50 °C hlýtur kvikasilfrið að vera storknað, þ.e. í föstu formi. 13. Nei, það er ekki líklegt. Öræfajökull er rúmir 2000 metrar á hæð. Í þessari hæð er loftþrýstingur nokkru lægri en við sjávarmál og því ætti vatn að sjóða við lægri hita á toppi Öræfajökuls en við rætur hans. 14. a), b), d), i), j) og l) eru frumefni, hin efnasambönd. 15. a) N (nitur), H (vetni), C (kolefni) og O (súrefni). b) NH3(g) er efnasamband því það hefur fasta samsetningu (ákveðna formúlu). 16. a) bráðnun, b) storknun, c) þétting 17. a) leysing, b) efnablanda; saltvatn inniheldur tvö efnasambönd og hlýtur þess vegna að vera efnablanda. EFNISHEIMURINN 1. KAFLI – SVÖR KENNSLULEIÐBEININGAR Þrautir í kaflalok Þessum þrautum, sem hafa verið notaðar til að rannsaka skilning nemenda á suðu, kynntist höfundur fyrir allmörgum árum þegar hann kynnti sér rannsóknir á náttúru fræðinámi. Hann notaði þær m.a. árið 1991 þegar hann gerði rannsókn á hugmyndum nemenda í 7. og 10. bekk grunnskólans. Greint var frá niðurstöðunum í Nýjum mennta málum2 árið 1991. Hvað fyrri spurninguna varðar þá töldu 67% 7. bekkinga að hitinn myndi hækka, 26% að hann myndi ekki breytast en 7% að hann myndi lækka. Sambæri legar tölur fyrir 10. bekk voru 43%, 53% og 4%. M.ö.o. verulegur hluti nemenda fór villur vegar miðað við vísindalega skoðun sem segir okkur að suðumark sé aðeins háð loftþrýstingnum. Margir halda að kartöflur sjóði fyrr ef þær eru látnar bullsjóða. Þetta er misskilningur. Hvað seinni spurninguna varðar kom í ljós að bæði 7. og 10. bekkingar dreifðust nokkuð jafnt á valkostina andrúmsloft, vatnsgufu og súrefni/vetni. Hvað með þína nemendur? Væri ekki forvitnilegt að kanna í lok 1. kafla hvernig þeir standa sig í samanburði við nemendurna sem fengu þessar sömu þrautir að glíma við fyrir 15 árum? Þrautir 1. b) 2. b) Kíkt á vísindavefinn Í lok þessa kafla væri upplagt fyrir nemendur að kíkja á vísindavefinn og afla sér þar upplýsinga um efni sem komið hafa við sögu í kaflanum. Hugsanleg leitarorð eru t.d. andrúmsloft og mjólk. Þá koma upp ýmsar spurningar og svör sem nemendur geta síðan valið að skoða. Síðan myndu þeir skrifa stutta greinargerð í vinnubók. 2 Hafþór Guðjónsson (1991). Raungreinar – til hvers? Ný menntamál, 2. tbl. 9. árg. EFNISHEIMURINN 1. KAFLI – SVÖR KENNSLULEIÐBEININGAR Svör við verkefnum úr 2. kafla 1. 1. A og D tilheyra frumefnunum. Í sameind A eru tvær eins frumeindir og í sameind D eru fjórar eins frumeindir. B og C tilheyra efnasamböndum. Í sam- eindum B og C eru mismunandi frumeindir. 2. A: O2 B: NH3 C: CH4 D: P4 fiegar tákn sameinda, sem samsettar eru úr fleiri en einni ger› frumeinda er skrifa›, flá er venjan a› byrja á a› skrifa tákn mi›jufrumeindarinnar, fl.e. fleirrar frumeindar sem hinar eru festar á. fiannig skrifar ma›ur NH3 (en ekki H3N) vegna fless a› niturfrumeindin er í mi›junni; hinar ra›ast utan á hana. 3. Kolefnisfrumeindir (C), vetnisfrumeindir (H) og súrefnisfrumeindir (O). 4. 12 kolefnisfrumeindir, 22 vetnisfrumeindir og 11 súrefnisfrumeindir; fla› eru samtals 45 frumeindir. 5. a)sjór er efnablanda b) eima› vatn er efnasamband c) kolefni er frumefni d)matarsódi (NaHCO3) er efnasamband (sbr. formúluna) e) mjólk er efnablanda f)vatnsgufa er efnasamband (H2O) g) CO2(g) er efnasamband (sbr. formúluna), h)Cu(s) er frumefni 6. CO2(s) ( CO2(g) 7. 12 u. Rafeindin er svo létt a› vi› flurfum ekki a› taka hana me› í reikninginn. Massi einnar róteindar er um 1 u og massi einnar nifteindar einnig um fla› bil 1 u (sbr. töflu 2.1). Samanlag›ur massi 6 róteinda og 6 nifteinda er flá um fla› bil 12 u. 8. fietta er kolefni (C). Samkvæmt frumefnatöflunni á bls. 5 er frumeindamassi kolefnis 12,01 u. 9. Já, Ag er frumefni. fia› má sjá af tákninu (stór + lítill stafur) en líka af flví a› Ag er í frumefnatöflunni á bls. 5. 10. Frumeindamassi brennisteins er 32,06 u. 11. Sameindamassi S8 er 8 · 32,06 = 256,48 u 12. Al stendur fyrir ál, Hg fyrir kvikasilfur, Ag fyrir silfur og Mg fyrir magnín. Sam- kvæmt frumefnatöflunni á bls. 5 er kvikasilfursfrumeindin flyngst (200,6 u). Hún hl‡tur flví a› innihalda flestar öreindir. 13. Súrefnissameind er O2. Sameindamassi súrefnis er flví 2 ( 16,00 u = 32,00 u. 14. Sameindamassi CO er (12 + 16) u = 28 u. 15. Sætistala silfurs er 47. fietta merkir a› silfurfrumeind hefur 47 róteindir í kjarna. EFNISHEIMURINN 2. KAFLI – SVÖR KENNSLULEIÐBEININGAR 16. Sætistala natríns (Na) er 11 (sbr. frumefnatöfluna). fietta fl‡›ir a› natrínfrum- eind hefur 11 róteindir í kjarna. 17. Ca2+ (Róteind hefur hle›sluna 1 + og rafeind 1 – . Fari 2 rafeindir burt ná róteindirnar – sem eru plúshla›nar – yfirhöndinni og hle›sla frumeindarinnar ver›ur 2+). 18. N3– . Hér bætast flrjá rafeindir vi›. Rafeindirnar ver›a nú 3 fleiri en róteindirnar og hle›sla frumeindarinnar út á vi› ver›ur fless vegna 3–. Vi› skrifum N3–. 19. Sætistala áls er 13. 20. fia› eru 13 róteindir í álfrumeind. 21. fia› eru 13 rafeindir í álfrumeind. 22. 3+ merkir hle›slu frumeindarinnar út á vi›. 23. 10 (flær hljóta a› vera flrem færri en róteindirnar). 24. Eingild gulljón: Au+. firígild gulljón: Au3+. 25. Ammóníumjónin (NH4+), karbónatjónin (CO32–) og súlfatjónin (SO42–). 26. Samkvæmt töflu 2.2 eru jónirnar natrín = Na+ og flúorí› = F–. 27. Samkvæmt töflu 2.2. er kalsín = Ca2+ og CO32– = karbónat. Efnafræ›iheiti kalks er flá kalsínkarbónat. 28. fia› eru 9 róteindir í einni flúorfrumeind. Samkvæmt frumefnatöflunni er sætistalan 9 og fla› fl‡›ir a› róteindirnar eru 9. 29. 123,88 u. Frumeindamassi fosfórs (P) er 30,97 u. Sameindamassi P4 er flá 4 · 30,97 u = 123,88 u . 30. fietta merkir a› fla› eru 79 róteindir í kjarna gullfrumeindar. 31. Brennisteinn (S), sbr. frumefnatöflu bls. 5. 32. 18 róteindir. Flúorsameind er parsameind: F2. Í flúorfrumeindinni eru 9 róteindir (sætistalan er 9). Í flúorsameind eru 2 ( 9 róteindir = 18 róteindir. 33. a) HBr: efnasamband, b) Co: frumefni, c) Cd: frumefni, d) CaCO3: efnasamband, e) eplasafi: efnablanda (líkt og a›rir drykkir), f) kolefni: frumefni, g)brennisteinn: frumefni, h) kalínoxí›: efnasamband (kalíns og súrefnis), i) barín: frumefni, j) brau›: efnablanda (líkt og annar matur). 34. 70,9 u. Frumeindamassi klórs er 35,45 u (sbr. frumefnatöfluna bls. 5). Klórsam- eind (Cl2) inniheldur 2 klórfrumeindir. Sameindamassinn er flá 2 · 35,45 u = 70,9 u. EFNISHEIMURINN 2. KAFLI – SVÖR KENNSLULEIÐBEININGAR 35. Sameindamassi blás‡ru (HCN) er 27 u . H: 1 u, C: 12 u, N: 14 u. (1 + 12 + 14) u = 27 u. 36. fietta er kvikasilfur, Hg. 80 róteindir merkir a› sætistalan er 80. Mi›a› vi› frumefnatöfluna bls. 5 er fletta kvikasilfur. 37. Zn2+ 38. P3– 39. Efri örin bendir á efnahvarf (bruna), sú ne›ri á hamskipti (brá›nun). 40. a) Kassi B geymir frumefni (allar frumeindir eins). b) Kassi D geymir blöndu frumefna (tvær mismunandi mismunandi sameindir; hvor um sig tilheyrir frumefni) c) Kassi A geymir eitt efnasamband ( allar sameindirnar eins en hver sameind samsett úr tveimur frumefnum). d) Kassi C geymir blöndu efnasambands og frumefnis. 41. Í kassa C gæti efnasamband hafa myndast en afgangur or›i› af ö›ru efninu (sbr. stöku frumeindirnar flrjár). Þrautir firaut númer 3 hefur stundum veri› notu› í rannsóknum til a› kanna skilning nemenda á or›inu lykt. Í könnun sem höfundur flessa efnis (Hafflór Gu›jónsson) ger›i me›al nem enda sinna í 1. bekk framhaldsskóla fyrir nokkrum árum ve›ju›u 38% á valkost a, 12% á valkost b, 22% á valkost c og 28% á valkost d. Hvernig skyldi dreifingin vera hjá flínum nemendum? Þrautir 1. 18 rafeindir. Jónin hefur hle›sluna 2– út á vi› en fla› fl‡›ir a› rafeindirnar eru tveimur fleiri en róteindirnar. Sætistala S er 16 sem fl‡›ir a› róteindirnar eru 16. Rafeindirnar eru flví 16 + 2 = 18. 2. 25.000.000 (25 milljónir). Lausn: 1 / 0,00000004 = 25.000.000. 3. Ber›u hugmynd flína undir kennarann. Vísindavefurinn Vel fer á flví a› láta nemendur prófa leitaror›i› koltvíoxí› og fá flá til a› skrifa stutta pistla um fla› sem fleir hafa upp úr krafsinu og kynna sí›an hver fyrir ö›rum. EFNISHEIMURINN 2. KAFLI – SVÖR KENNSLULEIÐBEININGAR Svör vi› verkefnum me› 3. kafla 1. Til dæmis kísill (Si) og german (Ge). 2. Til dæmis liflín (Li) og kalín (K). 3. Nei, flessi frumefni (Ca og Br) eru ekki í sama flokki og auk fless sitt hvorum megin í lotukerfinu. 4. fia› merkir a› liflínfrumeind inniheldur 3 róteindir. 5. Flokkur 4 heitir kolefnisflokkurinn, flokkur 5 niturfokkurinn og flokkur 6 súrefnis- flokkurinn. Heitin fara eftir frumefninu sem er efst í flokknum. 6. a) Til dæmis liflín (Li) e›a natrín (Na). b) Til dæmis beryllín (Be) e›a magnín (Mg). c) Til dæmis flúor (F) e›a klór (Cl). d) Til dæmis helín (He) e›a neon (Ne). e) Til dæmis skandín (Sc, nr. 21) e›a gull (Au, nr. 79). 7. Kvikasilfur (Hg), sem er málmur og bróm (Br), sem er málmleysingi. 8. fietta eru e›algastegundirnar (helín, neon, …) a› vi›bættum frumefnunum vetni (H), nitur (N), súrefni (O), flúor (F) og klór (Cl). 9. Annars myndu fleir hvarfast vi› efni í umhverfi sínu, t.d. súrefni og vatn. 10. Helín (He) er e›algastegund. 11. Málmleysingi. 12. Já, silfur er málmur. Málmar lei›a rafmagn. fiví hl‡tur silfur a› lei›a rafmagn. 13. Talan 2 í H2 merkir a› vetni er samsett úr sameindum flar sem tvær frumeindir tengjast. 14. Sesín er í hópi alkalímálma og flví örugglega hvarfgjarnt frumefni. 15. Tákn volframs er W. Sætistalan er 74. Volfram er hli›armálmur. 16. Sætistala strontíns (Sr) er 38. fia› er í flokki 2; jar›alkalímálmur. 17. Jo› er í flokki 7 og er flví halógen. 18. Frumefni me› sætistölu 43 heitir teknetín (Tc) og frumefni me› sætistölu 61 heitir prómefl‡n (Pm), sbr. frumefnatöflu á bls. 5. 19. Pu (sætistala 94) og Tc (sætistala 43) eru gervifrumefni. 20. Metanól, CH3OH, er lífrænt efni. fia› sést af formúlunni. fia› inniheldur kolefni. Líkan af sameindinni gæti veri› eitthva› í flessum dúr: 21. Tengigeta niturs (N) er 3, súrefnis 2 og vetnis 1. EFNISHEIMURINN 3. KAFLI – SVÖR KENNSLULEIÐBEININGAR 22. P er í 5. flokki í lotukerfinu. Ba er jar›alkalímálmur. Br er halógen. Pb er í 6. lotu. Ni er í 5. flokki í lotukerfinu. 23. a) 3 og 6 b) 2 og 3 c) 2, 5, 8 og 7 d) 4 e) 1 og 3 f) 8 g) 1 h) 6. fietta er bróm (Br) 24. Gljáandi yfirbor› og lei›ir vel rafmagn. fietta tvennt einkennir flesta málma. 25. a) Frumefni 1. b) Frumefni 2 og 3. fiau lei›a rafmagn. c) Frumefni númer 4. fia› lei›ir ekki rafmagn og er ekki vökvi vi› stofuhita. fietta passar vi› brennistein. 26. metan metan EFNISHEIMURINN 3. KAFLI – SVÖR bútan bútan pentan penta n KENNSLULEIÐBEININGAR firautir 1. Líklegra a› fla› sé kalsín flví kalsín er jar›alkalímálmur og flví hvarfgjarnt efni me›an me›an nikkel er hli›armálmur og fless vegna stö›ugt efni. 2. Mi›a› vi› frumefnatöfluna á bls. 5 hl‡tur fletta a› vera argon. 3. fietta hl‡tur a› vera natrín. 11 róteindir í kjarna merkir a› sætistalan er 11. Natrín hefur sætistöluna 11. EFNISHEIMURINN 3. KAFLI – SVÖR KENNSLULEIÐBEININGAR Svör vi› verkefnum úr 4. kafla 1. C(s) + O2(g) > CO2(g) 2. Formúlan NH4HCO3 s‡nir a› hjartarsalt inniheldur N (nitur), H (vetni), C (kolefni) og O (súrefni). Úr flessum frumefnum geta myndast ‡mis efnasambönd, til dæmis vatn (H2O) og koltvíoxí› (CO2) en bæ›i flessi efni myndast oft úr efnum sem innihalda vetni, súrefni og kolefni. 3. Efnajafnan l‡sir fléttingu vatnsgufu. 4. Loftdælur eru nau›synlegar til a› tryggja nægilegt súrefni fyrir fiskana. 5. Mynd 4.10 s‡nir a› flegar hitinn í vatninu hækkar minnkar leysni súrefnis. Sú hætta er fyrir hendi a› hornsílin fái ekki nóg súrefni flegar vatni› sem flau eru í hitnar heima í stofu. 6. Leysni kalínnítrats samkvæmt línuritinu er rúmlega 30 g í 100 g af vatni vi› 20 °C en 110 g/100 g af vatni vi› 60 °C. 7. Hún er ómettu›. Leysni silfurnítrats samkvæmt töflu 4.1 er 217 g/100 g af vatni. fia› vantar flví nokku› (17 g) á a› lausnin sé mettu›. 8. Vi› 0 °C er leysni súrefnis í vatni 0,007 g/100 g af vatni mi›a› vi› línuriti› á mynd 4.10. Vi› 50 °C er leysnin hins vegar nálægt 0,003 g/100 g af vatni. fiegar vatn er hita› úr 0 °C í 50 °C ættu flví a› losna úr vatninu (0,007–0,003) g = 0,004 g. 9. a) leysing í vatni b) brá›nun c) efnahvarf d) flétting e) efnahvarf f) leysing í vatni 10. Nei, efnajafnan er ekki stillt. Vinstra megin vi› örina eru 4 O en hægra megin 4 O. Til a› stilla jöfnuna ver›ur a› setja 2 fyrir framan súrefni› vinstra megin: N2(g) + 2 O2(g) > N2O4(g) 11. Ca(s) + O2(g) > 2 CaO(s) 3 Mg(s) + N2(g) > Mg3N2(s) 2 Na(s) + Cl2(g) > 2 NaCl(s) 4 NH3(g) + 3 O2(g) > 2 N2(g) + 6 H2O(g) H2SO4(aq) + 2 KOH(aq) > K2SO4(aq) + 2 H2O(l) 12. fia› merkir a› vatnsgufan ver›ur a› fljótandi vatni. 13. H2O(g) > H2O(l). 14. Kuldi dregur úr hreyfingu vatnssameindanna í vatnsgufunni og fletta eykur líkurnar á flví a› flær ver›i a› vökva. EFNISHEIMURINN 4. KAFLI – SVÖR KENNSLULEIÐBEININGAR 15. a) HF og d) H3PO4 gætu veri› s‡rur flví s‡rur innihalda vetni (H). fia› er fló alls ekki sjálfgefi› a› efni sé s‡ra fló fla› innihaldi vetni. 16. HBr-(aq) + KOH(aq) > H2O(l) + KBr-(aq[F2]) 17. 8 g. 5 g + 3 g = 8 g. Massinn var›veitist. 18. a) leysing b) efnahvarf c) efnahvarf (bruni) d) leysing e) hamskipti (gufun) f) efnahvarf (bruni) g) leysing h) efnahvarf 19. a) og d) l‡sa efnahvarfi 20. a) 2 H2O > 2 H2 + O2 b) 2 Na + Cl2 > 2 NaCl c) 2 Ca + O2 > 2 CaO d) 2 Al + 3 F2 > 2 AlF3 e) 2 MgO + Si > 2 Mg + SiO2 f) 2 C2H6 + 7 O2 > 4 CO2 + 6 H2O 21. a) Leysni KCl er um 60 g/100 g af vatni vi› 100 °C en nálægt 35 g/100 g af vatni vi› 20 °C. b) Leysni súrefnis er um 0,0057 g/100 g af vatni vi› 10 °C en tæplega 0,003 g/ 100 g af vatni vi› 50 °C. c) Leysni KNO3 vi› 60 °C er 110 g/100 g af vatni sem jafngildir 1100 g í 1000 g af vatni. Vi› 20 °C er leysni efnisins um 23 g/100 g af vatni sem jafngildir 230 g í 1000 g af vatni. Mismunurinn, fl.e. (1100–230) g = 870 g ætti a› falla út (setjast á botninn). 22. a) magasafi, b) sápulausn, c) munnvatn EFNISHEIMURINN 4. KAFLI – SVÖR KENNSLULEIÐBEININGAR firautir 1. fia› er minna sót í gasloga en kertaloga (hreinni bruni). 2. Me› flví a› setja út í flau einhvers konar basa sem hækkar s‡rustigi›. 3. Bruni er sameining efnis vi› súrefni. Ef efni inniheldur frumefnin kolefni (C) og vetni (H) er líklegast a› flessi frumefni hvarfist vi› súrefni og flá myndist vatn (H2O) og koltvíoxí› (CO2) og jafnvel koleinoxí› (CO). 4. Vi› bruna fæ›u í líkama d‡ra (manna) myndast koltvíoxí› sem er úrgangsefni og og líkaminn losar sig vi› gegnum lungun. 5. Í andrúmslofti er nitur (N2). fiegar bílvél gengur tekur hún inn andrúmsloft, flar á me›al nitur sem sí›an hvarfast vi› súrefni í strokkum bílvélarinnar. fiá myndast nituroxí› (NO og NO2). 6. a) 2 NaHCO3(s) ( Na2CO3(s) + H2O(g) + CO2(g) b) Koltvíoxí›i› og vatnsgufan sem myndast vi› baksturinn (flegar matarsódinn rofnar eins og efnajafnan í a) s‡nir) ry›ja deiginu frá sér me› fleim aflei›ingum a› fla› flenst út. 7. Efnin ey›a hvort ö›ru flegar flau koma saman og mynda salt og vatn: EFNISHEIMURINN 4. KAFLI – SVÖR HCl(aq) + NaOH(aq) ( NaCl(aq) + H2O(l)