Příprava měďnatých solí z oxidu měďnatého

Laboratorní práce je zařazena do běžné výuky, která probíhá v odborné učebně vybavené základními chemickými pomůckami - laboratorní sklo, nádobí, chemikálie. Tyto pomůcky a příslušné roztoky musí být připraveny pro dvojice žáků. Modrou skalici mohou žáci navážit sami nebo ji pro ně připravíme. Pracovat mohou i žáci se specifickými vzdělávacími potřebami, protože mají možnost zapisovat všechny záznamy do předtištěných protokolů. Podle schopností žáků lze protokoly připravit tak, aby byly ještě méně (nebo naopak více) náročné. Před touto laboratorní prací žáci znají názvosloví oxidů, kyselin, hydroxidů a solí. V případě, že jej neznají, nevyžadujeme od nich psaní chemických rovnic.

1. hodina

V této hodině učitel vysvětluje látku a předvádí pokus. Žáci si zapíší postup a výsledky do sešitů (žáci se specifickými vzdělávacími potřebami podle druhu poruchy učení mohou dostat pracovní postup vytištěný).

Příprava oxidu měďnatého z modré skalice

Postup

1. 5 g modré skalice (CuSO₄ x 5H₂O) rozpustit ve 100 cm³ vody v kádince, míchat tyčinkou.

   Otázky pro žáky:

   • Jak lze urychlit rozpouštění látky za studena? (mícháním)
   • Jaké změny pozoruješ? (vzniká roztok s modrým zabarvením)

2. 20 cm³ 10% roztoku NaOH přilévat pomalu za stálého míchání k roztoku modré skalice.

   Otázky pro žáky:

   • Jaké změny pozoruješ? (vzniká modrá sraženina)
   • Které látky jsou reaktanty této reakce? (modrá skalice, hydroxid sodný)
   • Které látky jsou produkty této reakce? (hydroxid měďnatý, síran sodný)
   • Která látka vytváří sraženinu? (hydroxid měďnatý)
   • Zapiš probíhající reakci chemickou rovnicí
     (CuSO₄ 2NaOH → Cu(OH)₂ Na₂SO₄)

3. Kádinku se směsí zakrýt hodinovým sklem a zahřívat k varu.

   Otázky pro žáky:

   • Jaké změny pozoruješ? (modré zabarvení sraženiny se mění na černé)
   • Které látky jsou reaktanty této reakce? (hydroxid měďnatý)
   • Které látky jsou produkty této rekce? (oxid měďnatý a voda)
   • O jaký typ reakce se jedná (rozklad)
   • Zapiš chemickou rovnici probíhající reakce (Cu(OH)₂ → CuO H₂O)
   • Jakou metodu bys zvolil pro oddělení sraženiny? (žáci sami navrhují)
   • Pokud se oddělení provede hned, bude látka po proběhnutí reakce čistá? (ne)

4. Sraženinu v kádince nechat usadit a promýt ji 2x asi 150 cm³ vody. Vodu nad sraženinou vždy opatrně odlít.

   Otázky pro žáky:

   • Proč je nutné produkt promývat? (ve vodě jsou rozpuštěné látky)

   Usazování trvá delší dobu, v případě nedostatku času lze druhé promývání provést na začátku další hodiny.

2. hodina - Laboratorní práce žáků - 1. část

Žáci dostanou potřebné pomůcky a chemikálie a celou práci provádí sami. Mají též ochranné pomůcky a dodržují bezpečnostní předpisy. Učitel práci sleduje, v případě potřeby poradí, pomůže, včas zasáhne, aby předešel nehodě. Žáci pracují ve dvojicích, případně i samostatně, používají své zápisky z minulé hodiny, učebnici, každý vypracovává svůj protokol, který obdržel na začátku hodiny. Práce v této hodině končí vyplněním tabulky v protokolu. Učitel si ověří, zda žák chápe a ví, s kterými látkami pracoval, jaké mají vlastnosti, jaké reakce probíhaly.

Příloha - Laboratorní protokol č. 1

3. hodina - Laboratorní práce žáků - 2. část

Žáci provedou promývání sraženiny oxidu měďnatého (pokud již nestihli promývání v minulé hodině). Připraví filtrační aparaturu. V průběhu filtrace vyplní další část protokolu a vypočítají příklad (sami nebo s pomocí učitele).

Úkol pro žáky:

• Kolik oxidu měďnatého vznikne, jestliže bylo pro jeho přípravu použito 5 g modré skalice? Pro výpočet využij rovnice z laboratorního protokolu.

Přefiltrovanou látku (oxid měďnatý) žáci vysuší. V případě nedostatku času ji mohou nechat dosušit na filtračním papíru do příští hodiny.

Příloha - Laboratorní protokol č. 1 (druhá strana)

4. hodina

V této hodině pracují žáci podle postupu uvedeného v textu předtištěného protokolu č. 2. Učitel na začátku hodiny jen seznámí žáky s úkolem, zopakuje pravidla bezpečného zacházení s roztoky kyselin a prodiskutuje s žáky výběr vhodných pomůcek. Žáci dostanou připravené roztoky kyselin.

Reakce oxidu měďnatého s kyselinami, vznik příslušných solí

Pomůcky:

• 2 zkumavky se zátkami
• stojánek na zkumavky
• chemická lžička
• držák na zkumavky
• lihový kahan
• 2 hodinová skla

Chemikálie:

• 15% roztok kyseliny chlorovodíkové (HCl)
• 15% roztok kyseliny dusičné (HNO₃)
• oxid měďnatý připravený v minulé hodině

Lze použít též kyselinu octovou a připravit octan měďnatý. Pokud žáci neznají organické kyseliny, nebudou umět napsat rovnici. Množství oxidu měďnatého je dostatečné i pro rozdělení do 3 zkumavek.

Jestliže žáci v minulé hodině počítali množství CuO, které by mělo reakcemi vzniknout, před zahájením práce zjistí hmotnost připravené látky a porovnají výtěžek s teoretickým výpočtem. Zamyslí se nad možnými příčinami ztrát.

Postup

1. Vysušený oxid měďnatý rozdělit do zkumavek.

2. Přilít do každé zkumavky asi 6 cm³ příslušné kyseliny. Zkumavku uzavřít zátkou a protřepat. Pokud reakce neprobíhá, obsah zkumavky mírně zahřát nad lihovým kahanem (zkumavka bez zátky!).

3. Pozorovat změny probíhající ve zkumavce a popsat je. (Rychlost reakce, probíhá za studena nebo po zahřátí, barva vznikajícího roztoku.)

4. Pojmenovat reaktanty a produkty, jejich vlastnosti. Zapsat probíhající reakce chemickými rovnicemi. (CuO 2HCl → CuCl₂ H₂O; CuO 2HNO₃ → Cu(NO₃)₂ H₂O)

5. Roztoky vylít ze zkumavek na hodinová skla a nechat je do příští hodiny volně vykrystalovat.

   Otázky pro žáky:

   • Kdy lze látky ze směsí oddělit krystalizací?
   • Jaké druhy krystalizace znáš?
   • Při které krystalizaci vznikají krystaly malé, velké?
   • Jaký tvar mohou mít krystaly?

   Příloha - Laboratorní protokol č. 2

5. hodina

Práce s mikroskopem

Žáci mikroskopicky zkoumají krystaly chloridu a dusičnanu měďnatého. Pozorují rozdíly ve tvaru, velikosti a zabarvení. Pro práci s mikroskopem použijí hodinová skla, krystaly nepřemisťují! Mohou si prohlédnout vzorky spolužáků. Pak zakreslí krystaly do protokolu. Ve dvojici si vzorky vymění.

Příloha - Laboratorní protokol č. 2

Připravené protokoly jsou vhodné pro žáky s poruchami učení, ale také pro žáky se slabším nadáním nebo pro žáky pomalejšího pracovního tempa. Jsou-li žáci rychlí a šikovní, mohou protokoly vytvářet zcela samostatně.

Jsou-li žáci zvyklí pracovat s laboratorní technikou a experimenty provádějí častěji (kroužek, více hodin chemie...), lze zvládnout práci i v kratším čase. Záleží na vyučujícím, jakou náročnost provedení práce nastaví.

informační zdroje: Učebnice, vlastní zápisky, předtištěné laboratorní protokoly