Reaksies van nie-metale met suurstof

Oorsig van hoofstuk

1 week

In hierdie hoofstuk maak die leerders kennis met die reaksies van die nie-metale koolstof en swael met suurstof. Weereens word die omskakeling tussen woord-, prent- en chemiese vergelykings met behulp van oefeninge en voorbeelde benadruk.

KABV skryf nie enige demonstrasies vir hierdie hoofstuk voor nie, maar ons het kleurvolle foto's ingesluit om leerders 'n idee te gee van die prag van hierdie reaksies. Aangesien chemiese reaksies vir leerders baie abstrak kan lyk, en omdat hulle in isolasie te leer mag lyk asof hulle geen relevansie het nie, het ons ook probeer om 'n regte-wêreld konteks aan die voorbeelde in hierdie hoofstuk te gee.

'n Paar addisionele reaksies van nie-metale met suurstof is aan die einde van die hoofstuk ingesluit as verryking. Hierdie mag uitgelaat word, maar hulle illustreer 'n belangrike punt, naamlik dat nie alle nie-metale nie-metaaldioksiede vorm as hulle met suurstof reageer nie. Aangesien beide hoofvoorbeelde in hierdie hoofstuk nie-metaaldioksiede lewer (naamlik CO2 en SO2), moet 'n mens versigtig wees vir 'n moontlike wanopvatting in hierdie verband.

4.1 Die algemene reaksie van nie-metale met suurstof (0.5 uur)

4.2 Die reaksie van koolstof met suurstof (1 uur)

Take

Vaardighede

Aanbeveling

Aktiwiteit: Steenkool wat in lug brand

Die teken van gebalanseerde reaksies

Opsioneel (Aanbeveel)

4.3 Die reaksie van swael met suurstof (1 uur)

Take

Vaardighede

Aanbeveling

Aktiwiteit: Die reaksie tussen swael en suurstof

Analise, gebalanseerde chemiese reaksies, teken, modelering

Deur KABV aanbeveel

4.4 Ander nie-metaaloksiede (0.5 uur)

Hierdie is 'n opsionele, uitbreidingsafdeling

  • Wat gebeur wanneer 'n nie-metaal met suurstof reageer?
  • Wat word die produk genoem?
  • Hoe behoort ons vergelykings vir die reaksies met koolstof en swael te skryf?
  • Vorm alle nie-metale dioksiede met suurstof?

Suurstof is orals rondom ons in die lug wat ons inasem. Dit is 'n baie reaktiewe element. Wanneer 'n element reaktief is, beteken dit dat daardie element geredelik reageer met baie ander stowwe. Ons het aanduidings van die reaktiewe aard van suurstof gesien toe ons waargeneem het dat dit met yster en magnesium reageer om metaaloksiede te vorm.

Stowwe wat nie reaktief is nie, word onreaktief of inert genoem.

Wanneer 'n stof met suurstof reageer, sê ons dit oksideer. Dit word 'n oksidasiereaksie genoem. Vroeë chemici het die term oksidasie gebruik vir alle reaksies waarin suurstof 'n reaktant is. Die definisie van 'n oksidasiereaksie is egter breër, en sluit ander reaksies in, waarvan jy in Gr. 10 sal leer as jy met Fisiese Wetenskappe voortgaan.

In hierdie hoofstuk sal ons na 'n paar reaksies van nie-metale met suurstof kyk. Waar vind ons nie-metale op die Periodieke Tabel?


Aan die regterkant.

Die algemene reaksie van nie-metale met suurstof

  • reaktiewe
  • inert
  • nie-metaaloksied
  • oksideer

Wanneer 'n nie-metaal in suurstof brand, vorm 'n nie-metaaloksied as produk. Hier is die woordvergelyking vir die algemene reaksie:

nie-metaal + suurstof → nie-metaaloksied

Kan jy sien dat dit soortgelyk aan die woordvergelyking vir die reaksie tussen 'n metaal en suurstof lyk? Die enigste verskil is dat die woord 'metaal' aan beide kante van die vergelyking vervang is met 'nie-metaal'. Die eienskappe van nie-metaaloksiede verskil van dié van metaaloksiede. Ons sal later in hierdie termyn meer hiervan leer.

'n Belangrike chemiese verskil tussen metaal- en nie-metaaloksiede is dat wanneer metaaloksiede in water oplos hulle basiese oplossings vorm, maar dat wanneer nie-metaaloksiede in water oplos hulle suuroplossings vorm.

Kom ons kyk na 'n paar spesifieke voorbeelde waarin nie-metale met suurstof reageer. Die eerste een is jy reeds vertroud mee, naamlik die reaksie van koolstof en suurstof.

Die reaksie van koolstof met suurstof

  • brandstof
  • fossielbrandstof
  • genereer
  • nie-hernubaar
  • hernubaar
  • alternatiewe

Het jy al ooit steenkool gesien wat in lug brand?

http://www.flickr.com/photos/cote/66570391/
Steenkool wat in 'n vuur brand. http://www.flickr.com/photos/cote/66570391/

Steenkool is 'n vorm van koolstof wat as brandstof vir baie verskillende doeleindes gebruik word. Dit is een van die primêre fossielbrandstowwe wat deur mense gebruik word om elektrisiteit te genereer of op te wek om krag te verskaf aan ons industrieë, aktiwiteite en lewensruimtes. Ons sal volgende termyn in Energie en Verandering in meer detail hierna jyk.

37% van die elektrisiteit wat wêreldwyd gegenereer word kom vanaf steenkool.

http://www.flickr.com/photos/thure/2549381513/
'n Steenkool-aangedrewe kragstasie. http://www.flickr.com/photos/thure/2549381513/

Leerders behoort die onderwerpe steenkool, fossielbrandstowwe, hernubare- en nie-hernubare energiebronne, en elektrisiteitsopwekking, reeds in vorige grade teëgekom het (spesifiek in Gr 6 en 7 Energie en Verandering), en hulle sal ook volgende termyn weer daarna kyk.

Steenkool wat in lug brand

Die energie in steenkool kom vanaf energie wat in plante en ander organismes wat honderde miljoene jare gelede geleef het, gestoor is. Oor die milleniums is lae dooie plante en ander biologiese oorblyfsels met lae water en sand bedek. Die hitte en druk van die boonste lae het die plantoorblyfsels in energieryke steenkool omskep.

Die energie wat deur brandende steenkool vrygestel word, word gebruik om elektriese energie in koolstofaangedrewe kragstasies op te wek.

Steenkool is 'n vorm van koolstof, en as dit in suurstof brand kan ons die reaksie met die volgende woordvergelyking voorstel:

koolstof + suurstof → koolstofdioksied

Teken 'n prentjievergelyking vir hierdie reaksie in die spasie hieronder.


In die prentjievergelyking hier word die koolstofatome (C) as swart voorgestel en die suurstofatome (O) as rooi. As leerders nie kleurpotlode of penne het nie, kan hulle patrone of skadus gebruik om tussen die verskillende atome te onderskei.

Skryf die prentjievergelyking oor as 'n chemiese vergelyking. Is dit gebalanseerd?



Die chemiese vergelyking is C + O2 → CO2. Die vergelyking is reeds gebalanseerd.

In watter groep is koolstof op die Periodieke Tabel?


Groep 14.

Die ander elemente in dieselfde groep as koolstof sal op dieselfde wyse as koolstof met suurstof reageer.

Aangesien steenkool 'n nie-hernubare energiebron is, sowel as een wat besoedeling en ander omgewingsprobleme veroorsaak, soek wetenskaplikes en ingenieurs aanhoudend alternatiewe brandstowwe wat eendag steenkool as energiebron kan vervang. Kan jy aan die name van 'n paar alternatiewe, hernubare energiebronne dink?



Windenergie, sonenergie, biobrandstowwe, kernenergie (laasgenoemde is nie streng gesproke hernubaar nie). Hierdie inhoud is nie in KABV ingesluit nie (as deel van die vereistes van Graad 9 Materie en Materiale). Hierdie vraag is ingesluit in 'n poging om hierdie konsepte meer relevant te maak. Die onderwerp van chemiese reaksies is 'n abstrakte een, en dit help dikwels om praktiese egte-wêreld toepassings te verskaf om dit aan ander minder abstrakte konsepte, soos leerders se eie ervarings, te koppel. Dit sal ook skakel met wat leerders volgende termyn in Energie en Verandering sal leer.

In die volgende afdeling gaan ons kyk na die vorming van nog 'n (minder-bekende) nie-metaaloksied, wat swaeldioksied genoem word. Watter nie-metaal dink jy reageer met suurstof om swaeldioksied te vorm? Kyk of jy die formule vir swaeldioksied kan neerskryf voor ons aangaan. Hier is 'n wenk: Wat beteken die di- in dioksied?


Die nie-metaal is swael (S). Om die formule te skryf sal dit nodig wees om die leerders te lei om te besef dat daar 2 suurstofatome in een molekuul swaeldioksied is: SO2.

Die reaksie van swael met suurstof

  • giftig
  • preserveermiddel

Wat is die naam van die produk van die reaksie tussen swael en suurstof? Gebruik die naam van die produk en die algemene vergelyking wat aan die begin van hierdie hoofstuk gegee is, om die volgende vergelyking te voltooi:

swael + suurstof →


Die vergelyking is as volg: swael + suurstof → swaeldioksied

'n Video van swael wat in suurstof brand

Swael brand in suurstof om swaeldioksied te vorm. Jou onderwyser sal nie hierdie reaksie demonstreer nie, omdat die swaeldioksied wat vorm 'n giftige gas is waaraan jy en jou klasmaats nie aan blootgestel moet word nie.

https://en.wikipedia.org/wiki/File:Sulfur-sample.jpg
Swael is 'n geel stof en dit brand met 'n blou vlam in suurstof. https://en.wikipedia.org/wiki/File:Sulfur-sample.jpg
http://www.flickr.com/photos/borderlys/4986300585/
Die ontginning van swael is baie gevaarlik vir die mynwerkers wat die giftige swaeldioksiedgas inasem. http://www.flickr.com/photos/borderlys/4986300585/

'n Video () en 'n fotoreeks ( http://www.boston.com/bigpicture/2010/12/kawah_ijen_by_night.html) oor swaelontginning.

Swaeldioksied word soms gebruik as 'n preserveermiddel vir droë vrugte, soos droë perskes en appelkose en die koejawelrolle wat baie van ons so baie van hou. Die feit dat dit giftig is, beteken dat baie klein hoeveelhede daarvan by kos gevoeg kan word om dit te preserveer. In baie klein hoeveelhede rig SO2 nie permanente skade aan 'n groot organisme soos 'n mens aan nie, maar bakterieë kan nie oorleef as dit teenwoordig is nie. Swaeldioksied is ook belangrik as 'n preserveermiddel in baie Suid-Afrikaanse wyne.

In Engels is die argaïese (baie ou) naam vir swael 'brimstone'.

http://www.flickr.com/photos/itineranttightwad/3694711587/
Droë vrugte, soos appelkose, word met swaeldioksied gepreserveer. http://www.flickr.com/photos/itineranttightwad/3694711587/
http://www.flickr.com/photos/indyplanets/3397279830/
Baie Suid-Afrikaanse wyne word met swaeldioksied gepreserveer. http://www.flickr.com/photos/indyplanets/3397279830/

In die volgende aktiwiteit gaan ons woordvergelykings, prentjievergelykings en chemiese vergelykings hersien, deur die reaksie tussen swael en suurstof as ons konteks.

Die reaksie tussen swael en suurstof

Hierbo het jy die woordvergelyking vir die reaksie tussen swael en suurstof geskryf. Het jy die volgende geskryf?

swael + suurstof →swaeldioksied

VRAE:

In watter groep is swael op die Periodieke Tabel?


Groep 16

Wat is die reaktante vir hierdie reaksie? Skryf hulle name en formules neer.


Swael (S) en suurstof (O2)

Wat is die produk van die reaksie? Skryf sy naam en formule neer.


Swaeldiokied (SO2)

Gebruik nou die formules van die reaktante en produkte om 'n chemiese vergelyking te skryf.


S + O2 →SO2

Wanneer is 'n reaksie gebalanseerd?


Wanneer beide kante van die reaksie dieselfde getal van dieselfde tipe atome het.

Is jou reaksie hierbo gebalanseerd? Waarom sê jy so?


Die reaksie is gebalanseerd omdat dit dieselfde aantal S en O atome aan beide kante van die vergelyking het.

Teken 'n prentjievergelyking deur die voorbeeld van koolstof hierbo as 'n gids te gebruik.





Die prentjievergelyking vir die reaksie word hieronder gewys. Kleure is nie belangrik nie, solank as wat alle atome van dieselfde element dieselfde kleur is. In ons voorbeeld is die swaelatome geel, en die suurstofatome rooi. Chemici het bewyse dat die werklike vorm van die SO2 molekuul nie lineêr is nie; met ander woorde, die atome lê nie almal in 'n reguit lyn soos wat hulle in CO2 lê nie. Daar word geglo dat die SO2 molekuul 'n geboë vorm het, soos dit in die prentjievergelyking aangedui is. Aangesien die verstaan van hierdie vorm 'n begrip van bindingsmodelle vereis, wat buite die omvang van hierdie vlak van die kurrikulum is, beveel ons aan dat die onderwyser vir die oomblik 'lineêre' tekeninge van die SO2 molekuul as korrek aanvaar.

  1. Gebruik speelklei of klei om modelle van die reaktante en produkte van die reaksie te bou. Hier is hoe die beginreaktante kan lyk:

Maak speelklei of modelleringsklei beskikbaar vir hierdie deel van die aktiwiteit. Leerders kan ook gevra word om die vergelyking op te bou deur velle wit papier te gebruik en 'n '+' en '\(\rightarrow{}\) daarop te teken.

Daarna moet hulle die atome herrangskik om die produk wat hier gewys word te vorm:

Hierdie oefening kan ook herhaal word met die ander reaksies wat sover behandel is.

Uitdagingsvraag: Hoeveel bindings is gebreek en hoeveel bindings is gevorm gedurende hierdie reaksie?


1 binding is gebreek (tussen die suurstofatome) en 2 bindings is gevorm (1 tussen elk van die suurstofatome en die swaelatoom)

Hierdie is 'n uitbreidingsvraag.

Ander nie-metaaloksiede

Belangrike nota:Hierdie word nie deur KABV vereis nie, en word as verryking aangebied.

  • dioksied
  • sistematiese naam

Hierdie afdeling is verryking, en is opsioneel.

Ons het na twee voorbeelde van nie-metale wat met suustof reageer om nie-metaaloksiede te vorm, gekyk. Beide van ons voorbeelde het 'n dioksied as produk (koolstofdioksied en swaeldioksied). Vorm alle nie-metale nie-metaaldioksiede wanneer hulle met suurstof reageer? Wat dink jy?



Vra die leerders om hierdie vir 'n oomblik te bespreek. Vra of water (H2O) 'n nie-metaaloksied is. Wys daarop dat waterstof (H) 'n nie-metaal is, en dat water 'n nie-metaaloksied behoort te wees. Is dit 'n dioksied? Nee, omdat dit slegs een suurstof bevat. Dit is belangrik omdat dit beklemtoon hoe die nie-metale in verskillende groepe verskillend met suurstof reageer.

Nie alle nie-metaaloksiede is dioksiede nie, soos wat die volgende voorbeelde wys.

Die reaksie tussen fosfor en suurstof

Fosfor is 'n baie reaktiewe nie-metaal. Kan jy onthou wat reaktief beteken?

Vra hierdie vraag aan die leerders om vas te stel hoeveel hulle kan onthou. Verbindings wat reaktiewe is, sal geredelik met baie ander stowwe reageer.

Video van fosfor wat in suurstof brand

Wanneer fosfor met suurstof reageer is die chemiese vergelyking van die reaksie die volgende:

4 P + 5 O2 → 2 P2O5

Hoeveel fosforatome is daar in P2O5? Hoeveel suurstofatome is daar in P2O5?


Daar is 2 fosfor en 5 suurstofatome.

Wat is die sistematiese naam van die produk van hierdie reaksie? (As jy onseker is van hoe om dit te benaam, loer vinnig na die eerste hoofstuk!)


Difosforpentoksied

Kan jy 'n woordvergelyking vir hierdie reaksie skryf?


fosfor + suurstof → difosforpentoksied

Ons laaste voorbeeld is 'n verbinding waarmee jy baie goed vertroud behoort te wees!

Die reaksie tussen waterstof en suurstof

Waterstof en suurstof reageer ook skouspelagtig. Die reaksie tussen 'n groot hoeveelheid waterstof en suurstof in die lug veroorsaak 'n pragtige oranje vuurbal en 'n harde knal. (Jy kan na die video in die besoek-boksie kyk om hierdie in stadige aksie te sien).

'n Stadige aksie video van 'n waterstof-gevulde ballon wat in lug ontplof

Hier is 'n diagram om te wys wat werklik met die verbindings in die reaksie gebeur. Die doel van die kers wat in die prent gewys, word is om die waterstofgas aan die brand te steek, met ander woorde om genoeg energie te verskaf om die reaksie aan die gang te sit.

Neem assebelief kennis van die veiligheidsmaatreëls indien daar besluit word om hierdie in die klas te demonstreer. Dit is 'n baie heftige reaksie, en almal teenwoordig moet veiligheidsbrille dra.

Kan jy die volgende chemiese vergelyking voltooi? Die reaksie is tussen waterstof en suurstof. Skryf die produk waar dit hoort.

2 H2+ O2


2 H2 + O2 → 2 H2O. Leerders kan gevra word om te oefen om die atome in die vergelyking te herbalanseer, en seker te maak dat hulle altyd 'n gebalanseerde vergelyking het.

Wat is die gewone naam vir die produk van hierdie reaksie? Wat is die sistematiese naam van die produk van hierdie reaksie? (As jy onseker van hoe om dit te benaam, loer vinnig weer na die eerste hoofstuk!)


Die gewone naam is water, en die sistematiese naam is diwaterstofmonoksied.

http://www.flickr.com/photos/27663074@N07/3415792966/
In 1937 het 'n groot Duitse lugballon ontplof en in 'n reuse vuurbal na die Aarde geval toe die waterstofgas, wat dit in die lug gehou het, ontvlam het, en met suurstof in die lug gereageer het. http://www.flickr.com/photos/27663074@N07/3415792966/

Die reaksie van waterstof met suurstof (video)

In hierdie hoofstuk het ons van die reaksies tussen nie-metale en suurstof geleer. Sommige van die vaardighede wat ons in hierdie hoofstuk geoefen het is: die skryf van vergelykings (woord-, prent- en chemiese vergelykings) en die benaming van verbindings.

Opsomming

  • Nie-metale reageer met suurstof om nie-metaaloksiede te vorm.
  • Die nie-metale en suurstof gas (O)2) is die reaktante in hierdie tipe reaksie, en 'n nie-metaaloksied is die produk.

  • Die reaksies van koolstof en swael met suurstof is voorbeelde van nie-metale wat met suurstof reageer.
  • Koolstof en swael vorm beide dioksiede met suurstof, maar dit is nie so vir alle nie-metale nie.

Konsepkaart

Voltooi die konsepkaart hieronder. Wat sal jy as die produkte invul wanneer twee verskillende nie-metale met suurstof reageer tydens verbranding?

Hier is die voltooide konsepkaart.

Hersieningsvrae

Vul die ontbrekende woorde in hierdie sinne in. Skryf die woord op die lyn hieronder. [5 punte]

  1. 'n Stof wat geredelik met ander stowwe reageer, word 'n ____________ stof genoem.


  2. Stowwe wat nie met ander stowwe reageer nie, en nie na ander verbindings verander nie, word ____________ of ____________ genoem.


  3. Wanneer 'n nie-metaal met suurstof reageer, is die produk van die reaksie 'n ____________.


  4. Wanneer 'n verbinding met suurstof reageer, sê ons dit het ____________.


  1. reaktiewe
  2. onreaktief of inert
  3. nie-metaaloksied
  4. geoksideer

  1. Skryf 'n kort paragraaf (3 of meer sinne) om in jou eie woorde te verduidelik wat jy verstaan dat elk van die volgende terme beteken. [3 x 3 = 9 punte]

    sistematiese naam







    Leerders se paragrawe moet ten minste die volgende idees bevat:

    • Die sistematiese naam van die verbinding is die naam wat deur IUPAC erken word.
    • IUPAC verwys na die organisasie 'International Union of Pure and Applied Chemistry'.
    • Die sistematiese naam vir enige gegewe verbinding moet so uniek wees dat die verbinding nie met enige ander verbinding vewar kan word nie.

    preserveermiddel







    Leerders se paragrawe moet ten minste die volgende idees bevat:

    • 'n Preserveermiddel is 'n chemiese verbinding wat by 'n produk (soos 'n kossoort of 'n drank) gevoeg word om dit langer te laat hou.
    • Meeste preserveermiddels is giftig vir mikroörganismes, maar word in sulke klein hoeveelhede bygevoeg dat hulle nie skadelik vir mense is nie.
    • SO2 word as 'n preserveermiddel in baie kossoorte gebruik, insluitende droë vrugte en wyn.

    nie-hernubare energiebron







    Leerders se paragrawe moet ten minste die volgende idees bevat:

    • Nie-hernubare energiebronne verwys na bronne wat opgebruik kan word, soos fossielbrandstowe.
    • Steenkool, olie en natuurlike gas is voorbeelde van nie-hernubare brandstowwe.
    • Die energie in hierdie energiebronne kom vanaf die energie wat in plante en ander lewende organismes gestoor is wat oor miljoene jare gefossiliseer het.

  1. Vir elk van die volgende reaksies, voltooi die tabelle deur die ontbrekende vergelykings in te vul.

    Die reaksie tussen koolstof en suurstof [6 punte]

    Woordvergelyking

    Chemiese vergelyking

    Prentjievergelyking

    Woordvergelyking

    koolstof + suurstof → koolstofdioksied

    Chemiese vergelyking

    C + O2 → CO2

    Prentjievergelyking

    Die reaksie tussen swael en suurstof [6 punte]

    Woordvergelyking

    Chemiese vergelyking

    Prentjievergelyking

    Woordvergelyking

    swael + suurstof →swaeldioksied

    Chemiese vergelyking

    S + O2 →SO2

    Prentjievergelyking

Totaal [26 punte]