Podręcznik - Sklep WSiP - Wydawnictwa Szkolne i Pedagogiczne
Transkrypt
Podręcznik - Sklep WSiP - Wydawnictwa Szkolne i Pedagogiczne
od ZGODNY Z WYMAGANIAMI 2015 SZKOŁY PONADGIMNAZJALNE zakres podstawowy Po prostu Chemia Podręcznik Autorzy: Hanna Gulińska, Krzysztof Kuśmierczyk Podręcznik dopuszczony do użytku szkolnego przez ministra właściwego do spraw oświaty i wychowania i wpisany do wykazu podręczników przeznaczonych do kształcenia ogólnego do nauczania chemii, na podstawie opinii rzeczoznawców: mgr Haliny Piankowskiej, dr Anny Wisły-Świder, mgr. Rafała Janusa. Zakres kształcenia: podstawowy. Etap edukacyjny: IV. Typ szkoły: szkoły ponadgimnazjalne. Rok dopuszczenia: 2012/2015. Numer ewidencyjny w wykazie wspólny dla tradycyjnej i elektronicznej wersji podręcznika: 523/2012/2015 © Copyright by Wydawnictwa Szkolne i Pedagogiczne sp. z o.o. Warszawa 2013 Wydanie II (2015) ISBN 978-83-02-15144-6 Opracowanie merytoryczne i redakcyjne: Danuta Roman (redaktor koordynator, redaktor merytoryczny), Anna Dudek (współpraca redakcyjna) Redakcja językowa: Milena Schefs, Agnieszka Czerepowicka Redakcja techniczna: Agnieszka Ziemkiewicz Projekt okładki: Paweł Rafa Projekt graficzny: Katarzyna Trzeszczkowska Projekt infografik i wykonanie: Krzysztof Płuciennik, Dominik Krajewski Opracowanie graficzne: Krzysztof Płuciennik Fotoedycja: Ignacy Składowski, Robert Kwiatek Skład i łamanie: VERDE, Kraków Zalecane wymagania systemowe i sprzętowe Podręcznik elektroniczny w formacie PDF otwierany na komputerach PC i MAC wymaga zainstalowania bezpłatnego programu Adobe Reader (http://get.adobe.com/reader/); otwierany na tabletach i telefonach z systemem Apple iOS wymaga zainstalowania bezpłatnego programu iBooks (do pobrania ze sklepu App Store); otwierany na tabletach i telefonach z systemem Android wymaga zainstalowania bezpłatnego programu Adobe Reader (do pobrania z Google Play). Pomoc techniczna: [email protected] Materiały, do których masz dostęp, nie mogą być rozpowszechniane publicznie, nie mogą być przedmiotem dalszego obrotu. Rozporządzanie ich opracowaniem wymaga uzyskania zgody. Wydawnictwa Szkolne i Pedagogiczne spółka z ograniczoną odpowiedzialnością 00-807 Warszawa, Aleje Jerozolimskie 96 Tel.: 22 576 25 00 Infolinia: 801 220 555 www.wsip.pl Publikacja, którą nabyłeś, jest dziełem twórcy i wydawcy. Prosimy, abyś przestrzegał praw, jakie im przysługują. Jej zawartość możesz udostępnić nieodpłatnie osobom bliskim lub osobiście znanym. Ale nie publikuj jej w internecie. Jeśli cytujesz jej fragmenty, nie zmieniaj ich treści i koniecznie zaznacz, czyje to dzieło. A kopiując jej część, rób to jedynie na użytek osobisty. Szanujmy cudzą własność i prawo. Więcej na www.legalnakultura.pl Polska Izba Książki SPIS TREŚCI Jak korzystać z podręcznika .......................... 4 Regulamin szkolnej pracowni chemicznej ..... 6 17 Przegląd wiadomości: Chemia a nasze zdrowie .................................. 132 1 O szkolnej pracowni chemicznej i zasadach bezpiecznej pracy ................... 7 1 . M i nera l n e ska rby Ziemi 4. Chem ia opakow ań i o dzieży 18 O opakowaniach i materiałach, z których są wykonane ........................ 141 2 O alotropii węgla i innych pierwiastków ... 15 3 O tlenku krzemu(IV) – popularnym minerale skorupy ziemskiej ................... 23 4 O skałach wapiennych i ich znaczeniu dla gospodarki ...................................... 29 5 O solach bezwodnych i uwodnionych ..... 38 19 O substancjach, z których jest wytwarzana odzież ........................ 149 20 O surowcach gromadzonych na składowiskach odpadów .................. 160 21 Przegląd wiadomości: Chemia opakowań i odzieży ............................ 169 6 O cemencie, wyrobach ceramicznych i szkle .................................................. 44 7 Przegląd wiadomości: Mineralne skarby Ziemi ........................................ 53 2 . Chemia w r o l n ictwie 8 O glebie jako bogactwie naturalnym ....... 61 9 O składnikach pokarmowych roślin ....... 68 10 O problemach związanych z degradacją gleb .................................. 74 11 Przegląd wiadomości: Chemia w rolnictwie ......................................... 81 3 . Chemia a n a sze z d r owie 12 O chemicznych składnikach żywności .... 91 13 O reakcjach zachodzących podczas przygotowywania żywności ................... 99 14 O wodzie i napojach dnia codziennego ....................................... 106 15 O chemicznych regulatorach nastroju .............................................. 116 16 O substancjach użytecznych w walce z chorobami ....................................... 124 5. Chem ia ś r o dków c zys toś c i 22 O mydle – najważniejszym sojuszniku w walce z brudem ............................... 179 23 O środkach do mycia i czyszczenia ....... 187 24 O substancjach zawartych w kosmetykach ................................... 194 25 Przegląd wiadomości: Chemia środków czystości ............................... 203 6. Ener gia dzis iaj i jutr o 26 O węglu jako paliwie ........................... 213 27 O gazie ziemnym i ropie naftowej jako surowcach strategicznych .................... 220 28 O produktach przemysłu petrochemicznego .............................. 227 29 O alternatywnych źródłach energii ....... 235 30 Przegląd wiadomości: Energia dzisiaj i jutro ....................................... 244 Indeks ..................................................... 251 Tabela rozpuszczalności ........................... 252 Źródła fotografii i ilustracji ....................... 253 3 4 Jak korzystać z podręcznika Podręcznik został podzielony na sześć działów tematycznych, które składają się z rozdziałów, odpowiadających lekcjom. Znajdują się w nim opisy i analizy zagadnień chemiczych związane z życiem codziennym człowieka we współczesnym świecie. Przypomnienie – najważniejsze treści z gimnazjum, których znajomość jest niezbędna do zrozumienia zagadnień znajdujących się w danym dziale Lista pojęć omawianych w lekcji Temat lekcji Doświadczenie, które może wykonać uczeń Doświadczenie, które uczeń może wykonać przy użyciu techniki małej skali Rozwiązanie tego zadania wymaga dodatkowych informacji, które można znaleźć np. w internecie Doświadczenie, które może wykonać tylko nauczyciel Polecenia i zadania do sprawdzenia wiadomości i umiejętności Propozycja tematu do zrealizowania metodą projektów 5 Podsumowanie i sprawdzenie – przygotowane do każdej lekcji Ważne treści Zapamiętaj – zestawienie najważniejszych informacji w lekcji Po tej lekcji potrafisz – umiejętności z podstawy programowej Rozwiąż zadania – zestaw zadań sprawdzających wiadomości i umiejętności Zbadaj i opisz samodzielnie – doświadczenia do wykonania w domu przy użyciu dostępnych środków i sprzętu Doświadczenia do wykonania na lekcji – uzupełnione zdjęciami Przegląd wiadomości – podsumowanie działu z najważniejszymi informacjami przedstawionymi w formie schematów i tabel Zadania do działu – zestaw zadań podsumowujących wraz z punktacją REGULAMIN SZKOLNEJ PRACOWNI CHEMICZNEJ 1. Do pracowni wchodzimy zawsze w obecności nauczyciela. 2. Doświadczenia wykonujemy ściśle według przepisów. 3. Żadnych substancji nie dotykamy i nie badamy bez polecenia nauczyciela. 4. Nie wrzucamy do zlewu: zapałek, sączków, osadów itp. 5. Nie wylewamy do zlewu żadnych substancji bez uzgodnienia z nauczycielem. 6. Doświadczenie niebezpieczne wykonujemy z zachowaniem szczególnej ostrożności, najlepiej pod wyciągiem. 7. W pracowni nie wolno jeść i pić, ani przechowywać żywności na stole laboratoryjnym. 8. Substancje wąchamy bardzo ostrożnie, kierując ich pary ruchem ręki w stronę nosa. 9. Podczas ogrzewania cieczy w probówce kierujemy jej wylot tak, aby w razie rozpryśnięcia jej zawartości nikogo nie oblać. 10. Z palników korzystamy tylko na polecenie nauczyciela, nie pochylamy nad nimi twarzy i szczególnie chronimy włosy przed możliwością zapalenia. 11. Podczas wykonywania doświadczeń używamy odzieży ochronnej i okularów ochronnych. 12. Z pracowni nie wolno zabierać żadnych substancji. 13. Po wykonaniu doświadczeń oraz po każdej lekcji chemii myjemy starannie ręce. 14. O wszelkich wypadkach (np. o skaleczeniach, oparzeniach lub rozlaniu się roztworów substancji) natychmiast informujemy nauczyciela. 15. Po skończonych zajęciach sprzątamy pracownię, a dyżurni pomagają nauczycielowi myć użyte do doświadczeń naczynia i wietrzą pomieszczenie. 7 1 O szkolnej pracowni chemicznej... i zasadach bezpiecznej pracy Szkolna pracownia chemiczna Stężenie procentowe roztworu Zjawiska fizyczne i przemiany chemiczne Środki bezpieczeństwa związane ze stosowaniem odczynników Układ okresowy pierwiastków chemicznych Miejscem pracy chemika jest laboratorium, gdzie są prowadzone różnego rodzaju prace badawcze. Miejscem pracy ucznia na lekcjach chemii jest szkolna pracownia chemiczna. SZKOLNA PRACOWNIA CHEMICZNA Doświadczenia należy wykonywać zgodnie z opisem w podręczniku bądź poleceniami nauczyciela. Bardziej skomplikowane eksperymenty przeprowadzi nauczyciel. Wykonywanie doświadczeń, zarówno tych łatwych, jak i tych trudniejszych, może wiązać się z ryzykiem skaleczenia, oparzenia oraz zatrucia. Aby uniknąć nieszczęśliwych wypadków, należy zawsze pamiętać o przestrzeganiu zasad bezpiecznej pracy (ryc. 1.1), które określa regulamin pracowni chemicznej. W każdym laboratorium chemicznym powinna znajdować się apteczka pierwszej pomocy (ryc. 1.2). W standardowym wyposażeniu takiej apteczki nie ma roztworów, które mogą zneutralizować zasady i kwasy. Roztwory te warto przygotować. Zadanie to będzie okazją do przypomnienia nazw i przeznaczenia naczyń oraz sprzętu laboratoryjnego najczęściej wykorzystywanych w szkolnej pracowni chemicznej. Ryc. 1.1. Wszystkie doświadczenia należy wykonywać w okularach i rękawicach ochronnych. Dobrze jest uzupełnić takie wyposażenie o fartuch Ryc. 1.2. Apteczkę warto wyposażyć w materiały opatrunkowe, wodę utlenioną oraz środki neutralizujące zasady i kwasy, takie jak rozcieńczone roztwory kwasu octowego i sody oczyszczonej 8 O S Z KO L N E J P R A C OW N I C H E M I C Z N E J ... W opisach doświadczeń do pierwszej lekcji zamieszczono nazwy potrzebnych naczyń i sprzętu – ułatwi to przypomnienie wiadomości z gimnazjum. W kolejnych lekcjach informacje j te znajdują się w opisie sposobu wykonania eksperymentu. mentu. 1 .1 . S P O R Z Ą D Z E N I E R O Z T W O R U KWASU OCTOWEGO Sprzęt i odczynniki: zlewka, cylinder miarowy, bagietka, ocet spożywczy (roztwór kwasu octowego CH3COOH o stężeniu 10%), woda destylowana. 3 3 Do zlewki o pojemności 200 cm wlej 50 cm octu i 50 cm3 wody destylowanej. Objętość cieczy ocet woda odmierzaj cylindrem miarowym. destylowana Przygotowany w ten sposób roztwór wymieszaj bagietką i zbadaj jego zapach, kierując ruchami dłoni w stronę nosa pary wydobywające się ze zlewki. Roztwór przelej do zakręcanej butelki. Umieść na niej informację dotyczącą zawartości. STĘŻENIE PROCENTOWE ROZTWORU Stężenie procentowe (cp) określa liczbę gramów substancji rozpuszczonej (ms) zawartą w 100 g roztworu. m cp = ms · 100% r Przykład Oblicz, ile sody oczyszczonej (w g) i ile wody (w cm3) należy zmieszać, aby otrzymać 160 g roztworu o stężeniu 5%. Dane: Szukane: ms = ? mr = 160 g Vwody = ? cp = 5% Po przekształceniu wzoru na stężenie procentowe roztworu w miejsce zmiennych należy podstawić wartości liczbowe: m cp = ms · 100% r to ms = cp · mr 100% 5% · 160 g =8g 100% Ponieważ roztwór składa się z substancji rozpuszczonej i rozpuszczalnika, masę wody można obliczyć ze wzoru: mwody = mr – ms = 160 g – 8 g = 152 g Skoro 1 cm3 wody ma masę 1 g, potrzeba 152 cm3 H2O. ms = Odpowiedź: Przygotowanie 160 g roztworu sody oczyszczonej o stężeniu 5% wymaga rozpuszczenia 8 g tej substancji w 152 cm3 wody. LEKCJA 1 O S Z KO L N E J P R A C OW N I C H E M I C Z N E J ... Korzystając z wyników obliczeń, przygotuj roztwór wór sody oczyszczonej. 1.2. SPORZĄDZENIE ROZTWORU SODY OCZYSZCZONEJ Sprzęt i odczynniki: waga laboratoryjna, łyżka do pobierania substancji stałych, zlewka, cylinder miarowy, bagietka, soda oczyszczona, woda destylowana. Odważ 8 g sody oczyszczonej. Przygotowaną naważkę wsyp do zlewki i wlej do niej 152 cm3 wody odmierzonej cylindrem miarowym. Zawartość zlewki mieszaj bagietką aż do całkowitego rozpuszczenia się sody. Roztwór przelej do zakręcanej butelki. Umieść na niej informację dotyczącą zawartości. Soda oczyszczona to sól kwasu węglowego (H2CO3), w którym jeden z atomów wodoru został zastąpiony jednym atomem sodu – jest to więc wodorowęglan sodu o wzorze NaHCO3. Soda oczyszczona jest stosowana jako składnik proszku do pieczenia i dodatek do żywności, środek pianotwórczy w gaśnicach oraz pochłaniacz nieprzyjemnych zapachów. ZJAWISKA FIZYCZNE I PRZEMIANY CHEMICZNE Wydziel sodę oczyszczoną z jej roztworu. 1.3. ODPAROWANIE WODY Z ROZTWORU SODY OCZYSZCZONEJ Sprzęt i odczynniki: palnik, parownica, trójnóg z siatką ze spieku ceramicznego, bagietka, roztwór sody oczyszczonej o stężeniu 5% (z dośw. 1.2). 3 Wlej do parownicy 3– 4 cm roztworu sody oczyszczonej. Ustaw ją na siatce ze spieku ceramicznego. Parownicę ogrzewaj płomieniem palnika. W trakcie odparowywania wody zawartość parownicy mieszaj bagietką. Zakończ ogrzewanie, gdy w parownicy zostanie suchy proszek. Obserwacje i wnioski: pod wpływem ogrzewania woda odparowała i w parownicy została biała substancja. Nie jest to jednak wodorowęglan sodu, lecz mieszanina wodorowęglanu sodu i produktów jego rozkładu (soda jest nietrwała termicznie i w temperaturze powyżej 60°C rozkłada się). 9 10 O S Z KO L N E J P R A C OW N I C H E M I C Z N E J ... Przeprowadzone w doświadczeniach sporządzanie roztworów czy odparowywanie rozpuszczalnika to zjawiska fizyczne. Chemicy badają przemiany chemiczne (reakcje chemiczne), podczas których z jednych substancji powstają inne, o odmiennych właściwościach. Przykładami przemian chemicznych są rozkład termiczny sody oraz reakcja sody oczyszczonej z kwasem octowym. Przeprowadź reakcję sody oczyszczonej z octem i zbadaj właściwości otrzymanego gazu. 1 . 4 . R E A K C J A R O Z T W O R Ó W S O DY O C Z Y S Z C Z O N E J I K WA S U O C T O W E G O Sprzęt i odczynniki: kolba stożkowa o pojemności 250 cm3, cylinder miarowy, balonik, roztwory kwasu octowego (z dośw. 1.1) i sody oczyszczonej (z dośw. 1.2) o stężeniach 5%. 3 Do kolby stożkowej wlej 50 cm roztworu kwasu octowego 3 i 50 cm roztworu sody oczyszczonej. Objętość cieczy odmierzaj cylindrem miarowym. Po wlaniu roztworu sody do kolby stożkowej z roztworem kwasu octowego na jej wylot szybko załóż balon. Obserwacje i wnioski: balon szybko wypełnia się gazem. Jest nim tlenek węgla(IV) – gazowy produkt reakcji, której przebieg można zilustrować za pomocą równania: NaHCO3 + CH3COOH Ą CH3COONa + H2O + CO2Ì Substancję można zidentyfikować na podstawie jej charakterystycznych właściwości fizycznych i chemicznych. Udowodnij, że gaz zebrany w balonie to tlenek węgla(IV). 1.5. IDENTYFIKACJA TLENKU WĘGLA(IV) Sprzęt i odczynniki: dwie zlewki, świeca, zapałki i balon z gazem zebranym w doświadczeniu 1.4. Gaz znajdujący się w balonie wpuść do pustej zlewki. W drugiej zlewce umieść świecę. Zapal ją. Zlewkę z gazem przechyl nad zlewką z palącą się świecą. Obserwacje i wnioski: w obecności gazu przelanego ze zlewki płomień świecy gaśnie. Tlenek węgla(IV) nie podtrzymuje palenia, a jako gaz o gęstości większej od gęstości powietrza opada na płomień świecy, odcinając dostęp powietrza. LEKCJA 1 O S Z KO L N E J P R A C OW N I C H E M I C Z N E J ... ŚRODKI BEZPIECZEŃSTWA ZWIĄZANE ZE STOSOWANIEM ODCZYNNIKÓW Wszystkie odczynniki chemiczne dostępne w laboratorium szkolnym, a także preparaty chemiczne używane w domu należy traktować jako niebezpieczne i stosować z dużą ostrożnością. Na opakowania chemikaliów nanosi się oznaczenia graficzne, tzw. piktogramy, informujące o rodzaju zagrożenia, jakie stwarza korzystanie z tych produktów. Materiały wybuchowe Gazy, ciecze i ciała stałe, które w kontakcie z substancjami organicznymi mogą spowodować ich zapłon Łatwo palne gazy, aerozole, ciecze i ciała stałe Substancje szkodliwe, drażniące skórę, oczy i drogi oddechowe Substancje uczulające i rakotwórcze Silne trucizny po spożyciu albo naniesieniu na skórę Substancje stanowiące zagrożenie dla środowiska wodnego Substancje żrące, uszkadzające skórę i oczy oraz powodujące rdzewienie metali UKŁAD OKRESOWY PIERWIASTKÓW CHEMICZNYCH Związki chemiczne są zbudowane z pierwiastków chemicznych. Wiele informacji na temat budowy atomów pierwiastków i ich właściwości można odczytać z położenia pierwiastków w układzie okresowym pierwiastków chemicznych – masz go na końcu podręcznika. Układ okresowy to zestawienie pierwiastków chemicznych, uporządkowanych według rosnącej liczby atomowej. Jego użyteczność wynika z faktu, że właściwości fizyczne i chemiczne pierwiastków powtarzają się okresowo. Pierwiastki ułożone w kolumnach (grupach) mają podobne właściwości. Pierwiastki leżące w tym samym rzędzie (okresie) zmieniają się od bardzo aktywnych metali do niemetali, z których ostatnim jest gaz szlachetny. TO CIEKAWE! Chemik detektywem? Nie ma przestępstw doskonałych – każdy sprawca pozostawia jakieś ślady. Chemicy badający ślady dostarczają policji dowody umożliwiające rozwiązanie spraw kryminalnych. Poza badanymi rutynowo próbkami krwi, płynów ustrojowych, narkotyków i trucizn chemicy analizują farby, włókna, leki, a nawet ślady prochu. W swojej pracy wykorzystują skomplikowane techniki analityczne, m.in. chromatograficzne i spektroskopowe, oraz metody biologii molekularnej, pozwalające ustalić niepowtarzalny profil DNA konkretnej osoby. Badania chemiczne są także pomocne w ocenie autentyczności dzieł sztuki. 11