Magnesium met zoutzuur (model) Aantekeningen voor Docenten



Dovnload 153.43 Kb.
Pagina2/2
Datum26.10.2018
Grootte153.43 Kb.
1   2

Vragen en Opdrachten


De volgende vragen en opdrachten zijn te vinden in het leerlingmateriaal:

  • Welke factoren zijn van invloed op de reactiesnelheid? Hoe zijn die factoren van invloed?

    • Temperatuur, verdelingsgraad, soort stof, concentratie en katalysator. Hoge temperatuur, verdelingsgraad en/of concentratie versnelt de reactie. Aanwezigheid van een katalysator en de keuze voor de soort stof kan de reactie ook versnellen

  • De reactiesnelheid moet ook in het model gedefinieerd worden. Hoe ziet de reactiesnelheidsvergelijking er in algemene vorm uit?

    • s = k * [X]y

  • Wat zou de reactiesnelheidsvergelijking voor deze reactie kunnen zijn?

    • s = k * [H+]2

    • In het model wordt dat: k*([H+]/[volume zoutzuur])*([H+]/[volume zoutzuur]), aangezien [H+] in dit model gebruikt wordt als aanduiding voor de hoeveelheid mol stof.

    • Magnesium is een vaste stof, dus wordt niet meegenomen in de reactiesnelheidsvergelijking. Het effect van magnesium wordt verwerkt in de waarde voor k.

  • In het diagram verschijnt de grafiek van het gasvolume tegen de tijd. Beschrijf hoe de reactiesnelheid in de tijd verandert.

    • De reactie verloopt niet met constante snelheid, maar begint snel en gaat dan steeds trager.

  • In het linkerdiagram verschijnt een grafiek van de hoeveelheden van de stoffen tegen de tijd. Wat klopt er niet aan dit diagram? Waardoor ontstaat deze fout?

    • De hoeveelheid magnesium wordt negatief. Deze fout ontstaat doordat het rekenprogramma gewoon doorrekent en niet weet dat een negatieve hoeveelheid stof niet mogelijk is.

  • Deze fout is te voorkomen door een stopconditie in te voeren. Dit doe je bij Meetinstellingen (de stopwatch in de taakbalk). Met een stopconditie kun je instellen dat het model moet stoppen als er aan een bepaalde voorwaarde voldaan wordt.

  • Komt de uitkomst van het model overeen met de gemeten resultaten? Welke overeenkomsten en afwijkingen zie je?

    • Veel sneller en veel meer waterstofgas in het model

  • Voer het model opnieuw uit. Is de overeenkomst tussen het model en de werkelijkheid verbeterd? Hoe zie je dat?

    • Eindhoeveelheid komt goed overeen.

  • Welke aanpassingen zou je nog in het model kunnen doen om ervoor te zorgen dat het model nóg beter overeenkomt met de meetgegevens? Voer deze wijzigingen door en voer het model nogmaals uit

    • De reactie verloopt nu enorm snel. Dit kun je aanpassen door de waarde voor de reactiesnelheidsconstante te variëren.

  • Wat gebeurt er met de reactiesnelheid wanneer er in plaats van magnesiumlint magnesiumpoeder gebruikt zou worden? Hoe verwacht je dat terug te zien in de grafiek?

    • De reactie verloopt dan veel sneller. Je ziet dat terug in een veel steiler verloop van de grafiek

  • Wat moet er in het model aangepast worden wanneer de verdelingsgraad (zie hierboven) verandert? Hoe verwerk je dat in de reactiesnelheidsvergelijking?

    • Je kunt de waarde van k aanpassen óf op een andere manier de oppervlakte van magnesium verwerken in de vergelijking (zie ook Birk et al. 1993)

  • Beantwoord de onderzoeksvraag.

Data Analyse


Wanneer de in de lesactiviteit genoemde waarden worden gebruikt, wordt in eerste instantie onderstaand resultaat verkregen:



Figuur 1: Voorbeelddata concentratieverloop

In figuur 1 is te zien dat de hoeveelheid magnesium negatief wordt. Aangezien het rekenmodel gewoon doorloopt, moet er een stopconditie ingebouwd worden.



Als de stopconditie, de startwaarden, de waarde voor k én de vergelijking voor de reactiesnelheid op de juiste manier ingevoerd worden, kan onderstaande grafiek verkregen worden.



Figuur 2: In blauw het model (met k = 0,005 en s = k*[H+]2) en in bruin het resultaat van de videometing

Het model is met de correcte instellingen redelijk goed passend te krijgen met de data. Het is echter ook duidelijk dat de fit zeker niet optimaal is. Een en ander zou verbeterd kunnen worden door een nauwkeurigere uitdrukking voor de reactiesnelheid. Hiervoor zou de publicatie van Birk en Walters uit het Journal of Chemical Education in 1993 gebruikt kunnen worden. Zij nemen ook de oppervlakte van het magnesiumlint mee in de vergelijking.

Hoe dan ook kunnen leerlingen met behulp van dit model op een uitgebreide manier de werking van de reactiesnelheidsvergelijking en de effecten op de reactiesnelheid bestuderen.

Bijbehorende bestanden


Coach activiteit: Magnesium en zoutzuur (model).cma7

Coach resultaat: Magnesium en zoutzuur (model).cmr7

Coach resultaat: Magnesium en zoutzuur (resultaat videometing).cmr7

Copyright


Auteurs: CMA team

Extra achtergrondmateriaal: Birk, J. P., & Walters, D. L. (1993). Pressure measurements to determine the rate law of the magnesium-hydrochloric acid reaction. Journal of Chemical Education, 70(7), 587. doi:10.1021/ed070p587





© CMA. Dit werk valt onder een Creative Commons Naamsvermelding-NietCommercieel-GelijkDelen 4.0 Internationale licentie.






Magnesium met zoutzuur (model) – Aantekeningen voor Docenten




Deel met je vrienden:
1   2


De database wordt beschermd door het auteursrecht ©tand.info 2017
stuur bericht

    Hoofdpagina