| Central | Suplementar |
|---|---|
| 1 Nomeie aparelhos apropriados para a medição de tempo, temperatura, massa e volume, incluindo: (a) cronômetros (b) termômetros (c) balanças (d) buretas (e) pipetas volumétricas (f) cilindros graduados (g) seringas gasosas | |
| 2 Sugira vantagens e desvantagens de métodos experimentais e aparelhos | |
| 3 Descreva: (a) solvente como uma substância que dissolve um soluto (b) soluto como uma substância que é dissolvida em um solvente (c) solução como uma mistura de um ou mais solutos dissolvidos em um solvente (d) solução saturada como uma solução contendo a concentração máxima de um soluto dissolvido no solvente a uma temperatura especificada (e) resíduo como uma substância que permanece após evaporação, destilação, filtração ou qualquer processo semelhante (f) filtrado como um líquido ou solução que passou por um filtro |
Técnicas experimentais e análise química
Química do IGCSE · Tópico 12
13:26
Técnicas Experimentais
Você recebe um pó branco desconhecido e uma solução incolor. Sem rótulos. Como descobrir o que são? A química oferece um kit de detetive: adicione…
Narração em inglês · Legendas em inglês + 中文 gravadas
12.1
Desenho experimental
Programa
Fonte: Programa Cambridge International
Aparelhagem
Você deve saber qual peça de aparelhagem usar para cada medição:
| Medição | Aparelhagem |
|---|---|
| tempo | cronômetro 秒表 |
| temperatura | termômetro 温度计 |
| massa | balança 天平 |
| volume (preciso) | bureta 滴定管 ou pipeta volumétrica 移液管 |
| volume (aproximado) | cilindro graduado 量筒 |
| volume de um gás | seringa de gás 注射器 |
Palavras-chave
Essas palavras são usadas em toda química prática:
- Um solvente 溶剂 é uma substância que dissolve um soluto.
- Um soluto 溶质 é a substância que se dissolve no solvente.
- Uma solução 溶液 é uma mistura de um ou mais solutos dissolvidos em um solvente.
- Uma solução saturada 饱和溶液 contém a quantidade máxima de soluto que pode se dissolver a uma temperatura dada.
- Um resíduo 残渣 é a substância deixada após evaporação, destilação ou filtração.
- Um filtrado 滤液 é o líquido que passou por um filtro.
Explorar
Roteiro de desenho experimental
Siga um teste justo da pergunta até uma conclusão confiável.
Vocabulário
Treinar
| Inglês | Chinês | Pinyin |
|---|---|---|
| stop-watch/stɒp wɒtʃ/ | 秒表 | miǎo biǎo |
| thermometer/θɜːˈmɒmɪtə/ | 温度计 | wēn dù jì |
| balance/ˈbæləns/ | 天平 | tiān píng |
| burette/bjʊəˈret/ | 滴定管 | dī dìng guǎn |
| volumetric pipette/ˌvɒljuːˈmetrɪk pɪˈpet/ | 移液管 | yí yè guǎn |
| measuring cylinder/ˈmeʒərɪŋ ˈsɪlɪndə/ | 量筒 | liáng tǒng |
| gas syringe/ɡæs sɪˈrɪndʒ/ | 注射器 | zhù shè qì |
| solvent/ˈsɒlvənt/ | 溶剂 | róng jì |
| solute/ˈsɒljuːt/ | 溶质 | róng zhì |
| solution/səˈluːʃn/ | 溶液 | róng yè |
| saturated solution/ˈsætʃəreɪtɪd səˈluːʃn/ | 饱和溶液 | bǎo hé róng yè |
| residue/ˈresɪdjuː/ | 残渣 | cán zhā |
| filtrate/ˈfɪltreɪt/ | 滤液 | lǜ yè |
12.2
Titulações ácido-base
Programa
| Central | Suplementar |
|---|---|
| 1 Descreva uma titulação ácido-base, incluindo o uso de: (a) bureta (b) pipeta volumétrica (c) indicador adequado | |
| 2 Descreva como identificar o ponto final de uma titulação usando um indicador |
Fonte: Programa Cambridge International
Uma titulação 滴定 encontra o volume exato de uma solução que reage com outra.
- Use uma pipeta volumétrica para medir um volume fixo de uma solução em um balão.
- Adicione algumas gotas de um indicador 指示ário adequado.
- Adicione a outra solução de uma bureta, lentamente, até a cor mudar levemente.
O ponto final 终点 é o momento em que o indicador muda de cor, indicando que a reação está exatamente completa. Você lê a bureta para encontrar o volume adicionado.
Explorar
Titulações ácido-base
pH salta no ponto de equivalência
Acompanhe o pH enquanto a base é adicionada — ele salta pelo neutro no ponto de equivalência.
Vocabulário
Treinar
| Inglês | Chinês | Pinyin |
|---|---|---|
| titration/taɪˈtreɪʃn/ | 滴定 | dī dìng |
| indicator/ˈɪndɪkeɪtə/ | 指示剂 | zhǐ shì jì |
| end-point/end pɔɪnt/ | 终点 | zhōng diǎn |
12.3
Cromatografia
Programa
| Central | Suplementar |
|---|---|
| 1 Descreva como a cromatografia em papel é usada para separar misturas de substâncias coloridas solúveis, usando um solvente adequado | 3 Descreva como a cromatografia em papel é usada para separar misturas de substâncias incoloras solúveis, usando um solvente adequado e um agente de visualização Conhecimento de agentes de visualização específicos não é necessário |
| 2 Interprete cromatogramas simples para identificar: (a) substâncias desconhecidas por comparação com substâncias conhecidas (b) substâncias puras e impuras | 4 Enuncie e use a equação para $R_{\text{f}}$: $$R_{\text{f}} = \frac{\text{distance travelled by substance}}{\text{distance travelled by solvent}}$$ |
Fonte: Programa Cambridge International
Cromatografia em papel 纸色谱法 separa uma mistura de substâncias solúveis. Você coloca uma mancha da mistura perto da base do papel, depois mergulha o papel em um solvente. À medida que o solvente sobe, as substâncias percorrem distâncias diferentes, separando-se.
- Para substâncias coloridas, você vê as manchas diretamente.
- Para substâncias incolores, você deve pulverizar um agente de localização 显色剂 para tornar as manchas visíveis.
O papel acabado é um cromatograma 色谱图. Você pode usá-lo para:
- identificar uma substância desconhecida comparando-a com substâncias conhecidas;
- dizer se uma substância é pura (uma substância pura dá apenas uma mancha).
Você também pode calcular o valor $R_{\text{f}}$ de uma mancha:
$$R_{\text{f}} = \frac{\text{distance moved by the substance}}{\text{distance moved by the solvent}}$$
Exemplo resolvido. Em um cromatograma, a frente do solvente subiu 8.0 cm em relação à linha de base, e uma mancha se deslocou 6.0 cm. Determine seu valor de $R_{\text{f}}$.
$$R_{\text{f}} = \frac{6.0}{8.0} = 0.75$$
Ambas as distâncias são medidas a partir da linha de base (a linha de lápis), e a distância da mancha é tomada até o centro da mancha. Um valor $R_{\text{f}}$ não tem unidade, e é sempre menor que 1, porque uma mancha nunca pode viajar mais longe que o solvente que a transporta - uma resposta acima de 1 significa que as duas distâncias foram divididas na ordem errada.
Explorar
Rota de cromatografia
Observe uma mistura separar-se conforme a frente do solvente se move.
Vocabulário
Treinar
| Inglês | Chinês | Pinyin |
|---|---|---|
| paper chromatography/ˈpeɪpə krəʊməˈtɒɡrəfi/ | 纸色谱法 | zhǐ sè pǔ fǎ |
| locating agent/ləʊˈkeɪtɪŋ ˈeɪdʒənt/ | 显色剂 | xiǎn sè jì |
| chromatogram/krəʊˈmætəɡræm/ | 色谱图 | sè pǔ tú |
12.4
Separação e purificação
Programa
| Central | Suplementar |
|---|---|
| 1 Descreva e explique métodos de separação e purificação usando: (a) um solvente adequado (b) filtração (c) cristalização (d) destilação simples (e) destilação fracionada | |
| 2 Sugira técnicas adequadas de separação e purificação, dadas informações sobre as substâncias envolvidas | |
| 3 Identifique substâncias e avalie sua pureza usando informações de ponto de fusão e ponto de ebulição |
Fonte: Programa Cambridge International
Escolha um método com base na mistura:
| Método | Usado para separar |
|---|---|
| dissolução em solvente adequado, seguido de filtração 过滤 | sólido insolúvel em líquido |
| cristalização 结晶 | sólido solúvel em sua solução |
| destilação simples 蒸馏 | solvente (o líquido) de uma solução |
| destilação fracionada 分馏 | dois ou mais líquidos com pontos de ebulição diferentes |
Você pode verificar a pureza de uma substância usando seu ponto de fusão 熔点 e ponto de ebulição 沸点: uma substância pura funde e ebule em temperaturas fixas e precisas, enquanto impurezas diminuem o ponto de fusão e aumentam o ponto de ebulição.
Explorar
Laboratório de método de separação
Escolha o método que corresponde à mistura.
Vocabulário
Treinar
| Inglês | Chinês | Pinyin |
|---|---|---|
| filtration/fɪlˈtreɪʃn/ | 过滤 | guò lǜ |
| crystallisation/ˌkrɪstəlaɪˈzeɪʃn/ | 结晶 | jié jīng |
| simple distillation/ˈsɪmpl dɪstɪˈleɪʃn/ | 蒸馏 | zhēng liú |
| fractional distillation/ˈfrækʃənl dɪstɪˈleɪʃn/ | 分馏 | fēn liú |
| melting point/ˈmeltɪŋ pɔɪnt/ | 熔点 | róng diǎn |
| boiling point/ˈbɔɪlɪŋ pɔɪnt/ | 沸点 | fèi diǎn |
| anion/ˈænaɪən/ | 阴离子 | yīn lí zi |
| carbonate/ˈkɑːbəneɪt/ | 碳酸盐 | tàn suān yán |
| carbon dioxide/ˈkɑːbən daɪˈɒksaɪd/ | 二氧化碳 | èr yǎng huà tàn |
| chloride/ˈklɔːraɪd/ | 氯化物 | lǜ huà wù |
| nitric acid/ˈnaɪtrɪk ˈæsɪd/ | 硝酸 | xiāo suān |
| silver nitrate/ˈsɪlvə ˈnaɪtreɪt/ | 硝酸银 | xiāo suān yín |
| bromide/ˈbrəʊmaɪd/ | 溴化物 | xiù huà wù |
| iodide/ˈaɪədaɪd/ | 碘化物 | diǎn huà wù |
| nitrate/ˈnaɪtreɪt/ | 硝酸盐 | xiāo suān yán |
| aluminium/ˌæljʊˈmɪnɪəm/ | 铝 | lǚ |
| sodium hydroxide/ˈsəʊdɪəm haɪˈdrɒksaɪd/ | 氢氧化钠 | qīng yǎng huà nà |
| ammonia/æˈməʊnɪə/ | 氨气 | ān qì |
| sulfate/ˈsʌlfeɪt/ | 硫酸盐 | liú suān yán |
| barium nitrate/ˈbeərɪəm ˈnaɪtreɪt/ | 硝酸钡 | xiāo suān bèi |
| sulfite/ˈsʌlfaɪt/ | 亚硫酸盐 | yà liú suān yán |
| potassium manganate(VII)/pəˈtæsɪəm ˈmæŋɡəneɪt/ | 高锰酸钾 | gāo měng suān jiǎ |
| cation/ˈkætaɪən/ | 阳离子 | yáng lí zi |
12.5
Identificação de íons e gases
Programa
| Central | Suplementar |
|---|---|
| 1 Descreva testes para identificar os ânions: (a) carbonato, $\text{CO}_3^{2-}$, por reação com ácido diluído e posterior teste para gás dióxido de carbono (b) cloreto, $\text{Cl}^-$, brometo, $\text{Br}^-$, e iodeto, $\text{I}^-$, acidificando com ácido nítrico diluído e adicionando nitrata de prata aquoso (c) nitrato, $\text{NO}_3^-$, redução com folha de alumínio e hidróxido de sódio aquoso e posterior teste para gás amônia (d) sulfato, $\text{SO}_4^{2-}$, acidificando com ácido nítrico diluído e adicionando nitrato de bário aquoso (e) sulfito, $\text{SO}_3^{2-}$, por reação com permanganato de potássio(VII) aquoso acidificado | |
| 2 Descreva testes usando hidróxido de sódio aquoso e amônia aquosa para identificar os cátions aquosos: (a) alumínio, $Al^{3+}$ (b) amônio, $NH_4^+$ (c) cálcio, $Ca^{2+}$ (d) cromo(III), $Cr^{3+}$ (e) cobre(II), $Cu^{2+}$ (f) ferro(II), $Fe^{2+}$ (g) ferro(III), $Fe^{3+}$ (h) zinco, $Zn^{2+}$ | |
| 3 Descreva testes para identificar os gases: (a) amônia, $NH_3$, usando papel tornassol vermelho úmido (b) dióxido de carbono, $CO_2$, usando água de cal (c) cloro, $Cl_2$, usando papel tornassol úmido (d) hidrogênio, $H_2$, usando uma vela acesa (e) oxigênio, $O_2$, usando uma vela incandescente (f) dióxido de enxofre, $SO_2$, usando permanganato de potássio(VII) aquoso acidificado | |
| 4 Descreva o uso de teste de chama para identificar os cátions: (a) lítio, $Li^+$ (b) sódio, $Na^+$ (c) potássio, $K^+$ (d) cálcio, $Ca^{2+}$ (e) bário, $Ba^{2+}$ (f) cobre(II), $Cu^{2+}$ |
Fonte: Programa Cambridge International
Testes para ânions
Um ânion 阴离子 é um íon negativo.
| Ânion | Teste | Resultado |
|---|---|---|
| carbonato 碳酸盐 ($\text{CO}_3^{2-}$) | adicione ácido diluído | efervesce; o gás torna a água de cal turva (dióxido de carbono 二氧化碳) |
| cloreto 氯化物 ($\text{Cl}^-$) | adicione ácido nítrico 硝酸 diluído, depois nitrato de prata 硝酸银 | precipitado branco |
| brometo 溴化物 ($\text{Br}^-$) | adicione ácido nítrico diluído, depois nitrato de prata | precipitado creme |
| iodeto 碘化物 ($\text{I}^-$) | adicione ácido nítrico diluído, depois nitrato de prata | precipitado amarelo |
| nitrato 硝酸盐 ($\text{NO}_3^-$) | adicione folha de alumínio 铝 e hidróxido de sódio 氢氧化钠, aqueça | amônia 氨气 liberada como gás |
| sulfato 硫酸盐 ($\text{SO}_4^{2-}$) | adicione ácido nítrico diluído, depois nitrato de bário 硝酸钡 | precipitado branco |
| sulfita 亚硫酸盐 ($\text{SO}_3^{2-}$) | adicione permanganato de potássio acidificado 高锰酸钾 | cor roxa desaparece |
Testes para cátions
Um cátion 阳离子 é um íon positivo. Adicione hidróxido de sódio aquoso ou amônia aquosa e observe o precipitado 沉淀 formado.
| Cátion | Com hidróxido de sódio | Com amônia aquosa |
|---|---|---|
| alumínio ($\text{Al}^{3+}$) | branco, dissolve em excesso | branco, permanece |
| amônio 铵 ($\text{NH}_4^+$) | gás amônia ao aquecer | — |
| ** cálcio** 钙 ($\text{Ca}^{2+}$) | branco, permanece | sem precipitado |
| cromo(III) 铬 ($\text{Cr}^{3+}$) | verde, dissolve em excesso | verde, permanece |
| cobre(II) 铜 ($\text{Cu}^{2+}$) | azul claro, permanece | azul claro, dissolve para azul escuro |
| ferro(II) 铁 ($\text{Fe}^{2+}$) | verde, permanece | verde, permanece |
| ferro(III) ($\text{Fe}^{3+}$) | vermelho-acastanhado, permanece | vermelho-acastanhado, permanece |
| zinco 锌 ($\text{Zn}^{2+}$) | branco, dissolve em excesso | branco, dissolve em excesso |
Testes para gases
| Gás | Teste | Resultado |
|---|---|---|
| amônia ($\text{NH}_3$) | papel de litmus 石蕊 úmido vermelho | torna-se azul |
| dióxido de carbono ($\text{CO}_2$) | passe bolhas em água de cal 石灰水 | torna-se turvo |
| cloro 氯气 ($\text{Cl}_2$) | papel litmus úmido | branqueia |
| hidrogênio 氢气 ($\text{H}_2$) | palito aceso | queima com um estalo agudo |
| oxigênio 氧气 ($\text{O}_2$) | palito incandescente | reaviva |
| dióxido de enxofre ($\text{SO}_2$) | permanganato de potássio acidificado | cor roxa desaparece |
Testes de chama
Um teste de chama 焰色试验 identifica alguns cátions metálicos pela cor que eles conferem à chama:
| Cátion | Cor da chama |
|---|---|
| lítio 锂 ($\text{Li}^+$) | vermelho |
| sódio 钠 ($\text{Na}^+$) | amarelo |
| potássio 钾 ($\text{K}^+$) | lilás (roxo) |
| cálcio ($\text{Ca}^{2+}$) | laranja-avermelhado |
| bário 钡 ($\text{Ba}^{2+}$) | verde claro |
| cobre(II) ($\text{Cu}^{2+}$) | azul-esverdeado |
Explorar
Laboratório de teste de íon e gás
Combine observações de teste ao íon ou gás presente.
Vocabulário
Treinar
| Inglês | Chinês | Pinyin |
|---|---|---|
| precipitate/prɪˈsɪpɪteɪt/ | 沉淀 | chén diàn |
| ammonium/æˈməʊnɪəm/ | 铵 | ǎn |
| calcium/ˈkælsɪəm/ | 钙 | gài |
| chromium/ˈkrəʊmɪəm/ | 铬 | gè |
| copper/ˈkɒpə/ | 铜 | tóng |
| iron/ˈaɪən/ | 铁 | tiě |
| zinc/zɪŋk/ | 锌 | xīn |
| litmus/ˈlɪtməs/ | 石蕊 | shí ruǐ |
| limewater/ˈlaɪmwɔːtə/ | 石灰水 | shí huī shuǐ |
| chlorine/ˈklɔːriːn/ | 氯气 | lǜ qì |
| hydrogen/ˈhaɪdrədʒn/ | 氢气 | qīng qì |
| oxygen/ˈɒksɪdʒn/ | 氧气 | yǎng qì |
| flame test/fleɪm test/ | 焰色试验 | yàn sè shì yàn |
| lithium/ˈlɪθɪəm/ | 锂 | lǐ |
| sodium/ˈsəʊdɪəm/ | 钠 | nà |
| potassium/pəˈtæsɪəm/ | 钾 | jiǎ |
| barium/ˈbeərɪəm/ | 钡 | bèi |
12.5
Dicas de prova
- Escolha o equipamento pela medida: uma bureta ou pipeta para volumes precisos, um cilindro graduado para volume aproximado, uma seringa gasosa para volume de gás, uma balança para massa.
- $R_f = \dfrac{\text{distance moved by the substance}}{\text{distance moved by the solvent}}$, portanto é sempre menor que 1. Uma substância pura dá uma única mancha.
- Aprenda os testes de ânions: um carbonato efervesce e o gás torna a água de cal turva; haletos com nitrato de prata formam precipitados brancos (cloreto), cremes (brometo), amarelos (iodeto); um sulfato forma precipitado branco com nitrato de bário.
- Aprenda os testes de gases: hidrogênio produz estalo agudo, oxigênio reaviva palito incandescente, dióxido de carbono torna a água de cal turva, cloro branqueia litmus úmido, amônia torna litmo vermelho úmido azul.
- Para cátions, adicione hidróxido de sódio e leia a cor do precipitado: cobre(II) azul claro, ferro(II) verde, ferro(III) vermelho-acastanhado.
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