ทักษะทางปฏิบัติในวิชาเคมี I

A white solid, a colourless liquid, a gas that smells of swimming pools: WCH13 asks what you would do with them. Which test separates lithium from strontium, why the drying agent sits where it does, whether the metal was in excess, and why your enthalpy value is smaller than the data book's. Every question reaches back to the bench work of Units 1 and 2 — reactions you ran, measurements you took, and the judgement behind each step.

WCH13/01 Practical Skills in Chemistry I เป็นหน่วยที่สามของ IAS: 1 ชั่วโมง 20 นาที, 50 คะแนน, ทั้งหมดบังคับ, อย่างน้อย 6 คะแนนคณิตศาสตร์ The specification ชี้สี่ความสามารถที่ประเมิน — การคิดอย่างอิสระในบริบททางปฏิบัติ, การใช้วิธีการวิทยาศาสตร์, Numeracy (กราฟ, significant figures, ความแม่นยำและความละเอียด), และการใช้อุปกรณ์ (การเลือก, ช่วง และ resolution, สุขภาพและความปลอดภัย) Questions อาจเกินกว่าแปด core practicals ไปสู่สถานการณ์ที่ไม่คุ้นเคยที่สร้างจากเทคนิคเดียวกัน

การทดสอบเปลวไฟ: ทำความสะอาดลวดนิเคโครมหรือแพลตินัมด้วยกรดไฮโดรคลอริกเข้มข้น, จุ่มตัวอย่าง, และวางไว้ในเปลวไฟที่ร้อนที่สุดแบบไม่มีแสง (สีฟ้ากรู) ลิเธียมสีแดงเข้ม, โซเดียมสีเหลือง, โพแทสเซียมสีม่วงอ่อน, แคลเซียมสีแดงอิฐ, สตรอนเทียมสีแดง, บารียมสีเขียวอ่อน, ทองแดงเขียว-น้ำเงิน. สองสีแดงชนกัน — ลิเธียมและสตรอนเทียม — ดังนั้นยืนยันทางเคมี: เพิ่มไอออนซัลเฟต (กรดซัลฟิวริกเจือจางหรือซัลเฟตที่ละลายน้ำได้); สตรอนเทียมซัลเฟต เกิดตะกอน, ลิเธียมซัลเฟตละลาย. โพแทสเซียมสีม่วงอ่อน, รูดิเบียมสีแดงม่วง — บอกคำศัพท์ที่แน่นอน, ไม่ใช่ "สีม่วง".

Halide anions: acidify with dilute nitric acid, add silver nitrate — chloride white, bromide cream, iodide pale yellow precipitate. Confirm with ammonia: AgCl dissolves in dilute NH₃(aq), AgBr only in concentrated NH₃(aq), AgI in neither.

Organic functional groups: phosphorus(V) chloride on an alcohol or carboxylic acid steams — the gas is hydrogen chloride (misty fumes, not "hydrochloric acid"). Acidified dichromate(VI) turns orange to green when a primary or secondary alcohol (or an aldehyde) is oxidised. Combine tests with a molecular ion: two C₃H₈O isomers give Mr 60; the strongest peak at m/z 31 (CH₂OH⁺) marks the primary alcohol, at 45 (CH₃CHOH⁺) the secondary — propan-1-ol and propan-2-ol.

Filter paper soaked in tap water (deionised water barely conducts — it has almost no ions), with drops of silver nitrate and potassium chromate(VI): when the current flows, Ag⁺ ions migrate towards the cathode and CrO₄²⁻ towards the anode, meeting as a red precipitate — 2Ag⁺ + CrO₄²⁻ → Ag₂CrO₄. The demonstration is evidence that both salts are ionic. A green spot of copper(II) chromate splits: blue Cu²⁺ streams to the cathode, yellow chromate to the anode.

The anhydrous iron(III) chloride synthesis pays a mark for each stage's reason. Concentrated HCl on potassium manganate(VII) is a redox reaction: chloride ions lose electrons (2Cl⁻ → Cl₂ + 2e⁻) while manganate(VII) is reduced. Anhydrous calcium chloride dries the chlorine (a drying agent, not a "dehydrating agent"); ceramic wool holds it in place. The iron is heated only after half a minute so the air is flushed out first — otherwise iron meets oxygen before chlorine. Sodium hydroxide at the exit absorbs the excess toxic chlorine. The product sublimes into the receiver and is sealed quickly because it is deliquescent — it absorbs water to form hydrates, which is why a weighed product can be heavier than the calculated maximum.

การตรวจสอบแบบมีคำตอบ. จาก 2.00 g ของเหล็ก: $n = 2.00/55.8 = 0.0358$ mol. $M_r(\mathrm{FeCl_3}) = 55.8 + 3 \times 35.5 = 162.3$. มวลสูงสุด $= 0.0358 \times 162.3 = 5.82$ g — และ 5.80 ถูกปฏิเสธสำหรับการอ้างข้อมูลต่ำกว่าที่ข้อมูลรองรับ.

Choose apparatus by what the measurement needs: a burette (±0.05 cm³ per reading, 50 cm³ range) for titres, a volumetric flask for making up solutions, a gas syringe for gas volumes, a thermometer graduated to 0.1–1 °C for temperature changes. Weigh by difference; read the bottom of the meniscus at eye level; take titres to concordant agreement (within 0.10 cm³) before averaging — the rough titre never enters the mean. Quote significant figures the data support, and state uncertainty as ± half a division per reading, doubling for a difference of two readings.

Magnesium displaces zinc: measure the temperature change of a known mass of solution and convert to an enthalpy change per mole.

แบบฝึกหัดทำแล้วตรวจสอบ (ข้อมูล 2025). $n(\mathrm{Zn^{2+}}) = 0.0500 \times 1.00 = 0.0500$ mol; $n(\mathrm{Mg}) = 2.20/24.3 = 0.0905$ mol — แมกนีเซียมมีมากเกิน $\Delta T = 55.2 - 19.4 = 35.8$ °C

Divide by the moles of the limiting reagent in the solution (the zinc ions), not by the magnesium. A smaller experimental value than the data book means heat loss — the classic answer. Improvements the scheme credits: an insulated container (polystyrene cup), a lid, temperature readings every 30 seconds or a data logger, a lower concentration so less heat is lost per second, and a cooling-curve graph extrapolated back to mixing time. "Use a pipette" and "repeat and average" are explicitly ignored here — better glassware does not stop heat loss.

ข้อสอบนี้ทดสอบความเข้าใจทางปฏิบัติแบบเขียน ไม่จำเป็นต้องได้คะแนนเต็มจึงจะหมายถึงว่าคุณทำปริมาณสาร滴定ถึงจุดสิ้นสุดชัดเจน, ถ่ายโอนของแข็งอย่างครบถ้วน, หรือจัดการ HCl เข้มข้นหลังกระจกนิรภัย — ทักษะเหล่านี้สร้างขึ้นมาในห้องเรียนผ่านกิจกรรมหลักแปดรายการและเพื่อนร่วมรายการ

1. อธิบายการทดสอบเปลวไฟบนของแข็งที่ไม่รู้จัก รวมถึงวิธีการทำความสะอาดลวด
2. State the precipitate colours for chloride, bromide and iodide with silver nitrate, and how ammonia confirms each.
3. ลิเธียมและสตรอนเชียมทั้งสองให้เปลวไฟสีแดง ให้การทดสอบทางเคมีที่แยกแยะไนเตรตของทั้งสองโดยมีข้อสังเกต
4. In the filter-paper migration experiment, why must the paper be soaked in tap rather than deionised water, and which ion in tap water could give a white precipitate near the silver nitrate?
5. เขียนสมการครึ่งหนึ่งสำหรับการเกิดคลอรีนจากกรดไฮโดรคลอริกเข้มข้นและโพแทสเซียมแมงกานิส(VII), และอธิบายเหตุผลว่าทำไมเรียกว่า "redox"
6. 2.00 g of iron gives iron(III) chloride. Calculate the maximum mass, and explain why a real product could weigh more.
7. 50.0 cm³ ของ 1.00 mol dm⁻³ ZnSO₄ ทำปฏิกิริยากับ 2.20 g Mg แสดงว่าสารตัวใดมีมากเกิน
8. อุณหภูมิ 19.4 °C และ 55.2 °C สำหรับ 50.0 g ของสารละลาย (c = 4.18 J g⁻¹ °C⁻¹). คำนวณ ΔH พร้อมเครื่องหมายและหน่วย
9. ระบุการปรับปรุงสามประการที่แบบทดสอบยอมรับสำหรับการวัดความร้อน calorimetry และหนึ่งข้อแนะนำทั่วไปที่ไม่ถูกนับโดยแบบทดสอบ
10. Isomer ของ C₃H₈O มีพีคสเปกตรัมมวลแรงที่ m/z 45 แทนที่จะเป็น 31. Isomer นี้คืออะไร, และไอออน m/z 45 คืออะไร?

Answers: 1 clean the wire with concentrated HCl and heat; dip the sample into the hottest blue (non-luminous) flame and note the colour; 2 chloride white AgCl, bromide cream AgBr, iodide pale yellow AgI; AgCl dissolves in dilute ammonia, AgBr only in concentrated, AgI in neither; 3 add dilute sulfuric acid (or a soluble sulfate): a white precipitate (SrSO₄) means strontium, no precipitate means lithium; 4 deionised water has almost no ions so it does not conduct; chloride ions (or hydrogencarbonate) could form white AgCl on the silver side; 5 2Cl⁻ → Cl₂ + 2e⁻; chloride ions lose electrons (oxidised, oxidation number −1 → 0) while manganate(VII) gains them (reduced); 6 $n = 2.00/55.8 = 0.0358$ mol; $0.0358 \times 162.3 = 5.82$ g; the deliquescent product absorbs water forming hydrates, adding water's mass; 7 Zn²⁺ $= 0.0500$ mol, Mg $= 2.20/24.3 = 0.0905$ mol — Mg in excess; 8 $\Delta T = 35.8$ °C; $q = 50.0 \times 4.18 \times 35.8 = 7482$ J; $\Delta H = -7.482/0.0500 = -150$ kJ mol⁻¹; 9 insulated (polystyrene) container; lid; temperature every 30 s or data logger; lower concentration; cooling-curve graph — ignored: pipette/burette, more accurate balance, repeats; 10 propan-2-ol; m/z 45 is CH₃CHOH⁺ (C₂H₅O⁺).