Pennu màs atomig cymharol magnesiwm

Yn yr arbrawf hwn, bydd y dysgwyr yn adweithio rhuban magnesiwm ag asid hydroclorig gwanedig i gynhyrchu nwy hydrogen. Wedyn byddant yn defnyddio’r cyfaint mesuredig o nwy hydrogen a gynhyrchir, a màs y magnesiwm, i gyfrifo màs y magnesiwm sydd ei angen i gynhyrchu un môl o foleciwlau hydrogen. O hyn, gall dysgwyr ddiddwytho màs atomig cymharol magnesiwm.

Mae hwn yn arbrawf dosbarth sy’n addas i’r dysgwyr sydd eisoes â dealltwriaeth resymol o’r cysyniad o folau ac sy’n dechrau defnyddio hafaliadau cemegol i wneud cyfrifiadau.

Dylai cyfanswm o 45 munud fod yn ddigon i’r dosbarth gael a chofnodi eu canlyniadau, gan gynnwys yr amser mae’r athro’n ei dreulio yn dangos y weithdrefn, a chaniatáu pum munud ar gyfartaledd i bob dysgwr fesur màs ei ruban magnesiwm. Fodd bynnag, mae’r amseru’n dibynnu ar nifer y cloriannau sydd ar gael a’r sgìl sydd gan ddysgwyr i ddefnyddio’r glorian yn ddigon manwl gywir.

Amcanion dysgu

1. Mesur cyfaint y nwy hydrogen sy’n cael ei gynhyrchu yn ystod adwaith asid-metel.
2. Cofnodi mesuriadau màs a chyfaint manwl gywir mewn tabl canlyniadau.
3. Pennu cymhareb folar yn ystod adwaith cemegol gan ddefnyddio hafaliadau cemegol cytbwys.
4. Cyfrifo màs atomig cymharol magnesiwm drwy ddefnyddio canlyniadau eich arbrawf.

Meini prawf llwyddiant

Yn gyntaf, bydd dysgwyr yn gwneud y gwaith ymarferol i fesur cyfaint y nwy hydrogen a gynhyrchir (AD1, AD2). Gan ddefnyddio cyfrifiadau cyfaint molar, byddant yn pennu’r molau o hydrogen a gynhyrchir. Drwy gysylltu hyn â’r hafaliad cemegol cytbwys, bydd dysgwyr felly’n diddwytho faint o folau o fagnesiwm sydd eu hangen (AD3) ac felly’r màs atomig cymharol (gan ddefnyddio’r màs cychwynnol a gofnodwyd)(AD4).

Sgaffaldio

Mae dau fersiwn o’r daflen waith ar gael: wedi’i sgaffaldio a heb ei sgaffaldio. Mae’r daflen wedi’i sgaffaldio yn cynnig mwy o gymorth i alluogi’r dysgwyr i ddeall y cwestiynau. Mae’r atebion i’r taflenni gwaith yn y nodiadau i athrawon. 

Mae’r cyfrifiad dilynol yn defnyddio dau hafaliad gwahanol a gallwch ddewis gweithio drwy hyn ar y cyd â’ch dosbarth gan ddefnyddio sleidiau’r wers i helpu’r dysgwyr i ddeall. Rhoddir yr hafaliadau yn y daflen wedi’i sgaffaldio. 

Nodiadau i dechnegwyr

Darllenwch ein canllawiau iechyd a diogelwch safonol a chynhaliwch asesiad risg cyn gwneud unrhyw waith ymarferol byw.

Cyfarpar

Cyfarpar

• Sbectol diogelwch
• 2 bapur emeri mân, ychydig o gentimetrau
• Bwred, 50 cm³ (gweler nodyn 1 isod)
• Stand bwred
• Twmffat, bach
• Bicer, 100 cm³
• Bicer, 250 cm³
• Mynediad at glorian, sy’n fanwl gywir i +/– 0.001 g (gweler nodiadau 2 a 3 isod)
• Mynediad at fesuriadau gwasgedd a thymheredd yr ystafell (gweler nodyn 4 isod)

Nodiadau ar y cyfarpar

1. Gwnewch yn siŵr nad yw tapiau’r fwred yn gollwng, a’u bod yn gweithredu’n llyfn ac yn ddiogel yn eu socedi.
2. Dydy darlleniad clorian i ddim ond +/- 0.01 g ddim yn ddigon manwl gywir ar gyfer y weithdrefn a ddefnyddir yn yr arbrawf hwn, lle mai dim ond 0.002 mol yw’r cyfaint mwyaf posibl o hydrogen y gellir ei gasglu, a fyddai’n cael ei gynhyrchu gan 0.048 g o fagnesiwm.
3. Os nad oes clorian sy’n fanwl gywir i 0.001 g ar gael, gallwch gael canlyniadau rhesymol drwy fesur màs darn hirach o lawer (e.e. 30 cm) o ruban magnesiwm ymlaen llaw ar glorian sy’n fanwl gywir i 0.01 g, gan fesur ei hyd ac wedyn ei dorri’n fanwl gywir yn ddarnau 3 cm. Drwy ddefnyddio màs a hyd y darn hir o fagnesiwm, gellir cyfrifo màs cyfartalog darn 3 cm o hyd yn ddigon manwl gywir.
4. Ar gyfer yr her ychwanegol, os nad oes baromedr ar gael yn y labordy, dylech gael darlleniad cyfredol o’r gwasgedd atmosfferig ychydig cyn y wers, e.e. o wefan sy’n rhoi’r tywydd lleol. Bydd angen i chi fesur tymheredd yr ystafell hefyd.

Cemegion

• Asid hydroclorig, 2 M, (LLIDUS), 25 cm³
• Rhuban magnesiwm (FFLAMADWY), tua 3–4 cm o hyd

Diogelwch a pheryglon

• Gwisgwch gyfarpar amddiffyn y llygaid drwy gydol yr arbrawf.
• Asid hydroclorig gwanedig, HCl(dyfr), (LLIDUS ar y crynodiad a ddefnyddir)
  • gweler Hazcard HC047a CLEAPSS a Llyfr Ryseitiau RB043 CLEAPSS.
  • Rhowch yr asid hydroclorig mewn poteli bach neu fflasgiau conigol gyda chorcyn, wedi’u labelu, sy’n addas ar gyfer arllwys yr asid i mewn i’r fwred.
• Rhuban magnesiwm, Mg(s)
  • gweler Hazcard HC059A CLEAPSS.
  • Glanhewch y rhuban magnesiwm gyda phapur emeri i gael gwared ar yr haen ocsid llwyd, er mwyn iddo edrych yn sgleiniog ac yn fetelig. Torrwch y rhuban yn ddarnau 3–4 cm o hyd (a fydd yn cynhyrchu tua 30 cm³ o hydrogen pan fydd yn adweithio).
  • Cymerwch gamau i atal y rhuban magnesiwm rhag cael ei ddwyn. Ni ddylid gadael riliau o ruban magnesiwm allan yn y labordy. Mae’n arfer da cael ychydig o ddarnau wedi’u torri ymlaen llaw a rhoi’r rhain i’r dysgwyr yn ôl yr angen.
• Ar hyn o bryd nid yw hydoddiant magnesiwm clorid MgCl₂(dyfr), yn cael ei ystyried yn beryglus.

Gwaredu

• Gwaredwch asid hydroclorig drwy ei wanedu mewn dŵr i lai na 0.1M. Arllwyswch yr hydoddiant wedi’i wanedu i lawr draen dŵr budr a’i wanedu ymhellach.
• Gwaredwch y magnesiwm fesul dipyn drwy ei ychwanegu’n araf at hydoddiant asid ethanöig 1 M. Profwch yr hydoddiant gyda dangosydd ac ychwanegwch ragor o asid ethanöig nes bod y cymysgedd fymryn yn asidig. Mae’r adwaith yn cynhyrchu llawer o wres. Arllwyswch y cymysgedd wedi’i niwtralu i lawr draen dŵr budr ar ôl ei wanedu ymhellach. PEIDIWCH BYTH â gwaredu cemegion fflamadwy gyda’r sbwriel arferol.
• Gwaredwch y cynnyrch, magnesiwm clorid, drwy arllwys yr hydoddiant i lawr draen dŵr budr.

Dull

1. Mesurwch fàs hyd o ruban magnesiwm yn fanwl gywir i’r 0.001 g agosaf; bydd tua 3–4 cm o hyd. Dylai’r màs fod rhwng 0.020 g a 0.040 g.
2. Gwnewch yn siŵr bod tap y fwred ar gau. Defnyddiwch dwmffat bach i arllwys 25 cm³ o asid hydroclorig gwanedig i mewn i’r fwred, wedi’i ddilyn yn ofalus gan 25 cm³ o ddŵr. Ceisiwch osgoi cymysgu’r ddau hylif cyn belled ag y bo modd. Nid oes angen mesur y cyfeintiau yn fanwl gywir. Dylai hyn adael bwlch o 5 cm o leiaf rhwng yr hylif a thop y fwred.
3. Gwthiwch y rhuban magnesiwm yn ofalus i mewn i ben agored y fwred, gan wthio’r stribed yn y canol fel bod hydwythedd y stribed yn ei ddal yn ei le yn erbyn y gwydr. Peidiwch â gadael iddo ddod i gysylltiad â’r hylif ar hyn o bryd.
4. Rhowch tua 50 cm³ o ddŵr mewn bicer 250 cm³.
5. Rhowch dop y fwred i orffwys yn ofalus ar big y bicer, yna trowch y fwred wyneb i waered yn gyflym a gostwng y pen o dan y dŵr yn y bicer. Os byddwch chi’n gwneud hyn yn gyflym ac yn ofalus (efallai y bydd eich athro’n dangos hyn yn gyntaf), fydd fawr ddim hylif, os o gwbl, yn cael ei golli. Clampiwch y fwred yn fertigol fel y mae – wyneb i waered. 

6. Yn ddi-oed, gwnewch yn siŵr bod lefel yr hylif yn y fwred ar y raddfa – os nad yw, agorwch y tap am eiliad er mwyn gadael i’r lefel ddisgyn ar y raddfa.
7. Cymerwch ddarlleniad o lefel yr hylif yn y fwred. (Sylwch: mae’r raddfa wyneb i waered nawr hefyd!)
8. Wrth i’r asid dryledu tuag i lawr, mae’r magnesiwm yn dechrau adweithio. Gadewch i’r metel adweithio’n llwyr.
9. Pan fydd lefel yr hylif wedi stopio newid a dim mwy o swigod nwy yn cael eu ffurfio, cymerwch y darlleniad terfynol o’r fwred a chofnodwch y canlyniad.

Nodiadau i athrawon

Dangoswch y weithdrefn ymlaen llaw. Nid yw’r gwrthdroad yn anodd ac nid oes angen rhoi bys dros y pen agored. Rhybuddiwch y dysgwyr i beidio â phlygu’r rhuban magnesiwm, ond yn hytrach ei wthio i mewn i’r fwred fel ei fod yn cael ei ddal o dan ei dyndra ei hun.

Gallwch gasglu canlyniadau gan y dosbarth ar daenlen er mwyn gallu trafod eu dibynadwyedd.

Gall y dysgwyr wneud y cyfrifiad canlynol ar wahanol lefelau. Mae angen iddynt allu deall yr hafaliad:

Mg + 2HCl → MgCl₂ + H₂

a’i ddefnyddio i gydnabod y bydd un môl o fagnesiwm yn cynhyrchu un môl o foleciwlau hydrogen. O’r canlyniadau, y lleiaf y byddai angen i’r dysgwyr ei wneud fyddai gwneud cyfrifiad cyfraneddoldeb i bennu’r màs o fagnesiwm a fyddai wedi cynhyrchu 24,000 cm³ o hydrogen.

Fel her ychwanegol, dangoswch yr hafaliad nwy delfrydol i rai dysgwyr a gofynnwch iddynt drosi cyfaint y nwy sy’n cael ei gasglu o dan amodau hysbys yn yr arbrawf i dymheredd a gwasgedd safonol, wedyn pennu màs y magnesiwm a fyddai wedi cynhyrchu 24,000 cm³ o hydrogen.

Cwestiynau dilynol

Mae’r atebion i’r cwestiynau dilynol sydd yn y taflenni gwaith i fyfyrwyr ac ar sleidiau’r wers ar gael yn y nodiadau i athrawon.