Opgaver til T1.2

Opgaverne hører til siden T1.2 Fra lunte til knald. Prøv selv, før du åbner hjælpen under opgaven.

Opgave T1.2.1: Raketten indefra

En raket skåret igennem. Øverst ligger stjernerne i en sprængladning af krudt. Under dem ligger forsinkelsen, så drivladningen, dysen og lunten. På siden sidder en styrepind.

Figuren viser en raket, der er skåret igennem.

  1. Ilden går gennem fire dele af raketten: drivladningen, forsinkelsen, lunten og sprængladningen. Skriv dem i den rækkefølge, ilden når dem.
  2. Hvilken del sender raketten til vejrs?
  3. Hvad hedder det snævre hul, som gassen bliver presset ud ad?
  4. Hvorfor skal forsinkelsen brænde langsomt?
  5. Hvad består en stjerne af?

Ilden begynder nederst i raketten og går opad. Læs afsnittet En raket indefra på siden T1.2.

Lunten er den første del, og sprængladningen er den sidste. Mens forsinkelsen brænder, flyver raketten stadig opad.

  1. lunten, drivladningen, forsinkelsen, sprængladningen
  2. Drivladningen. Gassen farer nedad, og raketten bliver skubbet opad.
  3. Dysen
  4. Raketten skal nå op, før sprængladningen bliver tændt. Mens forsinkelsen brænder, stiger raketten til vejrs.
  5. Brændsel, oxidationsmiddel og et salt, der giver farven.

Opgave T1.2.2: Kuglebomben

En kuglebombe er en hul kugle af pap, som bliver skudt op af et rør.

  1. Løfteladningen under bomben gør to ting. Hvilke?
  2. Hvad sker der, når ilden i tidslunten når ind til midten af bomben?
  3. Hvorfor ser vi en kugle af lys på himlen?
  4. En fyrværker vil lave en ring af lys på himlen. Hvordan skal stjernerne ligge i bomben?
  5. I en bombe er tidslunten blevet for kort. Hvad sker der, når bomben bliver skudt op?

Se figuren af kuglebomben, og læs afsnittet En kugle af lys.

Til spørgsmål c kan du begynde sådan: “Sprængladningen ligger i … og kaster stjernerne …”

Til spørgsmål e: Tidslunten brænder, mens bomben flyver op. En kort lunte er hurtigere brændt færdig end en lang.

  1. Den skyder bomben op af røret, og den tænder tidslunten.
  2. Sprængladningen sprænger kuglen. Stjernerne bliver tændt og kastet ud.
  3. Sprængladningen ligger i midten og kaster stjernerne lige langt ud til alle sider.
  4. I en ring. Den måde, stjernerne ligger på inde i bomben, bestemmer mønstret på himlen.
  5. Ilden når ind til midten for tidligt. Bomben springer, før den er nået helt op, og stjernerne bliver kastet ud for lavt.

Opgave T1.2.3: Puf eller knald

En lille bunke krudt brænder frit på en plade. En lige så stor bunke brænder inde i et lukket rør af pap.

  1. Hvad sker der med gassen fra krudtet på pladen?
  2. Hvad sker der med trykket i røret, mens krudtet brænder?
  3. Hvad betyder et højere tryk for, hvor hurtigt krudtet brænder?
  4. Forklar, hvorfor krudtet i røret giver et knald.
  5. Drivladningen i en raket sidder i et rør, der er åbent i den ene ende. Hvorfor sprænges det rør ikke?

Se figuren med pladen og røret, og læs afsnittet Puf eller knald.

Til spørgsmål d kan du begynde dine sætninger sådan:

  • I røret kan gassen ikke …, og derfor …
  • Til sidst … røret, og al gassen …
  • Gassen skubber til …, og det hører vi som …
  1. Gassen slipper væk til alle sider. Krudtet brænder med et puf og en sky af røg.
  2. Trykket stiger, fordi gassen ikke kan slippe væk.
  3. Jo højere trykket er, jo hurtigere brænder krudtet. Så stiger trykket endnu hurtigere.
  4. I røret kan gassen ikke slippe væk, og derfor stiger trykket. Til sidst sprænges røret, og al gassen farer ud på én gang. Gassen skubber til luften omkring, og det hører vi som et knald.
  5. Gassen kan strømme ud ad hullet i den åbne ende, altså dysen. Trykket bliver derfor ikke højt nok til at sprænge røret. I stedet skubber gassen raketten opad.

Opgave T1.2.4: En gnist sætter det i gang

Krudt kan ligge i årevis uden at reagere. Alligevel er en gnist fra lunten nok til at tænde det.

  1. Hvad kaldes den energi, der skal tilføres, før en reaktion går i gang?
  2. Hvor kommer den energi fra, når krudtet i en raket bliver tændt?
  3. Er reaktionen i krudt exoterm eller endoterm?
  4. Forklar, hvorfor krudtet brænder videre af sig selv, når det først er tændt.
  5. Lunten er en snor med krudt, som brænder langsomt. Hvorfor skal den brænde langsomt?

Læs afsnittet Fart på reaktionen på siden T1.2. Ordet, du skal bruge i spørgsmål a, kender du fra afsnit B1.3.

Sammenlign med blandingen af naturgas og luft i afsnit B1.3. Til spørgsmål d kan du begynde dine sætninger sådan:

  • Reaktionen afgiver …
  • Varmen giver det næste lag krudt …
  1. Aktiveringsenergien
  2. Fra lunten. En gnist fra den er nok.
  3. Exoterm. Reaktionen afgiver meget varme.
  4. Reaktionen afgiver varme. Varmen giver det næste lag krudt energi nok til at reagere, og sådan fortsætter det gennem hele krudtet.
  5. Den skal give tid til at komme væk, før drivladningen bliver tændt.

Opgave T1.2.5: Grove og fine korn

To portioner krudt vejer det samme og indeholder de samme stoffer. I portion A er kornene grove. I portion B er stofferne malet til et fint pulver og blandet grundigt.

  1. Hvor kan et korn af trækul reagere med kaliumnitrat?
  2. Hvilken portion brænder hurtigst?
  3. Forklar forskellen på de to portioner med ordet overflade.
  4. Dannes der mest gas fra portion A eller fra portion B?
  5. Drivladningen i en raket er krudt, der er presset til en hård klump. Hvorfor brænder den jævnt og ikke på én gang?

Se figuren med grove og fine korn. I afsnit B1.2 lærte du, at et fast stof kun reagerer på overfladen.

Til spørgsmål c kan du begynde dine sætninger sådan:

  • De fine korn har en … overflade end de grove.
  • Derfor rører kornene af trækul og kaliumnitrat hinanden …

Til spørgsmål d: De to portioner indeholder lige meget af hvert stof. Tænk over, om farten ændrer på, hvor meget gas der kan dannes.

  1. Kun på overfladen, dér hvor kornet rører et korn af kaliumnitrat.
  2. Portion B
  3. De fine korn har en meget større overflade end de grove. Derfor rører kornene af trækul og kaliumnitrat hinanden mange flere steder, og reaktionen kan ske mange steder på én gang.
  4. Der dannes lige meget. De to portioner indeholder lige meget af hvert stof. Det er kun farten, der er forskellig.
  5. En hård klump brænder kun på overfladen. Krudtet inde i klumpen kan først brænde, når det yderste lag er brændt væk. Derfor kommer gassen jævnt.

Opgave T1.2.6: Gnister

Gnisterne i fyrværkeri er små korn af metal, som brænder, mens de flyver gennem luften. Metallet reagerer med oxygen og bliver til et oxid. Vi regner med, at jern bliver til jern(III)oxid, Fe2O3. I tabellen står de tre reaktionsskemaer uden koefficienter.

Metal Reaktionsskema uden koefficienter
magnesium Mg + O2 → MgO
jern Fe + O2 → Fe2O3
titan Ti + O2 → TiO2
  1. Afstem reaktionsskemaet for magnesium.
  2. Afstem reaktionsskemaet for jern.
  3. Tæl atomerne i reaktionsskemaet for titan. Skal der sættes koefficienter foran formlerne?
  4. Find metallets oxidationstal før og efter reaktionen i hvert af de tre skemaer.
  5. Hvad sker der med oxidationstallet for oxygen?
  6. Er metallerne oxidationsmidler eller reduktionsmidler? Begrund dit svar.

Tæl atomerne før og efter pilen, og sæt koefficienter foran formlerne. Du må ikke ændre de små tal. Et metal, der ikke er bundet til andre grundstoffer, har oxidationstallet 0. I oxiderne har oxygen −II.

I skemaet med jern er der 2 O før pilen og 3 O efter. Både 2 og 3 går op i 6. Sæt derfor 3 foran O2 og 2 foran Fe2O3, og tæl til sidst jern.

I Fe2O3 giver de tre oxygenatomer 3 · (−2) = −6. De to jernatomer skal tilsammen give +6.

Til spørgsmål f kan du begynde sådan: “Metallernes oxidationstal …, så de … elektroner.”

  1. 2 Mg + O2 → 2 MgO. Tjek: 2 Mg og 2 O på begge sider.
  2. 4 Fe + 3 O2 → 2 Fe2O3. Tjek: 4 Fe og 6 O på begge sider.
  3. Nej. Der er 1 Ti og 2 O på begge sider, så skemaet er afstemt, som det står: Ti + O2 → TiO2.
  4. Magnesium går fra 0 til +II. Jern går fra 0 til +III. Titan går fra 0 til +IV.
  5. Det falder fra 0 i O2 til −II i oxiderne. Oxygen bliver reduceret.
  6. Reduktionsmidler. Metallernes oxidationstal stiger, så de afgiver elektroner til oxygen.

Opgave T1.2.7: Aluminium og det hvide lys

Aluminium brænder med et skarpt, hvidt lys. 0,540 g aluminium reagerer med oxygen og bliver til aluminiumoxid. Molarmassen for aluminium er 26,98 g/mol.

4 Al(s) + 3 O2(g) → 2 Al2O3(s)

  1. Beregn stofmængden af aluminium.
  2. Beregn stofmængden af aluminiumoxid.
  3. Beregn massen af aluminiumoxid.
  4. Aluminiumoxidet vejer mere end aluminiumet. Hvor kommer den ekstra masse fra?
  5. Hvorfor lyser de små korn af aluminiumoxid hvidt?

Det er en mængdeberegning som i afsnit 4.5 i bogen til C-niveau: ned til stofmængden, på tværs med koefficienterne og op til massen.

Koefficienterne er 4 for Al og 2 for Al2O3. Der dannes altså halvt så mange mol aluminiumoxid. Molarmassen er M(Al2O3) = (2 · 26,98 + 3 · 16,00) g/mol = 101,96 g/mol.

Til spørgsmål e: Læs afsnittet Gnister og hvidt lys på siden T1.2.

  1. Stofmængden af aluminium er

\[ n(\mathrm{Al}) = \frac{m}{M} = \frac{0{,}540\ \mathrm{g}}{26{,}98\ \dfrac{\mathrm{g}}{\mathrm{mol}}} = 0{,}0200\ \mathrm{mol} \]

  1. Koefficienterne er 4 for Al og 2 for Al2O3. Forholdet er 4 : 2.

\[ n(\mathrm{Al_2O_3}) = \frac{2}{4} \cdot 0{,}0200\ \mathrm{mol} = 0{,}0100\ \mathrm{mol} \]

  1. Molarmassen er M(Al2O3) = (2 · 26,98 + 3 · 16,00) g/mol = 101,96 g/mol.

\[ m(\mathrm{Al_2O_3}) = n \cdot M = 0{,}0100\ \mathrm{mol} \cdot 101{,}96\ \dfrac{\mathrm{g}}{\mathrm{mol}} = 1{,}02\ \mathrm{g} \]

Der dannes 1,02 g aluminiumoxid.

  1. Fra oxygenet. Aluminium binder oxygen, når det brænder, og oxygenet vejer også noget. Der er bundet 1,02 g − 0,540 g = 0,48 g oxygen.

  2. Reaktionen afgiver så meget varme, at kornene gløder. Lyset kommer fra et glødende fast stof, ligesom lyset fra glødetråden i en gammeldags pære. Det er en anden slags lys end farverne i fyrværkeri.