IMSO 2015 Khoa học Quốc tế - Thực nghiệm

Lưu ý an toàn do biên soạn: Thực hành phải có giáo viên giám sát. Không nếm chất chưa biết, dùng mẫu thử để nấu ăn hay bôi hóa chất lên da. Dùng hóa chất loãng do giáo viên chuẩn bị và kính bảo hộ. Chỉ ghi quan sát thực tế.

THÍ NGHIỆM I: Những bột trắng đó là gì?

Hôm nay sinh nhật mẹ. Em muốn nấu một món dễ cho mẹ, lần đầu vào bếp. Trên kệ gia vị có năm lọ không nhãn, nắp khác màu, chứa chất rắn trắng hoặc không màu. Em nghĩ chúng có thể là muối, đường, baking soda, tinh bột và bột ngọt (MSG). Trước khi nấu, cần xác định từng chất. Em không dám nếm mẫu chưa biết vì đề cho rằng MSG có thể gây triệu chứng dị ứng. Có giấm, dung dịch tinh thể Condy và cồn iodine để giúp nhận biết. Em có xác định được không?

Gợi ý nguồn:

1. Giấm là acid thường gặp trong bếp. Phản ứng với base tạo bọt.

2. Dung dịch Condy (potassium permanganate, KMnO₄) dùng làm sạch vết thương. Theo đề, khi phản ứng với đường, tinh bột và MSG, màu tím chuyển nâu.

3. Cồn iodine là chất sát khuẩn. Iodine phản ứng với tinh bột, đổi từ nâu sang tím.

4. MSG tan trong nước tốt hơn trong giấm.

Dụng cụ, hóa chất: 2 thìa đong; 2 ống nhỏ giọt nhựa; 2 đĩa nhựa trong; giấm; dung dịch iodine; dung dịch Condy (KMnO₄); nước.

Quy trình:

1. Cho một thìa mỗi bột vào từng ô riêng của đĩa.

2. Nhỏ 4 mL nước vào từng mẫu. Quan sát bột có tan không và ghi bảng.

3. Cho 4 mL nước vào một ô trống làm mẫu trắng so màu. Thêm 2 giọt KMnO₄ vào từng dung dịch chưa biết và mẫu trắng. Ghi cột thử màu KMnO₄.

4. Lặp bước 1–2. Thêm 2 giọt iodine vào từng mẫu và mẫu trắng. Ghi thử iodine.

5. Lặp bước 1–2 nhưng thay 4 mL nước bằng 4 mL giấm. Quan sát độ tan, ghi bảng.

Cảnh báo nguồn: xử lý cẩn thận dung dịch iodine và Condy.

PHIẾU TRẢ LỜI THÍ NGHIỆM I

Ghi các quan sát vào bảng (15 điểm). Quy ước độ tan: /// = tan hết; // = tan một phần; / = hầu như không tan.

| Mẫu | Độ tan trong nước | Độ tan trong giấm | Thử màu KMnO₄ | Thử iodine | Tên chất |
| --- | --- | --- | --- | --- | --- |
| A | … | … | … | … | … |
| B | … | … | … | … | … |
| C | … | … | … | … | … |
| D | … | … | … | … | … |
| E | … | … | … | … | … |

Câu 1. Bột nào có phản ứng hóa học? Giải thích bằng chứng. (3 điểm)

Câu 2. Khí gì tạo ra trong phản ứng giấm với base? (1 điểm)

Câu 3. Không có giấm thì có thể thay bằng gì trong bếp? Vì sao? (1 điểm)

Lưu ý an toàn do biên soạn: Làm dưới giám sát giáo viên, chỉ dùng chất lỏng được cấp, tránh bắn và không đưa bi nhỏ vào miệng. Các ô số đo để trống đến khi đo thật.

THÍ NGHIỆM II: Quả cầu rơi trong chất lỏng

Giới thiệu: Khi thả quả cầu kim loại vào chất lỏng, lực nhớt cản chuyển động. Lực này phụ thuộc tốc độ: tốc độ lớn, lực cản lớn. Thả cầu ngay trên mặt chất lỏng; sau một lúc tốc độ không đổi, gọi là tốc độ giới hạn. Trực giác cho rằng cầu lớn có tốc độ giới hạn lớn hơn vì nặng hơn. Thí nghiệm tìm xem tốc độ giới hạn tỉ lệ với (i) diện tích mặt cầu $4\pi r^2$ hay (ii) thể tích $4\pi r^3/3$. Nguồn cho rằng vẽ hai đại lượng theo trục x, y và nhận được xu hướng thẳng thì chúng tỉ lệ với nhau.

Dụng cụ: 1 chai nhựa chứa chất lỏng chưa biết; 18 quả cầu kim loại (6 cỡ, mỗi cỡ 3 quả); 1 đồng hồ bấm giờ; 1 nam châm; 2 dây cao su; 1 thước; 2 tờ giấy đồ thị; giấy lau.

Quy trình:

1. Quấn hai dây cao su quanh chai làm vạch đầu và cuối. Vạch đầu cách mặt chất lỏng khoảng 60–70 mm; vạch cuối thấp nhất có thể. Đo khoảng cách hai vạch chính xác tới 1 mm.

2. Thả cầu từ độ cao dưới 10 mm trên mặt chất lỏng, đo thời gian đi giữa hai vạch. Để cầu trong chất lỏng. Ghi bảng.

3. Lặp thêm một lần và thực hiện với mọi cỡ cầu còn lại.

4. Tính tốc độ giới hạn, hai chữ số thập phân, đơn vị mm/s.

5. Vẽ số liệu để kết luận tốc độ tỉ lệ diện tích hay thể tích.

6. Trả lời câu 1–3.

Khoảng cách mặt chất lỏng đến vạch đầu: … mm. Khoảng cách hai dây: … mm.

| Số | Diện tích A (mm²) | Thể tích V (mm³) | Thời gian lần 1 (s) | Lần 2 (s) | Trung bình (s) | Tốc độ giới hạn (mm/s) |
| --- | --- | --- | --- | --- | --- | --- |
| 1 | 12.6 | 4.2 | … | … | … | … |
| 2 | 17.8 | 7.1 | … | … | … | … |
| 3 | 28.3 | 14.1 | … | … | … | … |
| 4 | 31.7 | 16.8 | … | … | … | … |
| 5 | 50.3 | 33.5 | … | … | … | … |
| 6 | 71.2 | 56.5 | … | … | … | … |

Vẽ hai đồ thị để quyết định tốc độ giới hạn tỉ lệ với diện tích mặt cầu hay thể tích.

Câu 1. Tốc độ giới hạn tỉ lệ với diện tích hay thể tích? Em kết luận bằng cách nào? (1 điểm)

Câu 2. Từ phần giới thiệu, giải thích rõ vì sao tốc độ cuối cùng không đổi. (2 điểm)

Câu 3. Nếu đặt nhầm vạch đầu tại mặt chất lỏng, tốc độ tính được quá lớn hay quá nhỏ? Giải thích. (2 điểm)