Kemi C - VUC Aarhus

Transcription

Kemi C - VUC Aarhus

Øvelsesvejledninger til
laboratoriekursus i
Kemi C
VUC Aarhus, HF-afdelingen
2016
VUC Aarhus. Kemi C. Laboratoriekursus.
Indholdsfortegnelse:
side
Indholdsfortegnelse
Velkommen til laboratoriekursus i kemi C på VUC Aarhus
Laboratoriearbejdet
Sikkerheden i laboratoriet
Laboratoriejournal og rapportskrivning
Oversigt over laboratorieudstyr
Øvelsesvejledninger:
1. Reaktionen mellem kobber og dibrom
2. Opvarmning af natriumhydrogencarbonat
3. Saltindholdet i havvand
4. Spændingsrækken
5. Jernindholdet i ståluld
6. Citronsyre i citronsaft
7. Ascorbinsyreindhold i C-vitamintabletter
8. Organiske reaktionstyper
9. Stoffers blandbarhed
10. Saltes reaktioner
2
3
3
4
5
7
8
10
12
14
16
18
20
22
24
26
2
Velkommen til laboratoriekursus i Kemi C på VUC Aarhus 2016
Kurset foregår på Dalgas Avenue 2, 8000 Aarhus C i lokale 1.50 og/eller 1.54.
Laboratoriekurset skal følges i fuldt omfang for at få det godkendt. Du skal sammen med dine medkursister
udføre 10 eksperimenter og lave journal/rapport for hvert enkelt eksperiment. Rapporterne skal rettes og
godkendes af kursets lærere for at få godkendt laboratoriekurset. Oplysninger om mailadressen til
fremsendelse af rapporter oplyses på kurset.
Medbring på laboratoriekurset denne eksperimentvejledning, lærebog, lommeregner, eventuelt pc, papir
og blyant samt noget at spise og drikke. Skolens kantine har ikke åbent på de tidspunkter, hvor der er
laboratoriekursus, men der ligger både en kiosk, et pizzeria og en slagter i nærheden af skolen. Der vil være
mulighed for at lave kaffe og te på skolen.
Inden laboratoriekurset skal du have forberedt dig ved at have læst og sat dig ind i denne vejledning og det
tilhørende lærebogsstof.
Deltager du i et weekend-kursus er det vigtigt at være opmærksom på, at om lørdagen og søndagen er
skolen kun åben lige omkring kl. 9.00, hvor kurset starter. Skulle du blive forsinket, kan du dog komme i
kontakt med kemilæreren på tlf.: 51 15 99 79, så du kan blive lukket ind.
Det eksperimentelle arbejde opgives som pensum til eksamen og journaler og rapporter medbringes til
eksamen.
Laboratoriearbejdet
Før eksperimentet:
1. Arbejdet i laboratoriet starter ved skrivebordet - forbered altid eksperimentelt arbejde grundigt
hjemmefra, så du har en klar opfattelse af, hvad der sker under hele eksperimentet – hvorfor, hvornår
og hvordan.
Under eksperimentet:
2. Arbejdet i laboratoriet skal være præget af ro, forsigtighed og omtanke.
3. Der skal være fuld opmærksomhed omkring eksperimentet og i øvrigt anvendes sund fornuft.
4. Der bæres ALTID kittel og briller ved eksperimentelt arbejde.
5. Kemikalier skal omgås med sikkerhed. Spild tørres straks op med papir. Studér nøje hvilke kemikalier,
der skal bruges i eksperimentet, og sørg for at sikre dig at det er de rigtige kemikalier du bruger. Studér
også mærkningen af kemikalierne, og overvej om det er nødvendigt:
 at arbejde i stinkskab
 at træffe foranstaltninger p.g.a. eksplosionsfare eller brandfare
 at træffe foranstaltninger p.g.a. forgiftningsfare
 at bruge handsker
6. Propper og låg sættes altid på flasker og bøtter straks efter brugen, og lad ikke pipetter stå i flasker.
7. Hæld ALDRIG tilbage på flaskerne eller i bøtterne, hvis du har afmålt eller afvejet for meget eller har
stof til overs. Spørg læreren, hvad du skal gøre af det overskydende.
8. Engangsudstyr (vejebåde, teskeer, engangspipetter og lign.) smides ALTID bort umiddelbart efter
brugen, så andre ikke bruger det i den tro, at det er rent.
9. Forsøgsopstillingerne skal være overskuelige og solidt samlede.
3
10.Når et reagensglas rystes med indholdet, skal der prop i og reagensglasset skal pege mod væggen, ikke
mod medkursisterne.
11.Der må hverken spises eller drikkes i laboratoriet.
12.Rygning er forbudt i hele skolebygningen. Der må ryges i gården; brug venligst de dertil indrettede
beholdere til skodderne.
Efter eksperimentet:
13.Efter eksperimentets afslutning skal der ryddes op på arbejdspladsen før du forlader laboratoriet.
14. Al anvendt glasapparatur vaskes op (alt udstyr vaskes rent i postevand og skylles efter i demineraliseret
vand mindst to gange, inden det hænges til tørre). Eventuelt kan der vaskes op i opvaskemaskine –
spørg læreren.
13. Fuldpipetter stilles til tørre med spidsen opad i de specielle pipettestativer.
14. Forsøgsrester hældes i de omtalte opsamlingsdunke. Spørg læreren. Kemikalieaffald bortskaffes efter
gældende regler.
15. Husk at få tjekket at du har alle måledata, oplysninger og observationer skrevet ned i dine noter, så du
ikke mangler informationer, når journalen/rapporten skal laves.
God arbejdslyst
Sikkerheden i laboratoriet
Inden kurset går i gang vil læreren vise, hvor sikkerhedsudstyret – brandslukker, brandtæppe, øjenskyller og
nødbruser – findes.
Uheld: I tilfælde af uheld - Bevar roen og tilkald hjælp (læreren)!
Brand: Brug ikke vand - kvæl ilden. En prop i en brændende kolbe slukker straks ilden. En lidt større brand
på et bord eller på gulvet kvæles med et brandtæppe eller evt. med en kittel. Ild i en persons tøj kvæles ved
at få personen til at lægge sig på den del af tøjet, der brænder. Derefter dækkes personen med et
brandtæppe.
Brandslukkeren anvendes kun til større brande og aldrig på personer.
Skoldninger og forbrændinger: Masser af vand meget længe indtil anden førstehjælp. Husk at tage evt. tøj
af ved skylningen.
Kemikalier i øjnene: Skyl med det samme med vand. Hent øjenskyllerflasker og skyl med dette vand. Fjern
kontaktlinser om muligt. Fortsæt med skylning meget længe indtil anden førstehjælp.
Hudkontakt med farlige kemikalier: Masser af vand.
Snitsår: Masser af vand. Tryk på såret.
Indtagelse af kemikalier: Du skal aldrig putte kemikalier i munden; men sker der uheld er førstehjælpen
afhængig, hvad der er indtaget. Det er vigtigt, du ved, hvad du har fået i munden.
4
Laboratoriejournal og rapportskrivning
Laboratoriejournal
Ved eksperimenter i laboratoriet skal alle kursister føre en laboratoriejournal, der indeholder præcise
notater om eksperimenternes forløb. Her skrives alle relevante oplysninger, måleresultater og
observationer ned under eksperimentets udførelse. Det er bedre at tegne og notere for meget end for lidt.
Måleresultater kan med fordel nedskrives i tabelform.
Laboratoriejournalen er udgangspunktet for udfærdigelsen af en egentlig rapport over eksperimentet.
Kemirapport
Kemirapporten skal udformes, således at den kan læses og forstås, som en selvstændig enhed.
En kemirapport bør indeholde følgende Oplysninger og AFSNIT:
Oplysninger
På forsiden skal oplyses:
TITEL på rapporten / eksperimentet.
DATO for udførelse samt aflevering.
DIT NAVN, samt hvem du har lavet eksperimentet sammen med.
Husk også: Sidetal og navn på alle sider.
FORMÅL:
Her et par linjer om eksperimentets formål - hvilke kemiske sammenhænge man vil
afprøve eller demonstrere med eksperimentet, hvilke talværdier man vil bestemme.
Det er også fint at starte rapporten med nogle linjer af mere perspektiverende art,
fundet på Internet / leksikon / dagblad… Rapporten får herved en mere læseværdig start
og øger "din egen bevidsthed”!
TEORI:
En redegørelse med dine egne ord for teorien bag eksperimentet. Afsnittet skal
indeholde reaktionsskemaer, reaktionstyper og stofgrupper.
MATERIALER:
En liste over ALLE de materialer, der bruges til eksperimentet. Dvs. alle glasvarer, alle
kemikalier (evt. anføres giftighed og eventuelle særlige forholdsregler), alt apparatur
osv. Det er meningen, at man skal kunne bruge materialelisten til senere at finde
tingene frem, hvis man vil gentage eksperimentet.
FREMGANGSMÅDE: En gennemgang af eksperimentets udførelse, illustreret med en tegning af opstillingen
og meget gerne inddelt i passende underpunkter.
De væsentligste kemiske reaktioner vises med f.eks. farvelagte "kolbereaktioner" med
de relevante (farvede) molekyler / ioner.
Det er meningen, at en udenforstående skal kunne gentage eksperimentet, kun med
rapporten i hånden.
Hvis materialelisten er meget lang, eller hvis fremgangsmåden er indviklet at beskrive, er
det en god ide at beskrive fremgangsmåden mere kortfattet end i øvelsesvejledningen.
MÅLEDATA:
Alle måledata skrives op, gerne i tabelform. Anvend symboler for variabler og enheder
altid.
RESULTATER OG RESULTATBEHANDLING:
Her fremlægges - meget gerne på skemaform - resultaterne af eksperimentet. Dels de
resultater som direkte er aflæst eller iagttaget, dels de efterbehandlede resultater, dvs.
omregnede eller grafisk afbildede. Der gives eksempler på alle beregninger. Laves
eksperimentet flere gange behøver, man kun at vise et eksempel på hver beregning.
5
I dette afsnit skal man IKKE kommentere eller vurdere resultaterne, kun anføre de nøgne
kendsgerninger.
Eksempel på opskrivning af en beregning:
Når man opskriver en beregning skal det gøres på følgende måde:
Først skrives formlen man bruger med symboler og derefter indsættes tallene fra ens
forsøg.
n(NaOH) = c∙V = 0,102 mol/L ∙ 0,0157 L = 0,00160 mol
Husk beregningen er vigtig nok til at den fortjener en linje for sig selv, og skal ikke
gemmes inde midt i teksten.
DISKUSSION OG FEJLKILDER:
Her kommenteres, forklares og vurderes resultaterne. Stemmer de overens med de
forventede (evt. tabel-data)? Hvorfor? Hvorfor ikke? Er de pålidelige? Hvilke fejlkilder
kan være årsag til afvigelserne? Menneskelige fejl er kun fejl som kan undgås, ikke
fejlkilder. Hvis der i vejledningen er angivet diskussionsspørgsmål, besvares disse i dette
afsnit.
KONKLUSION:
Her gives et resumé af de vigtigste resultater og påviste sammenhænge. Konklusionen
skal knytte sig til indledningens formål således, at de "spørgsmål", der rejstes der, skal
"besvares" her. Se gerne på dit formål.
6
OVERSIGT OVER LABORATORIEUDSTYR
7
1. REAKTIONEN MELLEM KOBBER OG DIBROM
Formål:
At undersøge den kemiske reaktion mellem et metal og et ikke-metal ved at identificere
produkterne. Ved forsøget skal de to grundstoffer kobber, Cu, og dibrom, Br2, reagere med
hinanden, og det skal vises at produktet er kobber(II)bromid, CuBr2.
Apparatur:
7 Reagensglas, reagensglasstativ, prop, sprittusch eller etiketter
Kemikalier:
Kobberspåner, dibrom-opløsning (bromvand, Br2 (aq)), kobber(II)sulfat-opløsning, kaliumbromidopløsning, sølvnitrat-opløsning, kaliumsulfat-opløsning, koncentreret ammoniakvand.
Fremgangsmåde:
A. Reaktionen mellem kobber og dibrom:
1) Kom lidt kobberspåner i reagensglasset.
2) Tilsæt (i stinkskabet) med engangspipette ca. 3 mL dibrom-opløsning. Sæt prop i reagensglasset
og ryst det grundigt i nogle minutter. Peg reagensglasset mod væggen.
3) Del væsken i to reagensglas, mens overskud af kobberspåner bliver tilbage. Markér glassene
hhv. A1 og A2. Glassene A1 og A2 skal anvendes i hhv. punkt B3 og B6.
B. Påvisning af kobber(II)-ioner og bromid-ioner:
Nu skal følgende hypotese påvises: Der er bromid-ioner og kobber(II)-ioner i den vandige
opløsning efter reaktionen i A!
Til det formål, laver vi en række kontrolforsøg, hvor vi afprøver de 2 reagenser ammoniakvand og
sølvnitrat. Observationerne indføres i skemaet nedenunder.
1) Hæld ca. 2 mL kobber(II)sulfat-opløsning i et nyt reagensglas. Tilsæt (i stinkskabet) lidt
koncentreret ammoniakvand. Hvis der dannes et hvidt bundfald, skal I tilsætte mere
ammoniakvand, indtil bundfaldet er gået i opløsning. Hvad iagttager du?
2) Hæld ca. 2 mL kaliumsulfat-opløsning i endnu et nyt reagensglas. Tilsæt (i stinkskabet) lidt
koncentreret ammoniakvand. Hvad iagttager du?
3) Tilsæt (i stinkskabet) lidt koncentreret ammoniakvand til opløsningen i reagensglas A1. Hvad
iagttager du?
4) Hæld ca. 2 mL kaliumbromid-opløsning i et nyt reagensglas. Tilsæt et par dråber sølvnitrat.
Hvad iagttager du?
5) Hæld ca. 2 mL kaliumsulfat-opløsning i endnu et nyt reagensglas. Tilsæt et par dråber
sølvnitrat. Hvad iagttager du?
6) Tilsæt lidt sølvnitrat-opløsning til opløsningen i reagensglas A2. Hvad iagttager du?
8
Observationer:
Kobber(II)sulfat
Kaliumbromid
Kaliumsulfat
Hvilke ioner er der
i opløsningen før
tilsætning af reagens?
A1
A2
?
?
Tilsætning af
ammoniakvand:
Tilsætning af
sølvnitrat:
Resultatbehandling:
1. Hvilke tegn på reaktion så du i trin A? Farveskift, gasudvikling, lysudvikling, bundfældning,
mm.?
2. Sammenhold observationerne ved tilsætning af ammoniakvand: Hvilken ion reagerer
ammoniakvand med?
Sammenhold med hypotesen og argumentér for hvad der er påvist.
3. Sammenhold observationerne ved tilsætning af sølvnitrat: Hvilken ion reagerer sølvnitrat med?
Sammenhold med hypotesen og argumentér for hvad der er påvist.
4. Opskriv reaktionsskemaet for reaktionen mellem kobber og dibrom til ioner.
Affaldsbehandling:
Forsøgsrester med ammoniakvand kommes i dunken til basisk affald, resten kommes i dunken til
surt affald.
9
2. OPVARMNING AF NATRIUMHYDROGENCARBONAT
Formål: At undersøge hvilken kemisk reaktion, der finder sted ved opvarmning af natriumhydrogencarbonat.
Teori: Natriumhydrogencarbonat (natron) har formlen NaHCO3 og er et fast hvidt pulver. Det er en
ionforbindelse (et salt). Det anvendes i husholdningen som hævemiddel, idet det afgiver gasser ved
opvarmning. Tilbage bliver et fast hvidt stof.
Man kunne forestille sig, at en af følgende reaktioner forløber (reaktionsskemaerne er ikke
afstemt):
(a)
NaHCO3 (s)  Na2O (s) + H2O (g) + CO2 (g)
(b)
NaHCO3 (s)  NaOH (s) + CO2 (g)
(c)
NaHCO3 (s)  Na2CO3 (s) + H2O (g) + CO2 (g)
Apparatur: Bunsenbrænder, trefod, digeltrekant, digel med låg, vægt.
Kemikalier: Natriumhydrogencarbonat.
Fremgangsmåde:
1. Rengør diglen, hvis det er nødvendigt. Anbring diglen i digeltrekanten på trefoden og opvarm
den, indtil den er rødglødende i bunden. Lad den stå, indtil den er ved stuetemperatur.
Ventetiden benyttes til resultatbehandlingens punkt 1 (se nedenfor).
2. Nulstil vægten, og aflæs massen m1 af den afkølede digel med låg. Fyld diglen ca. halvt op med
natriumhydrogencarbonat og aflæs massen m2 af digel med låg og NaHCO3.
3. Opvarm diglen med låg i ca. 10 min, så den er svagt rødglødende i bunden. Når ophedningen er
færdig, skal diglen afkøle. Ventetiden kan benyttes til resultatbehandlingens punkt 2-5.
4. Aflæs massen m3 af den afkølede digel med låg.
5. Diglen rengøres herefter med vand.
Måleresultater:
Masse af digel med låg/g
m1
Masse af digel med låg og NaHCO3/g
m2
Masse af digel med låg og ukendt stof/g
m3
10
Resultatbehandling:
1.
Afstem de tre reaktionsskemaer.
2.
Beregn massen af NaHCO3 og dernæst stofmængden af NaHCO3.
3.
Antag at omdannelsen af NaHCO3 sker efter reaktionsskema (a).
Bestem den stofmængde af Na2O, der dannes af den anvendte stofmængde NaHCO3. Beregn
dernæst massen af Na2O.
4.
Antag derefter, at omdannelsen af NaHCO3 sker efter reaktionsskema (b).
Beregn massen af NaOH.
5.
Antag til slut, at omdannelsen af NaHCO3 sker efter reaktionsskema (c).
Beregn massen af Na2CO3.
6.
Anvend vejeresultaterne fra forsøget til at beregne massen af det faste, ukendte stof, som ligger
tilbage i diglen.
7.
Hvilket reaktionsskema er det rigtige og hvorfor?
Affaldsbehandling: Affald må i denne øvelse kommes i skraldespanden.
11
3. SALTINDHOLDET I HAVVAND
Formål: At bestemme saltindholdet i havvand (i masseprocent).
Teori: Saltindholdet i havvand kan bestemmes ved titrering med en sølvnitratopløsning med kendt
koncentration.
Hvis man til en opløsning, som indeholder chloridioner, tilsætter en sølvnitratopløsning, dannes et
hvidt tungtopløseligt bundfald af sølvchlorid:
Cl- (aq) + Ag+ (aq)  AgCl (s)
eller
NaCl (aq) + AgNO3 (aq)  AgCl (s) + NaNO3 (aq)
For at kunne afgøre, hvornår ækvivalenspunktet1 er nået, tilsættes lidt 2,7-dichlorfluoresceinopløsning (DCF). DCF fungerer som indikator. Når ækvivalenspunktet passeres, dannes et blivende
lyserødt bundfald.
Forsøget bliver udført med mikroskala udstyr.
Apparatur: Magnetomrører med magnet, 100 μL mikropipette, 5 mL konisk kolbe, filtrerpapir, 1
mL kanyle med spids.
Kemikalier: Havvand, 0,100 M AgNO3-opløsning, 2,7-dichlorfluorescein-opløsning
Fremgangsmåde:
Husk at bruge den samme havvandsprøve til alle målingerne
1. I en 5 mL konisk kolbe afpipetteres 100 μL havvand og magneten kommes i kolben.
2. Tilsæt lidt demineraliseret vand og dernæst 1 dråbe DCF.
3. Den koniske kolbe rystes let.
4. Sug sølvnitrat- opløsning op i kanylen til der er ca. 1 mL i kanylen - aflæs det præcises volumen
i sprøjten (V1).
5. Sølvnitratopløsningen tilsættes dråbevis til havvandsopløsningen, indtil der netop opstår en
blivende lyserød farve (ækvivalenspunktet). Farveomslaget er lettere at observere, hvis et stykke
hvidt filtrerpapir anbringes under kolben.
6. Efter endt titrering aflæses den tilbageværende mængde sølvnitrat på kanylen (V2).
7. Titreringen udføres tre gange.
1
Ækvivalenspunktet er det tidspunkt under titreringen, hvor alle chlorid-ionerne i prøven netop er brugt op (den tilsatte
mængde sølv-ioner er ækvivalent med mængden af chlorid-ioner i prøven). På det tidspunkt skal titreringen standses.
12
Måledata:
V1
V2
V (AgNO3)tilsat
Forsøg 1
Forsøg 2
Forsøg 3
Resultatbehandling:
1. Beregn det gennemsnitlige tilsatte volumen sølvnitrat-opløsning ved ækvivalenspunktet.
2. Beregn stofmængden af tilsat sølvnitrat ved ækvivalenspunktet.
3. Bestem stofmængden af NaCl i havvandsprøven.
4. Beregn massen af NaCl i havvandsprøven.
5. Beregn masseprocenten af NaCl i havvandet (densiteten for havvandet sættes til 1,0 g/mL).
6. Sammenlign resultatet med nedenstående referenceværdier.
Tabelværdier:
Indholdet af chlorid i drikkevand ligger normalt på 20-30 mg/L.
Den vejledende maksimumværdi er 50 mg/L og den højest tilladelige værdi er 300 mg/L.
Havvand indeholder i middel ca. 20 g/L, hvilket svarer til ca. 3,5% NaCl.
Referenceværdier(NaCl):
Nordsøen 3,5 %
Bælterne 1,5%
Det Døde Hav 32%
Kattegat 2,0 %
Vestlige Østersø 0,8 %
Øresund 1,5 %
Søerne 0,005-0,01 %
Affaldsbehandling: Alt affald opsamles i affaldsglasset til surt affald i stinkskabet - husk at tage
magneten op med magnetdimsen.
13
4. SPÆNDINGSRÆKKEN
Formål:
At undersøge i hvilken rækkefølge man skal placere fire metaller samt hydrogen i
spændingsrækken.
I dette eksperiment skal du undersøge reaktionerne mellem forskellige metaller og opløsninger
indeholdende de tilsvarende metalioner eller syre. På baggrund af dine observationer, skal du
opstille metallerne samt hydrogen i rækkefølge efter reaktivitet, det vil her sige tilbøjelighed til at
afgive elektroner.
Sammenlign med spændingsrækken i bogen.
Fremgangsmåde:
1. Dæk dette arbejdsark med en plastiklomme.
2. Læg stumper af metallerne i hvert felt i deres respektive rækker.
Kobber: Finder du som kobberspåner. Læg et lille stykke i hvert felt.
Magnesium: Finder du som magnesiumbånd. Knæk små stykker af rullen, og læg et stykke i
hvert felt.
Zink: Finder du som små plader (zink i klip). Du skal kun bruge to plader. Der kan nemt
placeres 2 dråber på én plade!
Jern: Finder du som ståluld. Riv lidt af til hvert felt.
3. Dryp nogle få dråber af opløsningerne med metalioner i hvert felt i deres respektive kolonner.
Dog placeres to forskellige opløsninger på et stykke zink.
4. Observer og noter dine iagttagelser.
Lad evt. dråberne ligge et stykke tid på metallerne, da en reaktions kan foregå langsomt.
Er det svært at se om der er sket en reaktion, så prøv at duppe opløsningen af med lidt papir.
Dette kan med fordel gøres på zink pladen.
Cu2+(aq) fra
CuSO4(aq)
(SO42- er tilskuer)
Mg2+(aq) fra
MgSO4(aq)
(SO42- er tilskuer)
Cu(s)
Mg(s)
Zn(s)
Fe(s)
14
Zn2+(aq) fra
ZnSO4(aq)
(SO42- er tilskuer)
Fe3+(aq) fra
Fe(NO3)3(aq)
(NO3- er tilskuer)
H+(aq) fra
HCl(aq)
(Cl- er tilskuer)
Resultatbehandling:
1. I hvilke felter er der sket en kemisk reaktion?
2. I de tilfælde hvor der er sket en kemisk reaktion opskrives reaktionsskemaet for reaktionen.
Skriv tilstandsformerne efter hver reaktionsdeltager.
3. Placer metallerne og H2 i rækkefølge efter reaktivitet. Den mest reaktive skrives til venstre.
Begrund dit resultat.
4. Sammenlign dine resultater med spændingsrækken i bogen når I i gruppen er helt enige.
Affaldsbehandling: Forsøgsrester må komme i skraldespanden.
15
5. JERNINDHOLDET I STÅLULD
Formål: Formålet med øvelsen er at bestemme masseprocenten af jern i ståluld.
Teori:
Ståluld er næsten rent jern, men indeholder nogle få procent urenheder. Jernindholdet bestemmes
ved, at man først opløser stålulden i svovlsyre, hvorved der dannes jern(II)-ioner:
Fe(s) + 2 H+(aq) 
Fe2+(aq) +
H2(g)
Det ses, at 1 mol Fe giver 1 mol Fe2+. Indholdet af Fe2+ titreres med kaliumpermanganat, KMnO4
(K+ og MnO4):
5 Fe2+(aq) + MnO4(aq) + 8 H+(aq)  5 Fe3+(aq) +Mn2+(aq) + 4 H2O(l)
Det ses, at 1 mol MnO4- kan oxidere 5 mol Fe2+.
MnO4 har en intens violet farve og virker derfor selv som indikator. Så længe der er Fe2+ i
opløsningen, vil de tilsatte MnO4 straks blive reduceret til farveløs Mn2+. Ved ækvivalenspunktet
er alle Fe2+ oxideret til Fe3+, og ved ekstra tilsætning af MnO4, vil disse forblive i opløsningen,
som derfor får en rødlig farve.
Apparatur: 100 mL konisk kolbe, 100 mL måleglas, trefod med keramiknet, bunsenbrænder,
burettestativ og stativklemme, burette og buretteklemme, magnetomrører med magnet
Kemikalier: Ståluld, 1 M svovlsyre, 0,02 M KMnO4(aq) (aflæs den præcise koncentration på
flasken og notér denne nedenfor)
Fremgangsmåde:
1. Opløsning af stålulden:
En lille tot ståluld (ca. 0,1 g) afvejes nøjagtigt med tre decimaler i vejebåd, og kommes i en
konisk kolbe. 50 mL 1 M svovlsyre tilsættes. Kolben anbringes på en trefod med keramiknet
under udsugningen, og stålulden opløses under svag kogning. (Der forbliver nogle uopløste
urenheder, når jernet er opløst).
2. Titrering:
Når jernet er opløst, titreres den varme opløsning med 0,02 M KMnO4. Opløsningen bliver
efterhånden gullig (Fe3+), men alligevel er det nemt at bestemme ækvivalenspunktet, hvor
uomdannet MnO4 farver opløsningen svagt rødlig.
Måledata:
m(ståluld) /g
V(KMnO4) /mL
Forsøg
Koncentrationen af KMnO4-opløsningen med tre betydende cifre:
c(KMnO4)= ___________________________________________
16
Resultatbehandlinger:
1.
2.
3.
4.
5.
6.
Hvorfor kan jernet i stålulden opløses i svovlsyren?
Beregn stofmængden af tilsat KMnO4 (og dermed MnO4 ) ved ækvivalenspunktet.
Bestem stofmængden af jern(II)-ioner og jern.
Beregn massen af jern.
Beregn indholdet af jern i ståluld i masseprocent. Hvorfor er det ikke 100%?
Hvis dit pensum indeholder afstemning af redoxreaktioner, skal du vise, hvordan
reaktionsskemaet for reaktionen mellem jern(II)ioner og permanganat-ioner afstemmes.
Affaldsbehandling: Forsøgsrester skal i denne øvelse kommes i dunken for sure
opløsninger.
17
6. CITRONSYREINDHOLD I CITRONSAFT
Formål: Formålet med øvelsen er at bestemme masseprocenten af citronsyre i
citronsaft.
Teori:
Citronsaft indeholder citronsyre og meget små mængder af andre syrer (æblesyre,
vinsyre, …). Vi anser alt syren for at være citronsyre, men den fejl vi begår herved er
meget, meget lille.
Masseprocenten af citronsyre i en citron kan bestemmes ved en kolorimetrisk
titrering med NaOH. Der anvendes phenolphthalein som indikator (farveløs
ved pH under 8 - skifter til pink pH = 8-10)
Ovenstående figur er en zig-zag-formel af citronsyre-molekylet. I hvert knæk i formlen sidder et Catom. Derfor er citronsyrens molekylformel C6H8O7 (tæl selv efter).
Det er kun 3 af de 8 hydrogen, der kan fraspaltes som hydroner. Derfor skrives citronsyrens
molekylformel ofte som CitH3, hvoraf det tydeligt ses, at citronsyre er en trivalent syre.
Reaktionsskemaet for reaktionen mellem hydroxidioner og citronsyre kan nu skrives som
CitH3 (aq) + 3 OH- (aq)  Cit3- (aq) + 3 H2O (l)
Kemikalier:
Ca. 0,1 M NaOH (aflæs den præcise koncentration på flasken og noter denne nedenfor),
phenolphthalein (indikator)
Affaldsbehandling: Affald i dette forsøg må hældes i vasken.
Apparatur: citronsaft på flaske, 2*100 mL bægerglas, burette, magnetomrører med magnet, 25 mL
måleglas, lille bægerglas.
Fremgangsmåde:
1. Stil et 100 mL bægerglas på vægten og nulstil.
2. Afvej ca. 2 g citronsaft i bægerglasset og notér den præcise masse.
3. Tilsæt 20 mL demineraliseret vand og et par dråber phenolphthalein.
4. Buretten fyldes med NaOH-opløsning fra et lille bægerglas og nulstilles.
5. Citronsaften titreres med NaOH, indtil der opnås et farveskift til en svag, blivende rød farve.
Det tilsatte volumen NaOH aflæses på buretten og noteres.
6. Udfør pkt. 1-6 et antal gange til I har mindst 2 målinger med maks. 2% afvigelse.
18
Måledata:
Forsøg nr.
m(citronsaft) / g
V(NaOH) / mL
1
2
3
c(NaOH) =
M
Resultatbehandling:
1. Tegn citronsyrens strukturformel, hvor alle C-, O- og H-atomer kan ses.
2. Beregn stofmængden af NaOH udfra det tilsatte volumen.
3. Bestem stofmængden af citronsyre.
4. Beregn massen af citronsyre i den afmålte saft.
5. Beregn masseprocenten af citronsyre i citronsaften.
6. Gentag 2.-5. for de andre forsøg. Man skal kun vise et eksempel på en beregning, men
resultaterne skal beregnes. Indsæt i en tabel.
7. Beregn gennemsnittet af dine masseprocenter. Dette er masseprocenten af citronsyre i
citronsaft.
19
7. ASCORBINSYREINDHOLD I C-VITAMINTABLETTER
Formål:
Forsøgets formål er at bestemme ascorbinsyreindholdet i C-vitamintabletter ved en potentiometrisk
syre-base titrering.
Teori:
Vitamin C er ascorbinsyre, C6H8O6. Det er en svag organisk syre, der er livsvigtig for mennesker.
Ascorbinsyre findes især i frugt og friske grøntsager – specielt i solbær, jordbær, appelsin, citron,
grønkål og blomkål. Det anbefales, at voksne mennesker indtager ca. 75 mg om dagen, og det
dækkes rigeligt, hvis man spiser en varieret kost. Mangel på C-vitamin kan medføre, at man får
skørbug – gummerne bløder, tænder falder ud, sår heler ikke. C-vitamin fremmer derudover
optagelsen af jern i kroppen.
Indholdet af C-vitamin i tabletterne bestemmes ved en potentiometrisk syre-base titrering med en
ca. 0,1 M NaOH-opløsning. Potentiometrisk titrering vil sige titrering med et pH-meter.
Reaktionsskemaet er som følgende:
-
C6H8O6 (aq) + OH- (aq)  C6H7O6 (aq) + H2O (l)
Apparatur:
pH-meter med elektrode og holder, 100 mL bægerglas, magnetomrører og magnet, burette med
stativ og klemme.
Kemikalier:
C-vitamintabletter, ca. 0,1 M NaOH-opløsning (aflæs den præcise koncentration på flasken og noter
denne nedenunder). Puffer-opløsning.
Fremgangsmåde:
1. Først tjekkes at pH-metret er kalibreret korrekt. Dette gøres ved at nedsænke elektroden i en pufferopløsning med pH = 4, hvis pH-metret viser mere end 0,02 fra den rigtige pH, skal det kalibreres – Få en
vejledning fra læreren.
2. Bægerglasset indeholdende 7 stk. C-vitamintabletter, 30-40 mL demineraliseret vand og en magnet
stilles på magnetomrøreren og tablette opløses ved omrøring.
3. pH-elektroden anbringes i bægerglasset. Anbring den sådan at du er sikker på, at magneten ikke vil
berøre elektroden. Fyld om nødvendigt efter med demineraliseret vand, så elektrodens følsomme del er
dækket helt af opløsningen i bægerglasset.
4. Tænd magnetomrøreren. Aflæs pH-meteret (afhængig af pH-metre, spørg læreren hvordan I gør).
5. Hæld NaOH-opløsningen i buretten og nulstil den.
6. NaOH-opløsningen tildryppes nu til opløsningen i bægerglasset. Foretag aflæsning for hver tilsætning af
ca.1 mL base indtil lidt før ækvivalenspunktet (hvad sker der med pH-værdien her omkring?), hvor der
aflæses for hver dråbe tilsat base. Titreringen fortsættes indtil der efter ækvivalenspunktet kun er en svag
stigning i pH ved tilsætning af 1 mL base.
Affaldsbehandling: Affald i dette forsøg må hældes i vasken.
20
Målinger:
I nedenstående skema noteres samhørende værdier for tilsat basevolumen og pH i opløsningen.
V(NaOH)/mL
pH
V(NaOH)/mL
pH
V(NaOH)/mL
pH
V(NaOH)/mL
pH
NaOH-opløsningens nøjagtige koncentration står på flasken og noteres her:
c(NaOH) =
M
C-vitamin-indholdet ifølge deklarationen:______________________
Beregninger:
1. På et stykke millimeterpapir tegnes titrerkurven. V(NaOH) afsættes ud af 1. aksen og pH
afsættes ud af 2. aksen. Ved hjælp af titrerkurven bestemmes ækvivalenspunktet (marker din
aflæsning på titrerkurven):
V(NaOH)ækvivalenspunkt =
2.
3.
4.
5.
6.
7.
mL
Beregn den stofmængde NaOH, der er tilsat ved ækvivalenspunktet.
Bestem den stofmængde ascorbinsyre, der er i 7 stk. C-vitamintabletter.
Beregn én tablets ascorbinsyreindhold (resultatet afleveres i mg).
Sammenlign dit resultat med firmaangivelsen på tabletglasset.
Overvej og forklar betydningen af ordet syreneutral.
Opskriv reaktionsskemaet for reaktionen mellem ascorbat og mavesyre (H+).
21
8. ORGANISKE REAKTIONSTYPER
Formål: At undersøge reaktionstyperne: substitution, addition og forbrænding.
Teori:
Alkaner kan reagere med dibrom i substitutionsreaktioner (eksemplet er med pentan):
C5H12 + Br2  C5H11Br + HBr
Alkener reagerer med dibrom i additionsreaktioner (eksemplet er med ethen):
C
C
+
Br2
C
Br
C
Br
Almindelige billige stearinlys består af paraffin, der er faste alkaner, f.eks. C19H40. Alkaner kan
reagere i forbrændingsreaktioner
Apparatur:
Reagensglas, reagensglasstativ, prop, glasspatel, universalindikatorpapir, 1 L bægerglas, alu-folie,
lyskilde.
Kemikalier:
Bromvand Br2(aq), heptan, AgNO3-opløsning, hex-1-en, fyrfadslys, mættet Ca(OH)2-opløsning
("kalkvand").
Fremgangsmåde:
1a. Hæld først ca. 2 mL bromvand og dernæst ca. 2 mL heptan op i et reagensglas i stinkskabet og sæt prop
i glasset. Iagttag tofase-systemet. Ryst derefter grundigt og betragt igen systemet. Forklar farveskiftene.
Hvad siger forsøget om broms opløselighed? Belys glasset et stykke tid med lys fra en
overheadprojektor. Betragt igen systemet.
1b. Ryst igen reagensglasset og før en glasspatel ned i den fase, der ligger nederst. Et stykke
universalindikatorpapir berøres med enden af spatlen. Hvilken pH-værdi har væsken?
1c. Hæld 5-6 dråber AgNO3-opløsning ned i reagensglasset og iagttag hvad der sker.
1d. Hæld ca. 2 ml bromvand og ca. 2 mL heptan op i et reagensglas i stinkskabet som før, og sæt
igen prop i glasset og ryst det. Pak glasset ind i alufolie og lad det stå ½ time. Betragt igen
systemet. Er der sket noget, mens glasset har stået i mørke?
2.
Hæld først ca. 2 mL bromvand og dernæst ca. 1 mL hex-1-en op i et reagensglas i stinkskabet
og sæt prop i glasset. Ryst grundigt og betragt systemet. Er det nødvendigt at belyse her for at
få reaktionen til at forløbe?
3.
Sæt et stearinlys i bunden af et 1 L bægerglas og tænd lyset. Læg et låg over glasset med alufolie og iagttag fortættet vanddamp (dug) på glassets sider. Når lyset går ud, hældes lidt
kalkvand ned i glasset, folien sættet hurtigt på igen, og der rystes. Iagttag hvad der sker. Hvad
er reaktionsprodukterne ved forbrændingen af stearin?
22
Observationer og resultatbehandling:
1. Tegn modeller af observationerne i forsøg 1a og relatér dem til reaktionsskemaer for hvert
trin. Du skal også opskrive reaktionsskemaer når der ”blot” er tale om, at et stof bliver
opløst i et andet.
F.eks. Br2 (aq) → Br2 (heptan)
2. Måling af pH og tilsætning af sølvnitrat i forsøg 1b og 1c er metoder til at påvise et dannet
produkt fra substitutionsreaktionen:
a. Hvilket?
b. Dette produkt dannes i heptan-fasen, da det er der, reaktionen mellem heptan og
dibrom foregår, men stoffet går ned i vandfasen – hvorfor?
c. Hvilken reaktion undergår stoffet i vandfasen? Opskriv reaktionsskemaet.
d. Hvilket produkt fra ovenstående reaktion påviser
i. Indikatorpapiret?
ii. Reaktionen med sølvnitrat? Opskriv reaktionsskemaet.
3.
4.
5.
6.
Forklar hvad du observerer i forsøg 1d.
Forklar observationerne i forsøg 2 og opskriv reaktionsskema for den reaktion, der finder
sted – reaktionsskemaet skal opskrives med strukturformler for både reaktanter og
produkter.
Opskriv reaktionsskemaet for den fuldstændige forbrænding af stearin (C19H40).
Beskriv dine observationer ved tilsætning af kalkvand i forsøg 3, og opskriv
reaktionsskemaet for de reaktioner, der finder sted.
Affaldsbehandling:
Affaldet fra dette forsøg hældes i dunken til organisk affald.
23
9. STOFFERS BLANDBARHED
Formål:
Formålet med forsøget er at undersøge forskellige stoffers blandbarhed
Teori:
I dagligdagen kan man se, at ikke alle kemiske forbindelser kan blandes. Der findes en hovedregel om at
polære forbindelser kan blandes med polære forbindelser, mens upolære forbindelser kan blandes med
upolære forbindelser. Desuden kan ionforbindelser opløses i polære forbindelser. Dette skal eftervises med
dette lille forsøg.
Forklar i journalen hvad polære og upolære forbindelser er for nogle størrelser.
Materialer:
Reagensglasstativ, 6 reagensglas, 2 propper.
Kemikalier:
Knust I2, demineraliseret vand, heptan (rensebenzin), kobber(II)sulfat.
Fremgangsmåde:
1. Tag et reagensglas og fyld det en tredjedel med vand. Kom et par krystaller diiod i. Sæt prop på og ryst
forsigtigt. Observer.
2. Tag et nyt reagensglas. Tilsæt et par krystaller diiod, og fyld glasset en tredjedel med heptan. Sæt prop på
og ryst. Observer.
3. Tag nu indholdet fra de to reagensglas, og hæld dem efter hinanden i et tredje reagensglas. Observer. Sæt
en prop på, ryst, observer.
4. Tag et nyt reagensglas og fyld det en tredje del med vand. Kom nogle korn kobber(II)sulfat i glasset. Sæt
en prop i, ryst glasset, observer.
5. Tag et nyt reagens kom nogle korn kobber(II)sulfat i glasset, og fyld glasset en tredjedel med heptan.
Sæt prop på og ryst, observer.
6. Tag det sidste reagensgals og hæld indholdet fra de to reagensglas med kobber(II)sulfat op i det. Sæt
prop på ryst og observer.
Affaldshåndtering:
Alle reagensglassene tømmes i beholderen til organisk affald.
24
Måleresultater:
Noter dine observationer i skemaet nedenfor – lav evt. tegninger af det du ser.
Glas nummer
Observation
1
2
3
4
5
6
Efterbehandling:
1) Forklar dine observationer, ved at se på de molekyler, som du har i reagensglassene.
2) Opskriv reaktionsskemaet for opløsning af kobber(II)sulfat i vand
25
10. SALTES REAKTIONER
Formål:
Øvelsen består af to dele:
1) Saltes opløselighed og brug af opløselighedstabel
Her skal I undersøge forskellige saltes opløselighed i vand. Det gøres ved at
undersøge om forskellige ionkombinationer danner bundfald og samtidigt
ved at aflæse en opløselighedstabel.
I skal også øve jer i opskrivning, af reaktionsskemaer for fældningsreaktioner.
2) Identifikation af ioner i en opløsning.
I skal her, ved hjælp af fældningsreaktioner, prøve at identificere hvilke ioner,
der findes i nogle ukendte opløsninger.
Del 1: Fældningsreaktioner
Teori:
Hvis opløsninger af to letopløselige salte blandes, er det muligt, at der dannes en kombination af ioner, som giver et
tungtopløseligt salt.
Blandes fx en opløsning der indeholder Ag+-ioner med en opløsning der indeholder Cl--ioner, dannes det tungtopløselige
salt AgCl(s) og blandingen bliver grumset, dette kaldes en fældningsreaktion:
Reaktionsskema:
Ag+(aq) + Cl- (aq) → AgCl(s)
Det tungtopløselige stof kan herefter evt. filtreres fra.
Dette er en metode som fx. rensningsanlæg benytter sig af, for at fjerne fosfat-ioner fra spildevand.
Kemikalier:
Dråbeflasker med følgende opløsninger:
Natriumnitrat(aq)
Kaliumchlorid(aq)
Natriumphosphat(aq)
Sølvnitrat(aq)
Ammoniumchlorid(aq)
Jern(III)chlorid(aq)
Apparatur:
Plastiklomme med øvelsesark
26
Fremgangsmåde:
1) Find resultatskemaet på side 5 frem.
2) Placér plastiklommen på bordet mellem jer.
3) Dryp 2-3 dråber af først den ene og dernæst den anden, af de to opløsninger i
ønsker at undersøge, på det korrekte felt på plastlommen.
4) Noter i skemaet på side 28, om der dannes bundfald, samt hvilken farve bundfaldet har.
5) Gentages for hver af de 9 kombinationer af opløsninger der er i skemaet.
Efterbehandling:
For hver af de 9 blandinger skal i gøre følgende:
1) Opskriv hvilke ioner der findes i blandingen.
Eks: Blanding af natriumfosfat og sølvnitrat:
Na3PO4
Ioner: Na+, PO43AgNO3
Ioner: Ag+, NO32) Forudsig ud fra opløselighedstabellen, om der sker en
fældningsreaktion.
Hvis ja, opskriv reaktionsskemaet for reaktionen.
Eks:
Na3PO4 (aq) + 3AgNO3(aq) → 3NaNO3(aq) + Ag3PO4(s)
3) Passer jeres forudsigelser med jeres observationer?
27
Resultatskema del 1
NaNO3
Navn:
Ioner:
KCl
Navn:
Ioner:
Bundfald?
Evt. reaktionsskema:
NaNO3
Navn:
Ioner:
AgNO3
Navn:
Ioner:
Bundfald?
NaNO3
Navn:
Ioner:
FeCl3
Navn:
Ioner:
Bundfald?
Na3PO4
Navn:
Ioner:
KCl
Navn:
Ioner:
Bundfald?
Na3PO4
Navn:
Ioner:
AgNO3
Navn:
Ioner:
Bundfald?
Na3PO4
Navn:
Ioner:
FeCl3
Navn:
Ioner:
Bundfald?
NH4Cl
Navn:
Ioner:
KCl
Navn:
Ioner:
Bundfald?
NH4Cl
Navn:
Ioner:
AgNO3
Navn:
Ioner:
Bundfald?
NH4Cl
Navn:
Ioner:
FeCl3
Navn:
Ioner:
Bundfald?
28
Del 2: Påvisning af fosfat-ioner og sulfat-ioner
Fældningsreaktioner kan bruges til at påvise tilstedeværelsen af en bestemt ion i en opløsning.
Har man en vandprøve, som man formoder, indeholder en bestemt ion kan man tilsætte vandprøven en opløsning af en
ion, som lige præcis fælder den formodede ion. Fx. vil chloridionerne i en vandprøve kunne fældes ved tilsætning af en
vandig opløsning, der indeholder sølvioner.
Reaktionsskema:
Ag+(aq) + Cl- (aq) → AgCl(s)
Kemikalier:
Opløsning 1
Opløsning 2
Opløsning 3
Magnesiumchlorid(aq)
Bariumchlorid(aq)
Apparatur:
Plastikark med skema
Fremgangsmåde:
1) Placer plastikarket i mellem jer
2) Dryp nogle dråber af opløsning 1 i de korrekte felter på arket.
3) Kom nogle dråber af MgCl2-opløsningen i det korrekte felt på arket. Skriv jeres observationer ind i skemaet på side
30.
4) Kom nogle dråber af BaCl2-opløsningen i det korrekte felt. Skriv jeres observationer ind i skemaet på side 30.
5) Gentag med opløsning 2 og 3.
6) Til sidst test den opløsning, som ikke dannede bundfald med sølvnitrat – der skal laves en ny prøve et sted på arket,
hvor i kommer et par dråber af opløsning X og et par dråber sølvnitrat.
Efterbehandling:
Ud fra jeres observationer af bundfald/manglende bundfald og ved hjælp af opløselighedstabellen skal i besvare
følgende spørgsmål:
1) Hvilken opløsning indeholder sulfat? Begrund jeres svar.
2) Hvilken opløsning indeholder fosfat? Begrund jeres svar.
3) I testede den sidste opløsning ved at tilsætte sølvnitrat.
Hvilke mulige negative ioner indeholder den sidste opløsning?
4) Fosfat og sulfat påvises ved hjælp af fældningsreaktioner. Opskriv reaktionsskemaerne for de tre fældningsreaktioner
I observerede.
29
Resultatskema del 2
Opløsning 1 + MgCl2(aq)
Bundfald?
Opløsning 1 + BaCl2(aq)
Bundfald?
Bundfald?
Bundfald?
Bundfald?
Bundfald?
AgNO3 og opløsning X: Bundfald?
Opløselighedstabel:
30

Kemi C - VUC Aarhus

Transcription

Similar documents

Forårspakke - VUC Storstrøm

Rebild Produktionsskole Træ & Metal

Øvelsesvejledninger til laboratoriekursus i Kemi B 2016

OZ 2062-221CM5-40-10 SENJU MANUFACTURING (EUROPE

SNI Cafeteria - Skibbild Nøvling Byportal

KURSISTPORTALEN - VUC Holstebro Lemvig Struer

Henvendelse fra Lederforeningen for VUC

VUC Roskilde søger en HF studiesekretær på 30 timer til vores

Sikkerhedsfodtøj - Julius Nielsen og Søn

ALMEN VOKSENUDDANNELSE – AVU