ΑΝΤΙΔΡΑΣΕΙΣ ΟΞΕΙΔΟΑΝΑΓΩΓΗΣ

Transcript

1 2 ΕΚΦΕ ΗΡΑΚΛΕΙΟΥ Επιμέλεια: Ορφανάκη Πόπη-Χημικός Φωτγραφίες: Κωτίτσας Αρισττέλης-Βιλόγς ΑΝΤΙΔΡΑΣΕΙΣ ΟΞΕΙΔΟΑΝΑΓΩΓΗΣ (Άσκηση 5 εργαστηριακύ δηγύ - Β Λυκείυ κατεύθυνσης) Α. Αντιδράσεις απλής αντικατάστασης Στις αντιδράσεις αυτές, ένα στιχεί μιας ένωσης (μέταλλ ή αμέταλλ) αντικαθίσταται από ένα δραστικότερό τυ. Στην περίπτωση των μετάλλων, τ στιχεί πυ αντικαθίσταται παίρνει ηλεκτρόνια, δηλαδή ανάγεται, ενώ τ δραστικότερό τυ δίνει τα ηλεκτρόνια, δηλαδή ξειδώνεται. Σ αυτό τ πείραμα θα μελετήσυμε τν αναγωγικό χαρακτήρα διαφόρων μετάλλων, όπως των Cu, Fe, Mg, Al, Zn και Ag και θα συγκρίνυμε τη δραστικότητά τυς. ΑΠΑΙΤΟΥΜΕΝΑ ΟΡΓΑΝΑ ΚΑΙ ΑΝΤΙΔΡΑΣΤΗΡΙΑ ΟΡΓΑΝΑ ΑΝΤΙΔΡΑΣΤΗΡΙΑ 3 στηρίγματα με 15 δκιμαστικύς σωλήνες Δ. CuSO 4.5H 2 O 0,1M Σιδερένια λαβίδα Δ. FeSO 4.7H 2 O 0,1M Ογκμετρικός κύλινδρς 10 ml Δ. AlCl 3.6H 2 O 0,1M Δ. AgNO 3 0,1M Δ. HCl 3M Ψήγματα Zn Ψιλό σύρμα κυζίνας (Fe) Αλυμινόχαρτ (Al) Φύλλ χαλκύ (Cu) Ταινία Μαγνησίυ (Mg) AgNO3 CuSO 4.5H2O AlCl 3.6H2O 0,1M 0,1M 0,1M 7H 2 O FeSO 4. 0,1M HCl 3M

2 ΠΕΙΡΑΜΑΤΙΚΗ ΔΙΑΔΙΚΑΣΙΑ AgNO3 CuSO 4.5H2O AlCl 3.6H2O 0,1M 0,1M 0,1M 7H 2 O Πείραμα 1 Σε 4 δκιμαστικύς σωλήνες ρίχνυμε 5ml διαλύματς CuSO 4.5H 2 Ο 0,1M και: 1 ς σωλήνας ταινία Mg μήκυς 1-2cm 2 ς σωλήνας ψήγμα Zn 3 ς σωλήνας τεμάχι από σύρμα κυζίνας (Fe) 4 ς σωλήνας ταινία από αλυμινόχαρτ (Al) Τ Mg αντιδρά γρήγρα και μαύρι κόκκι διασκρπίζνται στ διάλυμα. Τ ίδι συμβαίνει και με τν Zn με αργότερ ρυθμό. Τ σύρμα (Fe) αρχικά μαυρίζει και γρήγρα παίρνει τ χρώμα τυ χαλκύ, ενώ σε λίγα λεπτά τ διάλυμα πρασινίζει. Τ αλυμινόχαρτ (Al) μετά από 15-20min αρχίζει να κάνει τρύπες και μέχρι την επόμενη μέρα διαλύεται. FeSO 4. 0,1M Τα μέταλλα Mg, Zn, Fe, Al είναι δραστικότερα από τ Cu HCl 3M 2 ΕΚΦΕ ΗΡΑΚΛΕΙΟΥ

3 Πείραμα 2 Σε 3 δκιμαστικύς σωλήνες ρίχνυμε 5ml διαλύματς AlCl 3.6H 2 O 0,1M και: 1 ς σωλήνας ταινία Mg 2 ς σωλήνας ψήγμα Zn 3 ς σωλήνας τεμάχι από σύρμα κυζίνας (Fe) To Mg αντιδρά και παράγεται μια λευκή υσία η πία μετά από λίγες ώρες κατακάθεται και την επόμενη μέρα τ Mg έχει εξαφανιστεί. Ο Zn και Fe δεν αντιδρύν (δεν παρατηρείται καμιά μεταβλή). To Mg είναι πι δραστικό από τ Al O Zn και Fe είναι λιγότερ δραστικά από τ Al Πείραμα 3 2 ΕΚΦΕ ΗΡΑΚΛΕΙΟΥ O Zn είναι πι δραστικός από τ Fe 2 ΕΚΦΕ ΗΡΑΚΛΕΙΟΥ Σε δκιμαστικό σωλήνα ρίχνυμε 5ml διαλύματς FeSO 4.7H 2 O 0,1M και ψήγμα Zn. Παρατηρύμε ότι Zn μαυρίζει με αργό ρυθμό, επμένως αντικαθιστά τ Fe.

4 Πείραμα 4 Σε 5 δκιμαστικύς σωλήνες ρίχνυμε από 5ml διαλύματς HCl 3M και: 1 ς σωλήνας ταινία Mg 2 ς σωλήνας ψήγμα Zn 3 ς σωλήνας τεμάχι από σύρμα κυζίνας (Fe) 4 ς σωλήνας ένα «μπαλάκι» από αλυμινόχαρτ (Al) 5 ς σωλήνας ένα τεμάχι από φύλλ Cu Τ Mg, o Zn και Fe αντιδρύν άμεσα, δημιυργώντας αναβρασμό εντνότερ στ Mg, λιγότερ έντν στν Zn και ακόμη λιγότερ στ Fe. Τ Al, ενώ αρχικά δεν αντιδρά, σε 3-4 min αντιδρά έντνα και μετά από 2-3 min εξαφανίζεται. Τέλς, Cu δεν αντιδρά. Τα μέταλλα Mg, Fe, Zn, Al είναι δραστικότερα από τ υδργόν (Η) Ο Cu είναι λιγότερ δραστικός από τ υδργόν (Η) Πείραμα 5 2 ΕΚΦΕ ΗΡΑΚΛΕΙΟΥ Κόβυμε μια λωρίδα Cu μήκυς περίπυ 10cm και πλάτυς 1cm, την τυλίγυμε σ ένα μλύβι ώστε να απκτήσει σπειρειδές σχήμα και την τπθετύμε μέσα σ ένα μικρό δκιμαστικό σωλήνα. Ρίχνυμε διάλυμα AgNO 3 0,1M μέχρι να σκεπαστεί η ταινία. Τ χρώμα τυ χαλκύ από καστανκόκκιν μετατρέπεται σε ασημί γιατί Ag επικάθεται στ φύλλ Cu. Με την πάρδ τυ χρόνυ η πσότητα τυ Ag αυξάνεται και αν τ διάλυμα AgNO 3 είναι πυκνότερ, τότε πάνω στην ταινία Cu παρατηρύνται σχηματισμί Ag πυ μιάζυν με «σταλακτίτες», ενώ συγχρόνως τ διάλυμα χρωματίζεται μπλε. O Cu είναι πι δραστικός από τν Ag Συνψίζντας τα πρηγύμενα συμπεράσματα, καταλήγυμε στη σειρά δραστικότητας των παραπάνω μετάλλων σε σύγκριση και με τ υδργόν: Mg, Al, Zn, Fe, H, Cu, Ag 2 ΕΚΦΕ ΗΡΑΚΛΕΙΟΥ

5 Παραγωγή και ανίχνευση υδργόνυ (Η 2 ) Σ ένα μεγάλ δκιμαστικό σωλήνα ρίχνυμε μικρή πσότητα (περίπυ 20ml) δ. HCl (1+1) και 5-6 ψήγματα Zn. Κλείνυμε με φελλό από τν πί περνάει σωληνάκι με ακρφύσι. Διαβιβάζυμε τ υδργόν πυ παράγεται μέσα σε σαπυνόνερ (νερό + υγρό πιάτων), αφύ βυθίσυμε τ ακρφύσι μέσα στ διάλυμα. Στην επιφάνεια τυ σαπυνόνερυ δημιυργύνται φυσαλίδες υδργόνυ (Η 2 ) (αφρός). Αν πλησιάσυμε μια αναμμένη παρασχίδα, δημιυργείται φλόγα και ακύγεται χαρακτηριστικός κρότς της ανάφλεξης τυ υδργόνυ. 2 ΕΚΦΕ ΗΡΑΚΛΕΙΟΥ

6 Β. Αντιδράσεις ξειδαναγωγής πλύπλκης μρφής Οξειδωτική δράση όξινυ δ. υπερμαγγανικύ καλίυ (KMnO 4 ) 1. Μαγικός απχρωματισμός Σε πλαστική φιάλη νερύ ρίχνυμε νερό μέχρι τη μέση ή περισσότερ. Στη συνέχεια διαλύυμε 2-3 κόκκυς KMnO 4 και πρσθέτυμε λίγες σταγόνες πυκνύ H 2 SO 4. Πρηγυμένως έχυμε βρέξει τ καπάκι τυ μπυκαλιύ και έχυμε πρσθέσει μικρή πσότητα στερεύ Na 2 SO 3, ώστε να κλλήσει, χωρίς να μας δυν. Κλείνυμε τ μπυκάλι με τ παραπάνω καπάκι και ανακινύμε δυνατά τ περιεχόμεν. Παρατηρύμε ότι τ διάλυμα απχρωματίζεται. 2. Άλλες αντιδράσεις όξινυ διαλύματς KMnO 4 Σε 3 δκιμαστικύς σωλήνες πρσθέτυμε αντίστιχα: 1 ς σωλήνας: 5ml δ. FeSO 4.7H 2 O 0,1M 2 ς σωλήνας: 5ml δ. KI 0,1M 3 ς σωλήνας: 5ml δ.h 2 O 2 0,1M και 5-6 σταγόνες δ. H 2 SO 4 3M. Στη συνέχεια πρσθέτυμε και στυς τρεις από 1ml διαλύματς KMnO 4 0,05M 1 ς σωλήνας: απχρωματισμός διαλύματς (σχηματισμός ιόντων Mn 2+ ). 2 ς σωλήνας: τ διάλυμα παίρνει τ χρώμα τυ ιωδίυ (σχηματισμός J 2 ) και αν πρσθέσυμε λίγυς κόκκυς αμύλυ θα πάρυμε τ σκύρ μπλε χρώμα. 3 ς σωλήνας: τ διάλυμα απχρωματίζεται και συγχρόνως παράγνται φυσαλίδες Ο 2 (σχηματισμός ιόντων Mn 2+ και Ο 2 ). Πρσθήκη αμύλυ

7 Οξειδωτική δράση όξινυ διαλύματς διχρωμικύ καλίυ (K 2 Cr 2 O 7 ) Σε 3 δκιμαστικύς σωλήνες πρσθέτυμε αντίστιχα: 1 ς σωλήνας: 5ml δ. FeSO 4.7H 2 O 0,1M 2 ς σωλήνας: 5ml δ. KI 0,1M 3 ς σωλήνας: 5ml δ.h 2 O 2 0,1M και 5-6 σταγόνες δ. H 2 SO 4 3M. Στη συνέχεια πρσθέτυμε και στυς τρεις από 1ml διαλύματς K 2 Cr 2 O 7 0,05M 1 ς σωλήνας: τ διάλυμα χρωματίζεται πράσιν(ιόντα Cr 3+ ) 2 ς σωλήνας: τ διάλυμα παίρνει τ χρώμα τυ ιωδίυ και αν πρσθέσυμε λίγυς κόκκυς αμύλυ θα πάρυμε τ σκύρ μπλε χρώμα. 3 ς σωλήνας: τ διάλυμα αρχικά χρωματίζεται βαθύ μπλε, γιατί σχηματίζεται η βαθυκύανη υπερξειδική ένωση CrO(O 2 ) 2, η πία είναι ασταθής και διασπάται σε λίγα δευτερόλεπτα πρς Cr 3+ +O 2. Έτσι τ χρώμα από μπλε γίνεται πράσιν και δημιυργύνται φυσαλίδες Ο 2, σύμφωνα με τις αντιδράσεις: Cr 2 O H 2 O 2 + 2H + 2CrO(O 2 ) 2 + 5H 2 O 4CrO(O 2 ) H + 4Cr H 2 O + 7O 2

8 Λεύκανση διαλύματς ιωδίυ (Ι 2 ) 1. Σε μικρή πσότητα ινπνεύματς διαλύυμε 2-3 κρυστάλλυς ιωδίυ (I 2 ). Με ένα πινέλ βάφυμε ένα φύλλ χαρτί και τ αφήνυμε να στεγνώσει. 2. Σε λίγ νερό διαλύυμε θειώδες νάτρι (Na 2 SO 3 ) ώστε να γίνει πλτός. Μ ένα πινελάκι γράφυμε κάτι ή ζωγραφίζυμε στ χαρτί ιωδίυ. Σχηματίζνται λευκά γράμματα, γιατί τ ιώδι (J 2 ), σαν ξειδωτικό, ανάγεται σε ιόντα J -, πυ είναι άχρωμα, επμένως τα γράμματα έχυν τ αρχικό χρώμα τυ χαρτιύ, δηλαδή λευκό.