Redoksreaksjonar OPPGÅVER. Repetisjon frå kjemi 1

Transkript

1 3 Redoksreaksjonar OPPGÅVER Repetisjon frå kjemi I elektronprikkmodellen av ammoniakkmolekylet nedanfor er ytterelektrona teikna med ulik farge. H N H a) Kva heiter det elektronparet som er farga raudt? b) Kva kallar vi dei tre andre elektronpara? c) Elektronegativitetsverdien for N er 3,0 og for H 2,1. Kva meiner vi med elektronegativitet? Er N H-bindinga ei polar eller ei upolar kovalent binding? d) Ammoniakkmolekylet er ovanfor teikna i eitt plan, men i røynda er det tredimensjonalt. Er molekylet ein dipol eller ikkje? Grunngi svaret Kva for ei utsegn om bindingar er rett? A) Eit molekyl med berre upolare bindingar kan vere ein dipol. B) Eit molekyl med berre polare bindingar kan vere eit upolart molekyl. C) Det er to bindingselektron i ein dobbelbinding. D) I NaCl har natrium (gruppe 1) to bindingselektron felles med klor (gruppe 17). H Kva for nokre av desse påstandane er sanne? a) Metall dannar svært sjeldan negative ion. b) Alkalimetall dannar berre ion med ioneladning +1. c) Fe(N ) 2 heiter jern(ii)nitrat. d) Ca(N ) 2 heiter kalsiumnitrat. e) Cu heiter kopar(i)sulfat. f) Eit jernion kan ha ladningen 1+, 2+ eller Namnet på eit metallion blir ofte oppgitt med ioneladningen som eit romartal i parentes. a) Kvar i periodesystemet står dei metalla som du må oppgi ioneladningen for? Kva for nokre unntak kjenner du til? b) Kva grupper av metall i periodesystemet treng du ikkje å oppgi ioneladningen for i namnet? c) Skriv namn på ionesambindinga: 1) CaCl 2 2) CuCl 2 3) Fe 2 4) AlCl 3 d) Skriv formelen for 1) kalsiumfluorid 2) bly(iv)oksid 3) jern(ii)oksid 4) sinkklorid e) Lag formelen for saltet ved å kombinere dei oppgitte iona. 1) Na + og PO 4 3 2) Ca 2+ og PO 4 3 3) Al 3+ og PO OPPGÅVER Redoksreaksjonar

2 3.0.5 Vi legg nokre metall i vatn. Kva for eit metall vil reagere lettast med vatn? A) Zn B) Ca C) Fe D) Pb Spenningsrekkja blir òg kalla reaktivitetsrekkja. Gi eit par døme på at metalla lengst til venstre (sjå side 41 i grunnboka) reagerer lettast med andre stoff a) Forklar kva vi meiner med system og omgivnader når vi studerer entalpiendringar. b) Kva er entalpi, og kva meiner vi med ei entalpiendring? c) Kva fortel forteiknet til H om ein reaksjon? 3.1 Reduksjon og oksidasjon er gamle omgrep Orda oksidasjon og reduksjon har eit historisk opphav. Forklar samanhengen mellom bruken av orda i dag og den opphavlege tydinga av orda Jern finst i meteorittar, men elles ikkje i fri tilstand i naturen. Kan du forklare kvifor? Vi kan framstille kopar på laboratoriet ved å leie hydrogengass gjennom eit røyr med oppvarma kopar(ii)oksid. I tillegg til kopar blir det danna vassdamp i reaksjonen. a) Skriv balansert likning for reaksjonen. b) Kva for observasjonar er teikn på at reaksjonen skjer? c) Kva kallar vi den prosessen der eit metalloksid blir omdanna til metall? d) Kva for eit stoff er reduksjonsmiddel i reaksjonen, og kva skjer med det? Kombiner omgrepa 1 4 med tilhøyrande utsegner A D. 1. reduksjon 2. oksidasjon 3. reduksjonsmiddel 4. oksidasjonsmiddel A. Rusting av jern: Fe(s) Fe 2 (s) B. Eit stoff som blir brukt til å redusere eit anna stoff. C. Utvinning av jern frå jernmalm: Fe 2 (s) Fe(s) D. Et stoff som brukes til å oksidere et annet stoff. 3.2 Utviding av omgrepa oksidasjon og reduksjon Dei to halvreaksjonane i ein redoksreaksjon er: Al + 3OH Al(OH) 3 + 3e + 2H 2 O + 4e 4OH Skriv den balanserte likninga for redoksreaksjonen For reaksjonen Al(s) + Cl 2 (g) AlCl 3 (s) skal du skrive a) halvreaksjonen for oksidasjonen og for reduksjonen b) balansert redoksreaksjon OPPGÅVER Redoksreaksjonar 21

3 3.2.3 For reaksjonen Ag 2 O(s) Ag(s) + (g) skal du skrive a) halvreaksjonen for oksidasjonen og for reduksjonen b) balansert redoksreaksjon Kva er oksidasjonstalet til svovel i a) Na 2 b) S c) S 8 d) CaS e) Na 2 S 2 f) KHS I kva for nokre par av stoff (1 5) er oksidasjonstalet forskjellig for det oppgitte grunnstoffet? 1. N i N 2 O 5 og HN 2. Na i NaCl og NaH 3. F i HF og ClF 4. O i CO og H 2 5. C i CH 4 og C Set nitrogenoksida i ei rekkje etter aukande oksidasjonstal for nitrogen: N 2 O 5, N 2 O, N, NO, N Salt av innskotsmetall har ofte fine fargar, og kromsalt er døme på det. (Ordet krom stammar frå khroma (gr.) = farge.) Finn oksidasjonstalet for krom i sambindinga a) CrCl 3 (fiolett) b) Cr 2 (grøn) c) Na 2 CrO 4 (gul) d) Cr(OH) 2 (gulbrun) e) Cr (brunsvart) f) K 2 Cr 2 O 7 (oransje) Eksamen 3KJ, V02, del av oppgåve 4(2) Figuren viser ein del av krinsløpet til nitrogen i eit ferskvatn. Bruk oksidasjonstal og avgjer om bakteriane oksiderer eller reduserer nitrogen. Nitrogenets kretsløp i vann N NH 3 N Nitratbakterier Nitrittbakterier Eit dobbeltsalt er eit salt tenkt oppbygt av to salt. I formelen for dobbelsaltet blir like atom i dei to salt lagde saman og skrivne samla. Til dømes blir eit dobbelsalt av FeO og Fe 2 gjerne skrive Fe 3 O 4. a) Skriv formelen for dei to salta kaliumsulfat og krom(iii)sulfat. Legg saman like atom og finn den enklast moglege formeleininga. b) På side 207 i grunnboka er denne formelen gitt: +I+II Li 2 Co Kva for to oksid består dobbelsaltet av? c) På side 207 i grunnboka står denne formelen: +I +III LiCo Kva for to oksid består dobbelsaltet av? Korleis er den oppgitte formelen vorten til? d) Kryolitt har formelen Na 3 AlF 6 (side 209 i grunnboken). Kva er formlane for natriumfluorid og for aluminiumfluorid? Kva må forholdet mellom salta i kryolitt vere? 22 OPPGÅVER Redoksreaksjonar

4 Eit dobbelsalt har to forskjellige ion med den same ladningstypen (+ eller ) i formelen. Finn oksidasjonstalet til metallet eller metalla i dobbelsaltet. a) KCr( ) 2 b) NH 4 Fe( ) 2 c) Cu 2 C (OH) Vurder om reaksjonen er ein redoksreaksjon, og grunngi svaret: a) 2Li(s) + Cl 2 (g) 2LiCl(s) b) 2H 2 S + S 2H 2 O + 3S c) Cu(s) + 2Ag + (aq) Cu 2+ (aq) + 2Ag(s) d) Ag + (aq) + Br (aq) AgBr(s) e) 2NaCl + H 2 Na 2 + 2HCl Grunnstoff i periode 2 og 3 lagar sambindingar med oksygen. Figuren viser maksimalt tal på oksygenatom per grunnstoffatom i formeleiningane. Antall O-atomer Li Be B C N O F Ne Na Mg Al Si P S Cl Ar a) Skriv formlane for oksida. Set på oksidasjonstalet til grunnstoffa i sambindingane. b) Kva er oksidasjonstalet til fluor i oksidet? Kan fluor ha noko anna oksidasjonstal? c) Kva er oksidasjonstalet til klor i oksidet? d) Her er nokre andre sambindingar av klor og oksygen. Rekn ut oksidasjonstalet til klor i kvar av desse formlane: i) Cl ii) Cl 2 O iii) Cl iv) Cl v) ClO I kva for ein av desse prosessane ligg det ein reduksjon? A) S 2 2 B) S 2 S C) S 2 2 S D) S a) Når vi leier S ned i vatn, får vi svovelsyre, H 2. Skriv likning for reaksjonen og bestem oksidasjonstala til S i oksidet og i syra. b) Lag ei tilsvarande likning for reaksjonen der C i vatn gir karbonsyre. Finn oksidasjonstala til C i C og i karbonsyra. c) Kva er samanhengen mellom oksidasjonstalet til det spesielle grunnstoffet i oksidet og i syra ovanfor? Det gjeld òg i punkt d) f). d) Når vi leier S ned i vatn, får vi svovelsyrling. Kva er formelen for denne syra? Kva er oksidasjonstalet til S i denne syra? e) Av klor er det fleire oksid. Kva er (den enklaste) formelen for syra som svarar til dikloroksid Cl 2 O? f) Diklorheptaoksid, Cl 2 O 7, er ei fargelaus og oljeaktig væske som gir sur vassløysning. Kva kan formelen vere for den syra som blir danna: HCl, HCl eller HClO 4? Kva for eit oksid reagerer med vatn og dannar HN? Grunngi svaret. A) N 2 O 5 B) N 2 O C) N 2 D) NO I kva for ein reaksjon får N-atomet størst auke i oksidasjonstal? A) 2NH 3 (g) + 3CuO(s) N 2 (g) + 3Cu(s) + 3H 2 O(l) B) 2NO(g) + (g) 2N (g) C) 4N (g) + (g) + H 2 O(l) 4HN (aq) D) 2N (aq) + Cu(s) + 4H + (aq) 2N (g) + Cu 2+ (aq) + 2H 2 O(l) OPPGÅVER Redoksreaksjonar 23

5 Omgrepa oksidasjon og reduksjon kan definerast på ulike måtar. I ei forklaring vel vi den definisjonen som passar best. a) Gjer greie for fire ulike definisjonar av oksidasjon/reduksjon. b) For kva for ein type stoff eignar elektrondefinisjonen seg godt? c) Kva for ein av definisjonane er mest generell og kan brukast i alle tilfelle? Finn ut kva for nokre av reaksjonane a) g) som er redoksreaksjonar. Grunngi svara. a) C 3 H 8 (g) + 5 (g) 3C (g) + 4H 2 O(l) b) 2AgN (aq) + MgI 2 (aq) 2AgI(s) + Mg(N ) 2 (aq) c) Pb(s) + Pb (s) + 2H 2 (aq) 2Pb (s) + 2H 2 O(l) d) KOH(aq) + HCl(aq) H 2 O(l) + KCl(aq) e) Mg(s) + 2HCl(aq) H 2 (g) + MgCl 2 (aq) f) Cu (aq) + Mg(s) Cu(s) + Mg (aq) g) H 2 (aq) + CaC (s) Ca (s) + H 2 O(l) + C (g) a) Forklar kvifor propan-1-ol er ein primær alkohol. b) Forklar kva som blir danna når vi oksiderer propan-1-ol i to steg. c) Skriv strukturformlar for propan-1-ol og oksidasjonsprodukta. Set på oksidasjonstal for det C-atomet der reaksjonen skjer. NB Vi setter oksidasjonstalet for resten av karbonskjelettet lik 0. d) Kva for eit oksidasjonsmiddel blir brukt ved oksidasjon av alkoholar? a) Skriv strukturformelen for 1) metanol, 2) metanal (formaldehyd), 3) metansyre (maursyre), 4) karbondioksid b) Rekn ut oksidasjonstalet til C i kvart molekyl. NB Her sit dei funksjonelle gruppene ikkje på noko karbonskjelett, og alle atoma i ein formel må vurderast for å finne oksidasjonstalet til C. c) Forklar kvifor omdanninga av metanol til metanal, vidare til metansyre og så til karbondioksid er oksidasjonar. 3.3 Balansering av redoksreaksjonar Til produksjon av databrikker til datamaskiner, lommereknarar og solceller treng ein svært reint silisium. Det kan lagast av reint silisiumklorid ved ein redoksreaksjon med hydrogengass: SiCl 4 (l) + H 2 (g) Si(s) + HCl(g) Sett oksidasjonstal på atoma og balanser reaksjonen slik at elektronrekneskapen går opp Kaliumklorat blanda med karbon blir brukt i fyrverkeri. Når blandinga eksploderer, skjer det ein redoksreaksjon, og det blir frigjort nok energi til at kaliumiona i saltet sender ut fiolett lys. KCl (s) + C(s) KCl(s) + C (g) Set oksidasjonstal på atoma og balanser redoksreaksjonen. Gjer greie for elektronrekneskapen i redoksreaksjonen Magnetitt er eit jernmineral med formelen Fe 3 O 4. a) Vis at magnetitt er eit dobbelsalt av jern(ii)oksid og jern(iii)oksid. Kva er oksidasjonstalet til Fe i kvart av oksida? Kva er det gjennomsnittlege oksidasjonstalet til Fe i magnetitt? 24 OPPGÅVER Redoksreaksjonar

6 b) Jern kan framstillast av magnetitt ved reduksjon med karbonmonoksid. Kva må òg bli danna i reaksjonen? c) Balanser reaksjonen ved hjelp av oksidasjonstal og vis elektronrekneskapen. Skriv redoksreaksjonen med tilstandssymbol Balanser reaksjonen ved hjelp av oksidasjonstal. Vis elektronrekneskapen. a) H 2 S + H 2 O + S b) N + H 2 O HN + NO c) NH 3 + NO + H 2 O Bly kan framstillast av mønje, Pb 3 O 4, i reduksjonen med kol, C. Det lagar seg òg karbondioksid i reaksjonen Jern reagerer med svovel og dannar jern(ii)sulfid. Det er ein redoksreaksjon. a) Skriv totalreaksjonen på makronivå. b) Skriv halvreaksjonane for jern og for svovel på mikronivå Israel produserer brom, Br 2 (l), industrielt frå naturlege saltvasskjelder som Daudehavet. Då leier dei klorgass ned i saltvatnet. Vatnet inneheld 4700 ppm Br, og har ein tettleik på 1,1 kg/l. a) Skriv reaksjonslikning for reaksjonen. b) Kor mange liter saltvatn må dei ha for å produsere 1,00 kg brom? Vi har ein kaliumjodidløysning, KI(aq), som er tilsett stivelse. Kva for ein gass gjer løysninga blåsvart? A) H 2 B) N 2 C) Cl 2 D) I redokstitreringer, som i syre-base-titreringar, treng vi stoff som kan vise når ekvivalenspunktet er nådd. Vi kan ikkje bruke ph-indikatorar. I nokre titreringar har standardløysninga ein eigen farge som blir annleis når ekvivalenspunktet er nådd. Sjå oppgåve I andre titreringar tilset vi ein spesiell indikator som viser når ekvivalenspunktet er nådd. Sjå oppgåve a) Vis at mønje er eit dobbelsalt av bly(ii)oksid og bly(iv)oksid. b) Skriv ei balansert likning for framstillinga. c) Rekn ut massen av det blyet som kan framstillast av 35 kg mønje når utbyttet er 85 % Når vi skal finne innhaldet av jern(ii) i ei løysning, kan vi titrere med ei løysning av kaliumpermanganat, KMnO 4, som er fiolettfarga. I titreringa blir jern(ii) oksidert til jern(iii), og det lagar seg fargelaust Mn 2+ dannes. Ved ekvivalenspunktet vil ekstra tilsetjing av permanganat farge løysninga svakt rosa. Reaksjonen som skjer, er 5Fe 2+ (aq) + MnO 4 (aq) + 8H + (aq) 5Fe 3+ (aq) + Mn 2+ (aq) + 4H 2 O(l) OPPGÅVER Redoksreaksjonar 25

7 Eksamen 3KJ, H06, delar av oppgåve 1 Dersom ein ynskjer seg kvitare tenner, kan ein bleikje tennene. Bleikjemiddelet er karbamidperoksid. Tannbleikjemiddelet blir plassert i ei plastskjene utanpå tennene. I denne bleikjeprosessen gir karbamidperoksid frå seg hydrogenperoksid, H 2. Frå hydrogenperoksid blir det danna oksygen. Misfarginga blir teken bort ved at oksygen tek bort fargen i ein oksidasjonsprosess. Når ekvivalenspunktet er nådd, vil dei neste dropene av KMnO 4 (aq) farge løysninga svakt rosa. a) Finn dei to halvreaksjonane for redoksreaksjonen i tabellen på side 55 i grunnboka og vis korleis vi har fått den balanserte reaksjonen. b) Vi lager ei jern(ii)løysning ved å løyse ein jernbit i svovelsyre til 100 ml. Vi tek 10 ml av løysninga og titrerer med 0,0200 mol/l kaliumpermanganatløysning. Forbruket var 20,5 ml. Kva var massen av jernbiten? S -innhaldet i kvitvin kan bestemmast ved titrering med ei standardløysning av I 2 og med stivelse som indikator. a) Bruk oksidasjonstal og forklar kvifor reaksjonen er ein redoksreaksjon: S (aq) + I 2 (aq)+ 2H 2 O(l) 4H + (aq) + 2 (aq) + 2I (aq) b) Skriv halvreaksjonane for redoksreaksjonen i a). c) Forklar kvifor stivelse kan brukast som indikator i titreringa. a) Reaksjonslikninga nedanfor syner korleis oksygen blir danna frå hydrogenperoksid, H 2. 2H 2 2H 2 O + b) Forklar korleis du kan sjå at dette er ein redoksreaksjon. c) Vis at likninga er balansert: 2MnO 4 + 6H + + 5H 2 2Mn H 2 O + 5 d) Når vi skal finne innhaldet av karbamidperoksid (CO(NH 2 ) 2 H 2 ) i eit slikt produkt, kan vi titrere med kaliumpermanganat. Ein kontroll vart gjord på denne måten: 1,00 g av stoffet vart rørt ut i vatn og fortynna til ca. 20 ml. Løysninga vart tilsett svovelsyre og deretter titrert mot ei 0,0200 mol/l KMnO 4 - løysning. Forbruket av titrerløysning var 28,2 cm 3. Då får vi reaksjonen i c). 1) Kvifor treng vi ikkje bruke indikator i denne titreringa? 2) Finn masseprosenten av karbamidperoksid i tannbleikjemiddelet. 26 OPPGÅVER Redoksreaksjonar

8 Eksamen 3KJ, H04, del av oppgåve 4 a) Film for svart-kvitt-bilete har eit sjikt som inneheld sølvbromid. Når lys treffer dette sjiktet, reagerer sølvbromid slik: Lys AgBr(s) Ag(s) + Br (i filmsjiktet) 1) Forklar kvifor dette er ein redoksreaksjon. 2) Kvifor blir dei lysaste områda i biletmotivet dei mørkaste på filmen? b) Før vi kan kopiere bilete frå filmen, må vi ta bort ureagert sølvbromid slik at filmen blir lysfast. Det gjer vi ved å skylje filmen i ei løysning av natriumtiosulfat, Na 2 S 2. Likninga for denne reaksjonen er AgBr(s) + 2S 2 2 (aq) Ag(S 2 ) 2 3 (aq) + Br (aq) Kor stort volum 0,0256 mol/dm 3 natriumtiosulfatløysning må vi minst tilsetje for å vaske bort 0,125 g sølvbromid? c) På same måten som film har fotopapir eit sjikt med sølvbromid. Når ein skal lage papirbilete frå film, sender ein lys på papiret gjennom filmen slik at biletet «sit» i papiret. Og for å gjere kontrastane i biletet betre og få fram biletet, blir papiret lagt i ei løysning som reduserer sølvbromidet i dei pålyste områda endå meir. Dermed kjem biletet kraftigare fram. Eit eigna reduksjonsmiddel til denne reaksjonen er hydrokinon: OH OH hydrokinon O O kinon + 2H + + 2e I tillegg til reduksjonsmiddelet inneheld framkallarløysninga Na 2 S og Na 2 C. 1) Kva verknad har desse to salta på ph-verdien i løysninga? 2) Forklar kvifor salta dermed verkar gunstig på redoksreaksjonen i framkallinga. 3.4 Redoksreaksjonar og energi Likningane (1 5) nedanfor viser nokre forskjellige reaksjonar (berre nokre av likningane er balanserte). 1. Ca(s) + 2H 2 O(l) Ca(OH) 2 (aq) + H 2 (g) 2. C (g) + H 2 O(l) C 6 H 12 O 6 (aq) + (g) 3. CO(g) + (g) C (g) 4. CH 2 O + H 2 2C + H 2 S + 2H 2 O 5. MgC (s) + 2HN (aq) Mg(N ) 2 (aq) + C (g) + H 2 O(l) Kva for ein reaksjon a) kan vi sjå på som ein forbrenningsreaksjon b) er ikkje spontan c) er ikkje ein redoksreaksjon Beskriv skilnader og likskapar i prosessane fotosyntese og celleanding Nitroglyserin er eit sprengstoff. Når det eksploderer, blir molekyla spalta, og det skjer ei kraftig volumutviding. C 3 H 5 N 3 O 9 (l) C (g) + H 2 O(g) + N 2 (g) + (g) a) Balanser reaksjonen ved å telje atom på kvar side av reaksjonspila. b) Vurder entropiendringa og entalpiendringa i reaksjonen og om reaksjonen er spontan eller ikkje. OPPGÅVER Redoksreaksjonar 27

9 3.4.4 Gjæring av druesukker (C 6 H 12 O 6 ) gir i hovudsak produkta etanol og karbondioksid. a) Skriv ei balansert likning for reaksjonen. b) Kvifor er dette ein redoksreaksjon? c) Rekn ut kva druesukkerkonsentrasjonen i ei druesaft minst må vere for at ein vin skal innehalde 10 masseprosent etanol når han har gjæra heilt ut Organismar som lever i vatn utan tilgang på oksygen (anaerobt), kan skaffe seg energi ved å oksidere næringsstoff på andre måtar. I staden for C 6 H 12 O 6 bruker vi den forenkla formelen CH 2 O for eit næringsstoff. I ein innsjø skaffar organismane seg energi ved å la nitrat oksidere næringsstoffet: 3.5 Antioksidantar og frie radikal Kva for ei utsegn er rett om antioksidanten askorbinsyre: A) Finst berre som syntetisk E-stoff. B) Verkar oksiderande. C) Blir lett oksidert. D) Blir lett redusert. E) Verkar som inhibitor for oksygen C-vitaminet i frukt og grønsaker som vi snittar og varmar opp, blir lett øydelagt. Kva er grunnen til det? Her er eit utdrag av E-nummerlista med antioksidantar. Formlar for nokre av stoffa er gitt. CH 2 O + N C + NH 3 I havvatn skaffar organismane seg energi ved å la sulfat oksidere næringsstoffet: CH 2 O + 2 C + H 2 S Organismar kan òg skaffe seg energi ved å spalte næringsstoffet til gassar som blir omtalte som biogass: CH 2 O + CH 2 O C + CH 4 a) Balanser dei tre reaksjonslikningane ovanfor ved å gå ut frå at reaksjonane skjer i svakt sure miljø. b) Kva for nokre forbrenningsprodukt blir danna ved fullstendig forbrenning av biogass? E 220 svoveldioksid S E 221 natriumsulfitt Na 2 S E 222 natriumhydrogensulfitt NaHS E 223 natriumdisulfitt Na 2 S 2 O 5 E 224 kaliumdisulfitt E 225 E 226 E 227 kalsiumdisulfitt kalsiumsulfitt kalsiumhydrogensulfitt a) Korleis kan du lage E 220 på laboratoriet? b) Kva for eit oksidasjonstal har S i E 220, E 221, E 222 og E 223? c) Kva for ei syre kan vi tenkje oss at sambindingane E 221 og E 222 er avleidde av? Skriv formel og namn på syra, og gi oksidasjonstalet til S i syra. d) Kvifor blir antioksidantar som E 221 og E 222 brukte i mat? Kva for ei syre blir dei då omdanna til? Kva er oksidasjonstalet til S i denne syra? e) E 223 reagerer med vatn på denne måten:na 2 S 2 O 5 (s) + H 2 O(l) 2NaHS (aq) Kvifor er ikkje dette nokon redoksreaksjon? f) Skriv formlane for stoffa E OPPGÅVER Redoksreaksjonar

10 3.5.4 Eksamen 3KJ, H03, del av oppgåve 4(2) Jernmangel er ein vanleg mangelsjukdom endå det finst nok jern i vanleg mat. Når det gjeld jernopptak, er det ikkje likegyldig kva slags type jernhaldig mat du et, og heller ikkje kva du et saman med han. Jern i mat finst anten som Fe 2+ -ion eller som Fe 3+ - ion. Tarmen tek lettare opp det ionet som er nemnt først. Forklar kvifor C-vitamin, som er ein antioksidant, aukar jernopptaket i tarmen Skriv ein kort artikkel om antioksidantar. Artikkelen skal innehalde ei forklaring på kva antioksidantar er, og kvifor dei blir tilsette i matvarene. Du skal dessutan ta med eit utdrag av positivlista (liste over dei tilsetjingsstoffa som norske styresmakter har godkjent til bruk i matvarer), slik at ein forbrukar kan sjå kva for nokre antioksidantar det er lov å bruke i matvarer, og kva E-nummer antioksidantane har. OPPGÅVER Redoksreaksjonar 29

11 AKTIVITETAR 3.1 Oksidasjon av kopar Kopar er eit metall som held seg ganske godt, men det blir oksidert av oksygenet i lufta og dannar svart kopar(ii)oksid. Ei rein koparplate som står i luft, blir difor sakte svart, og reaksjonen stoppar når plata har fått eit belegg. Men dersom koparen er i pulverform (stor overflate) og blir varma opp, går reaksjonen fort og fullstendig. Problemstilling Kva er utbytteprosenten ved oksidasjon av koparpulver i luft? UTSTYR Fellesutstyr koparpulver, Cu(s) vekter Utstyr for gruppa porselensskål spatel gassbrennar, fyrstikker stativ (triangel) digeltong TRYGGLEIK bruk briller ver påpasseleg med varmt utstyr Framgangsmåte og observasjonar 1) Veg porselensskåla og noter massen. 2) Ta ca. 3 g koparpulver i skåla og veg skål med pulver nøyaktig. Noter massen. 3) Varm skåla med koparpulveret til innhaldet er heilt svart. 4) Avkjøl og veg skålan med innhald. Noter massen. Resultat og spørsmål a) Skriv balansert likning med tilstandssymbol for reaksjonen mellom kopar og oksygen. b) Rekn ut kor mykje kopar(ii)oksid som er danna. c) Rekn ut utbyttet av kopar(ii)oksid i prosent. 30 AKTIVITETAR Redoksreaksjonar

12 3.2 Ein spontan redoksreaksjon I denne aktiviteten skal du observere kva som skjer i ein redoksreaksjon, og bli van med å skrive halvreaksjonar og redokspar. Du skal studere reaksjonen mellom kopar(ii)sulfat og jern (stålull). Problemstilling Korleis vil du beskrive og tolke redoksreaksjonen? UTSTYR Utstyr for gruppa 0,2 M Cu * i eppendorfrøyr liten dott stålull utan såpe * Oppskrifta står på side 194. TRYGGLEIK låg risiko, kan gjerast i klasserommet Framgangsmåte og observasjonar 1) Beskriv dei stoffa du har fått utlevert. 2) Opne lokket på eppendorfrøyret og dytt stålulldotten ned i løysninga. Set på lokket att. 3) Observer det som skjer etter kvart, og noter det du observerer. Resultat og spørsmål a) Kva for observasjonar tyder på at det har skjedd ein reaksjon? b) Skriv halvreaksjonane for reduksjonen og for oksidasjonen. Skriv netto ionelikning med tilstandssymbol for redoksreaksjonen. c) Kva for redokspar er med i reaksjonen? d) I tabellen på side 55 i grunnboka er begge redokspara oppførte som reduksjonar, men berre ein av halvreaksjonane er ein reduksjon i vår redoksreaksjon. Kvar i tabellen står den halvreaksjonen som er ein reduksjon når det skjer ein spontan reaksjon er det over eller under den andre halvreaksjonen? AKTIVITETAR Redoksreaksjonar 31

13 3.3 Redokspar av halogen I tabellen på side 55 i grunnboka står redoksparet Cl 2 /2Cl oppført slik: Cl 2 (g) + 2e 2Cl (aq). Ut frå dette redoksparet skal vi i aktiviteten prøve å plassere to andre redokspar av halogen: Br 2 /2Br og I 2 /2I. For å skaffe oss klorgass bruker vi daglegvara Klorin. Klorin inneheld ca. 5 % natriumhypokloritt, NaClO(aq), og noko klorid. Når vi tilset saltsyre til Klorin, får vi klorgass: ClO (aq) + 2H + (aq) + Cl (aq) Cl 2 (g) +H 2 O(l) Problemstilling Korleis står halogena i forhold til kvarandre i ein tabell for standard reduksjonspotensial? UTSTYR Fellesutstyr Klorin 1 M KI* 1 M KBr* Utstyr for gruppa 1 M HCl* petriskål med lokk plastlokk frå lite dramsglas raudt lakmuspapir 3 dropeteljarar kvitt ark * Oppskriftene står på side 194. TRYGGLEIK bruk briller KI(aq) Klorin HCl KBr(aq) Framgangsmåte og observasjonar 1) Set ei petriskål på eit kvitt papir. 2) Legg eit tørt raudt lakmuspapir i petriskåla og dryp 2 dropar kaliumjodidløysning og 2 dropar kaliumbromidløysning som vist på figuren. 3) Hell 3 4 dropar Klorin i eit lite plastlokk og set det i midten av skåla. 4) Hell 3 4 dropar saltsyre i klorinen i det vesle plastlokket og set lokket på petriskåla. Observer og noter fargeendringane etter ca. fem minutt. Resultat og spørsmål a) Kva kan vere danna der du hadde jodidløysninga? Skriv netto ionelikning. Kva har vorte redusert? b) Kva kan vere danna der du hadde bromidløysninga? Skriv netto ionelikning. Kva har vorte redusert? c) Kvar bør vi plassere I 2 i forhold til Cl 2 i ein tabell som den på side 55 i grunnboka? Jf. den meir fullstendige tabellen på side 194 i grunnboka. d) Kvar vil du plassere Br 2 i forhold til Cl 2 og I 2 i ein tabell over reduksjonspotensial når du kjenner til plasseringa av dei tre halogena i periodesystemet? e) Kva skjer med lakmuspapiret? Kva blir klor brukt til? 32 AKTIVITETAR Redoksreaksjonar

14 3.4 Hydrogenperoksidinnhaldet i ei apotekvare Apoteka sel «Hydrogenperoksid NAF 3 %» som er tenkt til bruk som gurglevatn etter fortynning. Hydrogenperoksid (H 2 ) er bakteriedrepande. I denne aktiviteten kan du kontrollere innhaldet av H 2 i en slik flaske ved å titrere med KMnO 4 (aq) som standardløysning. I sur løysning skjer denne redoksreaksjonen: +VII I +II 0 2MnO 4 (aq) + 5H 2 (aq) + 6H + (aq) 2Mn 2+ (aq) + 5 (g) + 8H 2 O(l) Ved titreringa treng du ikkje å tilsetje indikator, for MnO 4 (aq) er sterkt raudfiolett og blir omdanna til fargelaust Mn 2+. Problemstilling Er det samsvar mellom den oppgitte masseprosenten av H 2 i vara frå apoteket og det du finn ved titrering av løysninga? UTSTYR Fellesutstyr Hydrogenperoksid NAF 3 % fortynna 1 : 4 3 M H 2 * 0,020 M KMnO 4 *, kaliumpermanganatløysning Utstyr for gruppa pipette, 20 ml målekolbe, 500 ml kolbe, 250 ml byrette i stativ målesylinder, 10 ml vaskeflaske *Oppskriftene står påsidene TRYGGLEIK bruk briller Framgangsmåte og observasjonar 1) Bruk ein pipette og overfør 25,0 ml Hydrogenperoksid NAF 3% fortynna 1 : 4, til ein 250 ml målekolbe. Fortynn med vatn til merket og rist målekolben. 2) Skyl pipetten fleire gonger med litt av løysninga i punkt 1. Overfør så 25,0 ml av løysninga til ein kolbe. Tilset 5 ml svovelsyre. 3) Fyll byretten med KMnO 4 -løysninga. Titrer den fortynna hydrogenperoksidprøva til blandinga i kolben er svakt fiolett. Noter titrervolumet. 4) Gjer punkt 2 og 3 om att minst éin gong. Resultat og spørsmål a) Oppgi talet på milliliter brukt KMnO 4 (aq) i kvar titrering og rekn ut gjennomsnittet. b) Rekn ut stoffmengd KMnO 4 brukt i titreringa. c) Kva er molforholdet mellom permanganat og hydrogenperoksid i reaksjonen? Rekn ut stoffmengd H 2 i den fortynna løysninga. d) Rekn ut stoffmengd H 2 i 25 ml fortynna (1 : 4) apotekvare og i 100 ml ufortynna apotekvare. e) Rekn ut masseprosent H 2 i apotekvara når vi gjer den forenklinga at tettleiken er 1,00 g/ml. f) Kva er din konklusjon på problemstillinga? Bruk og samanhengar g) Kva skjer med ei H 2 -løysning som står lagra lenge? Skriv reaksjonslikning. Korleis bør ei hydrogenperoksidløysning oppbevarast? AKTIVITETAR Redoksreaksjonar 33

15 3.5 Naturlege antioksidantar i fruktsaft Askorbinsyre (C-vitamin) er ein antioksidant som finst naturleg i mange frukter, og som blir brukt som tilsetjingsstoff (antioksidant, E 300) i matvarer. Ein antioksidant verkar ved at han reagerer med oksygen i lufta og dermed hindrar oksygenet i å reagere med matvara og gi henne dårleg smak. OH OH C C C H C O CHOH CH 2 OH askorbinsyre O virker som antioksidant Oks. ( 2H) O O C C C H C O CHOH CH 2 OH I dette forsøket skal vi samanlikne C-vitamininnhaldet i forskjellige frukter med det oppgitte innhaldet O (di) dehydroaskorbinsyre C 6 H 8 O 6 C 6 H 6 O 6 i ein appelsinjus. Vi skal lage det som blir kalla ei kjemisk klokke med utgangspunkt i ei blanding av askorbinsyre og jod. Vi skal måle tida frå vi tilset hydrogenperoksid (som er i overskot) til blandinga, til blandinga blir blå. Tida er proporsjonal med innhaldet av askorbinsyre i blandinga. Askorbinsyre er ein antioksidant og vil difor redusere jod til jodid, og det er den første reaksjonen i den kjemiske klokka: 1) I 2 (aq) + C 6 H 8 O 6 (aq) 2H + (aq) + 2I (aq) + C 6 H 6 O 6 (aq). I reaksjon 1 er det danna nok I - (aq) til at neste reaksjon med hydrogenperoksid, H 2, kan gå: 2) 2H + (aq) + 2I (aq) + H 2 (aq) I 2 (aq) + 2H 2 O(l). Det I 2 (aq) som blir gjendanna (2), blir straks redusert til I - (aq) så lenge det er askorbinsyre til stades i løysninga (1). Men når askorbinsyra er oppbrukt, vil uomdanna jod gjere løysninga med stivelse blå. Problemstilling Kva for ei frukt inneheld mest C-vitamin? UTSTYR Fellesutstyr frukter, til dømes ananas, kiwi, sitron, paprika appelsinjus med mg C-vitamin 0,02 % jodløysning* 10 % H 2, hydrogenperoksidløysning stivelsesløysning, nylaga* Framgangsmåte og observasjonar 1) Ta 1 ml appelsinjus i eit reagensrøyr og tilset 1 ml jodløysning og 1 ml stivelsesløysning. Start klokka idet du tilset 1 ml hydrogenperoksidløysning. Mål tida til løysninga blir blå (eller tek til å bli blå). Noter tida. Utstyr for gruppa små reagensrøyr 4 graderte plastdropeteljarar, 1 ml 4 plastbeger, 30 ml *Oppskriftene står på sidene TRYGGLEIK bruk briller 34 AKTIVITETAR Redoksreaksjonar

16 2) Press saft av dei fruktene du vil undersøkje. 3) Gjer punkt 1 om att for dei forskjellige fruktsaftene. Resultat og spørsmål a) Noter resultata i tabellen nedanfor. Frukt Appelsinjus Ananas Paprika Sitron Kiwi Tid (sekund) b) Ordne fruktene du har undersøkt, i rekkjefølgje etter C-vitamininnhaldet i 1 ml saft frå mest til minst. c) Korleis vil du gå fram for å bestemme C-vitamininnhaldet i ein jus der innhaldet ikkje er oppgitt? AKTIVITETAR Redoksreaksjonar 35