REDOKS- SPENNINGSREKKA

Transkript

1 REDOKS- SPENNINGSREKKA

2 Innholdsfortegnelse OKSIDASJON OG REDUKSJON SPENNINGSREKKA... 1 Innleiing... 1 Utstyr og reagenser:... 2 Praktisk utførelse... 2 Identifikasjonsreaksjonar... 3 Innledende forsøk Forsøk I... 5 Forsøk II Forsøk III... 8 Forsøk IV... 9 Forsøk V Tilleggsopplysning... Error! Bookmark not defined.

3 1 OKSIDASJON OG REDUKSJON SPENNINGSREKKA Risiko Fare:høy fare Yltak fare for skade på auge, knust glas, giuig gass, gass som gjer deg kvalm, kokande og etsande syre, organisk løsemiddel, allergi, kvalme, brann HMS ruynar+ arbeid i avtrekk, syrebestandig hanske, innsamling av løsemidler Figur risikovurdering Innleiing Hensikten med denne øvinga er å studere nokon reduksjon og oksidasjons-reaksjonar og på grunnlag av reaksjonsforløpene samanlikne de aktuelle redoks para med omsyn til den innbyrdes reduserande/oksiderande evna deira. De skal òg ut frå ein forsøksrekke, som her involverer 9 ulike red-oks par, kunne setje opp ein spenningsrekke for red-oks para. Øvinga skal òg gje ferdighet i bruk av identifikasjonsreaksjonar til påvisning av ulike ion. Ein spenningsrekke er eit oversyn over ei gruppe redoks par sine innbyrdes reduserande og oksiderande eigenskapar. Red-oks kan ordnast på ulike måtar. Ein måte er å presentere para slik at det sterkaste reduksjonsmidlet står øvst til høgre - med redusert form på høgare side og oksidert form til venstre side. Det sterkaste oksidasjonsmidlet vil då vere nedst til venstre.

4 2 Utstyr og reagenser: Reagensglas sine målesylinder 0,1M FeSO 4 (nylaget), 0,1M FeCl 3 0,1M Zn(NO 3 ) 2 0,1M Cu(NO 3 ) 2 0,1M KBr 0,1M KI 0,1M AgNO3 (nylaget) KMnO 4 krystall 0,1M K 3 ] - nylaget. I 2 0,1M K 4 ] - nylaget. Heksan Br 2 -vatn (lagast av lærer) Cl 2 -vatn (lagast av lærer) metallstrimler(stavar) av jarn, sink og HCl, 1M og 6M. koparar, smergelpapir Praktisk utførelse Ved hjelp av resultata frå forsøkserien (I-V) skal det setjast opp ein spenningsrekke for dei 9 redoks para der det sterkaste reduksjonsmidlet står øvst til høgre, og det sterkaste oksidasjonsmidlet nedst til venstre. Spenningsrekka skal innehalde den innbyrdes plasseringa av red-oks para: 2H + /H 2, Br 2 /2Br -, Cl 2 /2Cl -, Cu 2+ /Cu, Fe 2+ /Fe, Fe 3+ /Fe 2+, I 2 /2I , MnO 4 /Mn. Zn / Zn, Forsøka I og II kan utførast på benken, medan III-V må utførast i avtrekk.

5 3 Identifikasjonsreaksjonar Då det i einskilde tilfelle ikkje er lett å avgjere om ein reaksjon har funne stad, er det naudsynt å utføre nokre identifikasjonsreaksjonar for å påvise nærvær av nye ion. Nedanfor er dei aktuelle identifikasjonsreaksjonane skildra. Ion i reaksjon med gjev denne fargen Fe 3+ K 4 ] eit sterkt smufeblått botnfall Fe 3+ K 3 ] ei terrakottafarga oppløysing Fe 2+ K 4 ] eit hav-blått botnfall Fe 2+ K 3 ] eit smurfeblått botnfall Cu 2+ K 4 ] eit rustbrunt botnfall Cu 2+ K 3 ] eit pistasjgrønt botnfall Zn 2+ K 4 ] eit snøhvitt botnfall Zn 2+ K 3 ] eit safrangult botnfall

6 4 Innledende forsøk. Utfør alle identifikasjonsreaksjonane med kjende løysingar av dei aktuelle iona. Nytte små reagensglassene, (dei som tek ca 10 ml). Desse løysingane skal de ta vare på for samanlikning seinare i oppgåva. Utfør testane med eit par ml saltløsninger tilsett eit par dråper K 4 ] eller K 3 ]. Fyll ut observasjonane. (desse er observasjonane dine og ikkje det som står på forrige side) Fe 3+ gjev med K 4 ] følgjande farge: Fe 3+ " " K 3 Fe 2+ " " K 4 Fe 2+ " " K 3 Cu 2+ " " K 3 Cu 2+ " K 4 Zn 2+ " K 4 Zn 2+ " K 3 Cl 2 (klorvatn) i heksan * Br 2 (bromvatn) i heksan * I 2 i heksan * * Lag ein identifikasjonsreaksjon for desse ved å 2ml heksan i 1 ml klorvatn, 2 ml heksan i 1 ml bromvatn og 2 ml heksan til éit eller to korn jod. Observer og noter fargen.

7 5 Forsøk I Rekkjefølgda av red-oks para Zn 2+ / Zn, Cu 2+ /Cu og Fe 2+ /Fe i spenningsrekka skal avgjerast. Strimlar av Zn, Cu og Fe blir pussa med smergelpapir og setjast i kvart sitt reagensglas med dei angjevne løysingane : a) Fe og Cu blir sett i kvart sitt reagensglas med ca 5 ml 0,1 M Zn(NO 3 ) 2. b) Fe og Zn setjast i kvart sitt reagensglas med ca 5 ml 0,1 M Cu(NO 3 ) 2. c) Zn setjast i eit reagensglas med ca 5 ml 0,1M FeSO 4. Metallstrimlene takast opp etter 5-10 min. Strimlane blir undersøkt og løysingane blir testa for å påvise om det har funne stad nokon reaksjon. for serie a; Fe 2+ og Cu 2+ blir påvist med dei løysingane som er skildra under identifikasjonsreaksjonar for serie b; Overflata av metalstrimmelen blir studert. Dersom det er vanskeleg å avgjere om det er skjedd noka forandring på metalstrimmelen, ta han opp og tørk han på eit reint papir. Tilsett litt 1M HCl til røyret med Fe-strimmelen i Cu(NO 3 ) 2 om det ikkje har skjedd ein reaksjon og sjå etter endringar. for serie c, Overflata av det blankpussa Zn metallet studerast.

8 6 Rekkjefølgda av dei tre metalla skal setjast opp, og for kvart red-oks par skal både oksidert og redusert form takast med (Me 2+ /Me). Metall løysing ion påvist 1 utsjånad av metall reaksjonslikning 2 Fe Zn(NO 3 ) 2 Cu Zn(NO 3 ) 2 Fe Cu(NO 3 ) 2 Zn Cu(NO 3 ) 2 Zn FeSO 4 Rekkjefølgda av dei tre redoksparene Zn 2+ /Zn, Cu 2+ /Cu og Fe 2+ /Fe blir dermed: 1 Berre for serie a) 2 berre der det har funne stad reaksjonar!

9 7 Forsøk II. Red- oks para 2H + /H 2 skal plasserast i tilhøve til dei tre metalla i forsøk I. Sett strimlar av Fe, Zn og Cu i tre reagensglas med ca 5 ml 1M HCl. Utvikling av H 2 -gass (brusing) er eit teikn på at ein reaksjon har funne stad. Til glaset med Fe og HCl dryppes det litt av K 3 ]- løysinga for å avgjere til kva for eit trinn jarnet er oksidert. Plassar 2H + /H 2 i spenningsrekka. Metall Gassutvikling ion påvist reaksjonslikning av H 2 (ja/nei) Fe Zn Cu 2H + /H 2 kjem dermed inn i rekkjefølgda:

10 8 Forsøk III Den oksiderande evna til red-oks para Cl 2 /2Cl -, Br 2 /2Br - og I 2 /2I - skal undersøkjast og rekkjefølgda til klor, brom og jod i spenningsrekka skal avgjerast. I tre reagensglas tilsetjast eit par ml av 0,1 M KBr, 0,1 M KI, og 0,1 M KI i kvar sitt rør. Til glaset med KBr og eit av glasa med KI blir sett 1 ml klorvatn (løysing av Cl 2 i vatn). Til det siste glaset blir tilsett bromvatn. Alle glasa tilsetjast 2 ml heksan. Risa glasa godt og notér fargen i heksanfasen (øvste laget). Sammenlign fargen med identifikasjonsreaksjonane og avgjer om/kva for eit halogen er påvist. halogenid 3 halogen tilsett halogen påvist reaksjonslikning Br - Cl 2 I - Cl 2 I - Br 2 Rangering av Cl 2 /2Cl -, Br 2 /2Br - og I 2 /2I - : 3 Halogen: Cl 2, Br 2 eller I 2, halogenid: ion til halogen: Cl -, Br - eller I -

11 9 Forsøk IV a) Redoks-paret Fe 3+ /Fe 2+ skal plasserast i tilhøve til halogena. H Ha to reagensglas med eit par ml av 0,1 M KBr og 0,1 M KI i kvar sitt rør. Sett til 1 ml 0,1M FeCl 3 og 2 ml heksan til begge glasa og rise. I éit av glasa kan halogen påvisast. Kva for eit? Fe 2+ ion blir påvist ved å tilsetje litt nylaget K 3 ]-oppløysing. Plassar redoks paret Fe 3+ /Fe 2+ i spenningsrekka blant halogena. b) - I eit reagensglas med 3 ml 6M HCl tilsetjast nokre få krystall KMnO 4. Varm opp og noter lukta (Obs! lukt forsiktig). Plassar redoks-paret MnO 4 /Mn 2+ i tilhøve til halogena.

12 10 Halogenid metallioner halogen påvist metallion reaksjonslikning tilsett påvist KBr KI HCl Kor i rekkjefølgda som er funne i punkt III kjem desse to red-oks para inn? Forsøk V Sett bromvatn til jernstang og kopartråd i to ulike reagensglas sine. Risa og la glasa stå i nokre minutt. Fjern metallbitene Kok opp for å drive ut overskot av brom.

13 11 Del kvar av løysingane i to. Br-ion påvisast ved at dei dannar gulhvitt botnfall (AgBr) med eit par dråper AgNO 3. Cu 2+ og Fe 3+ (evt Fe 2+ ) påvisast med K 4 ]. metall i reaksjon med ion påvist løysinga Cu Br 2 Br - og Cu 2+? reaksjonslikning Fe Br 2 Br - og Fe 2+? Kor er Fe 2+ / Fe og Cu 2+ /Cu plassert i tilhøve til Br 2 /2Br -? Opplysning Forsøk på å plassere red-oks para Cu 2+ /Cu og I 2 /2I - i tilhøve til kvarandre ved tilsvarande forsøk blir komplisert ved at det kan dannast tungtløselig koparar(i)-jodid. Ved måling i tilhøve til ein referanseelektrode har ein vist at Cu er midla til eit sterkarereduksjon enn I -. Ved hjelp av resultata ovanfor og gjevne opplysningar skal alle dei 9 red-oks para setjast opp i rekkje etter avtakende reduserande evne.