Øvelsesvejledninger til laboratoriekursus i Kemi C

Transkript

1 Øvelsesvejledninger til laboratoriekursus i Kemi C VUC Aarhus, HF-afdelingen 2015

2 Indholdsfortegnelse: side Indholdsfortegnelse 2 Velkommen til laboratoriekursus i kemi C på VUC Aarhus 3 Laboratoriearbejdet 3 Sikkerheden i laboratoriet 4 Laboratoriejournal og rapportskrivning 5 Oversigt over laboratorieudstyr 7 Øvelsesvejledninger: 1. Reaktionen mellem kobber og dibrom 8 2. Opvarmning af natriumhydrogencarbonat Saltindholdet i havvand Spændingsrækken Jernindholdet i ståluld Citronsyre i citronsaft Ascorbinsyreindhold i C-vitamintabletter Organiske reaktionstyper Stoffers blandbarhed Saltes reaktioner 26 2

3 Velkommen til laboratoriekursus i Kemi C på VUC Aarhus 2015 Kurset foregår i Bülowsgade 68, 8000 Aarhus C, 2. sal i lokale 22, 23 og 24. Laboratoriekurset skal følges i fuldt omfang for at få det godkendt. Du skal sammen med dine medkursister udføre 9 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 få meter fra skolen ligger både en kiosk, et pizzeria og en slagter. 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.: , 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

4 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 skolegården; 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

5 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 FORMÅL: TEORI: MATERIALER: 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. 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! En redegørelse med dine egne ord for teorien bag eksperimentet. Afsnittet skal indeholde reaktionsskemaer, reaktionstyper og stofgrupper. 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. MÅLEDATA: 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. 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

6 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: KONKLUSION: 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. 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

7 OVERSIGT OVER LABORATORIEUDSTYR 7

8 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, Br 2, reagere med hinanden, og det skal vises at produktet er kobber(ii)bromid, CuBr 2. Apparatur: 7 Reagensglas, reagensglasstativ, prop, sprittusch eller etiketter Kemikalier: Kobberspåner, dibrom-opløsning (bromvand, Br 2 (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

9 Observationer: Hvilke ioner er der i opløsningen før tilsætning af reagens? Kobber- (II)sulfat Kaliumbromid Kaliumsulfat 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

10 2. OPVARMNING AF NATRIUMHYDROGENCARBONAT Formål: At undersøge hvilken kemisk reaktion, der finder sted ved opvarmning af natriumhydrogencarbonat. Teori: Natriumhydrogencarbonat (natron) har formlen NaHCO 3 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) (b) (c) NaHCO 3 (s) Na 2 O (s) + H 2 O (g) + CO 2 (g) NaHCO 3 (s) NaOH (s) + CO 2 (g) NaHCO 3 (s) Na 2 CO 3 (s) + H 2 O (g) + CO 2 (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 m 1 af den afkølede digel med låg. Fyld diglen ca. halvt op med natriumhydrogencarbonat og aflæs massen m 2 af digel med låg og NaHCO 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 Aflæs massen m 3 af den afkølede digel med låg. 5. Diglen rengøres herefter med vand. Måleresultater: Masse af digel med låg/g m 1 Masse af digel med låg og NaHCO 3 /g m 2 Masse af digel med låg og ukendt stof/g m 3 10

11 Resultatbehandling: 1. Afstem de tre reaktionsskemaer. 2. Beregn massen af NaHCO 3 og dernæst stofmængden af NaHCO Antag at omdannelsen af NaHCO 3 sker efter reaktionsskema (a). Bestem den stofmængde af Na 2 O, der dannes af den anvendte stofmængde NaHCO 3. Beregn dernæst massen af Na 2 O. 4. Antag derefter, at omdannelsen af NaHCO 3 sker efter reaktionsskema (b). Beregn massen af NaOH. 5. Antag til slut, at omdannelsen af NaHCO 3 sker efter reaktionsskema (c). Beregn massen af Na 2 CO 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

12 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) + AgNO 3 (aq) AgCl (s) + NaNO 3 (aq) For at kunne afgøre, hvornår ækvivalenspunktet 1 er nået, tilsættes nogle få dråber kaliumchromat som indikator, idet de gule chromationer sammen med sølvioner danner et rødt bundfald af sølvchromat: CrO 4 2- (aq) + 2 Ag + (aq) Ag 2 CrO 4 (s) Opløseligheden af sølvchlorid er mindre end opløseligheden af sølvchromat. Derfor vil sølvionerne hellere danne bundfald med chloridioner end med chromationer, og den røde farve ses først, når alle chloridioner er udfældet. 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 AgNO 3 -opløsning, 0,1 M K 2 CrO 4 -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 kaliumchromatopløsning. 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 (V 1 ). 5. Sølvnitratopløsningen tilsættes dråbevis til havvandsopløsningen, indtil der netop opstår en blivende rød farve af sølvchromat (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 (V 2 ). 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

13 Måledata: V 1 V 2 V (AgNO 3 ) 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 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 % Kattegat 2,0 % Øresund 1,5 % Bælterne 1,5% Vestlige Østersø 0,8 % Søerne 0,005-0,01 % Det Døde Hav 32% Affaldsbehandling: Alt affald opsamles i affaldsglasset til surt affald i stinkskabet - husk at tage magneten op med magnetdimsen. Da chromforbindelser er giftige skal der vaskes hænder efter dette forsøg og før man spiser. 13

14 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. Cu 2+ (aq) fra CuSO 4 (aq) (SO 4 2- er tilskuer) Mg 2+ (aq) fra MgSO 4 (aq) (SO 4 2- er tilskuer) Zn 2+ (aq) fra ZnSO 4 (aq) (SO 4 2- er tilskuer) Fe 3+ (aq) fra Fe(NO 3 ) 3 (aq) (NO 3 - er tilskuer) H + (aq) fra HCl(aq) (Cl - er tilskuer) Cu(s) Mg(s) Zn(s) Fe(s) 14

15 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 H 2 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

16 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) Fe 2+ (aq) + H 2 (g) Det ses, at 1 mol Fe giver 1 mol Fe 2+. Indholdet af Fe 2+ titreres med kaliumpermanganat, KMnO 4 (K + og MnO 4 ): 5 Fe 2+ (aq) + MnO 4 (aq) + 8 H + (aq) 5 Fe 3+ (aq) +Mn 2+ (aq) + 4 H 2 O(l) Det ses, at 1 mol MnO 4 - kan oxidere 5 mol Fe 2+. MnO 4 har en intens violet farve og virker derfor selv som indikator. Så længe der er Fe 2+ i opløsningen, vil de tilsatte MnO 4 straks blive reduceret til farveløs Mn 2+. Ved ækvivalenspunktet er alle Fe 2+ oxideret til Fe 3+, og ved ekstra tilsætning af MnO 4, 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 KMnO 4 (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 KMnO 4. Opløsningen bliver efterhånden gullig (Fe 3+ ), men alligevel er det nemt at bestemme ækvivalenspunktet, hvor uomdannet MnO 4 farver opløsningen svagt rødlig. Måledata: Forsøg m(ståluld) /g V(KMnO 4 ) /ml Koncentrationen af KMnO 4 -opløsningen med tre betydende cifre: c(kmno 4 )= 16

17 Resultatbehandlinger: 1. Hvorfor kan jernet i stålulden opløses i svovlsyren? 2. Beregn stofmængden af tilsat KMnO 4 (og dermed MnO 4 ) ved ækvivalenspunktet. 3. Bestem stofmængden af jern(ii)-ioner og jern. 4. Beregn massen af jern. 5. Beregn indholdet af jern i ståluld i masseprocent. Hvorfor er det ikke 100%? 6. 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

18 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 C- atom. Derfor er citronsyrens molekylformel C 6 H 8 O 7 (tæl selv efter). Det er kun 3 af de 8 hydrogen, der kan fraspaltes som hydroner. Derfor skrives citronsyrens molekylformel ofte som CitH 3, hvoraf det tydeligt ses, at citronsyre er en trivalent syre. Reaktionsskemaet for reaktionen mellem hydroxidioner og citronsyre kan nu skrives som CitH 3 (aq) + 3 OH - (aq) Cit 3- (aq) + 3 H 2 O (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

19 Måledata: Forsøg nr. m(citronsaft) / g V(NaOH) / ml 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 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

20 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, C 6 H 8 O 6. 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: C 6 H 8 O 6 (aq) + OH - (aq) C 6 H 7 O - 6 (aq) + H 2O (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, 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

21 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 = ml 2. Beregn den stofmængde NaOH, der er tilsat ved ækvivalenspunktet. 3. Bestem den stofmængde ascorbinsyre, der er i 7 stk. C-vitamintabletter. 4. Beregn én tablets ascorbinsyreindhold (resultatet afleveres i mg). 5. Sammenlign dit resultat med firmaangivelsen på tabletglasset. 6. Overvej og forklar betydningen af ordet syreneutral. 7. Opskriv reaktionsskemaet for reaktionen mellem ascorbat og mavesyre (H + ). 21

22 8. ORGANISKE REAKTIONSTYPER Formål: At undersøge reaktionstyperne: substitution, addition og forbrænding. Teori: Alkaner kan reagere med dibrom i substitutionsreaktioner (eksemplet er med pentan): C 5 H 12 + Br 2 C 5 H 11 Br + HBr Alkener reagerer med dibrom i additionsreaktioner (eksemplet er med ethen): C C + B r 2 C C Almindelige billige stearinlys består af paraffin, der er faste alkaner, f.eks. C 19 H 40. Alkaner kan reagere i forbrændingsreaktioner Apparatur: Reagensglas, reagensglasstativ, prop, glasspatel, universalindikatorpapir, 1 L bægerglas, alu-folie, lyskilde. Kemikalier: Bromvand Br 2 (aq), heptan, AgNO 3 -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 AgNO 3 -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? B r B r 22

23 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. Br 2 (aq) Br 2 (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. Forklar hvad du observerer i forsøg 1d. 4. Forklar observationerne i forsøg 2 og opskriv reaktionsskema for den reaktion, der finder sted reaktionsskemaet skal opskrives med strukturformler for både reaktanter og produkter. 5. Opskriv reaktionsskemaet for den fuldstændige forbrænding af stearin (C 19 H 40 ). 6. 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

24 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 I 2, 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

25 Måleresultater: Noter dine observationer i skemaet nedenfor lav evt. tegninger af det du ser. Glas nummer Observation 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

26 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

27 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: Na 3 PO 4 Na +, PO 4 3- AgNO 3 Ag +, NO 3-2) Forudsig ud fra opløselighedstabellen, om der sker en fældningsreaktion. Hvis ja, opskriv reaktionsskemaet for reaktionen. Eks: Na 3 PO 4 (aq) + 3AgNO 3 (aq) 3NaNO 3 (aq) + Ag 3 PO 4 (s) 3) Passer jeres forudsigelser med jeres observationer? 27

28 Resultatskema del 1 NaNO 3 KCl Bundfald? Evt. reaktionsskema: NaNO 3 AgNO 3 Bundfald? Evt. reaktionsskema: NaNO 3 FeCl 3 Bundfald? Evt. reaktionsskema: Na 3 PO 4 KCl Bundfald? Evt. reaktionsskema: Na 3 PO 4 AgNO 3 Bundfald? Evt. reaktionsskema: Na 3 PO 4 FeCl 3 Bundfald? Evt. reaktionsskema: NH 4 Cl KCl Bundfald? Evt. reaktionsskema: NH 4 Cl AgNO 3 Bundfald? Evt. reaktionsskema: NH 4 Cl FeCl 3 Bundfald? Evt. reaktionsskema: 28

29 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 MgCl 2 -opløsningen i det korrekte felt på arket. Skriv jeres observationer ind i skemaet på side 30. 4) Kom nogle dråber af BaCl 2 -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

30 Resultatskema del 2 Opløsning 1 + MgCl 2 (aq) Bundfald? Evt. reaktionsskema: Opløsning 1 + BaCl 2 (aq) Bundfald? Evt. reaktionsskema: Opløsning 2 + MgCl 2 (aq) Bundfald? Evt. reaktionsskema: Opløsning 2 + BaCl 2 (aq) Bundfald? Evt. reaktionsskema: Opløsning 3 + MgCl 2 (aq) Bundfald? Evt. reaktionsskema: Opløsning 3 + BaCl 2 (aq) Bundfald? Evt. reaktionsskema: AgNO 3 og opløsning X: Bundfald? Opløselighedstabel: 30