Øvelse 1: Bestemmelse af reaktionshastighed Apparatur: 100 ml bægerglas, pipetter 10 ml og 20 ml, sugebold, reagensglas, spatel, stopur. Kemikalier: 0.200 M Na 2 S 2 O 8 ; 0.100 M Na 2 S 2 O 8 (opløsningen er også 0.100 M m.h.t. Na 2 SO 4 ) ; 4.00 10-3 M Na 2 S 2 O 3 (opl. indeholder også stivelse) ; 0.200 M KI ; 0.200 M NaCl Øvelsen består af 2 dele. I første del (A) bestemmes hvordan reaktionshastigheden for den undersøgte reaktion afhænger af koncentrationen af reaktanterne. I anden del (B) bestemmes hvordan reaktionshastigheden afhænger af temperaturen. Teori: Den reaktion der skal undersøges er reaktionen mellem persulfationer (S 2 O 2-8 ) og iodidioner (I- ) : S 2 O 2-8 + 2 I - 2 SO 2-4 + I 2 (1) Reaktionshastigheden (egentlig middelhastigheden) for denne reaktion kan udtrykkes som formindskelsen i persulfatkoncentrationen pr. tidsenhed : - [S 2 O8 2- ] v = t Vi antager desuden, at reaktionshastigheden kan udtrykkes v = k [S 2 O 2-8 ] m [I - ] n ( hvor m og n er små, hele tal ) Ved alle forsøgene (i både A og B) måles den tid det tager for koncentrationen af persulfat at formindskes med 4.00 10-4 M. Altså er [S 2 O8 2- ] = 4.00 10-4 M i alle forsøg. Ved starten af hvert forsøg blandes opløsninger der indeholder S 2 O 2-8 og I - samt en lille mængde thiosulfationer (S 2 O 2-3 ) og stivelse. Stivelse kan bruges til at påvise diiodmolekyler, idet opløsninger der indeholder stivelse og diiodmolekyler vil være karakteristisk mørk- eller blåfarvede. Ved reaktion (1) dannes diiodmolekyler, men disse reagerer straks med thiosulfationerne ved denne reaktion: 2 S 2 O3 2- + I 2 S 4 O6 2- + 2 I - (2) Så længe opløsningen indeholder thiosulfationer, vil der derfor ikke dannes frie diiodmolekyler selv om reaktion (1) forløber - og man vil derfor heller ikke se nogen farvereaktion med stivelse. Så snart thiosulfationerne slipper op, vil de dannede diiodmolekyler forblive i opløsningen, og denne vil straks blive farvet. Ved hvert forsøg benyttes samme startkoncentration af thiosulfationer: [S 2 O 2-3 ] start = 8.00 10-4 M. Når disse er brugt op ved reaktion med diiod, er [S 2 O 2-8 ] formindsket med 4.00 10-4 M. (Forklar dette i rapporten). Side 1 af 1
Forsøgene foregår alle ved at man blander reaktanterne i et bægerglas. Samtidigt startes et stopur. Uret stoppes netop når der viser sig en mørk farve i opløsningen. Det har betydning for reaktionshastighederne at den samlede ionkoncentration i reaktionsblandingerne holdes konstant. Derfor tilsættes NaCl til opløsningen når koncentrationen af KI sænkes, på samme måde erstattes Na 2 S 2 O 8 med Na 2 SO 4. A. Reaktionshastighedens afhængighed af reaktanternes koncentration. Før hvert forsøg skylles glasapparaturet grundigt med demineraliseret vand, hvorefter vandet så vidt muligt rystes af. Man overfører med pipette 20.0 ml Na 2 S 2 O 8 - opløsning til bægerglasset. Derefter tilsættes (også med pipette) 10.0 ml af den 4.00 10-3 M Na 2 S 2 O 3 opløsning der også indeholder stivelse. De angivne volumener 0.200 M KI og 0.200 M NaCl, (se tabellen herunder) tappes fra buretter ned i et reagensglas. Indholdet fra reagensglasset hældes ned i bægerglasset samtidigt med at stopuret startes. Sørg for at opløsningerne blandes grundigt. Stands stopuret netop når den først farvning af opløsningen viser sig. Der udføres 2 måleserier: Serie 1 forsøg nr. Volumen 0.200 M Na 2 S 2 O 8 Volumen 0.200 M KI Volumen 0.200 M NaCl 1 20,0 ml 20.0 ml 0 ml 2 20.0 ml 15.0 ml 5.0 ml 3 20.0 ml 10.0 ml 10.0 ml 4 20.0 ml 5.0 ml 15.0 ml Serie 2 Volumen Volumen Volumen forsøg nr. 0.100 M Na 2 S 2 O 8 0.200 M KI 0.200 M NaCl 5 20,0 ml 20.0 ml 0 ml 6 20.0 ml 15.0 ml 5.0 ml 7 20.0 ml 10.0 ml 10.0 ml 8 20.0 ml 5.0 ml 15.0 ml Reaktionstid t Reaktionstid t 1. Anfør resultaterne i en tabel med kolonner for [S 2 O 2-8 ], [I - v ], v og [S 2 O 2-8 ] m [I - ] n 2. Lav en grafisk afbildning for hver måleserie af v som funktion af [I - ]. Kommenter graferne. Hvilken værdi har n? 3. Sammenlign de to måleserier. Hvilken værdi har m? v 4. Beregn [S 2 O 2-8 ]m [I - n for hvert forsøg og anfør resultatet i tabellen. Anfør en værdi for ] hastighedskonstanten. Opskriv hastighedsudtrykket for reaktionen. Side 2 af 2
5. Er [S 2 O 2-8 ] og [I- ] begge konstante under målingerne? Hvis ikke hvor mange % ændres de så i løbet af forsøget? Har ændringen nogen væsentlig betydning for forsøgets resultat? B. Reaktionshastighedens afhængighed af temperaturen. Formålet med denne del af øvelsen er, at bestemme reaktionstiden ved forskellige temperaturer, samt at bestemme aktiveringsenergien for reaktionen. Hastighedskonstantens afhængighed af temperaturen kan beskrives ved hjælp af Arrheniusligningen: k = k o exp - E A R T Denne ligning kan omformes ln k = - E A R 1 T + ln k o Ifølge dette udtryk får man en ret linie hvis man afbilder den naturlige logaritme til hastighedskonstanten (ln k) som en funktion af den reciprokke værdi af kelvintemperaturen 1 T. Udfra grafen kan aktiveringsenergien (E A ) og k o bestemmes. Der skal foretages målinger ved 4 temperaturer i intervallet 0-30 C. Der fremstilles derfor vandbade (store bægerglas el. lign) med temperaturer spredt så vidt muligt i intervallet. Til hvert forsøg benyttes 3 reagensglas med henholdsvis 10.0 ml 0.200 M Na 2 S 2 O 8, 10.0 ml 0.200 M KI og 5.0 ml 4.00 10-3 M Na 2 S 2 O 3 (med stivelse). De tre glas der hører til et forsøg stilles i vandbadet i mindst et kvarter før de anvendes. Indholdet fra glassene hældes samtidigt ned i et bægerglas idet stopuret startes. Når reaktionsblandingen bliver farvet stoppes uret og temperaturen i blandingen måles så nøjagtigt som muligt (1/10 grads nøjagtighed). Anfør resultaterne fra de 4 forsøg i en tabel som nedenstående: t Temp. ( C) v k ln k T 1/T 1. Beregn reaktionshastigheden og hastighedskonstanten for hvert forsøg. (Brug startkoncentrationer for S 2 O 2-8 og I - ). 2. Beregn værdierne i de resterende kolonner i skemaet. 3. Afbild ln k som funktion af 1/T. Kommentér grafen. Find E A og k o. 4. Find udfra grafen hastighedskonstanten ved en temperatur udenfor måleområdet. Side 3 af 3
Øvelse 2: Bestemmelse af styrkekonstanten for ethansyre Apparatur: Kemikalier: Ledningsevnemåler med dyppecelle, 50 ml bægerglas, 50 ml pipette med sugebold, 2 stk 250 ml målekolber. 1,00 10-3 M HCl, 1,00 10-3 M CH 3 COONa, 1,00 10-3 M NaCl, 0.500 M CH 3 COOH. Formålet med øvelsen er at bestemme styrkeskonstanten K s for ethansyre (CH 3 COOH) ved måling af ledningsevnen på en række opløsninger af ethansyre med forskellig koncentration. Da ethansyre er en svag syre, er den kun delvist protolyseret i vandig opløsning. CH 3 COOH + H 2 O CH 3 COO - + H 3 O + Protolysegraden α afhænger af den formelle koncentration c s. Protolysegraden er defineret ved α = [H 3O + ] c s Ifølge Ostwalds fortyndingslov kan syrens styrkekonstant K s udtrykkes ved: α 2 K s = c s 1 - α hvor c s er ethansyrens formelle koncentration. Ved øvelsen bestemmes α ved forskellige koncentrationer c s af ethansyre. Herudfra beregnes K s ved hjælp af ovenstående formel. Protolysegraden α bestemmes ved først at måle opløsningernes konduktivitet, κ. Ved hjælp af disse værdier kan ethansyrens molare konduktivitet λ beregnes, når den formelle koncentration c s af ethansyre er kendt. λ = κ c s Herefter beregnes protolysegraden ved hjælp af formlen: α = λ λ ο λ o som indgår i brøkens nævner, er den molare konduktivitet ved uendelig fortynding. Denne kan kun bestemmes ved direkte måling for stærke elektrolytter. Da ethansyre er en svag elektroly må værdien bestemmes indirekte ved først at måle λ o for nogle passende stærke elektrolytter og derpå beregne λ o for ethansyre ved hjælp af Kohlrauchs lov: λ o (CH 3 COOH) = λ o (H 3 O + ) + λ o (CH 3 COO - ) De to værdier på højre side (og dermed λ o (CH 3 COOH)) findes ved at måle på tre opløsninger af henholdsvis HCl, NaCl og CH 3 COONa. Målingerne foretages på 1,00 10-3 molære opløsninger af disse stærke elektrolytter, og man kan ved denne koncentration tilnærmelsesvis regne med, at man måler λ o. Der gælder λ o (HCl) = λ o (H 3 O + ) + λ o (Cl - ) λ o (CH 3 COONa) = λ o (CH 3 COO - ) + λ o (Na + ) λ o (NaCl) = λ o ((Na + ) + λ o (Cl - ) Side 4 af 4
Ved hjælp af de målte værdier kan λ o (CH 3 COOH) bestemmes: λ o (CH 3 COOH) = λ o (HCl) + λ o (CH 3 COONa) - λ o (NaCl) (Gør rede for dette i rapporten) Før målingerne justeres konduktivitetsmåleren med opløsning med kendt konduktivitet. Herefter måles konduktiviteten κ for de 1,00 10-3 molære opløsninger af HCl, NaCl og CH 3 COONa. Målingerne udføres i et 50 ml bægerglas. Målecellen skylles med demineraliseret vand før hver måling. Derefter skylles bægerglas og målecelle med den opløsning der skal måles på. Den mængde opløsning, som er brugt til skylningen, hældes ud. Der fyldes en ny portion opløsning i bægerglasset og målingen foretages. Værdierne opstilles i en tabel som denne: Opløsning κ λ 1,00 10-3 M HCl 1,00 10-3 M NaCl 1,00 10-3 M CH 3 COONa På tilsvarende måde måles på opløsningerne af ethansyre. Der startes med den udleverede 0.500 molære opløsning. De følgende opløsninger fremstilles ved at fortynding ved hjælp af en 50 ml pipette og 250 ml målekolbe. Resultaterne indføres i en tabel som denne: c s κ λ α 5,00 10-1 M 1,00 10-1 M 2,00 10-2 M 4,00 10-3 M 8,00 10-4 M c s α2 1 - α 1. Beregn λº for de tre stærke elektrolytter ved hjælp af ligningen λº = κ c. Indsæt koncentrationen i mol/ cm 3. λº angives i S cm 2 /mol. 2. Beregn λ o for ethansyre udfra de fundne værdier for λ for de tre stærke elektrolytter. 3. Beregn størrelserne κ, λ, α, c s α2 1 - α som er angivet i tabellen herover. 4. Angiv en værdi for ethansyres styrkekonstant K s. Sammenlign med en tabelværdi. 5. Sammenlign de målte molare konduktiviteter for HCl, NaCl, CH 3 COONa og CH 3 COOH med tabelværdier. Side 5 af 5
Øvelse 3: Bestemmelse af G o, H o og S o for en ligevægtsreaktion Apparatur: 4 stk. 250 ml koniske kolber ; 3 magnetomrørere ; 2 vandbade ; termometer (1/10 grads inddeling) ; tragt ; filtrerpapir ; 100 ml konisk kolbe ; 25 ml pipette ; sugebold. Kemikalier: 0.0500 M AgNO 3 ; 0.0500 M KI ; PbSO 4 (findelt) Teori: Formålet med øvelsen er, at undersøge temperaturens indflydelse på ligevægtskonstanten for ligevægten PbSO 4 (s) + 2 I - (aq) PbI 2 (s) + SO -2 4 (aq) Forsøget startes med at tilsætte PbSO 4 (s) til en 0.0500 M opløsning af KI. Både PbSO 4 og KI er tungtopløselige i vand og ovenstående ligevægt indstiller sig. Når ligevægten har indstillet sig filtreres en del af opløsningen fra, så bundfaldet fjernes. En kendt mængde af den filtrerede opløsning titreres med 0.0500 M AgNO 3 for at bestemme koncentrationen af I - i ligevægtsblandingen. Ved titreringen sker følgende reaktion: Ag + (aq) + I - (aq) AgI (s) Da begyndelseskoncentrationen af I - også er kendt, kan [SO -2 4 ] i ligevægtsblandingen beregnes, og dermed ligevægtskonstanten for ligevægten: K = [SO-2 4 ] [I - ] 2 Ved at titrere ligevægtsopløsninger for forskellige temperaturer, kan ligevægtskonstanten ved disse forskellige temperaturer findes. Udfra de beregnede værdier for K, kan G o, H o og S o for reaktionen findes. G o kan findes ved de forskellige temperaturer udfra ligevægtskonstanten K ved at benytte sammenhængen G o = - R T ln K Målingerne foretages indenfor temperaturintervallet 10 C - 30 C. Indefor et så lille temperaturinterval kan man regne H o og S o for konstante. Afbilder man G o som funktion af temperaturen (absolut temperatur), kan H o og S o bestemmes grafisk, idet G ο afhænger lineært af T: G o = H o - T S o H o og - S o findes som henholdsvis liniens skæring med y-aksen og dens hældning. Side 6 af 6
Fremstil 2 vandbade med temperaturer på ca. 10 C og 30 C. De 3 ligevægtsopløsninger fremstilles ved at blande 2 g fast PbSO 4 med ca. 100 ml 0.0500 M KI i tre 250 ml koniske kolber. Anbring en røremagnet i hver af kolberne. Placer de to af kolberne i hver sit vandbad, på en magnetomrører. Kontrollér vandbadets temperatur med jævne mellemrum. Kolberne i vandbadene bør stå en times tid inden der udtages prøver til titrering. Imens laves forsøget med den tredje kolbe, som har stuetemperatur. Når denne kolbe har stået et kvarters tid med omrøring måles temperaturen i blandingen (med 1/10 grads nøjagtighed) og der filtreres ca. 60 ml af kolbens indhold over i en 100 ml konisk kolbe. 25.00 ml af filtratet overføres med en pipette til en 250 ml konisk kolbe. Denne opløsning titreres under magnetomrøring med 0.0500 M AgNO 3. I starten af titreringen vil opløsningen se mælket hvid ud p.g.a. dannelsen af et fint bundfald af AgI. Ækvivalenspunktet er nået når en dråbe AgNO 3 pludselig får krystallerne til at klumpe sig sammen. Afpipettér yderligere 25.00 ml af opløsningen og gentag titreringen. De to tempererede ligevægtsblandinger behandles på samme måde. Mål temperaturen i ligevægtsblandingerne lige inden de filtreres (husk 1/10 grads nøjagtighed). Filtrer derefter hurtigt 60 ml af opløsningen fra. Udtag 25.00 ml af filtratet med pipette og titrer med 0.0500 M AgNO 3. Vær meget omhyggelig med alle titreringerne. Foretag 2 titreringer ved hver temperatur. Måleresultaterne og beregnede værdier kan f.eks. samles i en tabel som dette: t ( C) T (K) V(AgNO 3 ) [I - ] (M) [SO -2 4] (M) K G ο 1. Hvordan kan man se, at der sker en reaktion når den faste PbSO 4 sættes til KI opløsningen? 2. Hvilken betydning har det, at bundfaldet filtreres fra inden opløsningen titreres? 3. Beregn koncentrationen af I - i ligevægtsblandingerne udfra resultaterne fra titreringerne. 4. Beregn koncentrationen af SO -2 4 i ligevægtsblandingerne. 5. Beregn K og G o for hvert forsøg. 6. Afbild G o grafisk som funktion af T (Kelvin). Tegn bedste rette linie og benyt denne til at finde H o og S o. 7. Find udfra grafen G o ved 298 K. 8. Sammenlign de fundne værdier for H o og S o og G o ved 298 K med tabelværdier. Side 7 af 7
Øvelse 4: Frysepunktssænkning Apparatur: Kemikalier: 1 stk. 250 ml bægerglas ; reagensglas ; termometer (1/10 grads inddeling). cyclohexan ; naphthalen ; propansyre. Øvelsen består af 2 næsten ens halvdele. Den eneste forskel er, at man i første del benytter naftalen som opløst stof, mens man i anden del benytter propansyre. I øvelsen skal den molare masse af henholdsvis naftalen og propansyre bestemmes ved at måle frysepunktssænkningen af en opløsning af stofferne i cyclohexan. Frysepunktssænkningen er en kolligativ egenskab. Det vil sige den afhænger kun af antallet af partikler, men ikke af hvilke partikler det drejer sig om. Frysepunktssænkningen for en opløsning kan beskrives ved udtrykket: T f = K f c molal Hvor T f er frysepunktssænkningen, K f er den molale frysepunktskonstant (en konstant der er karakteristisk for opløsningsmidlet) og c molal er den samlede molale koncentration af partikler i opløsningen.. Den molale koncentration c molal er stofmængden af opløst stof pr. kg n opløst stof opløsningsmiddel: c molal = m opløsningsmiddel Cyclohexan er specielt velegnet til denne øvelse, da dette stof har en relativt stor molal frysepunktskonstant: K f = 20,4 K kg mol -1 (cyclohexan) Lav et kuldebad ved at fylde et 250 ml bægerglas 2/3 op med knust is, hvorefter der tilsættes koldt vand, så glasset er fyldt næsten til randen. Det er vigtigt at have et effektivt kuldebad under hele forsøget. Med pipette (og sugebold) overføres 10.0 ml cyclohexan til et rent, tørt reagensglas. Derefter anbringes et termometer (digitalt, indstillet til visning af 1/10 grader) i reagensglasset. Reagensglasset placeres i isbadet, så man kan se væsken i glasset udefra. Rør grundigt (men forsigtigt) rundt i reagensglasset med termometeret. Iagttag reagensglassets indhold under fortsat omrøring. Aflæs termometret, når væsken begynder at krystallisere. Det kan være svært at se krystallerne, men man kan se på termometeret, når man når frysepunktet. Så holder temperaturen sig konstant i længere tid. Reagensglasset skal blive stående i isbadet, mens termometret aflæses. Når frysepunktet er aflæst, tages reagensglasset op. Kontrollér, at der er sket en krystallisation. Lad derpå stoffet smelte helt og gentag forsøget, indtil målingen af frysepunktet er helt sikker. Side 8 af 8
Tag derefter reagensglasset op. Afvej nøjagtigt mellem 0.20 og 0.22 g naphthalen (0.001 grams nøjagtighed). Overfør stoffet til reagensglasset og opløs det fuldstændigt i cyclohexan ved omrøring med termometret. Mål opløsningens frysepunkt på samme måde som før. Denne gang kan man bedre se krystallerne. De dannes som små fnug, der svæver rundt i væsken. Frysepunktet skal aflæses, når krystallisationen begynder, dvs. så snart man kan se tydelig krystallisation. Husk, at reagensglasset skal blive stående i isbadet, mens temperaturen aflæses. Tag reagensglasset op, så krystallerne får lov at smelte og gentag derpå målingen indtil frysepunktet er bestemt med sikkerhed Måleresultaterne kan i rapporten f.eks. samles i en tabel som denne: Frysepunkt for ren cyclohexan Masse af naphthalen Frysepunkt for cyclohexan med naphthalen 1. Beregn naphthalens molare masse udfra resultaterne. 2. Beregn den procentiske afvigelse mellem den fundne værdi og tabelværdien. Herefter udføres et helt tilsvarende forsøg med propansyre i stedet for naphthalen. Frysepunkt for ren cyclohexan Masse af propansyre Frysepunkt for cyclohexan med propansyre 1. Beregn propansyres molare masse udfra resultaterne. 2. Beregn den procentiske afvigelse mellem den fundne værdi og tabelværdien. 3. Hvad kan forklaringen / forklaringerne være til eventuelle afvigelser mellem tabelværdien og det eksperimentelle resultat? Nævn eksempler på andre kolligative egenskaber. Side 9 af 9
Øvelse 5: Nernsts ligning Apparatur: 2 stk 50 ml bægerglas ; 10 ml pipette ; 20 ml pipette ; filtrerpapir i strimler ; sandpapir ; voltmeter ; 2 ledninger med krokodillenæb Kemikalier: Kobbertråd ; sølvtråd ; 1.00 M CuSO 4 ; 0.100 M AgNO 3 ; 10% NH 4 NO 3 opløsning Formålet med øvelsen er at bekræfte Nernsts lov ved en række målinger på en elektrokemisk celle. Denne celle kan beskrives ved cellediagrammet: med den strømgivende reaktion Cu(s) Cu 2+ (aq) Ag + (aq) Ag(s) Cu(s) + 2 Ag + (aq) Cu 2+ (aq) + 2 Ag(s) I øvelsen måles U 0 for forskellige værdier af [Ag + ]. [Cu 2+ ] holdes derimod konstant lig 1.00 M i alle målinger. Nernsts lov kan da udtrykkes: U 0 = U -o 0-59 mv 2 log [Cu2+ ] [Ag + ] 2 = U-o 0-59 mv 2 log 1 [Ag + ] 2 U 0 = U -o 0 + 59 mv log [Ag + ] Når målingerne foretages ved forskellige koncentrationer af Ag +, får man ifølge Nernsts lov en ret linie med hældningen 59 mv ϒ hvis man afbilder U 0 som funktion af log [Ag + ]. De to halvceller fremstilles i hver sit rene (!) 50 ml bægerglas. Glassene fyldes halvt op med henholdsvis 0.100 M AgNO 3 og 1.00 M CuSO 4. De placeres ved siden af hinanden og forbindes med en saltbro bestående af en 1-2 cm bred strimmel af filtrerpapir, der er gennemvædet med 10% NH 4 NO 3. Kobber- og sølvtråden renses omhyggeligt med sandpapir og skylles med demineraliseret vand før de placeres i deres opløsninger. Metaltrådene må hverken røre siderne af glasset eller saltbroen under målingen. ϒ De 59 mv som indgår i Nernsts ligning er i virkeligheden størrelsen 2.3026 R T F Som det ses er denne størrelse temperaturafhængig. Værdien 59 mv gælder ved 25 C. Hvis målingerne foretages ved en anden temperatur, skal konstanten korrigeres. Side 10 af 10
Metaltrådene forbindes til voltmeteret ved hjælp af to ledninger med isolerede krokodillenæb. Vælg det måleområde, som giver den mest nøjagtige måling og aflæs U 0 når apparatets visning har stabiliseret sig. De øvrige målinger udføres på samme måde, hver gang med en 3 gange lavere værdi af [Ag + ]. Fortyndingen foretages ved at udtage 10.0 ml af sølvnitratopløsningen i sølvhalvcellen med en pipette. Disse 10.0 ml hældes ud. Derefter udtages yderligere 10.0 ml med den samme pipette og det resterende indhold i sølhalvcellen hældes ud. Bægerglasset skylles med demineraliseret vand og så meget som muligt af vandet rystes af. Derpå hældes de 10.0 ml AgNO 3 - opløsning tilbage i glasset. Med en anden pipette tilsættes 20.0 ml demineraliseret vand. [Ag + ] i glasset er nu 1/3 af koncentrationen i det forrige forsøg. Foretag målinger med de Ag + koncentrationer, der er angivet i tabellen herunder: Forsøg nr. [Ag + ] U 0 log[ag + ] 1 1.00 10-1 M 2 3.33 10-2 M 3 1.11 10-2 M 4 3.70 10-3 M 5 1.23 10-3 M 6 4.12 10-4 M 7 1.37 10-4 M 1. Afbild U 0 på et stykke millimeterpapir som funktion af log [Ag + ] 2. Tegn "bedste rette linie" på grundlag af målepunkterne og find hældningskoefficienten. 3. Kommenter grafen. Er Nernsts lov blevet bekræftet? 4. Find U -o 0 udfra den grafiske afbildning og sammenlign med en tabelværdi. Side 11 af 11
Øvelse 6: Opløselighedsprodukt Apparatur: 2 stk 50 ml bægerglas ; 25 ml pipette ; burette; stativ ; filtrerpapir i strimler ; sandpapir ; voltmeter ; 2 ledninger med krokodillenæb Kemikalier: 2 stk. sølvtråd ; 0.0100 M AgNO 3 ; 0.0100 M KCl ; 10% NH 4 NO 3 opløsning Formålet med øvelsen er, at finde opløselighedsproduktet K o for sølvchlorid, og vise, at ionproduktet for ligevægten er konstant. Hvis dette er tilfældet, er ligevægtsloven AgCl (s) Ag + (aq) + Cl - (aq) (I) eftervist. [Ag + ] [Cl - ] = K o Der foretages en række målinger på en elektrokemisk celle, hvis ene halvcelle indeholder 0.0100 M AgNO 3. I den anden halvcelle findes ligevægtssystemet beskrevet ved reaktion (I). Sammensætningen af opløsningen med ligevægtsreaktionen varieres i løbet af øvelsen. [Ag + ] bestemmes ved elektrokemiske målinger. [Cl - ] beregnes udfra kendskab til de benyttede opløsninger. Når de to koncentrationer er bestemt for et givet forsøg, kan ionproduktet [Ag + ] [Cl - ] og dermed K o beregnes. De to halvceller fremstilles i hver sit rene (!) 50 ml bægerglas. Det ene glas fyldes halvt op med 0.0100 M AgNO 3. I det andet afpipetteres 25.0 ml KCl. De placeres ved siden af hinanden og forbindes med en saltbro bestående af en 1-2 cm bred strimmel af filtrerpapir, der er gennemvædet med 10% NH 4 NO 3. Der fyldes 0.0100 M AgNO 3 i en burette, som nulstilles. Tilsæt fra buretten 5.0 ml AgNO 3 -opløsning til bægerglasset med KCl. Rør grundigt rundt, så ligevægten indstiller sig. Sølvtrådene renses omhyggeligt med sandpapir og skylles med demineraliseret vand før de placeres i opløsningerne. Metaltrådene må hverken røre siderne af glasset eller saltbroen under målingen. Aflæs U o (husk fortegn) når apparatets visning er blevet konstant. Tilsæt yderligere 5.0 ml AgNO 3 opløsning fra buretten, rør grundigt om og mål U o igen. Fortsæt på sammen måde til der er lavet 5 målinger med de volumener, som er angivet i tabellen på næste side. Side 12 af 12
Volumen 0.0100 M AgNO 3 U o [Ag + ] [Cl - ] [Ag + ] [Cl - ] 5.0 ml 10.0 ml 15.0 ml 20.0 ml 23.0 ml (bemærk, at der kun er tilsat i alt 23.0 ml AgNO 3 i sidste forsøg) 1. Vis, at log [Ag + ] kan beregnes ved log [Ag + ] = U o - 118 mv 59 mv for hvert forsøg og beregn [Ag + ] 2. Beregn [Cl - ] for hvert forsøg. Gå i denne beregning ud fra, at al tilsat Ag + fældes som AgCl. Husk at opløsningens volumen ændres for hvert forsøg. 3. Beregn ionproduktet for hvert forsøg. Kommenter resultaterne. Er ionproduktet konstant? 4. Angiv - udfra dine resultater - en værdi for sølvchlorids opløselighedsprodukt. Sammenlign med en tabelværdi. 5. Hvilken indflydelse vil det have for det beregnede opløselighedsprodukt, hvis ikke al sølvchlorid i opløsningerne er fældet ud (dvs. hvis målingerne er foretaget på overmættede opløsninger). 6. I punkt 2 antages at al tilsat Ag + udfældes som AgCl. I punkt 1 er den reelle [Ag + ] bestemt. Beregn for ét af forsøgene hvor stor en brøkdel af de tilsatte Ag + ioner der faktisk findes som Ag + (aq) i opløsningen. Kommenter herefter den tilnærmelse der blev gjort i pkt. 2. Side 13 af 13