Fremstilling af Jernvitriol, jern(II)sulfat-vand(1/7)

Side 1

Fremstilling af jernsulfat 17 - 25/2-2007

Side 1 af 7

Jernvitriol, jern(II)sulfat-vand(1/7) (s)
med formlen FeSO ·7H O

4 2

STX 1.g

Katrine Thoftstrup Møller og Rikke Blicher

Den 17. og 25. januar 2007

Side 2

Fremstilling af jernsulfat 17 - 25/2-2007

Side 2 af 7

Formål

At fremstille Jernvitriol, jern(II)sulfat-vand(1/7) (s), ved at opløse jern i svovlsyre, H SO og tilsæt-

2 4 te ethanol.

At beregne og måle udbyttet af det dannede stof.

Teori

Ved at opløse metallet jern (Fe) (her iform af ståluld) i svovlsyren (H

2 4

SO

) samtid med der tilføres

ethanol, bliver der dannet jernvitriol, jern(II)sulfat-vand(1/7) (s) (FeSO ·7H O).

4 2

Ved opløsningsprocessen udvikles der også dihydrogen (H (g)) :

2

Fe (s) + H SO4 (aq) → FeSO (aq) + H (g)

2 4 2

                         2+                              2–
Da jernvitriol er opbygget af Fe -ioner (jern), som er et metal, og SO - ioner (sulfat) som er et

4 ikke-metal, kan vi ud fra det vide, at jernvitriol er et salt, da et salt (ionforbindelser) oftest består af et metal og ikke-metal.

Et salt er en ionforbindelse med en gitterstruktur, hvilket kan ødelægges under en opløsning da stof-fet spaltes og bliver til frie ioner.

Altså:

Fe (s) + H SO (aq) → Fe^{2+} (aq) + SO^{2-} (aq) + H (g)

2 4 4 2

Ved at tilsætte ethanol udkrystalliserer saltet.

Dvs at når ionerne Fe^{2+} og SO^{2-} indgår i et iongitter indbygges der (i dette tilfælde) 7 vandmole-

4 kyler i det udfældede iongitter.

Den fuldstændige kemiske reaktion kommer derfor til at se således ud :

Fe(s) + H SO (aq) + 7H O (l) → FeSO ·7H O (s) + H (g)

2 4 2 4 2 2

Stofmængde

Et mol er en enhed til at angive et meget stort antal atomer, ioner eller molekyler.

Stofmængden et mol er 6,02 · 10^{23} formelenheder.

(En formelenhed kan være atomer, ioner eller molekyler.)

F.eks. svarer 1 mol jern, Fe til 6,02 · 10^{23} Fe-atomer

Symbolet for stofmængde angives som et n.

Molar masse

Massen af et mol stof er altid den samme i gram som talværdien i stoffets formelmasse.

Massen af et stof pr. mol stof kaldes stoffets molare masse (M).

F.eks. har stoffet Fe, jern en molare masse på:

M(Fe) = 55,845 g/mol.

55,845

Fe
Jern

26

Side 3

Fremstilling af jernsulfat 17 - 25/2-2007

Side 3 af 7

Beregning af stofmængden

For at regne stofmængden af et stof ud kan man bruge denne formel:

Stofmænge [mol] = masse [g] / molarmasse [g/mol]

Også kendt som: n = m/M

Ved at rokere rundt på formlen kan man også beregne et stofs masse eller molare masse.

Materialeliste

Apparatur:

• vægt

• måleglas, 50 mL

• 2 koniske kolber, 250 mL

• bægerglas, 250 mL

• tragt

• filtrerpapir

• spatel

Kemikalier:

• ståluld

• 1 svovlsyre

M

• ethanol (96%)

I en konisk kolbe tilsætter vi noget Fe, jern (ståluld) og

H

2 4

SO

, svovlsyre, hvilket i

opløsningen vil blive til frie ker, at Fe^{2+} -ionerne og SO^{2–} - gerglasset som små
ioner. H vil gå på gasform. ionerne vil gå sammen og dan- grøn/hvide krystaller.

2

Nogle dage efter filtreres alle urenheder fra opløsningen, og der tilføres ethanol, som bevir-

4

ne FeSO ·7H O, jernvitriol.

4 2

Under dannelsen af jernvitrio-len indbygges der 7 vandmole-kyler i det udfældede iongitter.

Når saltet er udkrystal-liseret, lægger det sig til sidst i bunden af bæ-

Side 4

Fremstilling af jernsulfat 17 - 25/2-2007

Side 4 af 7

Fremgangsmåde

- Først skulle vi afveje ca. 2,5 g ståluld.

- Så hældte vi 50 mL 1

M svovlsyre op i et måleglas.

- Derefter rev vi ståluldet i små stykker og puttede det over i en 250 mL konisk kolbe sammen med svovlsyren.

- Så kom vi den over i stinkskabet til næste kemitime, hvor vi filtrede urenhederne fra, mens vi opsamlede filtratet i en ren 250 mL konisk kolbe.

- Efter det hældte vi væsken i et bægerglas, og tilsatte 50 mL ethanol (sprit), og lod det igen stå til næste kemi time.

- I den næste kemitime kunne vi se, at blågrønne krystaller af jernvitriol var blevet udfældet.

- Vi hældte væsken fra krystallerne, og skrabede derefter de udfældede krystaller over på et styk-ke filtrerpapir med spatel, så de kunne tørre.

- Kemitimen efter det vejede vi det færdige produkt.

Måleresultater/beregninger
Beregninger af de ukendte masser, molare masser og stofmængder ved hjælp af formlen n = m/M

(Da alle tallene er blevet afrundet, kan det have en væsentlig betydning for de forskellige facit)

Størrelser Fe(s) H SO (aq) 7H O(l) FeSO ·7H O(s) H (g)

2 4 2 4 2 2

Før m ( g ) 2,5 g 4,39072 g 5,64563g

M ( g/mol) 55,845 98,07948 18,016 277,885 2,01588

n ( mol ) 0,044767 0,044767 0,313367

Efter n ( mol ) 0,044767 0,044767 m ( g ) 8,85 g 0,090245 g

12,44g

Forhold 1 1 7 1 1

Teksten i kursiv angiver det teoretiske produkt.

Vi kan ud fra skemaet se, at massebevarelsen ikke stemmer overens.

Fe(s) + H SO (aq) + 7H O(l) = den samlede masse før forsøget.

2 4 2

Side 5

Fremstilling af jernsulfat 17 - 25/2-2007

Side 5 af 7

2,5g + 4,39072g + 5,64563g = 12,5364g

FeSO ·7H O(s) + H (g) = den samlede masse efter forsøget.

4 2 2

8,85g + 0,090245g = 8,94025g

Ud fra resultaterne kan vi se, at der er en forskel på:

12,5364g - 8,94025g = 3,59611g

Hvilket er forholdsvis meget. Dette kan skyldes forskellige årsager. (se fejlkilder) Præsentation af resultater

R- og S-sætningerne for svovlsyre (l) (H SO)

2 4

C; R:35; S:2-26-30

C - Ætsende

R35 Alvorlig ætsningsfare

S2 Opbevares utilgængeligt for børn

S26 Får man stoffet i øjnene, skylles straks grundigt med vand og læge kontaktes

S30 Hæld aldrig vand på eller i produktet

R- og S-sætningerne for dihydrogen (g) (H)

2

Fx; R:12; S:9-16-33

Fx - Yderst brandfarlig

R12 Yderst brandfarlig

S9 Emballagen skal opbevares på et godt ventileret sted

S16 Holdes væk fra antændelseskilder - Rygning forbudt

S33 Træf foranstaltninger mod statisk elektricitet

R- og S-sætningerne for Jernvitriol (s), jern(II)sulfat-vand(1/7) (FeSO ·7H O)

4 2

Xn; R:22-41; S:26

Xn - Sundhedsskadelig

R22 Farlig ved indtagelse

R41 Risiko for alvorlig øjenskade

S26 Får man stoffet i øjnene, skylles straks grundigt med vand og læge kontaktes

Side 6

Fremstilling af jernsulfat 17 - 25/2-2007

Side 6 af 7

EFTERBEHANDLING

1) Vi fik fremstillet 8,85g jernvitriol.

2) Masseprocenten af jern i FeSO ·7H O er:

4 2

Fe + S + O + 7H + O

4 2

(55,85 u + 32,07 u + (16 u ∙ 4)) + ((1 u ∙ 2 + 16 u) ∙ 7) = 277,92 u

mFe/mFeSO ꞏ 7H O ꞏ 100 = % af jern i FeSO ·7H O

4 2 4 2

55,85 u/277,92 u ∙ 100 = 20,0957%

(Alle molarmasserne er blevet afrundet ned til tal med kun 2 decimaler)

3) Hvis vi antager at alt ståluldet er lavet af jern, Fe, kan man maximalt få dannet:

m = 2,5g

Fe (Ståluld)

Teoretisk:

M = 2,5g/20,0957 ∙ 100 = 12,44g jernvitriol

jernvitriol

4) Vores udbytteprocent er dermed:

8,85g/12,44 ∙ 100 = 71,14%

5) Sammenligning med de øvrige holds resultater:

De øvrige holds udbytteprocenter:

40,32 %

51,44 %

58 %

24 %

29 %

22,4 %

32,066 15,9994 1,00794 55,845

S       O      H       Fe
                       Jern

Svovl Oxygen Hydrogen

16 8 1 26

Side 7

Fremstilling af jernsulfat 17 - 25/2-2007

Side 7 af 7

Som det fremgår af de øvrige holds resultater, kan man se at vores udbytteprocent er specielt høj.

Det kan bl.a. skyldes fejl ved henholdsvis urenheder i stålulden, usikkerhed i form af begrænset målenøjagtighed, vejning osv. (se fejlkilder)

Fejlkilder

~ Der kunne have været fejl ved vejningen, så vi kunne have fået upræcise resultater.

~ Noget af den fremstillede jernvitriol røg ud da vi hældte væsken fra krystallerne, så noget af massen blev ikke vejet med.

~ Noget rust fra stålulden faldt ned i opløsningen og gjorde, at vores væske blev grumset

brunt/orange, væsken var også svær at filtrere, og krystallerne blev grønnere end ellers

forventet. Det har muligvis påvirket resultatet i sidste ende.

~ Da ståluld ikke består af 100% jern, kunne vores fremstillede masse aldrig blive så stort som den teoretiske masse på 12,5 g.

~ Usikkerhed i form af begrænset målenøjagtighed.

~ Afrundede tal, kan have påvirket resultatet i sidste ende.

Vurdering/Diskussion

Vores forsøg stemmer overens med vores forventede resultater, mht. fremstilling jernvitriol, ved at opløse jern i svovlsyre, H SO.

2 4

Vores beregninger og måleresultater viste, at der var en forskel på 3,59611g, af den samlede masse, før og efter forsøget (massebevarelsen stemte ikke overens). Dette kan skyldes at, ståluld ikke be-står af 100% jern; afrundede tal og urenheden i dette tilfælde har også haft en væsentlig betydning for det endelige facit. Altså vil jeg vurdere, at med de 8,85g fremstillet jernvitriol og en udbyttepro-cent på 71,14% stemmer vores forsøg overens med de forventede resultater.

Konklusion

Vi kan hermed konkludere, at vi ved at opløse jern i svovlsyre, H

2 4

SO og tilsætte ethanol kan frem-

stille jernvitriol, (FeSO ·7H O). Vi ved også, at ved at tilsætte ethanol udkrystalliserer jernvitriolen,

4 2

(FeSO), så der indbygges 7 vandmolekyler i det udfældede iongitter. Altså er den kemiske beteg-

4

nelse for jernvitriol, jern(II)sulfat-vand(1/7) (s) (FeSO ·7H O).

4 2

Litteraturliste

Bøger:

Kend Kemien

Udleveret øvelsesark

Hjemmesider: www.kendkemien.gyldendal.dk