Fremstilling af jernsulfat 17 - 25/2-2007
Side 1 af 7
Jernvitriol, jern(II)sulfat-vand(1/7) (s)
med formlen FeSO
4
·7H
2
O
STX 1.g
Katrine Thoftstrup Møller og Rikke Blicher
Den 17. og 25. januar 2007
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
2
SO
4
og tilsæt-
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
SO
4
) samtid med der tilføres
ethanol, bliver der dannet jernvitriol, jern(II)sulfat-vand(1/7) (s) (FeSO
4
·7H
2
O).
Ved opløsningsprocessen udvikles der også dihydrogen (H
2
(g)) :
Fe (s) + H
2
SO4 (aq) → FeSO
4
(aq) + H
2
(g)
Da jernvitriol er opbygget af Fe
2+
-ioner (jern), som er et metal, og SO
4
2–
- ioner (sulfat) som er et
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
2
SO
4
(aq) → Fe
2+
(aq) + SO
4
2-
(aq) + H
2
(g)
Ved at tilsætte ethanol udkrystalliserer saltet.
Dvs at når ionerne Fe
2+
og SO
4
2-
indgår i et iongitter indbygges der (i dette tilfælde) 7 vandmole-
kyler i det udfældede iongitter.
Den fuldstændige kemiske reaktion kommer derfor til at se således ud :
Fe(s) + H
2
SO
4
(aq) + 7H
2
O (l) → FeSO
4
·7H
2
O (s) + H
2
(g)
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
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
M
svovlsyre
ethanol (96%)
I en konisk kolbe tilsætter vi
noget Fe, jern (ståluld) og
H
2
SO
4
, svovlsyre, hvilket i
opløsningen vil blive til frie
ioner. H
2
vil gå på gasform.
Nogle dage efter filtreres alle
urenheder fra opløsningen, og
der tilføres ethanol, som bevir-
ker, at Fe
2+
-ionerne og SO
4
2–
-
ionerne vil gå sammen og dan-
ne FeSO
4
·7H
2
O, jernvitriol.
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-
gerglasset som små
grøn/hvide krystaller.
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
2
SO
4
(aq)
7H
2
O(l)
FeSO
4
·7H
2
O(s)
H
2
(g)
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
12,44g
0,090245 g
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
2
SO
4
(aq) + 7H
2
O(l) = den samlede masse før forsøget.
Fremstilling af jernsulfat 17 - 25/2-2007
Side 5 af 7
2,5g + 4,39072g + 5,64563g = 12,5364g
FeSO
4
·7H
2
O(s) + H
2
(g) = den samlede masse efter forsøget.
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
2
SO
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
4
·7H
2
O)
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
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
4
·7H
2
O er:
Fe + S + O
4
+ 7H
2
+ O
(55,85 u + 32,07 u + (16 u ∙ 4)) + ((1 u ∙ 2 + 16 u) ∙ 7) = 277,92 u
mFe/mFeSO
4
∙ 7H
2
O ∙ 100 = % af jern i FeSO
4
·7H
2
O
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
Fe (Ståluld)
= 2,5g
Teoretisk:
M
jernvitriol
= 2,5g/20,0957 ∙ 100 = 12,44g 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
S
Svovl
16
15,9994
O
Oxygen
8
1,00794
H
Hydrogen
1
55,845
Fe
Jern
26
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
2
SO
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
SO
4
og tilsætte ethanol kan frem-
stille jernvitriol, (FeSO
4
·7H
2
O). Vi ved også, at ved at tilsætte ethanol udkrystalliserer jernvitriolen,
(FeSO
4
), så der indbygges 7 vandmolekyler i det udfældede iongitter. Altså er den kemiske beteg-
nelse for jernvitriol, jern(II)sulfat-vand(1/7) (s) (FeSO
4
·7H
2
O).
Litteraturliste
Bøger:
Kend Kemien
Udleveret øvelsesark
Hjemmesider:
www.kendkemien.gyldendal.dk