[navn fjernet] Skole
Rapport 4: Øvelse 18 – Nogle redoxreaktioner Afleveret 25. April 2002 til [navn fjernet]
1
Redoxreaktioner
Formål
Formålet med øvelsen er at lave og undersøge 4 redoxreaktioner, og afstemme deres
reaktionsskemaer.
Teori for redoxreaktioner
Ved en oxidation sker en hel eller delvis afgivelse af elektroner.
Eksempel på en oxidation:
2
2 2 4Mg Mg e
Ved en reduktion sker en hel eller delvis optagelse af elektroner.
Eksempel på en reduktion:
2
22
4O e O
Summen af de to delreaktioner er en redoxreaktion. Dvs. At der ved en redoxreaktion sker en
overførsel af elektroner, da elektroner ikke kan eksistere frit, hvis de er omgivet af andet stof, må en
oxidation altid være edsaget af en reduktion.
Eksempel på en redoxreaktion:
22
22
22Mg O O Mg
I denne øvelse er der den fordel at mangan- og chromioner’s farve afhænger af deres oxidationstal.
Dette kan man bruge til at regne ud hvilke reaktioner der sker.
Teori for oxidationstal og afstemning af redoxreaktioner
Oxidationstal:
1. Når H er bundet til et mere elektronegativt grundstof, har H-atomet oxidationstallet +I
2. Når O er bundet til mindre elektronegative grundstoffer, har O-atomet oxidationstallet –II
3. Summen af oxidationstallene er lig med formelenhedens ladning
STX 1.g
1. Opskriv reaktionsskemaets grundelementer
2. Find oxidationstallet for disse atomer. Sæt koefficenter foran formlerne, således at samlet
stigning i oxidationstal bliver lig med det samlede fald.
Kontrollér at alle atomer undtagen H og O er afstemt.
3. Afstem ladningen med H
+
i sur opløsning og med OH
-
i basisk opløsning.
4. Afstem H ved at tilføje H
2
O
5. Kontrollér at O er afstemt.
Apperatur og Kemikalier
Reagensglas med stativ
Spatler
Universalindikatorpapir
[navn fjernet] Skole
Rapport 4: Øvelse 18 – Nogle redoxreaktioner Afleveret 25. April 2002 til [navn fjernet]
2
4
2 2 7
24
23
42
0,02
0,02
2
2
7
M KMnO
M K Cr O
M H SO
M NaOH
Na SO
FeSO H O
Øvelsesopstilling
Fremgangsmåde, måleresultater, iagttagelser og efterbehandling
Jeg har valgt i min rapport at dele eksperimentet op i fire dele, på samme måde som der er gjort i
bogen. Derfor sætter jeg de fire punkter: fremgangsmåde, måleresultater, iagttagelser og
efterbehandling sammen, og beskriver dem for hver del af forsøget.
1. Vi overførte en spatelfuld natriumsulfit
23
Na SO
til et reagensglad og opløste stoffet i 5
mL vand. Derefter gjorde vi opløsningen sur ved at tilsætte et par mL 2 M svovlsyre
24
H SO
.
Efter dette lavede vi redoxreaktionen ved at tilsætte et par mL kaliumpermanganat
4
KMnO
, som er en violet væske. Efter vi havde tilsat kaliumpermaganat blev opløsningen
farveløs. Dette skyldes at der blev dannet Mangan(II)ioner
2
Mn
, som er farveløse.
Redoxreaktionen har følgende grundelementer:
2 2 2
3 4 4
violet farveløs
SO Mn SO Mn
Af reaktanterne (sulfition og permanganation) dannes reaktionsprodukterne (sulfation og
mangan(II)ion)
Afstemning af reaktion:
2 2 2
3 4 4
IV VII VI II
SO MnO SO Mn
Man kan se at det er S og Mn der skifter oxidationstal, S atomet stiger 2 trin (fra 4 til 6) og
Mn falder 5 (fra 7 til 2).
Dette skrives som
2
5
S
Mn
.
Da man gerne vil have ens fald og stigning afstemmer man den. Hvis man nu tager 5 S-
atomer og 2 Mn-atomer får man:
2 2 2
3 4 4
IV VII VI II
5 2 5 2SO MnO SO Mn
Og altså
1 0
1 0
S
Mn
.
Ved optælling viser det sig at venstre side er -12 og højre er -6. Da det er en sur opløsning
afstemmer man med
H
indtil man har en ladning på -6 på begge sider.
[navn fjernet] Skole
Rapport 4: Øvelse 18 – Nogle redoxreaktioner Afleveret 25. April 2002 til [navn fjernet]
3
2 2 2
3 4 4
6 5 2 5 2H SO MnO SO Mn
Der er 6 H-atomer på venstre side og ingen på højre. Derfor afstemmer man med 3
2
HO
2 2 2
3 4 4 2
6 5 2 5 2 3H SO MnO SO Mn H O
Nu er reaktionen afstemt, og til kontrol kan man tælle O-atomerne, og jeg får i dette tilfælde
23 på hver side. Dette er et tegn på at jeg har regnet rigtigt
2. Vi overførte en spatelfuld natriumsulfit
23
Na SO
til et rent reagensglad og opløste det i et
par mL vand. Efter dette målte vi pH med indikatorpapir, og målte den til ca. 7.
Derefter lavede vi redoxreaktionen ved at tilsætte et par mL 0,02 M kaliumpermanganat
4
KMnO
, som er en violet væske. Efter vi havde tilsat kaliumpermanganaten blev der
dannet et mørkt brunligt bundfald i reagensglasset; ”brunsten”. Grunden til dette er at der
blev dannet mangan(IV)oxid som er ”brunsten”
Vi målte derefter opløsningens pH ved at overføre et par dråber af opløsningen til et stykke
indikatorpapir. Som viste at det var en basisk væske med en pH på ca. 8,5.
Redoxreaktionens grundelementer er:
22
3 4 4 2
violet "brunsten"
SO MnO SO MnO
Af reaktanterne (sulfition og permanganation) bliver reaktionsprodukterne dannet (sulfation
og mangan(IV)oxid).
Afstemning af reaktionen:
Der er S og Mn der skifter oxidationstal.Oxidationstallene er:
22
3 4 4 2
IV VII VI IV
SO MnO SO MnO
Stigningen og faldet er
2
3
S
Mn
. Da S stiger 2 trin (4 til 6) og Mn falder 3 (7 til 4). Hvis
man tager 3 S og 2 Mn, bliver det 6 i stigning og 6 i fald, og så er fald og stigning ens som
det skal være.
Der sættes koefficienter foran formlerne sådan at vi får 3 S-atomer pg 2 mn-atomer på begge
sider.
22
3 4 4 2
IV VII VI IV
3 2 3 2SO MnO SO MnO
Og stigning og fald er nu
6
6
S
Mn
.
Ved optælling viser det sig at den samlede ladning på venstre side er -8, mens der er -6 på
højre side. Da dette er en basisk opløsning skal ladningerne afstemmes med
OH
.
22
3 4 4 2
3 2 3 2 2SO Mn SO MnO OH
Nu er ladningen -8 på begge sider.
Der er 2 H-atomer på højre side og ingen på venstre. H afstemmes ved at tilføje
2
HO
på
venstre side:
22
2 3 4 4 2
3 2 3 2 2H O SO MnO SO MnO OH
Som kontrol kan tælle O-atomerne og det viser sig at der er 18 på begge sider.
[navn fjernet] Skole
Rapport 4: Øvelse 18 – Nogle redoxreaktioner Afleveret 25. April 2002 til [navn fjernet]
4
3. Vi overførte en spatelfuld natriumsulfit
23
Na SO
til et rent reagensglad og opløste det i et
par mL vand. Derefter gjorde vi opløsningen stærkt basisk ved at tilsætte 5 mL 2 M
natriumhydroxid
NaOH
.
Efter dette lavede vi redoxreaktionene ved at tilsætte nogle dråber 0,02 M
kaliumpermanganat
4
KMnO
, som er en violet væske. Da vi gjorde dette blev opløsningen
grøn. Grunden til dette er at der blev dannet manganat-ioner
2
4
2MnO
, som er grønt-
farvede.
Redoxreaktionen har følgende grundelementer:
2 2 2
3 4 4 4
violet grøn
SO MnO SO MnO
Hvor reaktanterne (sulfition og permanganation) danner reaktionsprodukterne (sulfation og
manganation).
Afstemning af reaktionen:
Det er S og Mn der skifter oxidationstal. Oxidationstallene er:
2 2 2
3 4 4 4
IV VII VI VI
SO MnO SO MnO
Og S stiger 2 trin (4 til 6) og Mn falder 1 trin (7 til 6). Altså
2
1
S
Mn
.
Hvis man tager 2 Mn-atomer og 1 S-atom får man samme fald og stigning. Der sættes
koefficienter foran formlerne, sådan at vi får 1 S-atom og 2 Mn-atomer på begge sider.
2 2 2
3 4 4 4
IV VII VI VI
22SO MnO SO MnO
Og får derved
2
2
S
Mn
Når man tæller op viser det sig at den elektriske ladning på venstre side er -4, hvor den på
højre side er -6. Da opløsningen er basisk skal ladningerne afstemmes med
OH
.
2 2 2
3 4 4 4
2OH SO MnO SO MnO
Herved er ladningen -6 på begge sider.
Der er 2 H atomer til venste og ingen til højre. Det afstemmes ved at tilføje
2
HO
på højre
side.
2 2 2
3 4 4 4 2
2OH SO MnO SO MnO H O
Som kontrol kan man se at der er 13 O-atomer på hver side, altså er der en stor chance for at
jeg har regnet rigtigt.
4. Vi overførte 3 spatelfulde jern(II)sulfat-heptahydrat
42
7FeSO H O
til et rent reagensglad
og opløste stoffet i et par mL vand. Vi gjorde derefter opløsningen sur ved at tilsætte et par
mL 2 M svovlsyre
24
H SO
.
Efter dette lavede vi redoxreaktionen ved at tilsætte et par mL 0,02 M kaliumdichromat
2 2 7
K Cr O
, som er en orange væske. Efter vi havde tilsat kaliumdichromat blev
opløsningen grøn, fordi der blev dannet chrom(III)ioner, som er grøn.
[navn fjernet] Skole
Rapport 4: Øvelse 18 – Nogle redoxreaktioner Afleveret 25. April 2002 til [navn fjernet]
5
Redoxreaktionen har følgende grundelementer:
2 2 3 3
27
orange grøn
Fe Cr O Fe Cr
Hvor reaktanterne (jern(II)ion og dichromat-ion) danner reaktionsprodukterne (jern(III)ion
og chrom(III)ion).
Afstemning af redoxreaktionsskemaet:
Det er Fe og Cr der skifter oxidationstal. Oxidationstallene er:
2 2 3 3
27
II VI III III
Fe Cr O Fe Cr
Hvor Fe-atomet stiger 1 trin (2 til 3), mens Cr-atomet falder 3 trin (6 til 3). Dette giver
1
3
Fe
Cr
. Hvis man tager 3 Fe-atomer og 1 Cr-atom bliver stigning og fald begge 3, men da
der er 2 Cr-atomer på venstre side og kun 1 på højre. Bliver vi derfor nød til at tage 2 Cr-
atomer og 6 Fe-atomer, således at vi får fald og stigning lig 6.
Der sættes derefter koefficienter foran formlerne, således at vi får 6 Fe-atomer og 2 Cr-
atomer på begge sider:
2 2 3 3
27
II VI III III
6 6 2Fe Cr O Fe Cr
Og derved får vi
6
6
Fe
Cr
.
Hvis man tæller op viser det sig at den samlede ladning på venstre side er +10, mens der på
højre er +24. Da opløsningen er sur, skal ladningerne afstemmes ved at tilføje
H
:
2 2 3 3
27
14 6 6 2H Fe Cr O Fe Cr
Hvorved det er opnået at få +24 på begge sider.
Da der er 14 H atomer på venstre side og ingen på højre afstemmer vi ved at tilføje 7
2
HO
på
højre side:
2 2 3 3
2 7 2
14 6 6 2 7H Fe Cr O Fe Cr H O
Der er 7 O-atomer på hver side, hermed går jeg ud fra at jeg har regnet rigtigt.
Fejlkilder
Urene reagensglas med andre reaktanter.
Ikke ordentligt blandede væsker, hvilket ville medføre at der ikke skete farveskift.
Risici og sikkerhed
NaOH
er en stærk base, som man skal behandle med forsigtighed.
Da nogle af væskerne er farvede, kan det medføre at tøj bliver ødelagt hvis det spildes. Derfor kan
det være en fordel at bære kittel.
Konklusion
Resultaterne i dette forsøg blev gode, da vi lavede 4 forskellige redoxreaktioner og fik afstemt dem.
De endelige reaktionsskemaer blev.
1.
2 2 2
3 4 4 2
6 5 2 5 2 3H SO MnO SO Mn H O
[navn fjernet] Skole
Rapport 4: Øvelse 18 – Nogle redoxreaktioner Afleveret 25. April 2002 til [navn fjernet]
6
2.
22
2 3 4 4 2
3 2 3 2 2H O SO MnO SO MnO OH
3.
2 2 2
3 4 4 4 2
2OH SO MnO SO MnO H O
4.
2 2 3 3
2 7 2
14 6 6 2 7H Fe Cr O Fe Cr H O