Ćwiczenie laboratoryjne Szereg napięciowy metali, Streszczenia z Chemia

Pobierz Ćwiczenie laboratoryjne Szereg napięciowy metali i więcej Streszczenia w PDF z Chemia tylko na Docsity! Instytut Matematyki, Fizyki i Chemii Zakład Chemii Laboratorium chemii technicznej Ćwiczenie laboratoryjne Szereg napięciowy metali Opracowali: dr inż. Andrzej Kozłowski dr inż. Agnieszka Kalbarczyk-Jedynak dr Magdalena Ślączka-Wilk dr inż. Konrad Ćwirko mgr inż. Czesław Wiznerowicz Grażyna Gorzycka Szczecin 2022 2 KARTA ĆWICZENIA 1 Powiązanie z przedmiotami: ESO/25, 27 DiRMiUO/25, 27 EOUNiE/25, 27 Specjalność/Prz edmiot Efekty kształcenia dla przedmiotu Szczegółowe efekty kształcenia dla przedmiotu ESO/26 Chemia wody, paliw i smarów EKP3 K_U014, K_U015, K_U016. SEKP3 – Wskaźniki jakości wody; SEKP6 – Wykonywanie oznaczeń wybranych wskaźników jakości wody technicznej; DiRMiUO/26 Chemia wody, paliw i smarów EKP3 K_U014, K_U015, K_U016. SEKP3 – Wskaźniki jakości wody; SEKP6 – Wykonywanie oznaczeń wybranych wskaźników jakości wody technicznej; EOUNiE/26 Chemia wody, paliw i smarów EKP3 K_U014, K_U015, K_U016. SEKP3 – Wskaźniki jakości wody; SEKP6 – Wykonywanie oznaczeń wybranych wskaźników jakości wody technicznej; 2. Cel ćwiczenia: opanowanie podstawowych pojęć chemicznych dotyczących aktywności metali oraz nabycie praktycznej wiedzy z zakresu: − położenia metali w szeregu napięciowym metali − zdolności redukujących i utleniających metali, − potencjału standardowego, 3. Wymagania wstępne: ogólna wiedza dotycząca znajomości szeregu napięciowego metali, znajomość zasad pracy w laboratorium chemicznym 4. Opis stanowiska laboratoryjnego: statyw z probówkami, cylinder miarowy, stężony kwas chlorowodorowy (stęż. HCl), kwas chlorowodorowy (2M HCl), kwas azotowy(V) (2M HNO3), stężony kwas azotowy(V) (stęż. HNO3), kawałki cynku (Zn), miedzi (Cu) 5. Ocena ryzyka: prawdopodobieństwo oparzenia chemicznego wynikające z kontaktu ze stężonymi kwasami jest średnie (ścisły nadzór prowadzącego) Końcowa ocena – ZAGROŻENIE ŚREDNIE Wymagane środki zabezpieczenia: 1. Fartuchy, rękawice i okulary ochronne. 2. Środki czystości BHP, ręczniki papierowe 6. Przebieg ćwiczenia: 1. Zapoznanie się z instrukcją stanowiskową (załącznik 1) oraz zestawem do badania szeregu napięciowego metali, 2. Przeprowadzenie reakcji chemicznych. 7. Sprawozdanie z ćwiczenia: 1. Opracować ćwiczenie zgodnie z poleceniami zawartymi w instrukcji stanowiskowej. 2. Rozwiązać polecone zadanie i/lub odpowiedzieć na pytania zamieszczone w zestawie zadań i pytań do samodzielnego wykonania przez studenta. 5 Na podstawie szeregu napięciowego można przewidywać kierunek samorzutnej reakcji redoks. Im niższa wartość potencjału standardowego, tym większe zdolności redukujące pierwiastka; im wyższa wartość potencjału standardowego pierwiastka tym większe są jego zdolności utleniające. Położenie pierwiastka w szeregu napięciowym ma także duże znaczenie praktyczne: − pierwiastki najbardziej elektrododatnie (Li, K, Ba, Ca, Na) wypierają wodór z wody: 2Na + 2H2O → 2NaOH + H2 − z roztworu soli wypierany jest pierwiastek o potencjale wyższym np. cynk zanurzony w siarczanie(VI) miedzi(II) pokrywa się miedzią: CuSO4 + Zn → ZnSO4 + Cu − pierwiastki nieszlachetne położone powyżej wodoru w szeregu napięciowym, wypierają wodór z kwasów nie utleniających, tzn. „roztwarzają” się w kwasach: Zn + 2HCl → ZnCl2 + H2 − pierwiastki półszlachetne, leżące w szeregu napięciowym poniżej wodoru, „roztwarzają” się w kwasach utleniających nie wydzielając wodór, np. azot z +5 stopnia utlenienia w kwasie HNO3 przechodzi na +2 stopień utlenienia w tlenku azotu: 3Cu + 2NO3 – (rozc) + 8H3O + → 3Cu2+ 2NO + 12H2O Pierwiastki leżące w szeregu napięciowym pierwiastków powyżej wodoru, mają właściwości redukujące i są one tym silniejsze, im bardziej ujemny jest ich potencjał standardowy. Pierwiastki leżące w tym szeregu poniżej wodoru mają właściwości utleniające tym silniejsze, im bardziej dodatnią wartość ma ich potencjał standardowy. SEM ogniwa będzie tym większa, im dalej od siebie w szeregu napięciowym są umieszczone pierwiastki. 6 3. WYKONANIE ĆWICZENIA Doświadczenie 1 – Reakcje metali z kwasami Materiały i odczynniki: Statyw z probówkami, cylinder miarowy, stężony kwas chlorowodorowy (stęż. HCl), kwas chlorowodorowy (2M HCl), kwas azotowy(V) (2M HNO3), stężony kwas azotowy(V) (stęż. HNO3), kawałki cynku (Zn), miedzi (Cu). Wykonanie: Pręty lub blaszki badanych metali wyczyścić dokładnie papierem ściernym na szerokości ok. 2 cm, a następnie spłukać ich końce zwykłą wodą, a następnie wodą destylowaną. Do dwóch probówek, wlać kolejno po 1 cm3 kwasu chlorowodorowego (2M HCl) – do pierwszej i azotowego(V) (2M HNO3) – do drugiej probówki. Do dwóch kolejnych probówek wlać po 1cm3 tych kwasów, ale stężonych (stęż. HCl; stęż. HNO3). Do każdego kwasu o różnych stężeniach zanurzamy uprzednio oczyszczone kawałki metali i obserwujemy zachodzące reakcje. Reakcje powtarzamy dla każdego metalu i obserwujemy zachodzące zjawiska. Obserwacje zapisujemy w tabeli zbiorczej (tabela 1). Tabela 1 Zestawienie obserwacji i wyników doświadczenia 1 Nr probówki Rodzaj kwasu Metal Zachodząca reakcja Zmiana stopnia utlenienia Obserwacje 1. 2M HCl Zn 2. 2M HNO3 Zn 3. 2M HCl Cu 4. Stęż.HNO3 Cu Opracowanie wyników: 1. Na podstawie zaobserwowanych produktów reakcji zapisać równania reakcji zachodzących w probówkach. 2. Uzasadnić zachodzące reakcje położeniem w szeregu napięciowym metali względem wodoru. Doświadczenie 2 – Reakcje metali o różnej aktywności Materiały i odczynniki: Statyw z probówkami, roztwory: siarczan(VI) żelaza(II) (5% FeSO4), siarczan(VI) miedzi(II) (1% CuSO4), azotan(V) srebra (0,1M AgNO3), kawałki cynku (Zn), miedzi (Cu), małe gwoździki (Fe). 7 Wykonanie: Do kolejnych siedmiu probówek wlewamy po ok. 1 cm3 roztworu wykazanego w pozycjach 1 – 7 tabeli, a następnie umieszczamy w nim odpowiedni wskazany w tabeli metal i obserwujemy zjawisko zachodzące w kolejnych probówkach (np. wydzielanie się gazu, rozpuszczanie lub redukcję metalu, kolor osadu). Zaobserwowane wyniki zapisać w tabeli 2. Tabela 2 Zestawienie obserwacji i wyników doświadczenia 2 Nr probówki Roztwór Metal Zachodząca reakcja Zmiana stopnia utlenienia Obserwacje 1. 1% CuSO4 Zn 2. 0,1M AgNO3 Zn 3. 5% FeSO4 Zn 4. 1% CuSO4 Fe 5. 0,1M AgNO3 Fe 6. 5% FeSO4 Cu 7. 0,1M AgNO3 Cu Opracowanie wyników: 1. Na podstawie obserwacji zapisać równania reakcji zachodzące w probówkach. 2. Uzasadnić zachodzące/niezachodzące reakcje położeniem metali w szeregu elektrochemicznym metali. Doświadczenie 3 – Reakcje żelaza (Fe) z kwasami Materiały i odczynniki: Statyw z probówkami, cylinder miarowy, stężony kwas chlorowodorowy (stęż. HCl), kwas chlorowodorowy (2M HCl), kwas azotowy(V) (2M HNO3), stężony kwas azotowy(V) (stęż. HNO3), gwoździki żelazne (Fe). Wykonanie: Do dwóch probówek, wlać kolejno po 1 cm3 kwasu chlorowodorowego (2M HCl) – do pierwszej i azotowego(V) (2M HNO3) – do drugiej probówki. Do dwóch kolejnych probówek wlać po 1cm3 tych kwasów, ale stężonych (stęż. HCl; stęż. HNO3). Do każdego kwasu o różnych stężeniach zanurzamy uprzednio oczyszczone gwoździki żelazne i obserwujemy zachodzące reakcje. Obserwacje zapisujemy w tabeli zbiorczej (tabela 3).