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3. Praktikumstag Elektro- und Redoxchemie Versuch 1.1: Qualitative Versuche zur Redoxchemie Geräte: 2 Reagenzgläser Chemikalien: Fe-Nagel, Zn-Granalie, CuSO4-Lösung, SnCl2-Lösung Versuchsdurchführung: Übergießen Sie a) einen Fe - Nagel mit einer wässrigen CuSO4 - Lösung b) eine Zn - Granalie mit wässrigen SnCl2 - Lösung Entsorgung: Lösemittelgemische halogenfrei – Kanister Nr. 3 Geben Sie die R- und S-Sätze der im Versuch verwendeten Chemikalien an und machen sich deren Bedeutung im Umgang und Handhabung mit den Chemikalien bewusst! CuSO4 SnCl2 ZnCl2 Beobachtungen? Was versteht man unter einer Oxidation, Reduktion und einer Redoxreaktion? Notieren Sie für jede Redoxreaktion die Redoxteilgleichungen und die Redoxgesamtgleichung! Versuch 1.2: Die Oxidationsvermögen von KMnO4 Geräte: 1 Reagenzgläser Chemikalien: H2SO4 verd., KMnO4-Lösung, H2O2-Lösung (30%ig) Versuchsdurchführung: Zu einer mit verd. Schwefelsäure angesäuerte KMnO4 – Lösung geben Sie: a) H2O2-Lösung Entsorgung: Säuregemische – Kanister Nr. 1 H2O2 Geben Sie die R- und S-Sätze der im Versuch verwendeten Chemikalien an und machen sich deren Bedeutung im Umgang und Handhabung mit den Chemikalien bewusst! Beobachtungen? H2SO4 verd. KMnO4 Formulieren Sie die Redoxteilgleichungen und die Redoxgesamtgleichungen. Aus welchem Grund wird die Lösung angesäuert? Zu welcher Verbindung wird das Mangan in Permanganat durch ein Reduktionsmittel im sauren Medium reduziert, zu welcher Verbindung im basischen Milieu? Versuch 2: Redoxtitrationen – Iodometrie Bestimmung des Kaliumjodatgehaltes in iodiertem Speisesalz Iod liegt in Speisesalz in Form von Kaliumjodat (KIO3) vor. Gibt man zu einer sauren wässrigen Lösung dieses Speisesalzes Kaliumiodid, so tritt eine Komproportionierung zu Iod ein, dessen Konzentration sich durch Titration mit Thiosulfat (S2O32-) und Verwendung von Stärke als Indikator bestimmen lässt. Geräte: 2 Reagenzgläser Chemikalien: H2SO4 verd., KMnO4-Lösung, H2O2-Lösung (30%ig), Stärkelösung Versuchsdurchführung: Wiegen Sie ca. 20 g Speisesalz in ein 300 ml Weithalserlenmeyerkolben ein (exakte Einwaage ist zu notieren!). Mit destilliertem Wasser füllen Sie bis zur 150 ml Marke auf und geben hierzu noch 5 ml konz. Schwefelsäure (Vorsicht!), wobei sich die Lösung aufklart. Nun fügen Sie drei gehäufte Spatel Kaliumjodid und ein Magnetstäbchen zu. Stellen Sie den Erlemeyerkolben auf einen Heizrührer und lassen rühren (Rührgeschwindigkeit 500 U/min). Das Kaliumjodid sollte sich nun vollständig lösen. Danach wird der Indikator – 1 ml einer Stärkelösung – zugegeben. Die Lösung nimmt färbt darauf hin tief blau unter Bildung des Iod-Stärke-Komplexes. Die Vorlage wird mit einer 0,005-molaren Natriumthiosulfatlösung (Faktor beachten!) tropfenweise titriert, bis die Lösung klar und farblos ist. Entsorgung: Säuregemische – Kanister Nr. 1 KIO3 Geben Sie die R- und S-Sätze der im Versuch verwendeten Chemikalien an und machen sich deren Bedeutung im Umgang und Handhabung mit den Chemikalien bewusst! Na2S2O3 KI H2SO4 verd. Stärkelösung Formulieren Sie die Redoxteilgleichungen und die Redoxgesamtgleichung für diese Titration! Was versteht man unter der „Äquivalentzahl“? Welche Äquivalentzahl kommt Iod zu, welche Äquivalentzahl S2O32- in obiger Redoxreaktion zu? Berechnen Sie aus den verbrauchten Millilitern an Natriumthiosulfat-Lösung die prozentuale Menge an KIO3 in dem handelsüblichen Speisesalz. Vergleichen Sie den von Ihnen bestimmten Wert mit dem auf der Packung angegebenen! Wie sieht, rein quantitativ, die Titrationskurve einer Redoxtitration aus und über welche Gleichung lassen sich die einzelnen Werte berechnen? Zeichnen Sie auch die Ordinaten- bzw. die Abzissenbeschriftungen mit ein? Stellen Sie zwischen der NernstschenGleichung und der HendersonHasselbalch-Gleichung (Puffergleichung) Analogien heraus! Was versteht man unter einem „Urtiter“? Schlagen Sie in der Fachliteratur / Internet nach und nennen weitere Urtiter! Versuch 3: Elektrochemie - Potentialdifferenzen Geräte: 2 x 100-ml Bechergläser, Zn-, Pb-, Cu-Elektrode, Filterpapier Chemikalien: CuSO4-Lösung, ZnSO4-Lösung, PbSO4-Lösung, KNO3-Lösung Versuchsdurchführung: In den folgenden Versuchen werden Potential - Differenzen gemessen. Der/die Assistent/in wird Ihnen die Vorgehensweise vor Ort erklären! Messen Sie die auftretenden Potentialdifferenzen von Zn/Zn 2+ und Pb/Pb2+ gegen eine Kupferelektrode als Bezugselektrode, die in eine 1-molaren CuSO4-Lösung taucht. Die einzusetzenden ZnSO4- und PbSO4-Lösungen sind ebenfalls 1-molar. Entsorgung: Säuregemische – Kanister Nr. 1 CuSO4 Geben Sie die R- und S-Sätze der im Versuch verwendeten Chemikalien an und machen sich deren Bedeutung im Umgang und Handhabung mit den Chemikalien bewusst! ZnSO4 PbSO4 KNO3 berechnet Gemessene und berechnete Potentiale [V] Cu2+ / Zn2+ Cu2+ / Pb2+ Was ist das Daniell – Element? gemessen Wozu setzt man eine „Bezugselektrode“ ein? Aus welchem Grund werden die Konzentrationen der Lösungen 1 Mol/l gewählt? Versuch 4.1: Elektrochemie - Versuche zu Korrosion Das Volta-Element Das VOLTA-Element kann als Modell für ein Lokalelement gesehen werden. In ein 250 ml Becherglas gibt man 100 ml einer 1-molaren Schwefelsäure und lässt eine Kupfer- sowie eine Zinkelektrode eintauchen. Man beobachte die Elektroden, während man sie mit Hilfe eines Kabels kurzschließt. Entsorgung: Säuregemische – Kanister Nr. 1 Geben Sie die R- und S-Sätze der im Versuch verwendeten Chemikalien an und machen sich deren Bedeutung im Umgang und Handhabung mit den Chemikalien bewusst! H2SO4 verd. CuSO4 ZnSO4 Welche chemische Reaktion spielt sich vor dem Kurzschließen der Kupfer- und Zinkelektrode in Lösung an der unedleren Elektrode ab? Formulieren Sie die chemische Gleichung! Aus welchem Grund entsteht nach dem Kurzschließen an der Kupfer-Elektrode ein Gas und wie nennt man eine solche Anordnung? Notieren Sie die Elektrodenvorgänge anhand chemischer Gleichungen! Versuch 4.2: Elektrochemie - Versuche zu Korrosion Das „Wärmekissen“ auf Eisenbasis – „Luftkorrosion“ Geräte: 50 ml Becherglas (hohe Form) Chemikalien: Eisenpulver, Aktivkohle, NaCl Versuchsdurchführung: Mischen Sie 15 g Eisenpulver, 3 g frische Aktivkohle und 3 g Kochsalz und geben Sie die Mixtur ein 50 ml Becherglas (hohe Form). Anschließend werden noch 5 ml Wasser hinzugefügt und der Becherinhalt gut durchmischt! Die resultierende Masse wird zu einem lockeren Haufen geformt. Entsorgung: Der Inhalt des Becherglases wird später vom Saalassistenten/in eingesammelt und entsorgt! Fe-Pulver Geben Sie die R- und S-Sätze der im Versuch verwendeten Chemikalien an und machen sich deren Bedeutung im Umgang und Handhabung mit den Chemikalien bewusst! Aktivkohle NaCl Messen Sie die Temperatur des Gemisches mit Hilfe eines Temperaturmessfühlers! Nennen Sie unterschiedliche Möglichkeiten des Korrosionsschutzes. Was versteht man unter dem Begriff „Rost“ und in welcher Abfolge rostet Eisen? Formulieren Sie hierzu die chemischen Gleichungen.
