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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.
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