Wirkung von Säuren auf Metalle (Artikelnr.: P )

Transkript

1 Lehrer-/Dozentenblatt Wirkung von Säuren auf Metalle (Artikelnr.: P ) Curriculare Themenzuordnung Fachgebiet: Chemie Bildungsstufe: Klasse 7-10 Lehrplanthema: Anorganische Chemie Unterthema: Säuren und Basen, Protonenübergänge Experiment: Wirkung von Säuren auf Metalle Schwierigkeitsgrad Vorbereitungszeit Durchführungszeit empfohlene Gruppengröße Leicht 10 Minuten 10 Minuten 2 Schüler/Studenten Zusätzlich wird benötigt: Versuchsvarianten: Schlagwörter: Säuren, Reaktionsverhalten Aufgabe und Material Lehrerinformationen Lernziele Säuren reagieren mit unedlen Metallen. Bei dieser Reaktion entstehen Salze und Wasserstoff. Hinweise zur Aufbau und Durchführung Vorbereitungen 10%ige Salzsäure (30 ml konz. HCI auf 100 ml Wasser) und 10%ige Schwefelsäure (6 ml konz. H 2 SO 4 auf 100 ml Wasser) bereitstellen. Die Konzentrationen müssen jedoch nicht genau eingehalten werden. Hinweise zu den Schülerversuchen Sollten die Metalle nicht reagieren (Oxidschicht), müssen die Reagenzgläser vorsichtig erwärmt werden. Hierbei reagiert Aluminium sehr heftig mit Säuren! Vorsicht! H- und P-Sätze Magnesium: H228: Entzündbarer Feststoff.

2 Lehrer-/Dozentenblatt Salzsäure: H314: Verursacht schwere Verätzungen der Haut und schwere Augenschäden. H335: Kann die Atemwege reizen. H290: Kann gegenüber Metallen korrosiv sein. P280: Schutzhandschuhe/Schutzkleidung/Augenschutz/Gesichtsschutz tragen. P301 + P330 + P331: P309 + P310: P305 + P351 + P338: Schwefelsäure: BEI VERSCHLUCKEN: Mund ausspülen. KEIN Erbrechen herbeiführen. BEI Exposition oder Unwohlsein: Sofort GIFTINFORMATIONSZENTRUM oder Arzt anrufen. BEI KONTAKT MIT DEN AUGEN: Einige Minuten lang behutsam mit Wasser spülen. Vorhandene Kontaktlinsen nach Möglichkeit entfernen. Weiter spülen. H314: Verursacht schwere Verätzungen der Haut und schwere Augenschäden. H290: Kann gegenüber Metallen korrosiv sein. P280: Schutzhandschuhe/Schutzkleidung/Augenschutz/Gesichtsschutz tragen. P301 + P330 + P331: BEI VERSCHLUCKEN: Mund ausspülen. KEIN Erbrechen herbeiführen. P309: BEI Exposition oder Unwohlsein: P310: Sofort GIFTINFORMATIONSZENTRUM oder Arzt anrufen. P305 + P351 + P338: Gefahren BEI KONTAKT MIT DEN AUGEN: Einige Minuten lang behutsam mit Wasser spülen. Vorhandene Kontaktlinsen nach Möglichkeit entfernen. Weiter spülen. Säuren verursachen starke Verätzungen. Schutzbrille/Schutzhandschuhe benutzen! Methodische Bemerkungen Dieser Versuch kann auch im Rahmen der Versuche zum Umgang mit Säuren eingesetzt werden, um deren zersetzende Wirkung zu demonstrieren. Er ist ebenfalls bei der Darstellung der Salzbildungsarten durchführbar, wird dort aber ohnedies in einer modifizierten Form nochmals aufgegriffen. Auf die Unterscheidung von unedlen und edlen Metallen wird hier noch nicht eingegangen. Dieser Unterschied sowie die Umformung der Wortgleichung in deren Symbolschreibweise kann bei entsprechendem Kenntnisstand ergänzt werden. Entsorgung Kleinere Metallreste durchreagieren lassen, eventuell noch etwas Säure hinzugeben. Überschüssige Säure in den Behälter für Säuren und Laugen geben. Größere Metallstücke abspülen und für ähnliche Versuche wiederverwenden.

3 Wirkung von Säuren auf Metalle (Artikelnr.: P ) Aufgabe und Material Aufgabe Wie wirken Säuren auf Metalle? Untersuche die Reaktion verschiedener Säuren mit Metallen.

4 Material Position Material Bestellnr. Menge 1 Spritzflasche, 250 ml, Kunststoff Laborschreiber, wasserfest Schutzbrille, farblose Scheiben Reagenzglas, d = 18 mm, l = 180 mm, 10 Stück (7) 5 Reagenzglasgestell, 12 Bohrungen; d = 22 mm, Holz Pipette mit Gummikappe, lang Uhrglasschale, d = 60 mm Reagenzglashalter bis d = 22 mm Pipette mit Gummikappe Pulverspatel, Stahl, l = 150 mm Reagenzglasbürste, d = 20 mm, l = 270 mm Butanbrenner Labogaz Butankartusche CV300 Plus mit Ventil, 240 g Aluminiumblech, Stärke 0,2 mm, 50 g Magnesium, Band (Rolle), 25 g Salzsäure 37%, reinst, 1000 ml Schwefelsäure 95-98%, 500 ml Zinkblech, 250 x 125 x 0,5 mm, 200 g Wasser, destilliert

5 Aufbau und Durchführung Aufbau Gefahren Konzentrierte Säuren verursachen starke Verätzungen. Unbedingt Schutzbrille tragen! Aufbau Nummeriere sechs Reagenzgläser von 1 bis 6 und stelle sie in das Reagenzglasgestell (Abb. 1). Abb. 1 Gib in die Reagenzgläser 1 bis 3 jeweils ein Stück Aluminium, Zink und Magnesium-Band, ebenso in die Reagenzgläser 4 bis 6, sodass jedes Metall zweimal vorhanden ist (Abb. 2). Abb. 2 Durchführung Ablauf Gib mit einer Pipette in die Reagenzgläser 1 bis 3 Salzsäure, bis sie etwa zu einem Viertel gefüllt sind (Abb. 3).

6 Abb. 3 Stülpe über Reagenzglas 1 ein leeres Reagenzglas mit der Öffnung nach unten (Abb. 4) und führe nach einer Minute die Knallgasprobe durch (Abb. 5). Verfahre ebenso mit den Reagenzgläsern 2 bis 3. Abb. 4 Abb. 5 Gib in die Reagenzgläser 4 bis 6 mit der zweiten Pipette Schwefelsäure (Füllhöhe ca. 3 cm). Führe die Knallgasprobe (Detonationstest von Wasserstoff-Sauerstoff) wie oben beschrieben durch. Entnimm jedem Reagenzglas mit der Pipette ein wenig Lösung (Abb. 6) und gib davon einige Tropfen jeweils auf ein Uhrglas (Abb. 7). Lasse die Lösungen verdunsten. Abb. 6 Abb. 7

7 Entsorgung Überschüssige Lösungen in den Sammelbehälter für Säuren und Laugen geben. Größere Metallreste für ähnliche Versuche aufbewahren.

8 Protokoll: Wirkung von Säuren auf Metalle Ergebnis - Beobachtungen (10 Punkte) Notiere deine Beobachtungen. Ergebnis - Tabelle 1 (12 Punkte) Halte das Ergebnis der Reaktion und der Knallgasprobe (Wasserstoff-Sauerstoff Detonationstest) in Tabelle 1 fest. Metall + Salzsäure Ergebnis der Knallgasprobe + Schwefelsäure Ergebnis der Knallgasprobe Aluminium Magnesium Zink

9 Auswertung - Frage 1 (10 Punkte) Ziehe die Schlussfolgerungen aus den Beobachtungen. Auswertung - Frage 2 (10 Punkte) Zu welcher Stoffklasse könnten ihren Eigenschaften nach die durch Verdampfen erhaltenen Reaktionsprodukte gehören?

10 Auswertung - Frage 3 (10 Punkte) Gib die abgelaufenen Reaktionen für alle Metalle und Säuren in einer Wortgleichung wieder, entwickele daraus ein allgemeines Reaktionsschema.