Abhängigkeit der Reaktionsgeschwindigkeit (RG) von der Konzentration: Kalk (CaCO 3 ) + Salzsäure (HCl)

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1 Abhängigkeit der Reaktionsgeschwindigkeit Abhängigkeit der Reaktionsgeschwindigkeit (RG) von der Konzentration: Kalk (CaCO 3 ) + Salzsäure (HCl) Beim Lösen von Kalk in Salzsäure bildet sich ein gut wasserlösliches Salz (CaCl 2 ), Wasser und Kohlendioxid. Geräte / Chemikalien: Bechergläser, Messzylinder, Stoppuhr, Kalkpulver, Salzsäure (c=0,1mol/l), Salzsäure (c=1mol/l) Zwei mal gleiche Mengen an pulverisiertem Kalk (etwa 0,3g) in zwei kleine Bechergläser einwiegen. In jedes Becherglas werden genau 10ml Salzsäure unterschiedlicher Konzentration zugegeben (c 1 = 0,1mol/L, c 2 =1mol/L). Man stoppt die Zeit bis zum Ende der Gasentwicklung. Welchen Einfluss hat die Konzentration an HCl auf die Reaktionsgeschwindigkeit? Abhängigkeit der Reaktionsgeschwindigkeit (RG) von der Temperatur: Kalkpulver + Salzsäure Beim Lösen von Kalk in Salzsäure bildet sich ein gut wasserlösliches Salz (CaCl 2 ), Wasser und Kohlendioxid. Geräte / Chemikalien: Bechergläser, Messzylinder, Stoppuhr, Kalkpulver, Salzsäure (c=0,1mol/l), Heizplatte Etwa 0,3g Kalk in ein kleines Bechergläser einwiegen und mit 10ml Salzsäure (c= 0,1mol/L) übergießen. In einem zweiten Versuch wird die gleiche Menge an Kalkpulver mit derselben Menge an HCl versetzt und auf der Heizplatte (vorheizen!) erhitzt. Man stoppt jeweils die Zeit bis zum Ende der Gasentwicklung. Achtung: Spritzgefahr! Welchen Einfluss hat die Temperatur auf die Reaktionsgeschwindigkeit dieser Reaktion? Kirchsteiger, Klemm, Steininger

2 Abhängigkeit der Reaktionsgeschwindigkeit (RG) von der Oberfläche: Kalkpulver und Kalkstein (bzw. Marmor) + Salzsäure Beim Lösen von Kalk in Salzsäure bildet sich ein gut wasserlösliches Salz (CaCl 2 ), Wasser und Kohlendioxid. Geräte / Chemikalien: Bechergläser, Messzylinder, Stoppuhr, Kalkpulver, Kalkstein, Salzsäure (c=1mol/l) Etwa 0,3g Kalkpulver in ein kleines Bechergläser einwiegen und mit 10ml Salzsäure (c=1mol/l) übergießen. In einem zweiten Versuch wird die gleiche Menge an Kalkstücken mit derselben Menge an HCl versetzt. Man stoppt jeweils die Zeit bis zum Ende der Gasentwicklung. Welchen Einfluss hat die Oberfläche der Kalkstücke auf die Reaktionsgeschwindigkeit? Abhängigkeit der Reaktionsgeschwindigkeit (RG) von der Konzentration: Natriumthiosulfat + Salzsäure Versetzt man eine Natriumthiosulfatlösung mit Salzsäure, so zerfällt diese und es bildet sich unlöslicher Schwefel, schwefelige Säure (leicht stechender Geruch; zerfällt teilweise in SO 2 und H 2 O), und Natriumchlorid. Reaktionsgleichung (nicht richtig gestellt!): Na 2 S 2 O 3 + HCl S + H 2 SO 3 + NaCl Geräte / Chemikalien: Bechergläser, Messzylinder, Stoppuhr, Schriftprobe (max. 16pt), Salzsäure (ca. 15%ig), Natriumthiosulfatlösung (Na 2 S 2 O 3 ; ca. 6%ig) In einem Becherglas Natriumthiosulfatlösung und Wasser laut Tabelle mischen und das Becherglas auf die Schriftprobe stellen. 10ml Salzsäure zugeben und die Zeit stoppen, bis die Schrift (von oben betrachtet) unsichtbar wird. Schutzbrille tragen!! Becherglas Thiosulfat Deionat Zeit 1 40ml 0ml 2 20ml 20ml 3 10ml 30ml Welchen Einfluss hat die Konzentration an Thiosulfat auf die Reaktionsgeschwindigkeit? Kirchsteiger, Klemm, Steininger

3 Abhängigkeit der Reaktionsgeschwindigkeit (RG) von der Konzentration: Kaliumpermanganat (KMnO 4 ) + Oxalsäure [(COOH) 2 ] Eine schwefelsaure Kaliumpermanganatlösung entfärbt sich, wenn man Reduktionsmittel, wie z.b. Oxalsäure zusetzt. Reaktionsgleichung (nicht richtig gestellt): KMnO 4 + H 2 SO 4 + (COOH) 2 MnSO 4 + K 2 SO 4 + CO 2 + H 2 O Geräte / Chemikalien: Bechergläser, Stoppuhr, Magnetrührer, Messpipetten, ca. 0,5mol/L Oxalsäure (C 2 O 4 H 2 ) in Schwefelsäure (1mol/L), Kaliumpermanganat (KMnO 4 ; ca. 0,02mol/L) In einem Becherglas Oxalsäurelösung und Wasser laut Tabelle mischen und langsam rühren. Anschließend 2 Tropfen Kaliumpermanganatlösung zugeben und die Zeit stoppen, bis sich die Lösung vollständig entfärbt hat. Lsg. Oxalsäurelsg. Wasser Oxalsäurekonzentration Kaliumpermanganatlsg. 1 10ml 0ml 0,5mol/L 2 Tropfen 2 5ml 5ml 0,25mol/L 2 Tropfen 3 2,5ml 7,5ml 0,125mol/L 2 Tropfen Welchen Einfluss hat die Konzentration an Oxalsäure auf die Reaktionsgeschwindigkeit? Abhängigkeit der Reaktionsgeschwindigkeit (RG) von der Temperatur: Kaliumpermanganat (KMnO 4 ) + Oxalsäure [(COOH) 2 ] Eine schwefelsaure Kaliumpermanganatlösung entfärbt sich, wenn man Reduktionsmittel, wie z.b. Oxalsäure zusetzt. Reaktionsgleichung (nicht richtig gestellt): KMnO 4 + H 2 SO 4 + (COOH) 2 MnSO 4 + K 2 SO 4 + CO 2 + H 2 O Geräte / Chemikalien: Bechergläser, Heizplatte, Thermometer, Stoppuhr, Messpipetten, ca. 0,5mol/L Oxalsäure (C 2 O 4 H 2 ) in Schwefelsäure (1mol/L), Kaliumpermanganat (KMnO 4 ; ca. 0,02mol/L) In einem Becherglas 2,5ml Oxalsäurelösung 7,5ml Wasser mischen und langsam rühren. Anschließend 2 Tropfen Kaliumpermanganatlösung und die Zeit stoppen, bis sich die Lösung vollständig entfärbt hat. Den Versuch bei etwa 40 C bzw. 60 C wiederholen. Kirchsteiger, Klemm, Steininger

4 Lsg. Oxalsäurelsg. Wasser Temperatur Kaliumpermanganatlsg. 1 2,5ml 7,5ml ca. 20 C 2 Tropfen 2 2,5ml 7,5ml ca. 40 C 2 Tropfen 3 2,5ml 7,5ml ca. 60 C 2 Tropfen Welchen Einfluss hat die Temperatur der Reaktionslösung auf die RG? Abhängigkeit der RG vom Katalysator: Kaliumpermanganat (KMnO 4 ) + Oxalsäure [(COOH) 2 ] Eine schwefelsaure Kaliumpermanganatlösung entfärbt sich, wenn man Reduktionsmittel, wie z.b. Oxalsäure zusetzt. Die Reaktionsgeschwindigkeit kann durch Zusatz eines Katalysators verändert werden. Reaktionsgleichung (nicht richtig gestellt): KMnO 4 + H 2 SO 4 + (COOH) 2 MnSO 4 + K 2 SO 4 + CO 2 + H 2 O Geräte / Chemikalien: Bechergläser, Stoppuhr, Messpipetten, ca. 0,5mol/L Oxalsäure (C 2 O 4 H 2 ) in Schwefelsäure (1mol/L), Kaliumpermanganat (KMnO 4 ; ca. 0,02mol/L), Mangan(II)sulfat (MnSO 4 ; 1,6%ig) Becherglas 1: 5ml Oxalsäurelösung mit 5ml Wasser vermischen, 2 Tropfen KMnO 4 -Lösung zugegen und sofort die Reaktionszeit messen Becherglas 2: 5ml Oxalsäurelösung mit 5ml Wasser vermischen, 3 Tropfen Mangansulfatlösung zugeben und zuletzt 2 Tropfen KMnO 4 -Lösung und sofort die Reaktionszeit messen. Welche Substanz fungiert als Katalysator und wie wirkt sich dessen Vorhandensein auf die RG aus? Abhängigkeit der RG von der Oberfläche: Magnesium + Salzsäure Magnesium reagiert mit Salzsäure unter Bildung von wasserlöslichem Magnesiumchlorid und Wasserstoffgas. Geräte / Chemikalien: 3 kleine Bechergläser, Messzylinder, Stoppuhr, Waage Je 0,05g Magnesiumpulver, Magnesiumspäne und Magnesiumband, Salzsäure (c=1mol/l) Kirchsteiger, Klemm, Steininger

5 Gleiche Mengen der einzelnen Magnesiumproben (etwa 0,05g) in je ein kleines Becherglas einwiegen. Je 10ml Salzsäure (c=1mol/l) zugeben und die Zeit stoppen, bis sich das gesamte Magnesium aufgelöst hat. Welchen Einfluss hat die Oberfläche der Magnesiumstücke auf die Reaktionsgeschwindigkeit? Abhängigkeit der RG von der Konzentration: Magnesium + Salzsäure Magnesium reagiert mit Salzsäure unter Bildung von wasserlöslichem Magnesiumchlorid und Wasserstoffgas. Geräte / Chemikalien: 3 kleine Bechergläser, Messzylinder, Stoppuhr, Waage, Magnesiumspäne, Salzsäure (c 1 =2mol/L; c 2 =1mol/L; c 3 =0,2mol/L) Gleiche Mengen an Magnesiumspänen (etwa 0,05g) in 3 kleine Bechergläser einwiegen. Je 10ml Salzsäure unterschiedlicher Konzentration (c 1 =2mol/L; c 2 =1mol/L; c 3 =0,2mol/L) zugeben und die Zeit stoppen, bis sich das gesamte Magnesium aufgelöst hat. Welchen Einfluss hat die Salzsäurekonzentration auf die Reaktionsgeschwindigkeit? Abhängigkeit der RG von der Reaktionszeit (Messung der Volumenzunahme eines Produktes, ev. Messung der Leitfähigkeit): Magnesium + Salzsäure Magnesium reagiert mit Salzsäure unter Bildung von wasserlöslichem Magnesiumchlorid und Wasserstoffgas. Geräte / Chemikalien: 2 x Stativmaterial, großes Reagenzglas mit seitlichem Ansatz und Stopfen, kurzer Gummischlauch, gewinkeltes Verbindungsrohr, 100ml Messzylinder, 500ml Becherglas, ev. Leitfähigkeitsmessgerät, Magnesiumspäne (bzw. Magnesiumband), Salzsäure (c=1mol/l) Teil 1: 0,010g Mg-späne (bzw. ca. 10cm Mg-Band) in das Reagenzglas einwiegen. (die anschließend zugefügte Menge an HCl sollte das gesamte Mg bedecken). Aufbau der Gasentwicklungsapparatur: Seitlichen Ansatz des am Stativ befestigten Reagenzglases über einen Gummischlauch mit Verbindungsrohr verbinden. 100ml Messzylinder von 0-10ml händisch grob skalieren, mit Wasser füllen und mit der Öffnung Kirchsteiger, Klemm, Steininger

6 nach unten in ein mit Wasser gefülltes Becherglas stürzen, am Stativ befestigen. Die Öffnung des Verbindungsrohrs weist in die Öffnung des umgedrehten Messzylinders. Apparatur muss gut abgedichtet sein! Zuletzt 10ml Salzsäure (c=1mol/l) in das Reaktionsglas geben, sofort verschließen und die Zeit stoppen. Sobald die Salzsäure zugegeben wurde, setzt die Reaktion ein und es bildet sich Wasserstoffgas. Die Reaktion ist anfangs sehr heftig (schnell arbeiten!). Untersucht wird die Abhängigkeit der Wasserstoffproduktion (ablesen des Volumens in ml) von der Reaktionszeit. Zeige mit Hilfe einer chemischen Gleichung, was bei der Reaktion passiert. Erstelle ein Zeit / Volumen Diagramm und interpretiere es. Sind bei der Durchführung des Experiments irgendwelche Probleme aufgetreten? eventuell Teil 2: Neben der Volumenzunahme an H 2 kann die Reaktion auch durch Untersuchung der Leitfähigkeitsänderung beschrieben werden. Das Magnesiumband wird in einem Becherglas, in das ein Leitfähigkeitsmessstab eintaucht, mit der selben Menge an Salzsäure versetzt. Durch Änderung der Ionen-Zusammensetzung ändert sich auch die Leitfähigkeit der Gesamtlösung. Diese Abhängigkeit wird durch Erstellen eines Leitfähigkeits-, Reaktionszeit- Diagramms untersucht. Kirchsteiger, Klemm, Steininger