3. Praktikumstag. Elektro- und Redoxchemie. Versuch 1.1: Qualitative Versuche zur Redoxchemie. Geräte: 2 Reagenzgläser

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1 Elektro- und Redoxchemie Versuch 1.1: Qualitative Versuche zur Redoxchemie Geräte: 2 Reagenzgläser Chemikalien: Fe-Nagel, Zn-Granalie, CuSO 4 -Lösung, SnCl 2 -Lösung Versuchsdurchführung: 3. Praktikumstag Übergießen Sie a) einen Fe - Nagel mit einer wässrigen CuSO 4 - Lösung b) eine Zn - Granalie mit wässrigen SnCl 2 - Lösung Entsorgung: Lösemittelgemische halogenfrei Kanister Nr. 3 Geben Sie die R- und S-Sätze der im Versuch CuSO 4 SnCl 2 ZnCl 2 Beobachtungen? Was versteht man unter einer Oxidation, Reduktion und einer Redoxreaktion?

2 Notieren Sie für jede Redoxreaktion die Redoxteilgleichungen und die Redoxgesamtgleichung! Versuch 1.2: Die Oxidationsvermögen von KMnO 4 Geräte: 1 Reagenzgläser Chemikalien: H 2 SO 4 verd., KMnO 4 -Lösung, H 2 O 2 -Lösung (30%ig) Versuchsdurchführung: Zu einer mit verd. Schwefelsäure angesäuerte KMnO 4 Lösung geben Sie: a) H 2 O 2 -Lösung Entsorgung: Säuregemische Kanister Nr. 1 H 2 O 2 Geben Sie die R- und S-Sätze der im Versuch H 2 SO 4 verd. KMnO 4 Beobachtungen?

3 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?

4 Versuch 2: Redoxtitrationen Iodometrie Bestimmung des Kaliumjodatgehaltes in iodiertem Speisesalz Iod liegt in Speisesalz in Form von Kaliumjodat (KIO 3 ) 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 (S 2 O 3 2- ) und Verwendung von Stärke als Indikator bestimmen lässt. Geräte: 2 Reagenzgläser Chemikalien: H 2 SO 4 verd., KMnO 4 -Lösung, H 2 O 2 -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 KIO 3 Geben Sie die R- und S-Sätze der im Versuch Na 2 S 2 O 3 KI H 2 SO 4 verd. Stärkelösung

5 Formulieren Sie die Redoxteilgleichungen und die Redoxgesamtgleichung für diese Titration! Was versteht man unter der Äquivalentzahl? Welche Äquivalentzahl kommt Iod zu, welche Äquivalentzahl S 2 O 3 2- in obiger Redoxreaktion zu? Berechnen Sie aus den verbrauchten Millilitern an Natriumthiosulfat-Lösung die prozentuale Menge an KIO 3 in dem handelsüblichen Speisesalz. Vergleichen Sie den von Ihnen bestimmten Wert mit dem auf der Packung angegebenen!

6 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 Nernstschen- Gleichung und der Henderson- Hasselbalch-Gleichung (Puffergleichung) Analogien heraus! Was versteht man unter einem Urtiter? Schlagen Sie in der Fachliteratur / Internet nach und nennen weitere Urtiter!

7 Versuch 3: Elektrochemie - Potentialdifferenzen Geräte: 2 x 100-ml Bechergläser, Zn-, Cu-Elektrode, Filterpapier Chemikalien: CuSO 4 -Lösung, ZnSO 4 -Lösung, KNO 3 -Lösung Versuchsdurchführung: In den folgenden Versuchen wird eine Potentialdifferenzen gemessen. Der/die Assistent/in wird Ihnen die Vorgehensweise vor Ort erklären! Messen Sie die auftretenden Potentialdifferenz von Zn/Zn 2+ gegen eine Kupferelektrode als Bezugselektrode, die in eine 1-molaren CuSO 4 -Lösung taucht. Die Konzentration der ZnSO 4 -Lösung ist 1-molar. Entsorgung: Säuregemische Kanister Nr. 1 CuSO 4 Geben Sie die R- und S-Sätze der im Versuch ZnSO 4 KNO 3 berechnet gemessen Gemessenes und berechnetes Potential [V] Cu 2+ / Zn 2+ Was ist das Daniell Element?

8 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 H 2 SO 4 verd. CuSO 4 ZnSO 4 Welche chemische Reaktion spielt sich vor dem Kurzschließen der Kupfer- und Zinkelektrode in Lösung an der unedleren Elektrode ab?

9 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!

10 Geben Sie die R- und S-Sätze der im Versuch Fe-Pulver 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.