1. No category

Ingrid Jespersens Gymnasieskole, kemi grundskolen, Syrer, baser og salte, november 2011
9.d
Syrer, baser og salte
Navn:__________________________________________
Indholdsfortegnelse:
Ion begrebet .......................................................................................... 2
Ætsning af Mg bånd med forskellige opløsninger ......................................... 5
Elektrolyse af forskellige opløsninger ......................................................... 7
Påvisning af ioner i forskellige opløsninger (kvalitativ metode) ...................... 8
Kobbertråd og ståltråd i kobbersulfat og sølvnitrat (Galvanisk tæring) ..........11
Spændingsrækken .................................................................................13
Reaktionsskemaer og koncentrationer ......................................................15
Saltindhold i havvand (kvantitativ metode) ...............................................17
1
Ingrid Jespersens Gymnasieskole, kemi grundskolen, Syrer, baser og salte, november 2011
9.d
Ion begrebet
Alle grundstoffer består af en kerne af protoner og neutroner. Uden for kernen
findes elektronerne. Elektronerne i et grundstofs yderste baner, skaller, kan
flyttes fra et atom til et andet. F.eks. kan et hydrogen-atomets ene elektron
flyttes over til chlor-atomets yderste skal. Hydrogen afgiver en elektron og
bliver til en positiv ion. Chlor modtager en elektron og bliver til en negativ ion.
-
e-
atom
afgiver
1 elektron
Cl
+
e-
atom
modtager
1 elektron
H
→
H+
positiv ion
→
Clnegativ ion
Flere grundstoffer kan gå sammen og danne sammensatte ioner. F.eks. sulfat
SO4--, nitrat NO3-, carbonat CO3-- og ammonium NH4+.
Syre begrebet
Hydrogen-ionen H+ kaldes for syrebrint. Alle syrer indeholder hydrogen-ioner
og en syrerest. Ex. HCl saltsyre, som indeholder H+ og Cl-. En stærk syre
indeholder mange hyrdrogen-ioner, en svag syre indeholder få hydrogen-ioner.
Antallet af hydrogen-ioner måles efter pH-skalaen. En stærk syre med har pHværdi 1, en svag syre har pH-værdi 4 til 7.
Vand indeholder meget få H+ ioner. Derfor er vand en meget svag syre.
2
Ingrid Jespersens Gymnasieskole, kemi grundskolen, Syrer, baser og salte, november 2011
9.d
Base begrebet
Den sammensatte ion OH- kaldes for hydroxid-ionen. De fleste baser, som du
møder i grundskolen indeholder OH-. En typisk base indeholder fx NaOH,
indeholder en hydroxid-ion OH- og en metal-ion Na+. En base er i stand til
at optage H+ ioner. En stærk basisk opløsning indeholder uendeligt få H+-ioner
og har pH-værdien 10-14. En svag basisk opløsning har en pH mellem 7 og 9.
Vand er i stand til at optage en meget lille mængde H+. Derfor er vand en
meget svag base.
Syre + base
Når en syre og en base reagerer dannes et salt og vand.
Ex.
Syre og base på ionform:
HCl
→
H+
saltsyre
indholder
syrebrint
NaOH
→
OH-
natriumhydroxid indeholder
og
syrerest
og
hydroxidion
Cl-
Na+
metalion
Reaktionen mellem syre og base:
H+
syre
+ Clsyrerest
+ Na+
metalion
+ OHhydroxid
→
H2O
vand
+ NaCl
salt
3
Ingrid Jespersens Gymnasieskole, kemi grundskolen, Syrer, baser og salte, november 2011
9.d
Teoriopgave syre, base og salt
Opdel nedenstående syrer og baser i ioner og navngiv ionerne:
Syre
Handelsnavn
Kemisk formel
syrebrint
Syrerest
(med navn og
ladning)
Svovlsyre
H2SO4
Saltsyre
HCl
Kulsyre
H2CO3
Eddikesyre
CH3COOH
Salpetersyre
HNO3
Fosforsyre
H3PO4
Base
Handelsnavn
Kemisk formel
hydroxid
metal-ion
(med navn og
ladning)
Kausisk soda
NaOH
Kalkvand
Ca(OH)2
Afløbsrens
KOH
Salmiakspiritus
NH4OH
Når en base og syre reagerer med hinanden dannes salt og vand. Hvor mange
forskellige salte kan du danne ved at lade en syre fra skemaet reagerer med
en base fra skemaet? Opskriv reaktionsskemaerne og navngiv saltene, som
dannes!
4
Ingrid Jespersens Gymnasieskole, kemi grundskolen, Syrer, baser og salte, november 2011
9.d
Ætsning af Mg bånd med forskellige
opløsninger
Teorien:
Metallet magnesium ætses let af en syre. Hvis syren er stærk, vil magnesium
ætses hurtigt og hvis syren er svag vil magnesium ætses langsomt. Et stof er
surt, hvis det indeholder H+ ioner, kaldet for syrebrint. Saltsyre består
syrebrint H+ og syrerest Cl-. Syrens styrke måles i pH, som er en forkortelse af
potens og hydrogenioner. En stærk syres pH-værdi er 1, en svag syres pHværdi er 4. Vand har pH-værdien 7
Anbring 6 lige store stykker magnesiumbånd i 6 reagensglas. Tilsæt de 6
udleverede opløsninger samtidigt. Noter i hvilken rækkefølge ætsningen af
magnesium bliver færdig.
Påvis at syre og metal danner hydrogen ved at opsamle hydrogengas fra fx.
ætsning af magnesium med saltsyre i et reagensglas. Sørg for at holde
reagensglassets munding nedad, da hydrogen er lettere end atm. luft. Antænd
gassen med en brændende træpind, hvis du tydeligt hører et lille ”hyl” og evt.
ser en stikflamme og kan se dug på indersiden af reagensglasset efter
reaktionen er det tegn på hydrogen.
5
Ingrid Jespersens Gymnasieskole, kemi grundskolen, Syrer, baser og salte, november 2011
9.d
stof
Placering syrestyrke
ætsning
syrestyrke syrebrint
syrerest
pH
demineraliseret
vand
citronsyre
citrat
saltvand (NaCl)
saltsyre
svovlsyre
eddikesyre
oxalsyre
oxalat
Når en syre reagerer med et metal dannes der hydrogen og et salt.
2HCl
syre
+
Mg
metal
→
H2
hydrogen
+
MgCl2
magnesiumchlorid
Hvilke salte dannes ved reaktionen mellem H2SO4 og Mg, CH3COOH og Mg?
6
Ingrid Jespersens Gymnasieskole, kemi grundskolen, Syrer, baser og salte, november 2011
9.d
Elektrolyse af forskellige opløsninger
stof
demineraliseret
vand
H2O
postevand
H2O
svovlsyre
H2SO4
saltsyre
HCl
kogsalt
NaCl
Kobbersulfat
CuSO4
H+
2H+
Na+
Ca++
H+,
H+
Cl-
Cl-
SO4--
Cl-
CO3—
OH-
OH-
negativ ion
Na+
SO4--
positiv ion
Cu++
start
pH ved
slut
pH ved
styrke
Strøm-
Ved katode dannes
Ved anode dannes
7
Ingrid Jespersens Gymnasieskole, kemi grundskolen, Syrer, baser og salte, november 2011
9.d
Påvisning af ioner i forskellige
opløsninger (kvalitativ metode)
Du får udleveret 6 brune 1 liters glasflasker med forskellige opløsninger. Det er
ikke angivet på flasken, hvad den indeholder. Din opgave er at udføre 6
analyser og finde ud af, hvad der er i flaskerne. I skemaerne kan du se
hvordan du tester for positive og negative ioner. Undlad at analysere direkte
på den store flaske. Hæld i stedet en mindre portion op i et rent bægerglas.
Udfør analyserne i rene mikroreagensglas, som skylles i demineraliseret vand
inden forsøgene.
Positive ioner
ion
navn
farve Påvisningsmetode
H+
hydrogen-ion,
-
under 7 er H+ tilstede.
syrebrint
Na+
natrium-ion
Mål pH-værdien med universalindikatorpapir. Hvis pH er
-
Dyp en nikkelspatel i analysen og hold den derefter ind en
den varmeste del af en gasflamme i ca. 5 sekunder. En
kraftig gul/orange flammefarve viser, at analysen indeholder
Na+.
Li+
lithium-ion
-
Dyp en nikkelspatel i analysen og hold den derefter ind en
den varmeste del af en gasflamme i ca. 5 sekunder. En
kraftig rød flammefarve viser, at analysen indeholder Li+.
NH4+
ammoniumion
-
Hæld lidt analyse i et reagensglas. Tilsæt den sammen
mængde fortyndet NaOH. Varm forsigtigt på reatensglasset
med en blød flamme. Væsken må ikke koge. Når væsken er
godt varm, standses opvarmningen. Et stykke fugtigt
indikatorpapir holdes hen for mundingen af glasset. Farves
papiret blåt kan det være tegn på ammoniakdampe. Glasset
holdes op for næsen. Mærkes lugten af ammoniak er NH4+
påvist.
8
Ingrid Jespersens Gymnasieskole, kemi grundskolen, Syrer, baser og salte, november 2011
9.d
Cu++
kobber-ion
blå
Hæld lidt analyse i et reagensglas. Tilsæt hertil dråbevis
eller
fortyndet ammoniakvand. Dannes der et blåt bundfald,
grøn
sættes der mere ammoniakvand til. Går bundfaldet i
opløsning under dannelse af en mørk blå opløsning er Cu++
påvist.
Negative ioner
ion
navn
farve
Påvisningsmetode
OH-
hydroxid-ion
-
Mål pH-værdien med universalindikatorpapir. Hvis pH er over
7 kan OH- være tilstede.
Cl-
chlorid-ion
-
Hæld lidt analyse i et reagensglas. Tilsæt et par dråber 0,1 M
sølvnitrat, AgNO3. Danne der hvidt bundfald (hvidt slør) har
du påvist Cl-.
SO4--
sulfat-ion
-
Hæld lidt analyse i et reagensglas. Sæt den samme mængde
fortyndet HCl til. Dryp et par dråber 0,5 M bariumchlorid i
blandingen. Dannes der et hvidt bundfald, er SO4-- påvist.
NO3-
nitrat-ion
-
Hæld lidt analyse i et reagensglas. Tildryp lidt nitrat-reagens.
Dannes bundfald, er NO3- påvist. (Br- og I- giver også
bundfald).
CO3--
carbonat-ion
-
Hæld lidt analyse i et reagensglas. Tilsæt fortyndet HCl.
Bruser det i glasset, skyldes det CO2-udvikling og CO3-- er
påvist.
9
Ingrid Jespersens Gymnasieskole, kemi grundskolen, Syrer, baser og salte, november 2011
9.d
analyse
negativ
positiv
stoffets
nr.
ion
ion
formel
stoffets navn
10
Ingrid Jespersens Gymnasieskole, kemi grundskolen, Syrer, baser og salte, november 2011
9.d
Kobbertråd og ståltråd i
kobbersulfat og sølvnitrat (Galvanisk
tæring)
Du skal fremstille 2 opløsninger. Den ene opløsning er sølvnitrat AgNO3, den
anden opløsning er kobbersulfat CuSO4. Brug demineraliseret vand til
opløsningerne. Fyld 2 mikroreagensglas med AgNO3 opløsning og 2
mikroreagensglas med CuSO4 opløsning. Anbring derefter et stykke kobbertråd
i et reagensglas med AgNO3 og et stykke kobbertråd i et reagensglas med
CuSO4. Dernæst anbringes ståltråd i de 2 resterende reagensglas. Lad
reagensglassene stå et par dage. Metallet, som opløses, kaldes for anodematerialet. Metal-ionerne, som omdannes, kaldes for katode-materialet.
test
Reagensglas-
farve ved
farve efter
trådens
indhold
start
2 dage
tykkelse efter 2
bundfald
dage
A
AgNO3 og
kobbertråd
B
AgNO3 og
ståltråd
C
CuSO4 og
kobbertråd
D
CuSO4 og
ståltråd
11
Ingrid Jespersens Gymnasieskole, kemi grundskolen, Syrer, baser og salte, november 2011
9.d
Teorien:
Forklaring A:
Ag+
modtager (katode)
1 elektron
→
ion farveløs opløst i vand
Cu
afgiver (anode)
Ag
atom, ren sølv
2 elektroner
→
atom, ren kobber
Cu++
ion blå farve fra
kobberioner
Forklaring B:
Ag+
modtager (katode)
1 elektron
→
ion farveløs opløst i vand
Fe
afgiver (anode)
Ag
atom, ren sølv
2 elektroner
→
atom, ren kobber
Fe++
ion gul farve fra
jernioner
Forklaring C:
Cu++
modtager ikke elektroner fra kobbertråden
ion blå farve fra kobberioner
Cu
afgiver ikke elektroner
atom, ren kobber
Forklaring D:
Cu++
modtager (katode)
2 elektroner
→
ion blåfarvet opløst i vand
Fe
afgiver (anode)
atom, ren jern
Cu
atom, ren kobber
2 elektroner
→
Fe++
ion gul farve fra
jernioner
12
Ingrid Jespersens Gymnasieskole, kemi grundskolen, Syrer, baser og salte, november 2011
9.d
Spændingsrækken
Teori:
Når 2 forskellige metaller f.eks. kobber, Cu og zink, Zn nedsænkes i et
bægerglas med en saltopløsning, en fortyndet syre, en fortyndet base eller et
salt opstår en spændingsforskel mellem metaller. Den positive metalplade
kaldes for anode, den negative metalplade kaldes for katoden. Anoden afgiver
elektroner, metallet opløses og bliver til frie ioner. Katoden modtager
elektroner, metallet opløses ikke. Katodematerialet er mere ædelt end
anodematerialet.
Det er din opgave at finde en rækkefølge for ædelhed ved at sammenligne 7
metaller. Metallerne er:
kobber, Cu
zink, Zn
sølv, Ag
tin, Sn
bly, Pb
jern, Fe
aluminium, Al
13
Ingrid Jespersens Gymnasieskole, kemi grundskolen, Syrer, baser og salte, november 2011
9.d
Saltopløsningen laves af almindeligt køkkensalt, NaCl og postevand.
materialer anode
katode spændingsforskel
Zn/Cu
Opstil din egen spændingsrække. Det metal, som har sværest ved at afgive
elektroner, har placering nr. 1 osv.
1. ______________________________
2. ______________________________
3. ______________________________
4. ______________________________
5. ______________________________
6. ______________________________
7. ______________________________
14
Ingrid Jespersens Gymnasieskole, kemi grundskolen, Syrer, baser og salte, november 2011
9.d
Reaktionsskemaer og
koncentrationer
1 gram hydrogenmolekyler indeholder 6,023*1023 atomer. Dette antal atomer
kaldes for en mol.
35,5 gram chlormolekyler indeholder 6,023*1023 atomer, hvilket også svarer
til en mol.
Molvægten findes i Det Periodiske System under atomvægt.
Hvis man skal fremstille en saltsyreopløsning med en koncentration på 1 M,
betyder det, at man opløser 1 mol hydrogen og 1 mol chlor i en liter vand.
Regnestykket ser således ud:
HCl molmasse
1 gram (molmassen for hydrogen) + 35,5 gram (molmassen for chlor) = 36,5
gram.
Saltsyre med koncentrationen 1 M indeholder 36,5 gram HCl opløst i 1 liter
vand.
koncentration
Stof
1M
NaCl
0,5 M
H2SO4
4M
NaOH
2M
MgCl2
0,01 M
H3PO4
molvægt
vægt i alt
15
Ingrid Jespersens Gymnasieskole, kemi grundskolen, Syrer, baser og salte, november 2011
9.d
Et afstemt reaktionsskema mellem 0,250 liter 1 M saltsyre og 0,250 liter 1 M
natriumhydroxid ser således ud:
HCl
+
saltsyre
1 del
+
molvægt
NaOH
→
NaCl
natrium-
natrium-
hydroxid
chlorid
1 del
molvægt
→
1 del
molvægt
+
H2O
vand
+
1 del
molvægt
En svær opgave
2 liter 0,1 M svovlsyre reagerer med 2 liter 0,1 M natriumhydroxid. Reaktionen
giver natriumhydrogensulfat og vand. Opskriv reaktionen i et reaktionsskema,
afstem skemaet og udregn hvor mange gram salt reaktionen giver.
16
Ingrid Jespersens Gymnasieskole, kemi grundskolen, Syrer, baser og salte, november 2011
9.d
Saltindhold i havvand
(kvantitativ metode)
Du får udleveret 2 opløsninger af kogsalt NaCl. Den ene opløsning har et
saltindhold på 1%. Den anden opløsning har et ukendt saltindhold. Ved hjælp
af titrering og sammenligning bliver det din opgave at finde ud af, hvilken
saltprocent, der er i den ukendte opløsning.
Teorien:
Hvis man til en opløsning af natriumchlorid NaCl tilsætter en
sølvnitratopløsning AgNO3, dannes et hvidt tungtopløseligt bundfald af
sølvchlorid.
(aq) betyder at NaCl og AgNO3 iopløst i vand.
(s) betyder solid, sølvchlorid er bundfældet og ikke opløseligt.
17
Ingrid Jespersens Gymnasieskole, kemi grundskolen, Syrer, baser og salte, november 2011
9.d
Reaktionen er vist i skemaet nedenfor.
NaCl (aq)
+
AgNO3 (aq)
→
AgCl (s)
+
NaNO3 (aq)
For at afgøre, hvornår alle chlorionerne er bundfældet som sølvchlorid tilsættes
nogle få dråber kaliumchromatopløsning. idet de gule chromationer sammen
med sølvioner danner et rødt bundfald af sølvchromat:
CrO4-- (aq)
+
2 Ag+ (aq)
→
Ag2CrO4 (s)
Opløseligheden af sølvchlorid er mindre end opløseligheden af sølvchromat.
Derfor har sølvioner større tendens til at danne bundfald med chloridioner end
med chromationer, og den røde farve fremkommer først, når alle chloridioner
er udfældet.
Havvand indeholder ca. 3,5% NaCl. Herunder ses forskellige værdier for
saltindhold.
Nordsøen 3,5%
Kattegat 2,0%
Øresund 1,5%
Bælterne 1,5%
Vestlige Østersø 0,8%
Søer 0,005-0,01%
Forsøget:
1. Afmål nøjagtig 10,0 ml 1,0% NaCl i en plastsprøjte. Undgå luft i
sprøjten.
2. NaCl sprøjtes ud i en ren 100 ml konisk kolbe, og der tilsættes 1 dråbe
kaliumchromat, som farver opløsningen gul.
3. Sug nøjagtig 10,0 ml AgNO3 opløsning op en ren 10 ml plastsprøjte.
Undgå luft i sprøjten.
18
Ingrid Jespersens Gymnasieskole, kemi grundskolen, Syrer, baser og salte, november 2011
9.d
4. Mens kolben bevæges, tildryppes der AgNO3 fra sprøjten. Når væsken
skifter farve fra gul til teglrød, aflæses forbruget af AgNO3. Farveskiftet
er et tegn på, at alle Cl- ioner fra saltopløsningen er blevet udfældet.
5. Noter AgNO3 forbruget på et stykke papir.
6. Forbruget af AgNO3 sættes i forhold til saltprocenten. Hvis du f.eks. har
brugt 25 ml AgNO3 vil regnestykket se således ud:
25
0,01
forhold mellem forbrug og saltkoncentration
7. Forsøget gentages med saltvand, som har en ukendt saltkoncentration.
Noter igen AgNO3 forbruget på et stykke papir.
8. Saltkoncentrationen i den ukendte opløsning udregnes ved flg. ligning:
antal ml AgNO3 forsøg 1
0,01 (saltkoncentration 1%)
antal ml AgNO3 forsøg 2
x (ukendt saltkoncentration)
Tal eksempel: Til forsøg 1 er forbrugt 20 ml AgNO3, til forsøg 2 er forbrugt 27
ml AgNO3. Koncentrationen udregnes med ligningen:
20 ml
0,01
x
x
27 ml
x (ukendt saltkoncentration)
0,01 27ml
20ml
0,0135 1,35% saltkoncentration
Udregn saltkoncentrationen for den ukendte opløsning, som I har fået
udleveret.
19