Arbeitsblatt: Redox_Reaktionen

Wahlfach Experimentieren (II) Chemie Klasse: Name: Frühlingssemester 2018 1. Lehrerversuch: Thermitreaktion Material: Blumentopf Tiegelzange Löffel, Spatel Mörser mit Pistill Dreifuss Drahtnetz Kies oder Sand Chemikalien: Eisen(III)-oxid Aluminiumgriess Magnesiumpulver Wunderkerze oder Magnesiumband Wunderkerze Papier Klebeband Waage Porzellantiegel Gasbrenner Feuerzeug Magnet Magnesiumpulver Tontopf Thermit-Gemisch Papierrolle Fe2O3 Al Mg Dreifuss Mg Sicherheitshinweise: Die Thermitreaktion ist kein Schülerversuch! Aus Sicherheitsgründen wird der Versuch im Freien durchgeführt! Die Schülerinnen und Schüler bleiben in einem Sicherheitsabstand von 5 m. Funken (Kügelchen) sprühen unten zum Topf heraus, bis 3 weit. Alle tragen eine Schutzbrille Das Thermitgemisch erst unmittelbar vor der Durchführung des Versuchs vorbereiten, nicht herumstehen lassen! --------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------Durchführung: 1. 12 Eisenoxid abwägen. (Evt. im Porzellantiegel mit Hilfe von Dreifuss und Drahtdreieck etwa 3 Minuten über der rauschenden Flamme gut trocknen, dabei gelegentlich mit dem Löffel oder Spatel umrühren.) 2. Im Mörser 4 Aluminiumgriess und das getrocknete, abgekühlte Eisenoxid mit dem Pistill kräftig verreiben. 3. Das Bodenloch des Blumentopfs mit einem Stück Papier verschliessen. 4. Mit dem Papier ein Rohr formen und mit Klebeband fixieren. Der Durchmesser sollte ca. zwei Zentimeter betragen. An einem Ende des Rohrs wird das Papier eingedrückt so, dass ein Boden entsteht. 5. Nun wird das Eisenoxid-Aluminium-Gemisch in das Rohr eingefüllt und in der Mitte des Topfes, auf das verschlossene Blumentopfloch gestellt. Es ist darauf zu achten, dass die Mischung nicht über die Höhe des Sandes kommt. 6. Ausserhalb des Rohrs wird nun Sand oder Kies bis ca. drei Zentimeter unter den Topfrand eingeschüttet. 7. Auf das Thermitgemisch wird zwei Zentimeter Magnesiumpulver gegeben. 8. In die fertige Mischung wird eine Wunderkerze (oder frisch angeschliffenes Magnesiumband) als Zündhilfe gesteckt. Draht der Wunderkerze so viel kürzen, dass der brennende Teil ins Pulver gelangt. 2 9. Wunderkerze anzünden und den Gefahrenbereich verlassen. Auswertung: 1. Skizziere! Skizziere das Experiment 2. Beschreibe was im Experiment geschehen ist: Beschreibung: 3 3. Untersuche das Reaktionsprodukt! Welche Form/Farbe hat das Produkt? Ist es magnetisch? 4. Lies die Erklärung durch. Erklärung: Die Verbrennung von Magnesium liefert die Aktivierungsenergie, um den Redox-Prozess in Gang zu bringen. Nachher wird durch die Reaktion so viel Wärme erzeugt, dass innerhalb kürzester Zeit das gesamte Gemisch unter Funkensprühen reagiert. Fe2O3 2 Al 2 Fe Al2O3 5. Lies den Theorietext auf der nächsten Seite durch. Beantworte folgende Fragen: a. Welcher Stoff ist das Reduktionsmittel? b. Welcher Stoff wird reduziert? c. Welcher Stoff wurde oxidiert? Anwendung: 4 Das Thermitverfahren ist eine der Methoden, mit denen Eisenbahnschienen zusammen geschweisst werden. Theorie Redoxreaktionen Oxidation: Eine Oxidation ist die Reaktion eines Stoffes mit Sauerstoff, dabei entstehen Oxide nach dem allgemeinen Schema: Reduktion: Wenn einem Oxid Sauerstoff entzogen wird, spricht man von einer Reduktion. Eine Reduktion verläuft Reduktionsmittel. nicht so einfach: Es braucht ein sogenanntes Redoxreaktionen Bei Redoxreaktionen laufen Oxidation und Reduktion gleichzeitig ab. 5 Experiment Reduktion von Kupferoxid Material Chemikalien 2 Bunsenbrenner 150-200 ml Kalkwasser 0.24 Holzkohlepulver 3.2 Kupferoxid Duran Reagenzglas Stativ mit Klammer Hebebühne Becherglas durchbohrter Stopfen Glasrohr Mörser Vorgehen: GENAU LESEN! 1. Baut zuerst die Apparatur gemäss dem Bild oben auf. Das Reagenzglas soll am Stativ befestigt und das Becherglas auf der Hebebühne platziert werden. Benützt zwei Bunsenbrenner, damit ihr eine höhere Temperatur erreichen könnt. 2. Mischt 3.2 Kupferoxid mit 0.24 Holzkohlepulver gut im Mörser. 3. Erhitzt das Reagenzglas mit den beiden Bunsenbrennern. Achtet dabei darauf, dass ihr nicht zu lange an einer Stelle verweilt, sondern den Bunsenbrenner leicht schwenkt. Ansonsten kann es zu einem Schmelzen des Glases kommen (also Vorsicht!). 4. Wenn das Kupfer aufglüht, beginnt die Reaktion. Erhitzt dann noch ein wenig weiter (drei bis fünf Mal hin und her schwenken). 6 5. Wichtig: Bevor ihr die beiden Bunsenbrenner vom Reagenzglas entfernt, müsst ihr das Becherglas mit Hilfe der Hebebühne runterfahren, sodass sich das Glasrohr nicht mehr im Kalkwasser befindet. Ansonsten könnte Kalkwasser in Reagenzglas zurücksteigen. 6. Notiert eure Beobachtungen zu „vor der Reaktion und „während der Reaktion. 7 Beobachtungen: Vor der Reaktion: 1. Welche Farbe hat das Kupferoxid? 2. Wie sieht das Kalkwasser aus? Während der Reaktion: 3. Was geschieht im Becherglas? Was zeigt bzw. beweist die Veränderung des Kalkwassers? 4. Woran konntest du Erkennen, dass die Reaktion eingesetzt hat? Was ist genau geschehen? Nach der Reaktion: Ist Kupfer entstanden? Wie testest du dies? Reaktionsgleichung: Kupferoxid Kohlenstoff Kupfer Kohlenstoffdioxid 2CuO C 2Cu CO2 Erweiterter Theorie – Redoxreaktionen Elektronenverschiebungen RedoxProzesse führen immer zu Veränderungen der Atomhülle der betroffenen Teilchen. Oxidation bedeutet Elektronenabgabe: Ein Teilchen, das aus einer Atomhülle ein oder mehrere Elektronen verliert, wird oxidiert.Reduktion bedeutet Elektronenaufnahme: Ein Teilchen, das ein oder mehrere Elektronen e übernimmt, wird reduziert. Übungsblatt: RedoxReaktionen 1.) Erkläre, was die folgenden Begriffe bedeuten: Oxidation: Reduktion: Redoxreaktion: Oxide: 2.) Schau dir die untenstehende Reaktionsgleichung an, zeichne die Reduktion und die Oxidation ein und beantworte die unten stehenden Fragen. Kupferoxid Zink Kupfer Zinkoxid CuOZn Cu ZnO Welcher Stoff ist das Reduktionsmittel? Welcher Stoff wird reduziert? Welcher Stoff wurde oxidiert? 3.) Unten siehst du die Oxidation der oben aufgeführten Redoxreaktion, bei welcher es zur Elektronenverschiebung kommt. Gehe davon aus, dass Zink zwei Elektronen in der äussersten Elektronenhülle hat. Zink und Sauerstoff möchten gerne ihre Elektronenhülle der Hülle eines Edelgases angleichen. Welche Edelgase sind dies? Zink: Sauerstoff: Zeichne in den unten stehenden Grafiken die Elektronen (mit ein und notiere in die leeren Kästchen das, was fehlt.