STŘEDNÍ ODBORNÁ ŠKOLA a STŘEDNÍ ODBORNÉ UČILIŠTĚ, Česká Lípa, 28. října 2707, příspěvková organizace. Digitální učební materiály

Transkript

1 Název školy Číslo projektu Název projektu Klíčová aktivita Označení materiálu: Typ materiálu: Předmět, ročník, obor: Tematická oblast: Téma: Jméno a příjmení autora: STŘEDNÍ ODBORNÁ ŠKOLA a STŘEDNÍ ODBORNÉ UČILIŠTĚ, Česká Lípa, 28. října 2707, příspěvková organizace CZ.1.07/1.5.00/ Digitální učební materiály III/ 2- Inovace a zkvalitnění výuky prostřednictvím ICT VY_32_INOVACE_132_ Elektrochemická řada napětí kovů_ prac_ list pracovní list Chemie, 2. ročník, Ekologie a životní prostředí Anorganická chemie Elektrochemická řada napětí kovů Mgr. Alexandra Šlegrová Datum vytvoření: Anotace: Laboratorní cvičení k tématu Elektrochemická řada napětí kovů. Žáci si mohou vyzkoušet na základě jednoduchých pokusů (vytěsňování kovů z roztoku, rozpouštění kovů) základní principy vyplívající z elektrochemické řady napětí kovů. Zdroje: Pokud není uvedeno jinak, použitý materiál je z vlastních zdrojů autora. 1

2 Laboratorní cvičení č. Jméno + třída: ELEKTROCHEMICKÁ ŘADA NAPĚTÍ KOVŮ K Ba Ca Na Mg Al Mn Zn Cr Fe Ni Sn Pb H 2 Cu Ag Hg Au Úkol č. 1: Ověřte redukční účinky vybraných kovů Pomůcky: Chemikálie: Postup: Připravte si 4 100ml kádinky, do kterých postupně nalejte cca. 50 ml 5% roztoků dusičnanu stříbrného, síranu měďnatého, octanu olovnatého a chloridu manganatého. Do těchto roztoků postupně ponořujte očištěné plíšky kovů (Cu, Fe, Zn, Al) a pozorujte vylučování kovů. K očištění plíšků použijte smirkový papír a roztok kyseliny chlorovodíkové. Do 2. tabulky zapište kladný výsledek (= na povrchu kovu se vyloučil jiný kov) znaménkem + a záporný výsledek (= povrch kovu zůstal nezměněný) znaménkem -. Výsledek porovnejte s 1. tabulkou, kterou vyplňte podle teoretických znalostí o redukčních účincích kovů. Vybrané reakce doplňte iontovými rovnicemi. V případě, že reakce neprobíhá, za šipku napište x. Tabulka 1: sůl kov Ag + Cu 2+ Pb 2+ Mn 2+ Cu Fe Zn Al 2

3 Tabulka 2: sůl kov Ag + Cu 2+ Pb 2+ Mn 2+ Cu Fe Zn Al Rovnice: Cu + Ag + Cu + Pb 2+ Fe + Ag + Fe + Mn 2+ Zn + Cu 2+ Zn + Pb 2+ Al + Ag + Al + Mn 2+ Úkol č. 2: Proveďte vybrané reakce kovů a ověřte jejich průběh s postavením těchto kovů v řadě napětí. Pomůcky: Chemikálie: 3

4 Postup: Reakce provádějte v čistých zkumavkách. S koncentrovanými roztoky kyselin pracujte v rukavicích. a) V tomto případě si nasaďte štít! Naplňte skleněnou vanu do poloviny vodou a vhoďte do ní kousek kovového sodíku. Po jeho zreagování kápněte do vody 3 kapky fenolftaleinu a pozorujte zbarvení. Rovnice reakce: Zbarvení roztoku: b) Granulku zinku rozpouštějte ve zkumavce s koncentrovanou kyselinou chlorovodíkovou (cca 3 ml = cca 3 cm roztoku). Rovnice reakce: Zn = ušlechtilý neušlechtilý kov (vyberte možnost) c) Malou granulku zinku rozpouštějte ve zkumavce s 30 % kyselinou dusičnou. Rovnice reakce: Zbarvení pozorovaného plynu: Zn = ušlechtilý neušlechtilý kov (vyberte možnost) 4

5 d) Do roztoku NaOH (5 %) vhoďte granulku zinku a zahřejte k varu. Po pár minutách pozorujte vznik plynu. nápověda = uvažujte o amfoterním charakteru kovu e) Do vody vhoďte drobné hoblinky hořčíku a přiveďte k varu. Po pár minutách lze pozorovat únik plynu. Přikápněte roztok fenolftaleinu a pozorujte zbarvení. Rovnice reakce: Zbarvení roztoku: f) Několik hoblinek mědi rozpouštějte ve zkumavce s 30 % kyselinou dusičnou. Rovnice reakce: Zbarvení pozorovaného plynu: Cu = ušlechtilý neušlechtilý kov (vyberte možnost) g) Několik hoblinek mědi rozpouštějte ve zkumavce s koncentrovanou kyselinou chlorovodíkovou. Cu = ušlechtilý neušlechtilý kov (vyberte možnost) 5

6 h) Hliníkové hoblinky rozpouštějte v roztoku kyseliny chlorovodíkové i dusičné (koncentrace odpovídají předchozím zadáním). Al = ušlechtilý neušlechtilý kov (vyberte možnost) Rovnice reakcí: Vysvětlení průběhu reakcí: nápověda = uvažujte o pasivaci kovu 6

7 ŘEŠENÍ Laboratorní cvičení č. Jméno + třída: ELEKTROCHEMICKÁ ŘADA NAPĚTÍ KOVŮ K Ba Ca Na Mg Al Mn Zn Cr Fe Ni Sn Pb H 2 Cu Ag Hg Au Úkol č. 1: Ověřte redukční účinky vybraných kovů Pomůcky: kádinky, tyčinky, smirkový papír Chemikálie: kovové plíšky Cu, Fe, Zn, Al, 5% roztoky HCl, AgNO 3, CuSO 4, (CH 3 COO) 2 Pb, MnCl 2 Postup: Připravte si 4 100ml kádinky, do kterých postupně nalejte cca. 50 ml 5% roztoků dusičnanu stříbrného, síranu měďnatého, octanu olovnatého a chloridu manganatého. Do těchto roztoků postupně ponořujte očištěné plíšky kovů (Cu, Fe, Zn, Al) a pozorujte vylučování kovů. K očištění plíšků použijte smirkový papír a roztok kyseliny chlorovodíkové. Do 2. tabulky zapište kladný výsledek (= na povrchu kovu se vyloučil jiný kov) znaménkem + a záporný výsledek (= povrch kovu zůstal nezměněný) znaménkem -. Výsledek porovnejte s 1. tabulkou, kterou vyplňte podle teoretických znalostí o redukčních účincích kovů. Vybrané reakce doplňte iontovými rovnicemi. V případě, že reakce neprobíhá, za šipku napište x. Tabulka 1: sůl kov Ag + Cu 2+ Pb 2+ Mn 2+ Cu + xxx - - Fe Zn Al

8 Tabulka 2: vyplňují žáci sůl kov Ag + Cu 2+ Pb 2+ Mn 2+ Cu Fe Zn Al Rovnice: Cu + 2Ag + Cu Ag Cu + Pb 2+ Fe + 2Ag + Fe + Mn 2+ Zn + Cu 2+ Zn + Pb 2+ Al + 3Ag + 2Al + 3Mn 2+ x = neprobíhá Fe Ag x = neprobíhá Zn 2+ + Cu Zn 2+ + Pb Al Ag 2Al Mn Úkol č. 2: Proveďte vybrané reakce kovů a ověřte jejich průběh s postavením těchto kovů v řadě napětí. Pomůcky: zkumavky, stojánek na zkumavky, tyčinky, štít, skleněná vana, kahan Chemikálie: koncentrovaná HCl (pozor: žíravina), 30% kyselina dusičná (pozor: žíravina), 5% NaOH, hoblinky nebo granulky kovů Na, Zn, Cu, Mg, Al, fenolftalein 8

9 Postup: Reakce provádějte v čistých zkumavkách. S koncentrovanými roztoky kyselin pracujte v rukavicích. a) V tomto případě si nasaďte štít! Naplňte skleněnou vanu do poloviny vodou a vhoďte do ní kousek kovového sodíku. Po jeho zreagování kápněte do vody 3 kapky fenolftaleinu a pozorujte zbarvení. Rovnice reakce: 2Na + 2H 2 O 2NaOH + H 2 Zbarvení roztoku: růžová až fialová sodík patří mezi silně elektropozitivní kovy se silnými redukčními účinky. S vodou reaguje velmi bouřlivě za vývoje vodíku. b) Granulku zinku rozpouštějte ve zkumavce s koncentrovanou kyselinou chlorovodíkovou (cca 3 ml = cca 3 cm roztoku). Rovnice reakce: Zn + 2HCl ZnCl 2 + H 2 Zn = ušlechtilý neušlechtilý kov (vyberte možnost) Zn patří mezi neušlechtilé kovy, které z neoxidujících kyselin jako je kyselina chlorovodíková, vytěsňují vodík. c) Malou granulku zinku rozpouštějte ve zkumavce s 30 % kyselinou dusičnou. Rovnice reakce: Zn + 4HNO 3 Zn(NO 3 ) 2 + 2NO 2 + 2H 2 O Zbarvení pozorovaného plynu: červenohnědý NO 2 Zn = ušlechtilý neušlechtilý kov (vyberte možnost) vedle vzniku příslušné soli oxidující kyseliny dochází k její redukci na NO 2. NEVZNIKÁ VODÍK!!! 9

10 d) Do roztoku NaOH (5 %) vhoďte granulku zinku a zahřejte k varu. Po pár minutách pozorujte vznik plynu. nápověda = uvažujte o amfoterním charakteru kovu Zn patří kovy s amfoterními vlastnostmi. Reaguje tedy za vývoje vodíku nejen s kyselinami, ale i s roztoky hydroxidů alkalických kovů. e) Do vody vhoďte drobné hoblinky hořčíku a přiveďte k varu. Po pár minutách lze pozorovat únik plynu. Přikápněte roztok fenolftaleinu a pozorujte zbarvení. Rovnice reakce: Mg + 2H 2 O Mg(OH) 2 + H 2 Zbarvení roztoku: růžové až fialové Mg patří stejně jako sodík mezi kovy se značně negativním elektrodovým potenciálem. Při zahřátí Mg ve vodě dochází k jeho oxidaci za vývoje vodíku. f) Několik hoblinek mědi rozpouštějte ve zkumavce s 30 % kyselinou dusičnou. Rovnice reakce: Cu + 4HNO 3 Cu(NO 3 ) 2 + 2NO 2 + 2H 2 O Zbarvení pozorovaného plynu: červenohnědý NO 2 Cu = ušlechtilý neušlechtilý kov (vyberte možnost) Cu je ušlechtilý kov a s oxidující kyselinou reaguje podle podmínek za vzniku příslušné soli, vody a oxidu kyseliny. g) Několik hoblinek mědi rozpouštějte ve zkumavce s koncentrovanou kyselinou chlorovodíkovou. Cu = ušlechtilý neušlechtilý kov (vyberte možnost) Cu jako ušlechtilý kov s neoxidující kyselinou nereaguje. 10

11 h) Hliníkové hoblinky rozpouštějte v roztoku kyseliny chlorovodíkové i dusičné (koncentrace odpovídají předchozím zadáním). Al = ušlechtilý neušlechtilý kov (vyberte možnost) Rovnice reakcí: 2Al + 6HCl 2AlCl 3 + 3H 2 Al + HNO 3 nereaguje Vysvětlení průběhu reakcí: nápověda = uvažujte o pasivaci kovu. Al jsko neušlechtilý kov vytěsňuje z neoxidující kyseliny (HCl) vodík. S kyselinou dusičnou nereaguje, protože dochází k jeho pasivaci touto kyselinou. Použitá literatura (citováno podle normy ISO 690): RŮŽIČKOVÁ, Květoslava a Bohumír KOTLÍK. Chemie v kostce: pro střední školy. 1. vyd. Praha: Fragment, 2009, 220 s. Maturita v kostce. ISBN * Materiál je určen pro bezplatné používání pro potřeby výuky a vzdělávání na všech typech škol a školských zařízeních. Jakékoliv další využití podléhá autorskému zákonu. * Škola vlastní licence k software, pomocí kterých byl zpracován tento digitální učební materiál. 11