GRUNDARBETEN I KEMI I

Transkript

1 GRUNDARBETEN I KEMI I ARBETSBESKRIVNING NAMN: INLÄMNAD: GODKÄND:

2 2

3 3 ARBETE I. GASBRÄNNARE OCH LÅGREAKTIONER Resultat Undersökt förening Lågans färg Uppgifter 1. Förklara kort varför lågorna har olika färger.

4 4 ARBETE II. JONREAKTIONER OCH KVALITATIV ANALYS Resultat och uppgifter 1. Skriv nedan ut balanserade reaktionslikheter och övriga observationer för de reaktioner du utfört. Silver(I)jonens reaktioner (1-7) (1) (2) (3) (4) (5) (6) (7) Koppar(II)jonens reaktioner (8-10) (8) (9)

5 5 (10) Järn(III)jonens reaktioner (11-15) (11) (12) (13) (14) (15) Kalcium(II)jonens reaktioner (16-18) (16) (17) (18)

6 2. Skriv utförandet och resultatet av den kvalitativa analysen nedan. 6

7 7 ARBETE III. GRAVIMETRISK BESTÄMNING AV NICKEL I arbetet bestäms mängden nickel i en vattenlösning genom att fälla ut Ni 2+ -jonerna som bisdimetylglyoxamatnickel(ii)kelat. Resultat m ( sinter ) = m ( sinter + kelat ) = => m ( kelat ) = Uppgifter 1. Räkna ut hur många milligram nickel analyslösningen innehöll. 2. Räkna ut hur många procent (mass-%) av kelatet som är nickel, kol, kväve, syre respektive väte. % Ni = % C = % N = % O = % H =

8 8 ARBETE IV. VOLYMETRISK BESTÄMNING AV KOPPAR I arbetet bestäms mängden koppar i en vattenlösning genom en komplexometrisk titrering med 0,0200 M EDTA. Titreringens slutpunkt identifieras med en metallindikator. Resultat Förbrukningen 0,0200 M EDTA ml Uppgifter 1. Skriv ut reaktionslikheten för titreringen och räkna ut hur många milligram koppar analyslösningen innehöll. 2. Förklara kort varför metallindikatorn byter färg vid ekvivalenspunkten.

9 9 ARBETE V. FRAMSTÄLLNING AV EN JÄRN(III)KOMPLEXFÖRENING A. SYNTES AV KOMPLEXFÖRENINGEN I detta arbete framställs en komplexförening av järn, kaliumtrioxalatferrat(iii)trihydrat, K3[Fe(C2O4)3] 3H2O. Resultat Utbytet för syntesen av komplexföreningen (= Komplexföreningens massa) Uppgifter 1. Vilka joner bildas då kaliumtrioxalat-ferrat(iii)trihydrat löses i vatten? K3[Fe(C2O4)3] 3H2O(s) 2. Med begreppet koordinationstal avses antalet donoratomer kring centralatomen. Vad är järnets koordinationstal i det syntetiserade komplexet?

10 10 3. Räkna ut syntesens teoretiska utbyte då 7,5 g ammoniumjärn(ii)sulfat används som utgångsämne. Övriga reagens används i överskott. M(FeSO4(NH4)2SO4 6 H2O) = M(K3[Fe(C2O4)3] 3 H2O) = 4. Räkna ut syntesens utbyte i procent. Utbyte i % = (verkligt utbyte / teoretiskt utbyte) 100%

11 11 ARBETE V. FRAMSTÄLLNING AV EN JÄRN(III)KOMPLEXFÖRENING B. BESTÄMNING AV JÄRN SOM JÄRN(III)OXID I arbetet bestäms mängden järn i en vattenlösning genom att fälla ut järn(iii)joner som hydroxid med ammoniak. Järn(III)hydroxid-fällningen sönderfaller under glödgning till järn(iii)oxid. Resultat m ( degel ) = m ( degel + Fe2O3 (s) ) = => m ( Fe2O3 (s) ) = Uppgifter 1. Skriv reaktionslikheterna för den gravimetriska analysen och räkna ut hur många milligram järn analyslösningen innehöll. Räkna också ut järnets andel av provet i massprocent.

12 12 2. Räkna ut järnmängden i den syntetiserade komplexföreningen (K3[Fe(C2O4)3] 3 H2O) i massprocent och jämför detta resultat med mängden i analysresultatet.

13 13 ARBETE V. FRAMSTÄLLNING AV EN JÄRN(III)KOMPLEXFÖRENING C. BESTÄMNING AV OXALAT Oxalatjonen kan bestämmas kvantitativt genom att titrera den med kaliumpermanganat (KMnO4) i sur lösning. Den exakta koncentrationen för den använda permanganatlösningen bestäms genom att titrera den med en känd mängd oxalsyra med kristallvatten. Resultat M ( H2C2O4 2 H2O ) Vstand ( MnO4 - ) Vprov ( MnO4 - ) Uppgifter 1. Skriv reaktionslikheten för titreringen av oxalsyra och räkna ut permanganatlösningens koncentration.

14 14 2. Räkna ut hur många milligram oxalat (C2O4 2- (aq) ) analyslösningen innehöll och andelen oxalat av provet i massprocent. 3. Räkna ut oxalatens andel av det syntetiserade komplexet (K3[Fe(C2O4)3] 3 H2O) i massprocent och jämför resultatet med analysresultatet.

15 15 ARBETE V. FRAMSTÄLLNING AV EN JÄRN(III)KOMPLEXFÖRENING C. BESTÄMNING AV STABILITETEN FÖR JÄRN(III)KOMPLEXFÖRENINGAR MED OLIKA LIGANDER Uppgifter 1. Komplettera reaktionslikheterna för de reaktioner som sker och anteckna dina observationer gällande färgomslag under reaktionslikheten. a) [Fe(H2O)6] SCN - FÄRGOMSLAG b) [Fe(H2O)6] F - FÄRGOMSLAG c) [Fe(C2O4)3] SCN - FÄRGOMSLAG d) [Fe(C2O4)3] F - FÄRGOMSLAG e) [Fe(SCN)3] + 6 F - FÄRGOMSLAG f) [FeF6] SCN - FÄRGOMSLAG 2. Bestäm, på basis av reaktionerna ovan, om C2O4 2- -liganden har en starkare eller svagare tendens att binda till järn(iii)jonen än F - - eller SCN - -liganderna.

16 16 ARBETE VI. KALORIMETER OCH BESTÄMNING AV LÖSNINGSENTALPI I arbetet bekantar du dig med en kalorimeter och fastställer lösningsentalpinför kopparsulfat med och utan kristallvatten (CuSO4 5 H2O respektive CuSO4). Med hjälp av dessa fastställs hydratiseringsvärmen då CuSO4 utan kristallvatten omvandlas till motsvarande pentahydrat. Resultat m ( TRIS ) = m ( CuSO4 5 H2O ) = m ( CuSO4 ) = utgångstemperatur T ( TRIS ) = T ( TRIS ) = T ( CuSO4 5 H2O ) = T ( CuSO4 ) = Uppgifter 1.Beräkna på basis av dina mätresultat storheten α, som är jämförbar med värmekapaciteten. Räkna, baserat på dina mätresultat, ut den med värmekapacitet jämförbara storheten α. Energin som frigjordes i kalibreringen: QE = m (TRIS) [58, ,3433 (25 - T(0,63R))] 4,187 [J] där T ( 0,63R ) = temperaturen vid punkten 0,63R i termogrammet = utgångstemperaturen T(TRIS) + 0,63 T(TRIS) = QE = => α = QE / T(TRIS) [J / o C] =

17 17

18 18 2. Räkna ut reaktionsvärmena H1 och H2 per mol för upplösningsreaktionerna 1 och 2. Observera reaktionsvärmenas förtecken! n (CuSO4 5 H2O ) = H1 = (α T(CuSO4 5 H2O )) / n (CuSO4 5 H2O ) = n (CuSO4) = H2 = (α T(CuSO4)) / n (CuSO4 ) = 3. Skriv reaktionslikheten för hydratisering av kristallvattenfri kopparsulfat till pentahydrat. Räkna ut hydratiseringsvärmen för kopparsulfat ur de tidigare erhållna värdena på H med hjälp av Hess lag. CuSO4 5 H2O ( s ) CuSO4 ( aq ) + 5 H2O ( l ) H1 CuSO4 ( s ) CuSO4 ( aq ) H2 H3 H3 =

19 19 4. Beräkna Hhydr. utgående från följande litteraturvärden för grundformationsvärmen. Hf o (CuSO4 (s) ) = - 770,0 kj/mol Hf o (CuSO4 5 H2O (s) ) = ,5 kj/mol ΔHf o (H2O (l) ) = -285,9 kj/mol ΔHhydr. = Jämför värdet du räknade ut med det som uppmättes i arbetet. Räkna upp möjliga felkällor i arbetet.

20 20 ARBETE VII. BESTÄMNING AV ph; SYRA-BASTITRERING A. TITRERING AV EN STARK SYRA MED EN STARK BAS Resultat NaOH(ml) ph 0,0 1,0 2,0 3,0 4,0 4,4 4,5 4,6 4,7 4,8 4,9 5,0 5,1 5,2 5,3 5,4 5,6 5,8 6,0 6,4 7,0 8,0 Indikatorns färgomslagspunkt: V = 9,0

21 21 Uppgifter 1. Bestäm ekvivalenspunkten från titreringskurvan: Ve = ph = Är det den samma som indikatorn angav? 2. Vilka andra indikatorer än bromtymolblå kunde användas som indikator i denna titrering? 3. Räkna ut hur många milligram svavelsyra det ursprungliga provet innehöll. Observera att svavelsyra är en tvåvärd syra. det ursprungliga provets m ( H2SO4 ) =

22 22 4. Räkna ut ph vid startpunkten. Utgå ifrån att svavelsyra är en stark, tvåvärd syra. Beräknat ph= Uppmätt ph = 5. Räkna ut ph efter tillsats av 7,0 ml bas. NaOH som tillsatts i överskott bestämmer lösningens ph. Observera att den ursprungliga lösningens volym växer vid tillsats av NaOH-lösning. Beräknat ph= Uppmätt ph =

23 23 B. TITRERING AV EN SVAG ENVÄRD SYRA MED EN STARK BAS Resultat NaOH (ml) ph 0,0 1,0 2,0 Punkt 1 2,5 Punkt 2 3,0 Punkt 3 4,0 4,4 4,5 4,6 4,7 4,8 4,9 5,0 5,1 5,2 5,3 5,4 5,6 5,8 6,0 6,4 7,0 8,0 Indikatorns färgomslagspunkt: V = 9,0

24 24 Uppgifter 1. Bestäm ekvivalenspunkten från titreringskurvan: Ve = ph = Är det den samma som indikatorn angav? 2. Vilka andra indikatorer än fenolftalein kunde användas som indikator i denna titrering? 3. Räkna ut ättiksyrans koncentration i den undersökta lösningen. 4. Bestäm den punkt (ml, ph) där ph = pka och märk ut den på titreringskurvan.

25 25 5. Räkna ut ättiksyrans syrakonstant, pka, mha punkterna 1, 2 och 3 på titreringskurvan. Du kan beräkna syrakonstanten på två sätt. Första sättet är att bestämma koncentrationerna för utgångsläget och jämviktsläget för alla tre punkter och lösa ekvationen för jämviktskonstanten för dessa. Det andra sättet är att använda sig av Henderson-Hasselbach-ekvationen. Punkt 1: Punkt 2:

26 26 Punkt 3: Räkna medeltalet för de erhållna pka-värdena och jämför detta värde med det exakta värde du fastställt i föregående uppgift. pka (medeltal) = pka (uppg. 4) =

27 27 6. Räkna ut ph vid startpunkten genom att använda det medeltal av pka-värden du räknade ut i föregående uppgift. Skriv en reaktionslikhet för deprotoneringen av ättiksyra. Gör upp en tabell där du redogör för start- och jämviktskoncentrationerna för alla ämnen i reaktionslikheten. ph = Uppmätt ph =

28 28 7. Räkna ut koncentrationen för den natriumacetat (CH3COONa) som bildats och lösningens ph vid ekvivalenspunkten. Skriv en reaktionslikhet för protoneringen av acetatjon: nu bestämmer actetatjonens koncentration lösningens ph. Gör upp en tabell där du redogör för start- och jämviktskoncentrationerna för alla ämnen i reaktionslikheten. Acetatjonens baskonstant kan beräknas utgående från ättiksyrans syrakonstant och vattnets jonprodukt. Uträknat ph = Jämför det erhållna ph-värdet med ekvivalenspunktens ph-värde som du fastställt i uppgift 2. ph vid titreringskurvans ekvivalenspunkt=

29 29 ARBETE VIII. LÖSLIGHETSPRODUKTEN FÖR KALCIUMHYDROXID I arbetet bestäms värdet på löslighetsprodukten för kalciumhydroxid. Förutom detta bestäms lösligheten i vatten samt NaOH- och CaCl2-lösningar för att illustrera inverkan av en gemensam jon på lösligheten. Resultat Ca(OH)2 mättad a) vattenlösning b) 0,020 M NaOH - lösning Lösningens temperatur HCl-förbrukning V1 c) 0,010 M CaCl2 - lösning V2 Vka Uppgifter 1. Skriv en reaktionslikhet för upplösning av fast Ca(OH)2 och räkna ett värde för löslighetsprodukten för vart och ett av resultaten i tabellen. a) Vattenlösning mättad med Ca(OH)2 Ur förbrukningen av syra kan man räkna ut totalkoncentrationen hydroxidjon. Kalciumjonernas koncentration kan räknas ut baserat på koefficienterna i reaktionslikheten för upplösningsreaktionen.

30 30 b) 0,020 M NaOH-lösning mättad med Ca(OH)2 Ur förbrukningen av syra kan man räkna ut totalkoncentrationen hydroxidjon. Vid uträkning av kalciumjonernas koncentration bör du komma ihåg att alla hydroxidjoner i lösningen inte härstämmar från Ca(OH)2.

31 31 c) 0,010 M CaCl2-lösning mättad med Ca(OH)2 Ur förbrukningen av syra kan man räkna ut totalkoncentrationen hydroxidjon. Vid uträkning av kalciumjonernas koncentration bör du komma ihåg att lösningens kalciumjoner härstammar från upplösningen av kalciumhydroxid såväl som CaCl2- lösningen. Jämför de uträknade värdena för kalciumhydroxidens löslighetsprodukt med varandra och med litteraturvärdet. Vattenlösning pks = Litteraturvärde pks = NaOH lösning pks = CaCl2 lösning pks =

32 32 2. Räkna ut lösligheten för kalciumhydroxid (g/l) i de olika fallen vid den angivna koncentrationen. Observera kalciumhydroxidens koncentration i de olika lösningarna. a) Vattenlösning : b) NaOH - lösning: c) CaCl2 lösning: Hur har den gemensamma jonen påverkat lösligheten?

33 33 ARBETE IX. REDOX-POTENTIALER A. GALVANISKT ELEMENT Uppgifter 1. Komplettera tabellen med de emk-värden du uppmätt, halvreaktionerna, cellreaktionerna och cellscheman. a) Referenselektrod: Zn 2+ / Zn Indikatorelektrod: Cu 2+ / Cu Uppmätt emk: (+)-halvreaktion (reduktion): (-)-halvreaktion (oxidation): Cellreaktion: Cellschema: b) Referenselektrod: I2 / I - Indikatorelektrod: Fe 3+ / Fe 2+ Uppmätt emk: (+)-halvreaktion (reduktion): (-)-halvreaktion (oxidation): Cellreaktion: Cellschema:

34 34 c) Referenselektrod: I2 / I - Indikatorelektrod: Cu 2+ / Cu Uppmätt emk: (+)-halvreaktion (reduktion): (-)-halvreaktion (oxidation): Cellreaktion: Cellschema:

35 35 ARBETE IX. REDOX-POTENTIALER B. POTENTIOMETRISK TITRERING AV HALOGENIDER Resultat AgNO3 (ml) emk (mv) 0,0 2,0 4,0 6,0 8,0 8,5 9,0 9,5 10,0 10,5 11,0 11,5 12,0 13,0 14,0 16,0 18,0 20,0

36 36 Uppgifter 1. Bestäm ekvivalenspunkten från titreringskurvan: Ve = 2. Räkna ut hur många milligram kaliumklorid provet innehöll.