Kde se nachází uhlík v reakční řadě?

Praktická hodina nebo demonstrace

Poloha uhlíku v reakční řadě se určuje zahříváním uhlíku s oxidy kovů a hledáním důkazů reakce. Hořčík se pak spaluje v oxidu uhličitém za vzniku uhlíku a oxidu hořečnatého.

Organizace výuky

Tento pokus může být proveden jako třídní praktický (pokus 1) a demonstrační (pokus 2). Dohromady by měly trvat asi jednu hodinu.

Zdravotní & bezpečnostní a technické poznámky

Přečtěte si naše standardní zdravotní & bezpečnostní pokyny

Noste ochranu očí.

Uhlík, C(s) – viz CLEAPSS Hazcard.

Plynný oxid uhličitý, CO2(g) – viz CLEAPSS Hazcard.

Oxid hořečnatý, MgO(s) – viz karta CLEAPSS Hazcard.

Páska hořčíku, Mg(s) – viz karta CLEAPSS Hazcard.

Oxid mědi(II), CuO(s), (ŠKODLIVÝ, NEBEZPEČNÝ PRO ŽIVOTNÍ PROSTŘEDÍ) – viz karta CLEAPSS Hazcard.

Oxid železa(III), Fe2O3(s) – viz karta nebezpečnosti CLEAPSS.

1 Zkumavky z experimentu 1 není možné zcela vyčistit. Možná lze pro tento pokus použít krabici „použitých zkumavek“.

Postup

Experiment 1 Zahřívání uhlíku s oxidy kovů :

a Zapalte Bunsenův hořák.

b Ve zkumavce smíchejte jednu malou odměrku uhlíkového prášku a stejnou odměrku oxidu měďnatého(II). Pohybujte zkumavkou ze strany na stranu, aby se pevné látky promíchaly.

c Zkumavku držte v držáku na zkumavky. Zkumavku silně zahřejte řvoucím Bunsenovým plamenem. Hledejte záři, která přetrvává i po vyjmutí zkumavky z plamene. Podívejte se také na jakoukoli změnu barvy zkumavky.

d Pokus opakujte s použitím směsi práškového uhlíku a oxidu hořečnatého.

e Připravte si směs oxidu železitého a uhlíku jako ve výše uvedeném bodě b.

f Zkumavku držte ve vodorovné poloze a pod její sklo přiložte magnet. Zjistěte, zda je některá část směsi magnetická.

g Směs oxidu železitého a uhlíku ve zkumavce silně zahřejte a sledujte, zda se neobjeví známky nějaké změny.

h Po pěti minutách zahřívání nechte zkumavku vychladnout. Zkontrolujte přítomnost případných magnetických částic jako v části f.

i U každého pokusu zaznamenejte následující údaje.

Vzhled směsi na začátku (včetně, u směsi oxidu železitého a uhlíku, „je magnetická?“).

Vzhled směsi během zahřívání.

Vzhled směsi po zahřátí (včetně otázky pro směs oxidu železitého a uhlíku „je magnetická?“).

Experiment 2 Reakce hořčíku s oxidem uhličitým:

Demonstrace
a Pomocí plynové lahve nebo generátoru plynu naplňte nádobu s plynem oxidem uhličitým a přikryjte ji namazaným víčkem.

b Pomocí nůžek ustřihněte 10 cm dlouhý kousek hořčíkové pásky.

c Zapalte Bunsenův hořák.

d Hořčíkovou pásku držte v kleštích a jeden konec vložte do plamene Bunsenova hořáku. Jakmile se vznítí, sejměte víčko z plynové nádoby a rychle ponořte stuhu do oxidu uhličitého. Hořčík pokračuje v hoření v oxidu uhličitém, přičemž se vytvoří několik černých skvrn uhlíku a bílý oxid hořečnatý.

Poznámky k výuce

Experiment 1 Zahřívání uhlíku s oxidy kovů:

Studenti by měli ve zkumavce s oxidem uhlíku a mědi pozorovat záři s tvorbou červenohnědé mědi. Ve zkumavce s oxidem uhlíku/hořčíku není vidět žádná záře a směs vypadá na konci stejně (černé a bílé částice). (Všimněte si, že některé odkazy doporučují zkoušet oxid uhličitý, ale zahříváním samotného uhlíkového prášku za těchto podmínek vzniká tento plyn.)

Uhlík je v reakční řadě nad mědí, ale pod hořčíkem.

Reakce je:

Uhlík + oxid měďnatý → měď + oxid uhličitý

Oxid měďnatý je uhlíkem redukován na měď. (Redukce je odstranění kyslíku, na této úrovni.)

Oxidy olova se také redukují, ale je třeba dávat pozor kvůli toxicitě olova.

Oxid zinečnatý lze použít jako další nereaktivní oxid, ale skutečnost, že při zahřívání zežloutne (ale při ochlazení opět zbělá), může studenty zmást.

Reakce mezi uhlíkem a oxidem železitým je trochu subtilnější. Nedochází k žádné změně obsahu zkumavky, ale často jsou detekovány některé magnetické částice. Lze předpokládat, že se jedná o železo, takže došlo k určité redukci.

Uhlík + oxid železitý → železo + oxid uhličitý

Uhlík je tedy v reakční řadě nad železem (ale pro relativní nedostatek reakce) jen těsně nad ním.

Tento pokus může vést ke studiu vysokých pecí. Schopnost uhlíku redukovat oxidy kovů se mění s rostoucí teplotou. Při teplotě přibližně 1800 stupňů Celsia ve vysoké peci je tedy uhlík snáze schopen redukovat oxid železitý.

Otázky pro studenty
Níže uvádíme několik otázek, které můžete studentům položit k pokusu 1 „Zahřívání uhlíku s oxidy kovů“.

1 Ve které trubici (trubicích) dochází k reakci.

2 Jaké jsou známky reakce?

3 Co můžete vyvodit o postavení hořčíku, železa, mědi a uhlíku v reakční řadě?

4 Napište slovní rovnice pro všechny reakce, které proběhly.

5 Které látky se při těchto reakcích redukují?

Zdraví & Bezpečnost ověřena, 2016

Kredity

.