Hvor kommer kulstof fra i reaktivitetsrækken?

Klassepraktik eller demonstration

Kulstofs placering i reaktivitetsrækken bestemmes ved at opvarme kulstof med metaloxider og se efter tegn på en reaktion. Magnesium brændes derefter i kuldioxid, hvorved der dannes kulstof og magnesiumoxid.

Lektionens tilrettelæggelse

Dette kan gøres som en klassepraktisk opgave (forsøg 1) og en demonstration (forsøg 2). Tilsammen bør de tage ca. en time.

Sundhed &Sikkerhed og tekniske noter

Læs vores standard vejledning om sundhed &sikkerhed

Bær øjenbeskyttelse.

Kulstof, C(s) – se CLEAPSS Hazcard.

Kuldioxidgas, CO2(g) – se CLEAPSS Hazcard.

Magnesiumoxid, MgO(s) – se CLEAPSS Hazcard.

Magnesiumbånd, Mg(s) – se CLEAPSS Hazcard.

Kobber(II)oxid, CuO(s), (HARMELIG, FARLIG FOR MILJØET) – se CLEAPSS Hazcard.

Jern(III)oxid, Fe2O3(s) – se CLEAPSS Hazcard.

1 Det er ikke muligt at rense reagensglassene fra forsøg 1 fuldstændigt. Måske kan en kasse med “brugte reagensglas” bruges til dette forsøg.

Procedure

Forløb 1 Opvarmning af kulstof med metaloxider :

a Tænd en bunsenbrænder.

b Bland et lille spatelmål kulstofpulver og et lige så stort mål kobber(II)oxid sammen i et reagensglas. Bevæg røret fra side til side for at blande de faste stoffer.

c Hold røret i en reagensglasholder. Røret opvarmes kraftigt med en brølende Bunsenflamme. Se efter, om der er en glød, der fortsætter længe efter, at røret er taget ud af flammen. Se også efter eventuelle farveændringer i røret.

d Gentag forsøget med en blanding af kulstofpulver og magnesiumoxid.

e Forbered en blanding af jernoxid og kulstof som i b ovenfor.

f Hold reagensglasset vandret, og før en magnet under glasset. Se, om nogen del af blandingen er magnetisk.

g Varm jernoxid- og kulstofblandingen kraftigt op i reagensglasset, og hold øje med, om der er tegn på en ændring.

h Når du har opvarmet i 5 minutter, lader du glasset køle af. Prøv for tilstedeværelsen af eventuelle magnetiske partikler, som i del f.

i For hvert forsøg noteres følgende.

Blandingens udseende ved starten (herunder, for jernoxid/kulstof-blandingens vedkommende, “er den magnetisk?”).

Blandingens udseende under opvarmningen.

Blandingens udseende efter opvarmning (herunder, for jernoxid/kulstof-blandingens vedkommende, “er den magnetisk?”).

Forsøg 2 Magnesiums reaktion med kuldioxid:

Demonstration
a Ved hjælp af en gasflaske eller en gasgenerator fyldes et gasglas med kuldioxid, og det dækkes med et smurt låg.

b Klip et 10 cm langt stykke magnesiumbånd med en saks.

c Tænd en bunsenbrænder.

d Hold magnesiumbåndet i en tang, og læg den ene ende i flammen fra bunsenbrænderen. Så snart det antændes, fjernes låget fra gasglasset, og båndet dyppes hurtigt ned i kuldioxiden. Magnesiumet fortsætter med at brænde i kuldioxiden og danner nogle sorte pletter af kulstof og hvid magnesiumoxid.

Undervisningsnoter

Eksperiment 1 Opvarmning af kulstof med metaloxider:

Elverne skal se en glød i kulstof/ kobberoxid-røret med dannelse af rødbrunt kobber. I kulstof/magnesiumoxid-røret ses der ingen glød, og blandingen ser ens ud (sorte og hvide partikler) til sidst. (Bemærk, at nogle referencer anbefaler, at man tester for kuldioxid, men ved opvarmning af kulpulver alene under disse betingelser opstår denne gas.)

Kulstof ligger over kobber, men under magnesium i reaktivitetsrækken.

Reaktionen er:

Kulstof + kobberoxid → kobber + kuldioxid

Kobberoxid reduceres til kobber af kulstoffet. (Reduktion er fjernelse af ilt på dette niveau.)

Blyoxider reduceres også, men man skal være forsigtig på grund af blyets giftighed.

Zinkoxid kan bruges som et andet ureaktivt oxid, men det faktum, at det bliver gult ved opvarmning (men så tilbage til hvidt ved afkøling) kan forvirre eleverne.

Reaktionen mellem kulstof og jernoxid er lidt mere subtil. Der sker ingen ændring af indholdet i røret, men der kan ofte påvises nogle magnetiske partikler. Dette kan formodes at være jern, så der er sket en vis reduktion.

Kulstof + jernoxid → jern + kuldioxid

Dermed ligger kulstof over jern i reaktivitetsrækken (men på grund af den relative mangel på reaktion) kun lige over.

Dette forsøg kan føre til en undersøgelse af højovnene. Kulstofs evne til at reducere metaloxider ændrer sig med stigende temperatur. Ved en temperatur på ca. 1800 grader Celsius i en højovn er kulstof således lettere i stand til at reducere jernoxid.

Eelevspørgsmål
Her er nogle spørgsmål, som du kan stille dine elever om forsøg 1 ‘Opvarmning af kulstof med metaloxider’.

1 I hvilke(t) rør sker der en reaktion?

2 Hvilke tegn på reaktion er der?

3 Hvad kan du konkludere om magnesiums, jerns, kobbers og kulstofs positioner i reaktivitetsrækken?

4 Skriv ordligninger for eventuelle reaktioner, der opstod.

5 Hvilke stoffer reduceres i disse reaktioner?

Sundhed &Sikkerhed kontrolleret, 2016

Kreditter