Mihin hiili sijoittuu reaktiivisuussarjassa?

Silmien suojaus

Koe 1 Hiilen kuumentaminen metallioksidien kanssa:

Jokaiseen työryhmään tarvitaan:

Kovalasisia koeputkia, 3 kpl (Huom. 1)

Bunsen-poltin

Lämmönkestävä matto

Koeputken pidike

Magneetti

Koe 2 Magnesiumin reaktio hiilidioksidin kanssa:

Yhtä demonstraatiota varten:

Hiilidioksidipullo (tai CO2-kaasugeneraattori). Katso vakiotekniikat: Kaasujen tuottaminen, kerääminen ja testaaminen

Kaasupurkki ja kansi

Pihdit

Bunsen-poltin

Sakset

Koe 1 Hiilen kuumentaminen metallioksideilla

Kaikki työryhmät vaativat:

Hiiltä (kuivaa jauhemaista puuhiiltä)

Magnesiumoksidia

Kupari(II)oksidia (VAARALLINEN, YMPÄRISTÖLLE VAARALLINEN)

Rauta(III)oksidi

Koe 2 Magnesiumin reaktio hiilidioksidin kanssa

Magnesiumnauha, 10 cm

Viittaa lisätietoja alla olevasta kohdasta Terveys & Turvallisuus- ja tekniset huomautukset.

Magnesiumoksidi, MgO(s) – katso CLEAPSS Hazcard.

Magnesiumnauha, Mg(s) – katso CLEAPSS Hazcard.

Kupari(II)oksidi, CuO(s), (VAARALLINEN, YMPÄRISTÖLLE VAARALLINEN) – katso CLEAPSS Hazcard.

Rauta(III)oksidi, Fe2O3(s) – katso CLEAPSS Hazcard.

1 Kokeen 1 koeputkia ei ole mahdollista puhdistaa kokonaan. Ehkäpä tähän kokeeseen voidaan käyttää laatikollinen ”käytettyjä koeputkia”.

Menetelmä

Koe 1 Hiilen kuumentaminen metallioksideilla :

a Sytytä Bunsen-poltin.

b Sekoita koeputkessa yhteen pieni lusikallinen annos hiilijauhetta ja yhtä suuri annos kupari(II)oksidia. Siirrä putkea puolelta toiselle, jotta kiinteät aineet sekoittuvat.

c Pidä putkea koeputkitelineessä. Kuumenna putkea voimakkaasti roihuavalla Bunsen-liekillä. Etsi hehkua, joka jatkuu vielä kauan sen jälkeen, kun putki on otettu pois liekistä. Tarkkaile myös, muuttuuko putken väri.

d Toista koe käyttämällä hiilijauheen ja magnesiumoksidin seosta.

e Valmista rautaoksidin ja hiilen seos kuten edellä b-kohdassa.

f Pidä koeputkea vaakatasossa ja vie magneetti lasin alle. Katso, onko jokin osa seoksesta magneettinen.

g Kuumenna rautaoksidin ja hiilen seosta voimakkaasti koeputkessa ja tarkkaile, havaitsetko merkkejä muutoksista.

h Kun olet kuumentanut 5 minuuttia, anna putken jäähtyä. Testaa magneettisten hiukkasten esiintyminen, kuten osassa f.

i Kirjaa jokaisesta kokeesta seuraavat tiedot.

Seoksen ulkonäkö alussa (mukaan lukien rautaoksidin ja hiilen seoksen osalta ”onko se magneettinen?”).

Seoksen ulkonäkö kuumennuksen aikana.

Seoksen ulkonäkö kuumentamisen jälkeen (mukaan lukien rautaoksidi/hiiliseoksen osalta ”onko se magneettinen?”).

Koe 2 Magnesiumin reaktio hiilidioksidin kanssa:

Demonstraatio
a Kaasupullon tai kaasugeneraattorin avulla täytetään kaasupurkki hiilidioksidilla ja peitetään se rasvatulla kannella.

b Leikkaa saksilla 10 cm:n pätkä magnesiumnauhaa.

c Sytytä Bunsen-poltin.

d Pidä magnesiumnauhaa pihdeissä ja aseta toinen pää Bunsen-polttimen liekkiin. Heti kun se syttyy, irrota kaasupurkin kansi ja upota nauha nopeasti hiilidioksidiin. Magnesium jatkaa palamistaan hiilidioksidissa muodostaen joitakin mustia hiilen pilkkuja ja valkoista magnesiumoksidia.

Opetusmuistiinpanot

Koe 1 Hiilen kuumentaminen metallioksideilla:

Opiskelijoiden pitäisi nähdä hiili/kuparioksidiputkessa hehkua, jossa muodostuu punaruskeaa kuparia. Hiili/magnesiumoksidiputkessa ei näy hehkua ja seos näyttää lopussa samalta (mustia ja valkoisia hiukkasia). (Huomaa, että joissakin viitteissä suositellaan hiilidioksidin testaamista, mutta hiilijauheen kuumentaminen yksinään näissä olosuhteissa tuottaa tätä kaasua.)

Hiili on kuparin yläpuolella, mutta magnesiumin alapuolella reaktiivisuussarjassa.

Reaktio on:

Hiili + kuparioksidi → kupari + hiilidioksidi

Hiili pelkistää kuparioksidin kupariksi. (Pelkistyminen on hapen poistamista, tällä tasolla.)

Lyijyoksidit pelkistyvät myös, mutta lyijyn myrkyllisyyden vuoksi on oltava varovainen.

Sinkkioksidia voidaan käyttää toisena reaktiokyvyttömänä oksidina, mutta se, että se muuttuu keltaiseksi kuumentuessaan (mutta palaa takaisin valkoiseksi jäähtyessään), saattaa hämmentää oppilaita.

Hiilen ja rautaoksidin reaktio on hiukan hienovaraisempi. Putken sisältö ei muutu, mutta joitakin magneettisia hiukkasia havaitaan usein. Tämän voidaan olettaa olevan rautaa, joten jotain pelkistymistä on tapahtunut.

Hiili + rautaoksidi → rauta + hiilidioksidi

Siten hiili on raudan yläpuolella reaktiivisuussarjassa (mutta reaktion suhteellisen puuttumisen vuoksi vain hieman sen yläpuolella.

Tämä koe voi johtaa masuunien tutkimiseen. Hiilen kyky pelkistää metallioksideja muuttuu lämpötilan noustessa. Näin ollen noin 1800 celsiusasteen lämpötilassa masuunissa hiili pystyy helpommin pelkistämään rautaoksidia.

Opiskelijoiden kysymykset
Tässä on muutamia kysymyksiä, joita voit kysyä oppilailtasi kokeesta 1 ”Hiilen kuumentaminen metallioksidien kanssa”.

1 Missä putkessa (putkissa) tapahtuu reaktio?

2 Mitä merkkejä reaktiosta on havaittavissa?

3 Mitä voit päätellä magnesiumin, raudan, kuparin ja hiilen asemasta reaktiosarjassa?

4 Kirjoita sanayhtälöt kaikille tapahtuneille reaktioille.

5 Mitkä aineet pelkistyvät näissä reaktioissa?

Terveys & Turvallisuus tarkastettu, 2016

Credits