Hová sorolható a szén a reakcióképességi sorozatban?

Osztálygyakorlat vagy bemutató

A szén helyét a reakcióképességi sorozatban úgy határozzuk meg, hogy a szenet fémoxidokkal hevítjük, és reakcióra utaló jeleket keresünk. Ezután a magnéziumot szén-dioxidban elégetve szén és magnézium-oxid keletkezik.

Lengetegszervezés

Ez elvégezhető osztálygyakorlatként (1. kísérlet) és demonstrációként (2. kísérlet). Összességében körülbelül egy órát vehetnek igénybe.

Egészségügyi & Biztonsági és műszaki megjegyzések

Olvassa el szokásos egészségügyi & biztonsági útmutatásainkat

Viseljen szemvédelmet.

Szén, C(s) – lásd CLEAPSS Veszélykártya.

Szén-dioxid gáz, CO2(g) – lásd CLEAPSS Veszélykártya.

Magnézium-oxid, MgO(s) – lásd CLEAPSS Hazcard.

Magnéziumszalag, Mg(s) – lásd CLEAPSS Hazcard.

Réz(II)-oxid, CuO(s), (KÁROS, VESZÉLYES A KÖRNYEZETRE) – lásd CLEAPSS Veszélykártya.

Vas(III)-oxid, Fe2O3(s) – lásd CLEAPSS Veszélykártya.

1 Az 1. kísérletből származó kémcsöveket nem lehet teljesen megtisztítani. Esetleg egy doboz “használt kémcső” használható ehhez a kísérlethez.

Eljárás

Kísérlet 1 Szén felmelegítése fémoxidokkal :

a Gyújtsunk meg egy Bunsen-égőt.

b Keverjünk össze egy kis spatula adag szénport és ugyanannyi réz(II)-oxidot egy kémcsőben. Mozgassuk a kémcsövet egyik oldalról a másikra, hogy a szilárd anyagokat összekeverjük.

c Tartsuk a kémcsövet egy kémcsőtartóban. Melegítsük erősen a csövet egy duruzsoló Bunsen-lánggal. Keressünk olyan izzást, amely jóval azután is megmarad, hogy a csövet kivettük a lángból. Figyeljük meg a cső színváltozását is.

d Ismételjük meg a kísérletet szénpor és magnézium-oxid keverékével.

e Készítsünk vas-oxid és szén keveréket a b pontban leírtak szerint.

f Tartsuk vízszintesen a kémcsövet, és vezessünk egy mágnest az üveg alá. Nézd meg, hogy a keverék bármely része mágneses-e.

g A vasoxid és a szén keverékét erősen melegítsd a kémcsőben, és figyeld, hogy van-e bármilyen változásra utaló jel.

h Ha 5 percig melegítetted, hagyd kihűlni a kémcsövet. Vizsgáljátok meg a mágneses részecskék jelenlétét az f. részhez hasonlóan.

i Minden kísérletnél jegyezzétek fel a következőket.

A keverék kezdeti megjelenése (beleértve a vasoxid/szén keverék esetében a “mágneses-e?” kérdést).

A keverék megjelenése a melegítés során.

A keverék megjelenése melegítés után (beleértve a vasoxid/szén keverék esetében a “mágneses-e?” kérdést).

Kísérlet 2. A magnézium reakciója szén-dioxiddal:

Kísérlet
a Egy gázpalack vagy egy gázfejlesztő segítségével töltsünk meg egy gázedényt szén-dioxiddal, és fedjük le zsírozott fedéllel.

b Vágjunk le ollóval egy 10 cm-es darabot a magnéziumszalagból.

c Gyújtsunk meg egy Bunsen-égőt.

d Fogjuk meg a magnéziumszalagot egy fogóval, és tegyük az egyik végét a Bunsen-égő lángjába. Amint meggyullad, vegye le a fedelet a gázedényről, és gyorsan merítse a szalagot a szén-dioxidba. A magnézium tovább ég a szén-dioxidban, néhány fekete szénfoltot és fehér magnézium-oxidot képezve.

Tanítási jegyzetek

Kísérlet 1 Szén melegítése fémoxidokkal:

A tanulóknak izzást kell látniuk a szén/réz-oxid csőben a vörösesbarna réz képződésével. A szén/magnézium-oxid csőben nem látható izzás, és a keverék a végén ugyanúgy néz ki (fekete és fehér részecskék). (Megjegyzendő, hogy egyes hivatkozások a szén-dioxid vizsgálatát javasolják, de a szénport önmagában melegítve ilyen körülmények között ez a gáz keletkezik.)

A szén a reaktivitási sorozatban a réz felett, de a magnézium alatt áll.

A reakció a következő:

Szén + rézoxid → réz + szén-dioxid

A rézoxidot a szén rézzé redukálja. (A redukció az oxigén eltávolítását jelenti, ezen a szinten.)

Az ólom-oxidok is redukálódnak, de az ólom mérgező volta miatt óvatosnak kell lenni.

A cink-oxid is használható, mint másik nem reaktív oxid, de az a tény, hogy melegítéskor sárgává válik (de lehűléskor újra fehérré), összezavarhatja a tanulókat.

A szén és a vas-oxid közötti reakció kicsit finomabb. A cső tartalma nem változik, de néhány mágneses részecske gyakran kimutatható. Ez feltételezhetően vas, tehát némi redukció történt.

Szén + vasoxid → vas + szén-dioxid

A szén tehát a reakcióképességi sorozatban a vas fölött van (de a reakció viszonylagos hiánya miatt csak éppen fölötte).

Ez a kísérlet elvezethet a kohók tanulmányozásához. A szénnek a fémoxidok redukciós képessége a hőmérséklet emelkedésével változik. Így egy nagyolvasztókemencében körülbelül 1800 Celsius-fokos hőmérsékleten a szén könnyebben képes redukálni a vas-oxidot.

Tanulói kérdések
Itt van néhány kérdés, amit feltehetsz a diákjaidnak az 1. “Szén melegítése fémoxidokkal” című kísérletről.

1 Melyik cső(k)ben történik reakció?

2 Milyen jelei vannak a reakciónak?

3 Mire következtethetsz a magnézium, a vas, a réz és a szén helyéről a reakciósorozatban?

4 Írj szóegyenleteket a lejátszódott reakciókhoz.

5 Mely anyagok redukálódnak ezekben a reakciókban?

Egészség & Biztonság ellenőrizve, 2016

Kredit