Gdzie w szeregu reaktywności znajduje się węgiel?

Praktyczna lekcja lub pokaz

Położenie węgla w szeregu reaktywności jest określane przez ogrzewanie węgla z tlenkami metali i szukanie dowodów reakcji. Magnez jest następnie spalany w dwutlenku węgla produkując węgiel i tlenek magnezu.

Organizacja lekcji

To może być wykonane jako praktyczne doświadczenie klasowe (eksperyment 1) i demonstracja (eksperyment 2). Łącznie powinny one zająć około jednej godziny.

Zdrowie &Wskazówki bezpieczeństwa i techniczne

Zapoznać się z naszymi standardowymi &wskazówkami bezpieczeństwa dotyczącymi zdrowia

Nosić ochronę oczu.

Węgiel, C(s) – patrz karta zagrożeń CLEAPSS.

Dwutlenek węgla gazowy, CO2(g) – patrz karta zagrożeń CLEAPSS.

Tlenek magnezu, MgO(s) – patrz: CLEAPSS Hazcard.

Wstęga magnezu, Mg(s) – patrz CLEAPSS Hazcard.

Tlenek miedzi(II), CuO(s), (HARMFUL, DANGEROUS FOR THE ENVIRONMENT) – patrz CLEAPSS Hazcard.

Tlenek żelaza(III), Fe2O3(s) – zob. CLEAPSS Hazcard.

1 Nie jest możliwe całkowite oczyszczenie probówek z eksperymentu 1. Być może do tego eksperymentu można wykorzystać pudełko „zużytych probówek”.

Procedura

Doświadczenie 1 Ogrzewanie węgla tlenkami metali :

a Zapal palnik Bunsena.

b Zmieszaj w probówce jedną małą miarkę proszku węglowego i taką samą miarkę tlenku miedzi(II). Poruszaj probówką z boku na bok, aby wymieszać substancje stałe.

c Trzymaj probówkę w uchwycie do probówek. Mocno podgrzać probówkę ryczącym płomieniem Bunsena. Szukajcie jakiegokolwiek blasku, który utrzymuje się długo po tym, jak probówka została wyjęta z płomienia. Zwróć również uwagę na zmianę barwy probówki.

d Powtórz doświadczenie używając mieszaniny sproszkowanego węgla i tlenku magnezu.

e Przygotuj mieszaninę tlenku żelaza i węgla jak w punkcie b powyżej.

f Trzymaj probówkę poziomo i wsuń magnes pod szkło. Zobacz, czy jakakolwiek część mieszaniny jest magnetyczna.

g Podgrzej mocno mieszaninę tlenku żelaza i węgla w probówce i obserwuj oznaki jakichkolwiek zmian.

h Po ogrzewaniu przez 5 minut, pozostaw probówkę do ostygnięcia. Zbadaj obecność cząstek magnetycznych, jak w części f.

i Dla każdego doświadczenia zapisz następujące dane.

Wygląd mieszaniny na początku (w tym, dla mieszaniny tlenku żelaza z węglem, „czy jest magnetyczna?”).

Wygląd mieszaniny podczas ogrzewania.

Wygląd mieszaniny po ogrzaniu (w tym, dla mieszaniny tlenku żelaza z węglem, „czy jest magnetyczna?”).

Doświadczenie 2 Reakcja magnezu z dwutlenkiem węgla:

Demonstracja
a Używając butli gazowej, lub generatora gazu, napełnić słoik gazem z dwutlenkiem węgla i przykryć nasmarowaną pokrywką.

b Używając nożyczek, odetnij 10 cm kawałek wstążki magnezowej.

c Zapal palnik Bunsena.

d Trzymając wstążkę magnezową w szczypcach, umieść jeden jej koniec w płomieniu palnika Bunsena. Jak tylko się zapali, zdejmij pokrywkę ze słoika z gazem i szybko zanurz wstążkę w dwutlenku węgla. Magnez nadal spala się w dwutlenku węgla, tworząc kilka czarnych plamek węgla i biały tlenek magnezu.

Notatki dydaktyczne

Doświadczenie 1 Ogrzewanie węgla tlenkami metali:

Uczniowie powinni zaobserwować w probówce z węglem/tlenkiem miedzi świecenie z tworzeniem się czerwonobrunatnej miedzi. W probówce z węglem/tlenkiem magnezu, nie widać poświaty, a mieszanina wygląda tak samo (czarne i białe cząsteczki) na końcu. (Zauważ, że niektóre referencje zalecają badanie na obecność dwutlenku węgla, ale ogrzewanie proszku węglowego na własną rękę w tych warunkach wytwarza ten gaz.)

Węgiel jest powyżej miedzi, ale poniżej magnezu w szeregu reaktywności.

Reakcja jest następująca:

Węgiel + tlenek miedzi → miedź + dwutlenek węgla

Tlenek miedzi jest redukowany do miedzi przez węgiel. (Redukcja to usunięcie tlenu, na tym poziomie.)

Tlenki ołowiu są również redukowane, ale należy zachować ostrożność ze względu na toksyczność ołowiu.

Tlenek cynku może być użyty jako kolejny niereaktywny tlenek, ale fakt, że zmienia kolor na żółty przy ogrzewaniu (ale potem wraca do białego przy chłodzeniu) może zmylić uczniów.

Reakcja pomiędzy węglem i tlenkiem żelaza jest nieco bardziej subtelna. Nie ma zmiany w zawartości probówki, ale niektóre cząstki magnetyczne są często wykrywane. Można przypuszczać, że jest to żelazo, a więc nastąpiła pewna redukcja.

Węgiel + tlenek żelaza → żelazo + dwutlenek węgla

W ten sposób węgiel znajduje się powyżej żelaza w szeregu reaktywności (ale, ze względu na względny brak reakcji) tylko tuż powyżej.

Doświadczenie to może prowadzić do badania wielkich pieców. Zdolność węgla do redukcji tlenków metali zmienia się wraz ze wzrostem temperatury. I tak, w temperaturze około 1800 stopni Celsjusza w wielkim piecu, węgiel łatwiej redukuje tlenek żelaza.

Pytania dla uczniów
Oto kilka pytań, które możesz zadać uczniom na temat doświadczenia 1 „Ogrzewanie węgla tlenkami metali”.

1 W której probówce (probówkach) zachodzi reakcja?

2 Jakie są objawy reakcji?

3 Co możesz wywnioskować na temat pozycji magnezu, żelaza, miedzi i węgla w szeregu reakcyjnym?

4 Napisz równania słowne dla wszelkich reakcji, które zaszły.

5 Które substancje ulegają redukcji w tych reakcjach?

Zdrowie & Bezpieczeństwo sprawdzone, 2016

Kredyty

.