Unde se situează carbonul în seria reactivității?

Clasă practică sau demonstrație

Poziția carbonului în seria reactivității se determină prin încălzirea carbonului cu oxizi metalici și căutarea de dovezi ale unei reacții. Magneziul este apoi ars în dioxid de carbon, producând carbon și oxid de magneziu.

Organizarea lecției

Aceasta se poate realiza ca un exercițiu practic la clasă (experimentul 1) și ca o demonstrație (experimentul 2). În total, acestea ar trebui să dureze aproximativ o oră.

Sănătate &Securitate și note tehnice

Citiți sfaturile noastre standard de sănătate &Securitate

Utilizați ochelari de protecție.

Carbon, C(s) – a se vedea CLEAPSS Hazcard.

Gaz dioxid de carbon, CO2(g) – a se vedea CLEAPSS Hazcard.

Oxid de magneziu, MgO(s) – a se vedea CLEAPSS Hazcard.

Panglică de magneziu, Mg(s) – vezi CLEAPSS Hazcard.

Oxid de cupru(II), CuO(s), (NOCIV, PERICULOS PENTRU MEDIU) – a se vedea CLEAPSS Hazcard.

Oxid de fier(III), Fe2O3(s) – a se vedea CLEAPSS Hazardcard.

1 Nu este posibil să curățați complet eprubetele din Experimentul 1. Poate că o cutie de „eprubete folosite” poate fi folosită pentru acest experiment.

Procedură

Experiment 1 Încălzirea carbonului cu oxizi metalici :

a Aprindeți un arzător Bunsen.

b Amestecați împreună o măsură mică de pulbere de carbon cu o spatulă și o măsură egală de oxid de cupru(II) într-o eprubetă. Mișcați eprubeta dintr-o parte în alta pentru a amesteca solidele.

c Țineți eprubeta într-un suport de eprubete. Încălziți puternic eprubeta cu o flacără Bunsen care răcnește. Căutați orice strălucire care persistă mult după ce tubul a fost scos din flacără. De asemenea, urmăriți orice schimbare de culoare în eprubetă.

d Repetați experimentul folosind un amestec de pulbere de carbon și oxid de magneziu.

e Pregătiți un amestec de oxid de fier și carbon ca la punctul b de mai sus.

f Țineți eprubeta în poziție orizontală și treceți un magnet pe sub sticlă. Vedeți dacă vreo parte a amestecului este magnetică.

g Încălziți puternic amestecul de oxid de fier și carbon în eprubetă și urmăriți semnele oricărei modificări.

h După ce ați încălzit timp de 5 minute, lăsați eprubeta să se răcească. Testați prezența oricăror particule magnetice, ca în partea f.

i Pentru fiecare experiment, notați următoarele.

Aparența amestecului la început (inclusiv, pentru amestecul de oxid de fier/carbon, „este magnetic?”).

Aparența amestecului în timpul încălzirii.

Aparența amestecului după încălzire (inclusiv, pentru amestecul de oxid de fier/carbon, „este magnetic?”).

Experimentul 2 Reacția magneziului cu dioxidul de carbon:

Demonstrație
a Folosind o butelie de gaz, sau un generator de gaz, umpleți un borcan de gaz cu dioxid de carbon și acoperiți-l cu un capac uns.

b Folosind o foarfecă, tăiați o bucată de 10 cm de panglică de magneziu.

c Aprindeți un arzător Bunsen.

d Țineți panglica de magneziu în clește și plasați un capăt în flacăra arzătorului Bunsen. De îndată ce se aprinde, îndepărtați capacul de la borcanul cu gaz și scufundați rapid panglica în dioxidul de carbon. Magneziul continuă să ardă în dioxidul de carbon, formând câteva pete negre de carbon și oxid de magneziu alb.

Note didactice

Experimentul 1 Încălzirea carbonului cu oxizi metalici:

Studenții ar trebui să vadă o strălucire în tubul de carbon/oxid de cupru cu formarea de cupru roșu-maroniu. În tubul de carbon/oxid de magneziu, nu se vede nicio strălucire și amestecul are același aspect (particule albe și negre) la sfârșit. (Rețineți că unele referințe recomandă testarea dioxidului de carbon, dar încălzirea pulberii de carbon singură, în aceste condiții, produce acest gaz.)

Carbonatul este deasupra cuprului, dar sub magneziu în seria reactivității.

Reacția este:

Carbonat + oxid de cupru → cupru + dioxid de carbon

Oxidul de cupru este redus la cupru de către carbon. (Reducerea este îndepărtarea oxigenului, la acest nivel.)

Oxizii de plumb sunt, de asemenea, reduși, dar trebuie să aveți grijă din cauza toxicității plumbului.

Oxidul de zinc poate fi folosit ca un alt oxid nereactiv, dar faptul că devine galben la încălzire (dar apoi redevine alb la răcire) îi poate deruta pe elevi.

Reacția dintre carbon și oxidul de fier este un pic mai subtilă. Nu se produce nicio schimbare în conținutul tubului, dar se detectează adesea unele particule magnetice. Se poate presupune că este vorba de fier, deci a avut loc o oarecare reducere.

Carbon + oxid de fier → fier + dioxid de carbon

Astfel, carbonul se află deasupra fierului în seria reactivității (dar, pentru lipsa relativă de reacție) doar puțin mai sus.

Acest experiment poate conduce la un studiu al furnalelor înalte. Capacitatea carbonului de a reduce oxizii metalelor se modifică odată cu creșterea temperaturii. Astfel, la o temperatură de aproximativ 1800 de grade Celsius într-un furnal înalt, carbonul este mai ușor capabil să reducă oxidul de fier.

Întrebări pentru elevi
Iată câteva întrebări pe care să le puneți elevilor dumneavoastră despre Experimentul 1 „Încălzirea carbonului cu oxizi metalici”.

1 În ce tub(e) are loc o reacție?

2 Ce semne de reacție există?

3 Ce puteți concluziona despre pozițiile magneziului, fierului, cuprului și carbonului în seria reactivității?

4 Scrieți ecuații de cuvinte pentru orice reacții care au avut loc.

5 Ce substanțe se reduc în aceste reacții?

Sănătate & Siguranță verificată, 2016

Credite

.