Hur kommer kolet i reaktivitetsserien?

Klasspraktik eller demonstration

Kolets position i reaktivitetsserien bestäms genom att värma upp kol med metalloxider och leta efter tecken på en reaktion. Magnesium förbränns sedan i koldioxid och producerar kol och magnesiumoxid.

Lektionens uppläggning

Detta kan göras som ett klasspraktikum (experiment 1) och en demonstration (experiment 2). Tillsammans bör de ta ungefär en timme.

Hälsa &Säkerhet och tekniska anteckningar

Läs vår standardiserade vägledning för hälsa &Säkerhet

Bär ögonskydd.

Koldioxid, C(s) – se CLEAPSS Hazcard.

Koldioxidgas, CO2(g) – se CLEAPSS Hazcard.

Magnesiumoxid, MgO(s) – se CLEAPSS Hazcard.

Magnesiumband, Mg(s) – se CLEAPSS Hazcard.

Koppar(II)oxid, CuO(s), (HARMULIG, FARLIG FÖR MILJÖN) – se CLEAPSS Hazcard.

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

1 Det är inte möjligt att helt rengöra provrören från försök 1. Kanske kan en låda med ”begagnade provrör” användas för detta experiment.

Förfarande

Experiment 1 Uppvärmning av kol med metalloxider :

a Tänd en Bunsenbrännare.

b Blanda ihop ett litet mått kolpulver med en liten spatel och ett lika stort mått koppar(II)oxid i ett provrör. Flytta röret från sida till sida för att blanda de fasta ämnena.

c Håll röret i en provrörshållare. Värm röret kraftigt med en brinnande Bunsenlåga. Titta efter ett glödande ljus som kvarstår långt efter det att röret har tagits ur lågan. Titta också efter eventuella färgförändringar i röret.

d Upprepa försöket med en blandning av kolpulver och magnesiumoxid.

e Förbered en blandning av järnoxid och kol som i b ovan.

f Håll provröret horisontellt och kör en magnet under glaset. Se om någon del av blandningen är magnetisk.

g Värm järnoxid- och kolblandningen kraftigt i provröret och titta efter tecken på någon förändring.

h När du har värmt i 5 minuter låter du röret svalna. Testa om det finns några magnetiska partiklar, som i del f.

i För varje experiment ska du anteckna följande.

Blandningens utseende vid starten (inklusive, för järnoxid/kolblandningen, ”är den magnetisk?”).

Blandningens utseende under uppvärmningen.

Blandningens utseende efter uppvärmning (inklusive, för järnoxid/kolblandningen, ”är den magnetisk?”).

Experiment 2 Magnesiums reaktion med koldioxid:

Demonstration
a Fyll med hjälp av en gasflaska eller en gasgenerator en gasburk med koldioxid och täck den med ett smort lock.

b Klipp med hjälp av en sax en 10 cm lång bit magnesiumband.

c Tänd en Bunsenbrännare.

d Håll magnesiumbandet i en tång och placera ena änden i Bunsenbrännarens låga. Så snart det antänds tar du bort locket på gasburken och dyker snabbt ner bandet i koldioxiden. Magnesiumet fortsätter att brinna i koldioxiden och bildar några svarta kolfläckar och vit magnesiumoxid.

Undervisningsanteckningar

Experiment 1 Uppvärmning av kol med metalloxider:

Elverna bör se ett glödande ljus i kol/kopparoxidröret med bildning av rödbrun koppar. I kol/magnesiumoxidröret syns inget glödande och blandningen ser likadan ut (svarta och vita partiklar) i slutet. (Observera att vissa referenser rekommenderar att man testar för koldioxid, men uppvärmning av kolpulver på egen hand under dessa förhållanden producerar denna gas.)

Kol ligger över koppar men under magnesium i reaktivitetsserien.

Reaktionen är:

Kol + kopparoxid → koppar + koldioxid

Kopparoxid reduceras till koppar av kolet. (Reduktion är avlägsnande av syre, på denna nivå.)

Blyoxider reduceras också, men man måste vara försiktig på grund av blyets giftighet.

Zinkoxid kan användas som en annan oreaktiv oxid, men det faktum att den blir gul vid upphettning (men sedan återgår till vit vid avkylning) kan förvirra eleverna.

Reaktionen mellan kol och järnoxid är lite mer subtil. Det sker ingen förändring av innehållet i röret men vissa magnetiska partiklar upptäcks ofta. Detta kan antas vara järn, så en viss reduktion har skett.

Kol + järnoxid → järn + koldioxid

Därmed befinner sig kolet ovanför järn i reaktivitetsserien (men, på grund av den relativa bristen på reaktion) bara strax ovanför.

Detta experiment kan leda in på en studie av masugnarna. Kolets förmåga att reducera metalloxider förändras när temperaturen stiger. Vid en temperatur på cirka 1800 grader Celsius i en masugn har kolet således lättare att reducera järnoxid.

Studentfrågor
Här är några frågor som du kan ställa till dina elever om experiment 1 ”Uppvärmning av kol med metalloxider”.

1 I vilket/vilka rör sker reaktionen?

2 Vilka tecken på reaktion finns det?

3 Vad kan du dra för slutsatser om magnesiums, järns, koppars och kols positioner i reaktivitetsserien?

4 Skriv ordekvationer för alla reaktioner som inträffade.

5 Vilka ämnen reduceras i dessa reaktioner?

Hälsa &Säkerhet kontrollerad, 2016

Krediter