Загальна інформація
Застосування
Цей дослід має ввести учнів і студентів у реакцію перенесення електронів. На прикладі видимої хімічної реакції (зміни забарвлення) учні та студенти знайомляться зі зразком реакції перенесення електронів.
Із попередніх уроків вони знають, що під час хімічних реакцій речовини реагують між собою й утворюють при цьому нові речовини з новими властивостями. У багатьох хімічних реакціях утворення нових речовин зазвичай відбувається через перенесення електронів, тобто електрони віддає одна речовина, а приймає їх інша.
Схема досліду
Інша інформація (1/3)
Попередні знання
Учні та студенти вже мають бути обізнані з теоретичним принципом перенесення електронів і відповідно також з окисненням і відновленням.
Принцип
Якщо, наприклад, покласти залізну вату в синьо забарвлений розчин купрум(II) сульфату, то "колишній" розчин купрум(II) сульфату змінює забарвлення із синього на жовте, а на залізній ваті утворюється шар мідного кольору (червоно-бурий). Отже, з йонів Купруму (розчину купрум(II) сульфату) утворилась елементарна мідь, а отже, мало відбутися перенесення електронів на позитивно заряджені йони Купруму.
Інша інформація (2/3)
Навчальна мета
Учні та студенти на прикладі реакції металів у розчинах солей металів дізнаються, як відбуваються реакції перенесення електронів.
Завдання
У цьому досліді учні та студенти досліджують, як поводяться метали в розчинах солей.
Інша інформація (3/3)
Вказівки до складання й виконання
Підготовка
Щоб скоротити тривалість досліду, можна наперед приготувати готові розчини солей. Концентрації цих розчинів за обраних умов досліду відносно довільні. Придатні звичайні залізні цвяхи, але не сталеві.
Зауваження до учнівських дослідів
Розчин купрум(II) сульфату в частині 2 досліду не має бути надто концентрованим - досить виразного синього забарвлення розчину. За надто концентрованих розчинів для досягнення зміни забарвлення потрібна дуже велика кількість залізної вати.
Методичні зауваження
Цей дослід є першим входом в електрохімію основної школи. Для витлумачення й відповідей на завдання потрібне опрацювання розширеного поняття окисно-відновної реакції (віддавання/приймання електронів).
Правила безпеки
- Солі важких металів шкідливі для здоров'я. Не ковтати!
- Розчин ферум(II) сульфату збирати для подальших дослідів у відповідно позначеній посудині. Осаджену мідь відфільтрувати, висушити й зібрати як метал.
- Решту розчинів осадити у вигляді сульфідів або лугом і утилізувати як відходи важких металів.
- Щодо H- і P-фраз звертайтесь, будь ласка, до відповідних паспортів безпеки.
- Для цього досліду діють загальні вказівки щодо безпечного експериментування на уроках природничих наук.
Теорія
Неблагородні метали з розчину солі благороднішого металу спричиняють виділення благороднішого металу. Неблагородний метал при цьому сам переходить у розчин.
На прикладі залізної вати в розчині купрум(II) сульфату (на якій виділяється червоно-бура мідь) видно, що відбувається перенесення електронів на йони металу (йони Купруму), унаслідок чого вони перетворилися ("відновилися") на метал мідь.
Зміна забарвлення розчину купрум(II) сульфату із синього на жовте до того ж показує, що розчин купрум(II) сульфату витратився й утворюється залізо у вигляді ферум(II) сульфату. Поєднання обох реакцій перенесення електронів становить у цьому досліді окисно-відновну реакцію. Крім того, дослід однозначно показує, що окрема реакція перенесення електронів неможлива, а завжди відбуваються два перенесення електронів (відновлення & окиснення).
Але не кожен метал реагує з кожним розчином солі металу. Метал реагує з розчином солі металу лише тоді, коли метал "неблагородніший" за метал розчину солі.
Обладнання
| Позиція | Обладнання | Артикул | Кількість | 1 | Мензурка, висока, 50 мл | 46025-00 | 2 | 2 | Мензурка, низька, 150 мл | 46060-00 | 1 | 3 | Ложка-шпатель, сталь, l = 150 мм | 33398-00 | 1 | 4 | Скляний стрижень, l=200 мм, d=5 мм | 40485-03 | 1 | 5 | Ножиці, прямі, з тупими кінцями, l=110 мм | 64616-00 | 1 | 6 | Купрум (ІІ) сульфат-5-гідрат | 30126-25 | 1 | 7 | Лист міді, d=0,1 мм, w=100 мм, 100 г | 30117-10 | 1 | 8 | Сульфат заліза(II) гептагідрат, 500 г | 30072-50 | 1 | 9 | Сталева вата (залізо), дрібна, 200 г | 31999-20 | 1 | 10 | Полоси листового заліза, 20 шт. | 06532-00 | 1 |
|---|
Складання та виконання
Складання та виконання (1/2)
- Пронумеруй обидва малі хімічні стакани числами 1 і 2.
- Насип у хімічний стакан 1 ложку купрум(II) сульфату, а в хімічний стакан 2 - ложку ферум(II) сульфату. Долий до обох солей приблизно 30 мл води, розчини їх перемішуванням.
- Відріж від мідної пластини смужку завширшки приблизно 1 см і завдовжки 5 см.
Пронумеруй хімічні стакани
Складання та виконання (2/2)
- Насип у хімічний стакан з номером 1 ложку купрум(II) сульфату, а в хімічний стакан з номером 2 - ложку ферум(II) сульфату. Потім долий в обидва хімічні стакани приблизно по 30 мл води й перемішай скляною паличкою.
- За потреби розріж обидві металеві пластини (залізну й мідну) на придатні смужки (металеві смужки завширшки 1 см і завдовжки 5 см. Обидві металеві пластини за потреби слід ще "очистити" наждачним папером, доки металева смужка не матиме чистої, блискучої поверхні.
- Тепер занур залізну пластину в хімічний стакан із розчином купрум(II) сульфату, а мідну пластину - у розчин ферум(II) сульфату. Спостерігай при цьому, чи настає зміна забарвлення або хімічна реакція.
- Вийми залізну пластину з розчину купрум(II) сульфату й перелий цей розчин купрум(II) сульфату в новий хімічний стакан. Долий у хімічний стакан води приблизно до 100 мл і поклади в цей хімічний стакан більший жмут залізної вати. Спостерігай, що відбувається.
Опрацювання результатів
Опрацювання результатів (1/3)
Питання
Опрацювання результатів (2/3)
Питання
Опрацювання результатів (3/3)
Питання