PRAKTIKUM IZ OPE KEMIJE II (preddiplomski studij biologije-kemije i preddiplomski studij fizike-kemije)

Dodatak

Zagreb, veljaa 2007.

PRAKTIKUM OPE KEMIJE II (za studente biol. - kem. i fiz. - kem.) 2006/2007. I 18. Ionski izmjenjivai

VJEBA 18.1. Deionizacija vode i regeneracija ionskog izmjenjivaa II 16. Kinetika kemijskih reakcija

VJEBA 16.1. Ovisnost brzine kemijske reakcije o koncentraciji reaktanata VJEBA 16.2. Ovisnost brzine kemijske reakcije o temperaturi VJEBA 16.3. Utjecaj katalizatora na brzinu kemijske reakcije VJEBA 16.4. Autokataliza

III 17. Ravnotea kemijskih reakcija

VJEBA 17.3. Hidroliza VJEBA 17.4. Produkt topljivosti

IV 23. Elektroliza i galvanski lanak

VJEBA 23.1. Elektroliza u ureaju s topljivom anodom VJEBA 23.2. Elektroliza u ureaju s netopljivom anodom VJEBA 23.3. Faradayevi zakoni elektrolize VJEBA 23.4. Relativna jakost oksidansa i reducensa VJEBA 23.5. Priprema galvanskog lanka VJEBA 23.6. Ovisnost elektromotorne sile galvanskog lanka o koncentraciji elektrolita

V 10. Halogeni elementi

VJEBA 10.1. Dobivanje klora, Cl2 VJEBA 10.2. Dobivanje kalijeva klorata, KClO3 VJEBA 10.3. Dobivanje klorovodika, HCl

VI 11. Halkogeni elementi

VJEBA 11.1. Dobivanje kisika VJEBA 11.3. Svojstva elementarnog sumpora VJEBA 11.5. Dobivanje sumporova dioksida, SO2

VII 12. Elementi duikove skupine

VJEBA 12.1. Dobivanje amonijaka, NH3 VJEBA 12.2. Dobivanje duikova(I) oksida, N2O VJEBA 12.3. Dobivanje duikova(II) oksida, NO VJEBA 12.4. Dobivanje duikova(IV) oksida, NO2

VIII 15. Prijelazni elementi

VJEBA 15.2. Dobivanje kromove stipse, KCr(SO4)2 12H2O VJEBA 15.3. Dobivanje eljezova(II) sulfata heptahidrata, FeSO4 7H2O VJEBA 15.7. Dobivanje tetraaminbakrova(II) sulfata monohidrata, [Cu(NH3)4]SO4H2O

OBAVEZNA LITERATURA: M. Sikirica, B. Korpar-olig, Praktikum iz ope kemije, II. izd., kolska knjiga, Zagreb 2003. DOPUNSKA LITERATURA: 1) M. Sikirica, Stehiometrija, 19. izd., kolska knjiga, Zagreb, 2001. 2) I. Filipovi, S. Lipanovi, Opa i anorganska kemija I i II dio, IX. izd., kolska knjiga, Zagreb 1995.

2

VJEBE 10.1. i 10.2. Dobivanje klora i kalijevog klorata Napomena: Aparatura za izvoenje vjebe razlikuje se od navedene u priruniku Praktikum iz ope kemije. Ove dvije vjebe se izvode kombinirano sa istom aparaturom. Pribor i kemikalije: Erlenmeyerova tikvica od 250 mL ili tikvica za odsisavanje, Erlenmeyerova tikvica od 100 mL, lijevak za dokapavanje, jedna ispiralica, dvije stupice, staklene cjevice, satno staklo, epruvete, gumene cjevice, gumeni ep, vata, kalijev permanganat, kalijev hidroksid, koncentrirana klorovodina kiselina, otopina kalijeva bromida, c(KBr) = 0,1 mol L-1, otopina kalijeva jodida c(KI) = 0,1 mol L-1, crveni i plavi lakmusov papir, heksan ili kloroform.

VJEBU IZVODITE U DIGESTORU, KLOR JE OTROVAN!

Skica aparature:

Slika 10. Aparatura za dobivanje kalijeva klorata

Postupak:

1. Sloite aparaturu kao na slici 10. U ispiralicu stavite destiliranu vodu, u tikvicu od 250 mL (ili tikvicu za odsisavanje) stavite 10-12 g krutoga kalijevog permanganata, a u lijevak za dokapavanje stavite oko 35 mL koncentrirane klorovodine kiseline.

2. U Erlenmeyerovoj tikvici od 100 mL otopite 5 g krutog kalijevog hidroksida u 15 mL

destilirane vode. Otopinu ohladite. Tikvicu labavo zaepite epom od vate natopljenim u otopinu kalijeva hidroksida. Na vatu nanesite par kapi tinte.

3

3. Iz lijevka za dokapavanje dodajte kap po kap koncentriranu klorovodinu kiselinu. Razvijaju

se uto-zelene pare klora.Brzinu nastanka klora regulirajte praenjem brzine protoka mjehuria plina u ispiralici. Klor ne smije prenaglo izlaziti jer ne bi uspio reagirati s otopinom kalijeva hidroksida.

4. Nakon 15 minuta uvoenja klora u tikvicu s otopinom kalijeva hidroksida, izvucite malo

otopine kapalicom i stavite u epruvetu. Toj otopini dodajte nekoliko kapi otopine kalijeva jodida. Ako nastane intenzivno smea boja od izluenog elementarnog joda , u otopini je nastala dovoljna koliina hipokloritnih iona. Ako je otopina slabo obojena, ili samo ukasta, potrebno je nastaviti uvoditi klor slijedeih nekoliko minuta. Ponovnim testom utvrdite kraj reakcije.

5. Tikvicu s dobivenom otopinom kalijeva hipoklorita ugrijte na oko 60 C i istodobno

nastavite s uvoenjem klora. Nakon pola sata uvoenja klora prekinite zagrijavanje, a sadraj tikvice ohladite u ai ili pateni sa smjesom leda i vode.

6. Hlaenjem otopine nastaju blijedo-ruiasti kristali kalijeva klorata. 7. Utvrdite promjene na vati obojenoj tintom. Rastavite aparaturu u digestoru. U ispiralici s

vodom je nastala "klorna voda", otopina klora u vodi. Iskoristite ju za slijedee pokuse. Sve dijelove aparature perite u digestoru!

8. Izvedite slijedee pokuse sa "klornom vodom":

U au ulijte nekoliko mililitara klorne vode i dodajte obojenu krpicu, plavi i crveni lakmus papir. Promatrajte promjene.

Ulijte u jednu epruvetu nekoliko mL otopine kalijeva bromida, a u drugu nekoliko mL otopine kalijeva jodida. U obje epruvete dodajte malo "klorne vode". Zabiljeite promjene. Napiite odgovarajue jednade kemijskih reakcija.

U iste epruvete s otopinama kalijeva bromida i jodida, u koje je ve dodana klorna voda, dodajte po jo oko 1-2 mL heksana ili kloroforma, promukajte i priekajte da se slojevi odijele. Opiite i obrazloite promjene.

9. Dobivene kristale kalijeva klorata odfiltrirajte preko Bchnerova lijevka uz vakuum vodene

sisaljke, a zatim osuite na zraku ili u eksikatoru. Suhi produkt izvaite, izraunajte iskoritenost i s propisanim podacima predajte voditelju praktikuma.

4

16. KINETIKA KEMIJSKIH REAKCIJA

Vjeba 16.1. Ovisnost brzine kemijske reakcije o koncentraciji reaktanata Pribor i kemikalije: 2 ae od 100 mL, 2 menzure od 25 mL, kronometar, otopina natrijeva tiosulfata, c(Na2S2O3) = 0,25 mol dm-3, otopina sumporne kiseline, c(H2SO4) = 0,25 mol dm-3. Postupak:

1. Na komadu istog papira nacrtajte grubu, jasno vidljivu mreu povrine oko 30 cm2. U jednu au od 100 mL odmjerite tono 10 ml otopine sumporne kiseline navedene koncentracije. U drugu au, drugom istom menzurom odmjerite odreenu koliinu vode i otopine natrijeva tiosulfata, kao to je dano u tablici.

Pokus V(Na2S2O3) / mL

V(H2O) / mL V(H2SO4) / mL

Vukupni / mL tzamuenja / s

1 10 30 10 50 2 20 20 10 50 3 30 10 10 50 4 40 - 10 50

2. Otopine brzo promijeajte tako da otopinu sumporne kiseline ulijete u au s otopinom natrijeva tiosulfata. Odmah ponite mjeriti vrijeme koristei se sekundnom kazaljkom na satu ili kronometrom. Otopinu jo jednom promijeajte gibanjem tekuine u ai i postavite na papir s mreicom. Promatrajte otopinu u ai. U trenutku kad se mreica vie ne vidi, jer se otopina zamutila od izluena sumpora, oditajte vrijeme. Zapiite rezultat. Isperite ae destiliranom vodom i ponovite pokus s drugim koliinama otopina, kako je navedeno u tablici.

Napomena: Temperatura otopina u svim sluajevima mora biti jednaka.

3. Prikaite rezultate grafiki tako da na ordinatu nanesete vrijeme u sekundama koje ste izmjerili od poetka reakcije pa do nestanka mree. Na apscisu nanesite koncentraciju otopine natrijeva tiosulfata.

5

Vjeba 16.2. Ovisnost brzine kemijske reakcije o temperaturi

Pribor i kemikalije: 2 ae od 100 mL, 2 menzure od 25 mL, kronometar, otopina natrijeva tiosulfata, c(Na2S2O3) = 0,25 mol dm-3, otopina sumporne kiseline, c(H2SO4) = 0,25 mol dm-3. Postupak:

Vjeba se izvodi analogno vjebi opisanoj pod 16.1., s tom razlikom, to se u ovom sluaju mijenja temperatura, a koncentracija otopine ostaje nepromijenjena.

1. U jednu au od 100 mL odmjerite tono 10 ml otopine sumporne kiseline dane koncentracije. U drugu au, drugom istom menzurom odmjerite 10 ml otopine natrijeva tiosulfata i dodajte 30 mL destilirane vode.

Pokus V(Na2S2O3) / mL

V(H2O) / mL V(H2SO4) / mL

t / C tzamuenja / s

1 10 30 10 2 10 30 10 3 10 30 10

2. Otopine brzo promijeajte tako da otopinu sumporne kiseline ulijete u au s otopinom natrijeva tiosulfata. Odmah ponite mjeriti vrijeme koristei se sekundnom kazaljkom na satu ili kronometrom. Otopinu jo jednom promijeajte gibanjem tekuine u ai i postavite na papir s mreicom. Promatrajte otopinu u ai. U trenutku kad se mreica vie ne vidi, jer se otopina zamutila od izluena sumpora, oditajte vrijeme. Zapiite rezultat. Izmjerite i zapiite temperaturu otopine. Termometar operite i obriite krpom.

3. Pokus ponovite s jednakim koliinama reaktanata ali tako da otopine prethodno ugrijete za

oko 10 C. Nakon to ste oditali vrijeme potrebno da doe do istog zamuenja kao u prethodnim pokusima, izmjerite temperaturu reakcijske smjese. Ponovite pokus s istim koliinama reaktanata, ali tako da otopine prethodno ugrijete za 20 C.

4. Rezultate pokusa prikaite grafiki tako da na apscisu nanesete temperaturu u C, a na ordinatu izmjereno vrijeme u sekundama.

Izraunajte temperaturni koeficijent brzine reakcije prema jednadbi:

2

1

=

1 vrijeme pojavljivanja zamuenja kod temperature t C u sekundama 2 vrijeme pojavljivanja zamuenja kod temperature (t+10) C u sekundama

6

Vjeba 16.3. Utjecaj katalizatora na brzinu kemijske reakcije Pribor i kemikalije: drveni stalak s epruvetama, menzura od 10 mL, drvena trijeska, 2 kapalice s gumicom, otopina vodikovog peroksida, w(H2O2) = 3 %, manganov dioksid, sumporna kiselina, c(H2SO4) = 1 mol dm-3, otopina kalijevog permanganata, c(KMnO4) = 0,02 mol dm-3, kristalii kalijevog nitrata, cink u granulama, otopina eljezovog(III) klorida. Postupak:

1. Katalitiki raspad vodikovog peroksida heterogena kataliza Stavite u epruvetu 1 ml otopine vodikovog peroksida, w(H2O2) = 3 %. Uvjerite se da se vodikov peroksid ne raspada. Dodajte u epruvetu na vrhu spatule manganovog dioksida. to primjeujete? Unesite u otvor epruvete tinjajuu trijesku. Koji se plin razvija?

2. Katalitiko djelovanje eljezovog(III) klorida Ulijte u epruvetu 5 mL otopine sumporne kiseline, c(H2SO4) = 1 mol dm-3, i 2 mL otopine vodikovog peroksida, w(H2O2) = 3 %. Promukajte sadraj epruvete i polovicu otopine prelijte u drugu epruvetu. U jednu epruvetu dodajte nekoliko kapi otopine eljezova(III) klorida. Usporeujte sadraj obiju epruveta. to primjeujete?

3. Katalitiko djelovanje kalijevog nitrata - homogena kataliza Ulijte u epruvetu 0,5 mL otopine kalijevog permanganata, c(KMnO4) = 0,02 mol dm-3, i 15 mL sumporne kiseline, c(H2SO4) = 1 mol dm-3. Promukajte sadraj epruvete i dobivenu otopinu razdijelite na dva podjednaka dijela. U jednu epruvetu dodajte komadi cinka, a u drugu komadi cinka i nekoliko kristalia kalijeva nitrata. Protresite sadraj epruvete da se kalijev nitrat to prije otopi. Promatrajte nestajanje boje kalijeva permanganata u obje epruvete. to zakljuujete? Utjee li kalijev nitrat na brzinu redukcije permanganatnih iona?

7

PRAKTIKUM IZ OPE KEMIJE IIDodatak