príprava prvkov a ich vlastnosti

Protokol č.2

Téma: Príprava prvkov a ich vlastnosti

Úlohy: Príprava vodíka

Príprava medi redukciou CuO a cementáciou
Príprava kyslíka

Cieľ práce:
Reakciou kovového zinku s kyselinou chlorovodíkovou pripravíme plynný vodík:

Zn2 HCl  H

2  ZnCl2

Redukciou oxidu meďnatého vodíkom pripravíme kovovú meď:

CuOH

2  Cu  H 2 O

Oxidáciou železa v roztoku síranu meďnatého pripravíme kovovú meď:

FeCuSO

4  Cu FeSO4

Rozkladom peroxidu vodíka v prítomnosti katalyzátora pripravíme kyslík:

2 H

2 O2 

MnO

2

2 H

2 OO 2

Nákres aparatúry:

Postup práce:
príprava vodíka:

1. Do 250 ml trojhrdlej banky pridáme niekoľko granúl kovového zinku.
2. Pomocou oddeľovacieho lievika do banky prikvapkávame zriedenú kyselinu

chlorovodíkovú a sledujeme priebeh reakcie.

príprava medi redukciou CuO:

Jaroslav Mandzák

1..CHb 02

11.03.2008

príprava vodíka

príprava medi

príprava vodíka

1. Vodík pripravený v predchádzajúcom pokuse spojíme s dvoma

premývačkami, ktoré sú naplnené roztokom KMnO4 a konc. H2SO4, oddelené
dvomi poistnými nádobami.

2. Do lodičky zo žiaruvzdorného materiálu navážime 1g oxidu meďnatého.

Lodičku umiestnime v reakčnej trubici z ťažko taviteľného skla. Na druhý
koniec trubice dáme sklenenú rúrku ohnutú smerom nahor.

3. Spustíme aparatúru na prípravu vodíka, a necháme vodík prechádzať

aparatúrou. Z aparatúry musíme pred zohrievaním vytesniť vzduch, ktorý s
vodíkom tvorí výbušnú zmes. O neprítomnosti vzducu v aparatúre sa
presvedčime tak, že unikajúcim plynom naplníme skúmavku obrátenú hore
dnom a jej obsah zapálime na vzdialenejšom mieste od aparatúry. Ak bez
zapísknutia horí namodralým plameňom v aparatúre už nieje vzduch a vodík
je čistý.

4. Reakčnú trubicu začneme pomaly zahrievať na teplotu asi 250 °C, pri ktorej

dochádza k reakcii medzi CuO a vodíkom.

5. Koniec reakcie indikuje ukončenie unikania vodnej pary a zmena farby

reaktantu na hnedočervenú.

6. Reakčnú trubicu necháme vychladnúť v prúde vodíka a vypočítame

výťažnosť.

príprava medi cementáciou:

1. 10 g modrej skalice rozpustíme v 75 ml vody v 100 ml vysokej kadičke.

Prípadné nečistoty odfiltrujeme. Roztok zohrejeme a do teplého roztoku
pridáme práškové železo, ktoré možno nahradiť 5 železnými klincami (dĺžky
6-8 cm). Na povrchu klincov sa začne vylučovať meď, ktorú zoškrabujeme
pomocou sklenenej tyčinky. Zoškrabovanie je dôležité preto, lebo reakcia
prebieha iba na mieste styku roztoku s povrchom klinca (heterogénna reakcia)
a zoškrabovanie uvoľňuje povrch pre ďalší priebeh reakcie. Ukončenie reakcie
nám indikuje zmena farby roztoku z modrej na svetlozelenú.

2. Po skončení reakcie klince vyberieme a roztok přefiltrujeme. Meď necháme v

kadičke, aby sme ju prečistili. Najprv ju premyjeme vodou, aby sme odstránili
zbytky roztoku a potom ju dvakrát krátko povaríme s 5 % H

2SO4. Takto

odstránime stopy železa podľa:

3. Fe(s) + H

2SO4(aq) → FeSO4(aq) + H2 (g)

4. O dokonalom odstránení stôp železa sa môžeme presvedčiť reakciou s

KSCN. Niekoľko mg pripravenej medi dáme do skúmavky, v digestóriu
pridáme 2 ml zriedenej kyseliny dusičnej (1:1), čím meď rozpustíme a
zoxidujeme prítomné Fe(II) na Fe(III). Do roztoku pridáme 3 kvapky roztoku
KSCN, ktorý s Fe(III) dáva krvavočervený komplex. Ak sa roztok nesfarbí, meď
je čistá. Nakoniec meď premyjeme vodou a alkoholom. Uchováme ju pod
etanolom, aby sme zabránili jej oxidácii na vzduchu.

5. Z filtrátu získame zelenú skalicu FeSO

4.7H2O. Roztok najprv zahustíme ku

kryštalizácii. V prípade, ak sa roztok zakalí, pridáme niekoľko kvapiek
koncentrovanej kyseliny sírovej, aby sme potlačili hydrolýzu:

[Fe(H

2O)6]

2+

(aq) + H

2O( l ) → [Fe(H2O)5OH]

+

(aq) + H

3O

+

(aq)

6. Potom roztok ochladíme na ľade. Svetlozelený kryštalický prášok zelenej

skalice odsajeme, vysušíme medzi filtračnými papiermi, odvážime a
vypočítame výťažnosť.

príprava kyslíka:

1. Do 250 ml erlenmayerovej banky dáme 2g oxidu manganičitého.
2. K nej pripojíme oddeľovací lievik s 25 ml 30% peroxidu vodíka.
3. K oxidu manganičitému pomaly prikvapkávame peroxid vodíka, a unikajúci

vodík odvádzame gumovou hadicou zakončenou sklenenou rúrkou do
skúmavky obrátenej dole dnom.

4. K dôkazu kyslíka použijeme tlejúcu drevenú tyčinku, ktorá sa v prítomnosti

kyslíka vznieti jasným plameňom.

Namerané hodnoty:
hmotnosť pripravenej medi redukciou CuO: m = 0,703 g
hmotnosť pripravenej medi cementáciou : m = 1,931 g
hmotnosť kryšt. zelenej skalice : m = 8,774 g

Výpočet výsledných hodnôt:

mCuO =1 g

=

mCuO

M CuO . 

=

0,0125 mol

mCu=.. M Cu=0,798 g

mCuSO

4 .5 H 2 O =10 g

=

mCuSO

4 . 5 H 2 O 



. M CuSO

4 . 5 H 2 O 

=

0,04 mol

mCu=. . M Cu=2,544 g

m FeSO 4=.. M  FeSO4=6,076 g

m FeSO

4 . 7 H 2 O =

m FeSO4

M  FeSO

4 

M  FeSO4. 7 H

2 O 

=

11,120

relatívna výťažnosť :

RV Cu , z CuO =

0,703 g
0,798 g

=

0,8809=88,09 

RV Cucemen.=

1,931 g
2,544 g

=

0,7590=75,9 

RV  FeSO4. 7 H

2 O =

8,774 g

11,120 g

=

0,7890=78,9 

Záver: Reakciou kovového zinku s kyselinou sme pripravili plynný vodík. Redukciou
oxidu meďnatého vodíkom sme pripravili kovovú meď. Oxidáciou kovového železa v
roztoku síranu meďnatého sme pripravili meď. Katalytickým rozkladom peroxidu
vodíka sme pripravili plynný kyslík. K stratám výsledného produktu došlo hlavne pri
separačných operáciách, filtrácii a kryštalizácii.