Les réactions de remplacement simples
Les objectifs de ce laboratoire sont les suivants:
a) Pour effectuer et d'observer les résultats d'une variété de réactions de remplacement simples,
b) Se familiariser avec quelques-uns des signes observables de ces réactions,
c) prévoir et identifier les produits formés dans chacune de ces réactions,
d) Pour écrire des équations chimiques équilibrées pour chaque réaction unique de remplacement.
e) Pour trois cellules voltaïques en utilisant un pont de sel, un agrume et la pomme de terre.
f) Pour comprendre la fonction d'un pont de sel.
Contexte
Au cours d'une réaction chimique à la fois la forme et la composition de la matière sont modifiées. substances anciennes sont converties en nouvelles substances, qui ont des propriétés physiques et chimiques qui leur sont propres. Certains des signes observables qu'une réaction chimique a eu lieu sont les suivants:
· Un dépôt métallique apparaît
· Un changement de température se produit
· Un changement de couleur se produit
· Un précipité (particules nuageuses, minuscules) apparaît
Notez qu'il ya beaucoup d'autres signes observables pour des réactions chimiques, mais ce sont quelques-uns des plus susceptibles d'être rencontrées dans ce laboratoire.
Les réactions de remplacement simples
Dans la partie A de ce laboratoire, nous examinerons les réactions de remplacement simples. Ceci est un type de réaction de réduction d'oxydation. ou redox (prononcé ree-dox) réaction, parce qu'elle se produit par l'intermédiaire d'un transfert d'électrons. Toutes les réactions de remplacement simples ont la forme générale: A + B + BC ® AC
Ici, A est un élément et BC est habituellement un composé ionique aqueux ou un acide (composé de B + et C - ions aqueux). Un élément remplace B en Colombie-Britannique, conduisant à la formation d'un nouvel élément B et un nouveau composé ionique ou l'acide, AC. Si le nouvel élément B est un métal, il apparaît comme un dépôt métallique. S'il est un gaz, il apparaît sous forme de bulles.
Une série d'éléments d'activité est souvent utilisé pour déterminer si A déplacera B en une seule réaction de remplacement. Une série d'activités est fourni ci-dessous. En règle générale, si A a une activité plus élevée que B, une seule réaction de remplacement se produit. Cependant, si A a une activité inférieure à B, une seule réaction de remplacement ne se produira pas.
Exemple 1: métal de magnésium + chlorure d'aluminium aqueux
Etant donné que Mg est plus actif que Al, une seule réaction de déplacement se produit. Les produits prévus sont de l'aluminium métallique et du chlorure de magnésium aqueux
Exemple 2: l'aluminium métallique + chlorure de magnésium aqueux
Étant donné que Al n'est pas plus actif que Mg, une seule réaction displace ne se produira pas.
Réaction équation: Al (s) + MgCl2 (aq) ® NO RÉACTION
Les nombres d'oxydation indiquent combien d'électrons chaque atome dans un composé possède par rapport à l'atome libre. Il sert de système « comptabilité » de sorte que le flux d'électrons peut être observé. Si le nombre d'oxydation de tout changement d'atomes au cours d'une réaction chimique, un transfert d'électrons est produite. Quand un atome perd des électrons, il est oxydé (ou a subi une oxydation). L'oxydation est une perte d'électrons. A l'inverse, quand un atome gagne des électrons, il est été réduit (ou a subi une réduction). La réduction est un gain d'électrons. Lors de la description des réactions redox par rapport à l'ensemble de la molécule, nous utilisons les termes d'agent oxydant et l'agent réducteur. Un agent réducteur est une substance qui est oxydé et provoque ainsi une autre substance devant être réduite. Un agent oxydant est une substance qui est réduite et provoque ainsi une autre substance à oxyder. On peut se souvenir de ces concepts avec le mnémonique utile « RIG HUILE »:
oss de Électrons
ain de Électrons
Exemple 1: métal de magnésium + chlorure d'aluminium aqueux
Oxydation Nombre: 0 +3 -1 0 +2 -1
Dans l'exemple ci-dessus, le magnésium est oxydé (l'agent réducteur) parce qu'il a perdu des électrons. En outre, l'atome d'aluminium dans le chlorure d'aluminium est réduit parce qu'il a gagné un électron. Ainsi, le chlorure d'aluminium est l'agent d'oxydation.
L'électricité peut être décrit comme un flux d'électrons à travers un fil. Cette forme d'énergie est causée par le mouvement des électrons. Un dispositif qui crée un courant électrique à partir de réactions d'oxydoréduction est appelé une cellule électrochimique, la cellule voltaïque, une cellule ou batterie galvanique. Les piles servent de source d'énergie pour les lampes de poche, les radios, ainsi que les moteurs de voitures. Dans la partie B, nous allons construire plusieurs de ces batteries. Il sera composé de deux métaux (électrodes appelées) reliées par un pont de sel entre chaque demi-cellules. Un pont de sel, qui contient un électrolyte solide, se joindra les deux réactions électrochimiques et compléter le circuit électrochimique. Il permet le mélange global des deux solutions. La bande métallique où l'oxydation se produit est d'appeler l'anode et est marqué avec un négatif - de signe (). La bande métallique où se produit la réduction est appelée la cathode et est marqué avec un signe (+). Ces désignations peuvent être observées sur les batteries qui nous, nous tous les jours. Flux d'électrons de l'anode à la cathode. Cela peut se rappeler en utilisant le mnémonique visuel:
(Développé par Paul Dement Spring 07)
Matériel et équipement
Solides. Le cuivre métallique, le zinc métallique, le métal de magnésium, le bicarbonate de sodium solide, la plaque de cuivre métallique, pennies propre et brillant, cinq ou dix cents
Solutions. 3M acide sulfurique, l'acide chlorhydrique 6 M, du chlorure de sodium 1 M, toutes les autres solutions sont 0,1M et comprennent le nitrate d'argent, le plomb (II) nitrate de cuivre (II) le sulfate, le nitrate de zinc, le nickel (II) nitrate, le sulfate d'aluminium
Équipement. 5 tubes à essai moyennes, porte-tube à essai en plastique, voltmètres, serviettes en papier. feuille d'aluminium
Partie A: Les réactions de remplacement simples
1. Utilisez les tubes à essai de taille moyenne. Utilisez toujours des tubes à essai propres qui ont été rincées avec de l'eau distillée. Les tubes à essai ne doivent pas être sec.
2. Utilisez des quantités approximativement 3 mL de toutes les solutions. Une bonne estimation est d'utiliser deux giclées complètes de compte-gouttes de chaque produit chimique.
3. Placez un morceau de métal dans le tube d'essai d'abord, puis ajouter la solution. Le métal doit être complètement immergé dans la solution utilisée. Si les résultats ne sont pas obtenus immédiatement, donner la réaction un certain temps. Certaines réactions prennent plus de temps que d'autres.
4. Effectuez les réactions suivantes et enregistrer vos observations pour chaque sur la feuille de données. Tous les déchets doivent être éliminés dans le récipient en plastique dans le capot!
une. métal de zinc + acide chlorhydrique
b. métal de cuivre + nitrate d'argent aqueux
c. métal de cuivre + nitrate de zinc aqueux
ré. métal de zinc + plomb aqueuse (II) nitrate
e. métal de magnésium + acide sulfurique
Partie B: Batteries
Sel Pont batterie
1. Dans un bécher de 250 ml ajouter environ 25 ml de sulfate de cuivre 1 M (II). (Ceci est la cathode.) Étiquette comme Beaker # 1.
2. Dans un autre bol de 250 ml, ajouter environ 25 ml de sulfate de zinc 1 M. (Ceci est l'anode.) Étiquette comme Beaker # 2.
3. Raccorder les solutions dans les béchers en plaçant une extrémité d'un morceau de 10 pouces de ficelle de coton dans le bécher n ° 1 et l'autre extrémité dans le bêcher n ° 2. Obtenir la ficelle qui a été trempé dans une solution de sulfate de potassium concentré de votre moniteur. (La ficelle est le pont de sel).
4. Placez une pièce polie de la plaque métallique de cuivre dans Beaker # 1. Connectez-vous à l'aide de clips voltmètre fil.
5. Placez une pièce polie de la plaque métallique de zinc dans le bécher # 2. Connectez-vous à l'aide de clips voltmètre fil.
6. Tourner voltmètre pour 2V et la tension r ECORD.
7. Retirer le pont de sel. tension d'enregistrement.
Batterie cellule Citrus
1. Couper un citron ou de pamplemousse dans la moitié à travers les segments.
2. Placez la pièce polie de la plaque métallique de zinc dans une moitié du fruit. Connectez-vous à l'aide de clips voltmètre fil.
3. Placez une pièce polie de la plaque métallique de cuivre dans l'autre moitié du fruit. Connectez-vous à l'aide de clips voltmètre fil.
4. Tournez voltmètre pour 2V et la tension r ECORD.
5. Répétez 1- 4 avec une pomme de terre. Enregistrer les observations.
- Obtenir trois pièces de votre instructeur. Couper 4 cercles de serviette en papier légèrement plus grand que les pièces de monnaie.
- Faire tremper les serviettes en papier dans un bêcher contenant 20 ml d'une solution de chlorure de sodium 1M.
- Faire une pâte de pièces de monnaie en plaçant une pièce de monnaie, une couche d'une serviette en papier imbibé de NaCl, un autre type de pièce de monnaie dans une pile. Ne laissez pas les pièces de monnaie au toucher.
- tension d'enregistrement.