Arbeitsblatt: Reaktionsgeschwindigkeit

Gruppe 1a Reaktionsgeschwindigkeit Untersuchung der Reaktionsgeschwindigkeit der chemischen Reaktion von Salzsäure mit Magnesium in Abhängigkeit von der Oberfläche Material: Reagenzglas (groß) mit seitlichem Ansatz Stopfen Kolbenproper Messzylinder 50 ml Schlauchstück Stoppuhr Knetgummi Reagenzien: Magnesiumband, m(Mg) 0,5 ( 12 cm) Salzsäure c(HCl) 0,2 mol/l, 50 ml Magnesiumpulver, m(Mg) 0,5 Versuchsdurchführung: Es wird eine Apparatur nach der bekannten Vorlage aufgebaut. Nachdem das zu einer Spirale geformte und in einer KnetgummiKugel verankerte Magnesiumband in ein großes Reagenzglas mit seitlichem Ansatz gebracht ist, wird die Salzsäure zugegeben und sofort mit einem gut dichtenden Stopfen verschlossen. Die Zeitmessung beginnt sofort. Zeigt der Kolbenproper ein Volumen von 50 ml an, wird die Stoppuhr gestoppt. Diesen Versuch wiederholt man mit dem Magnesiumpulver. Es werden die Zeiten notiert, die jeweils während einer Volumenzunahme von 50 ml verstreichen. Gruppe 1b Reaktionsgeschwindigkeit Untersuchung der Reaktionsgeschwindigkeit der chemischen Reaktion von Salzsäure mit Kalkstein in Abhängigkeit von der Oberfläche Material: Erlenmeyerkolben 250 ml Durchbohrter Stopfen Waage Messzylinder 50 ml oder Becherglas 100 ml Stoppuhr Mörser mit Pistill Reagenzien: Marmor oder Kalkstein, 8 - Salzsäure c(HCl) 2 mol/l, V(HCl) 50 ml Calciumcarbonat, 2 Versuchsdurchführung: In einen 250 ml Erlenmeyerkolben gibt man ca. 8 gekörnten Kalkstein. Der Kolben wird mit dem durchbohrten Stopfen auf die Waage gestellt. 50 ml Salzsäure werden mit dem Messzylinder abgemessen und in einem Guss wird die Salzsäure zum Kalkstein gegeben und mit dem Stopfen sofort verschlossen Die gesamte Masse wird abgelesen und notiert. Gleichzeitig wird die Stoppuhr eingeschaltet. Die Stoppuhr wird dann gestoppt, wenn die Reaktion beendet ist und die Massenanzeige sich kaum noch ändert. (Vergleichen Sie mit dem schon bekannten Versuch) Wiederholen Sie den Versuch mit zwei verschiedenen Korngrößen. (grobe, mittlere und feine Korngröße). Die Kalksteinprobe kann dazu mit dem Mörser gemahlen werden. Führen Sie den Versuch noch einmal mit reinem Calciumcarbonat (m(CaCO3)2g) durch. Gruppe 2a Reaktionsgeschwindigkeit Untersuchung der Reaktionsgeschwindigkeit von Natriumthiosulfat mit Salzsäure in Abhängigkeit von der Temperatur. Bei der Zersetzung von Thiosulfat-Ionen (S2O32-) durch Hydronium-Ionen (H) entsteht Schwefel (S) S2O32- (aq) 2 H (aq) SO2 (aq) S (s) H2O (l) Durch den ausgeschiedenen Schwefel wird die Lösung trüb und schließlich undurchsichtig. Man bestimmt die Zeit, nach der man nicht mehr durch die Lösung hindurchschauen kann. Es hat sich dann in etwa immer die gleiche Menge Schwefel gebildet. Material: Wasserbad (heiß und kalt) Stoppuhr Thermometer weißes Papier mit aufgezeichnetem schwarzen Kreuz Messzylinder (50 ml) Messzylinder (10 ml) Erlenmeyerkolben (250 ml) Reagenzien: Natriumthiosulfat-Lösung mit (Na2S2O3) 0,1 mol l-1 Salzsäure mit c(HCl) 0,2 mol l-1 Versuchsdurchführung: Man gibt 50 ml Natriumthiosulfatlösung in den Erlenmeyerkolben und fügt 10 ml Salzsäure hinzu und rührt das Gemisch. Dann stellt man den Kolben auf das weiße Papier mit dem schwarzen Kreuz. Gleichzeitig wird die Stoppuhr eingeschaltet. Die Stoppuhr wird gestoppt und die Zeit abgelesen, wenn man durch die Lösung das schwarze Kreuz nicht mehr erkennen kann. Der Versuch wird bei einer Temperatur von 10C, bei 20C und bei 30C unter den gleichen Bedingungen wiederholt. Um die Temperaturen zu erreichen muss man die Lösung im Erlenmeyerkolben im Wasserbad kühlen oder erwärmen. Gruppe 2b Reaktionsgeschwindigkeit Untersuchung der Reaktionsgeschwindigkeit von Natriumthiosulfat mit Salzsäure in Abhängigkeit von der Temperatur. Bei der Zersetzung von Thiosulfat-Ionen (S2O32-) durch Hydronium-Ionen (H) entsteht Schwefel (S) S2O32- (aq) 2 H (aq) SO2 (aq) S (s) H2O (l) Durch den ausgeschiedenen Schwefel wird die Lösung trüb und schließlich undurchsichtig. Man bestimmt die Zeit, nach der man nicht mehr durch die Lösung hindurchschauen kann. Es hat sich dann in etwa immer die gleiche Menge Schwefel gebildet. Material: Wasserbad (heiß und kalt) Stoppuhr Thermometer weißes Papier mit aufgezeichnetem schwarzen Kreuz Messzylinder (50 ml) Messzylinder (10 ml) Erlenmeyerkolben (250 ml) Reagenzien: Natriumthiosulfat-Lösung mit (Na2S2O3) 0,1 mol l-1 Salzsäure mit c(HCl) 0,2 mol l-1 Versuchsdurchführung: Man gibt 50 ml Natriumthiosulfatlösung in den Erlenmeyerkolben und fügt 10 ml Salzsäure hinzu und rührt das Gemisch. Dann stellt man den Kolben auf das weiße Papier mit dem schwarzen Kreuz. Gleichzeitig wird die Stoppuhr eingeschaltet. Die Stoppuhr wird gestoppt und die Zeit abgelesen, wenn man durch die Lösung das schwarze Kreuz nicht mehr erkennen kann. Der Versuch wird bei einer Temperatur von 10C, 20C und 30C unter den gleichen Bedingungen wiederholt. Um die Temperaturen zu erreichen muss man die Lösung im Erlenmeyerkolben im Wasserbad kühlen oder erwärmen. Gruppe 3a Reaktionsgeschwindigkeit Untersuchung der Reaktionsgeschwindigkeit von Natriumthiosulfat mit Salzsäure in Abhängigkeit von der Konzentration eines Reaktionspartners. Bei der Zersetzung von Thiosulfat-Ionen (S2O32-) durch Hydronium-Ionen (H) entsteht Schwefel (S) S2O32- (aq) 2 H (aq) SO2 (aq) S (s) H2O (l) Durch den ausgeschiedenen Schwefel wird die Lösung trüb und schließlich undurchsichtig. Man bestimmt die Zeit, nach der man nicht mehr durch die Lösung hindurchschauen kann. Es hat sich dann in etwa immer die gleiche Menge Schwefel gebildet. Material: Stoppuhr weißes Papier mit aufgezeichnetem schwarzen Kreuz Messzylinder (50 ml) Messzylinder (10 ml) Erlenmeyerkolben (250 ml) Reagenzien: Natriumthiosulfat-Lösung mit (Na2S2O3) 0,1 mol l-1 Salzsäure mit c(HCl) 0,2 mol l-1 Versuchsdurchführung: Man gibt 50 ml Natriumthiosulfatlösung in den Erlenmeyerkolben und fügt der Reihe nach die in der Tabelle angegebenen Mengen Salzsäure und Wasser hinzu und rührt das Gemisch um. Dann stellt man den Kolben auf das weiße Papier mit dem schwarzen Kreuz. Gleichzeitig wird die Stoppuhr eingeschaltet. Die Stoppuhr wird gestoppt und die Zeit abgelesen, wenn man durch die Lösung das schwarze Kreuz nicht mehr erkennen kann. Der Versuch wird wie in der Tabelle angegeben, unter den gleichen Bedingungen wiederholt. Versuchsnummer Na2S2O3 (aq) in ml Wasser in ml Salzsäure in ml 1 50 15 5 2 50 10 10 3 50 5 15 4 50 20 Gruppe 3b Reaktionsgeschwindigkeit Untersuchung der Reaktionsgeschwindigkeit von Natriumthiosulfat mit Salzsäure in Abhängigkeit von der Konzentration eines Reaktionspartners. Bei der Zersetzung von Thiosulfat-Ionen (S2O32-) durch Hydronium-Ionen (H) entsteht Schwefel (S) S2O32- (aq) 2 H (aq) SO2 (aq) S (s) H2O (l) Durch den ausgeschiedenen Schwefel wird die Lösung trüb und schließlich undurchsichtig. Man bestimmt die Zeit, nach der man nicht mehr durch die Lösung hindurchschauen kann. Es hat sich dann bei Wiederholung des Versuchs in etwa immer die gleiche Menge Schwefel gebildet. Material: Stoppuhr weißes Papier mit aufgezeichnetem schwarzen Kreuz Messzylinder (50 ml) Messzylinder (10 ml) Erlenmeyerkolben (250 ml) Reagenzien: Natriumthiosulfat-Lösung mit (Na2S2O3) 0,1 mol l-1 Salzsäure mit c(HCl) 0,2 mol l-1 Versuchsdurchführung: Man gibt 50 ml Natriumthiosulfatlösung in den Erlenmeyerkolben und fügt der Reihe nach die in der Tabelle angegebenen Mengen Salzsäure und Wasser hinzu und rührt das Gemisch um. Dann stellt man den Kolben auf das weiße Papier mit dem schwarzen Kreuz. Gleichzeitig wird die Stoppuhr eingeschaltet. Die Stoppuhr wird gestoppt und die Zeit abgelesen, wenn man durch die Lösung das schwarze Kreuz nicht mehr erkennen kann. Der Versuch wird wie in der Tabelle angegeben, unter den gleichen Bedingungen wiederholt. Versuchsnummer Na2S2O3 (aq) in ml Wasser in ml Salzsäure in ml 1 50 15 5 2 50 10 10 3 50 5 15 4 50 20 Aufgaben: Lesen Sie die Versuchsvorschrift und die Aufgabenstellung in Einzelarbeit durch. Bevor Sie mit der Durchführung beginnen, verteilen Sie folgende Rollen in der Gruppe: einen Sicherheitsbeauftragten, der dafür Sorge zu tragen hat, dass die Sicherheitsvorschriften eingehalten werden einen Zeitwächter, der die Aufgabe hat, dass die vorgeschriebenen Zeiten eingehalten werden einen Protokollanten, der die Aufgabe hat, ein Verlaufsprotokoll anzufertigen, in dem alle Beobachtungen und Messdaten gesichert werden und die Rollenverteilung namentlich festhält einen Materialbeschaffer, der die Aufgabe hat, das gesamte Material für den Versuchsaufbau zu beschaffen 2) Planen Sie den Versuch gemeinsam, verteilen Sie die Aufgaben bei der Versuchsdurchführung. 3) Berechnen Sie die mittleren Reaktionsgeschwindigkeiten mit n v und protokollieren und deuten Sie die Ergebnisse. t 4) Tauschen Sie sich in einem kurzen Plenum über die Arbeitsergebnisse mit der arbeitsgleichen Gruppe aus. 5) Arbeiten Sie den Versuch so aus, dass jeder Einzelne der Gruppe den Versuchsablauf und das Ergebnis vor der Klasse präsentieren kann. Überlegen Sie sich dazu eine geeignete Präsentationsform. 1)