GRUNDARBETEN I KEMI I ARBETSBESKRIVNING NAMN: __________________________________ INLÄMNAD: _____________________ GODKÄND: _____________________

2

3

ARBETE I. GASBRÄNNARE OCH LÅGREAKTIONER

Resultat

Undersökt förening Lågans färg

Uppgifter

1. Förklara kort varför lågorna har olika färger.

4

ARBETE II. JONREAKTIONER OCH KVALITATIV ANALYS

Resultat och uppgifter

1. Skriv nedan ut balanserade reaktionslikheter och övriga observationer för de

reaktioner du utfört.

Silver(I)jonens reaktioner (1-7)

(1)

(2)

(3)

(4)

(5)

(6)

(7)

Koppar(II)jonens reaktioner (8-10)

(8)

(9)

5

(10)

Järn(III)jonens reaktioner (11-15)

(11)

(12)

(13)

(14)

(15)

Kalcium(II)jonens reaktioner (16-18)

(16)

(17)

(18)

6

2. Skriv utförandet och resultatet av den kvalitativa analysen nedan.

7

ARBETE III. GRAVIMETRISK BESTÄMNING AV NICKEL

I arbetet bestäms mängden nickel i en vattenlösning genom att fälla ut Ni2+-jonerna

som bisdimetylglyoxamatnickel(II)kelat.

Resultat

m ( sinter ) = _______________

m ( sinter + kelat ) = _______________

=> m ( kelat ) = _______________

Uppgifter

1. Räkna ut hur många milligram nickel analyslösningen innehöll.

2. Räkna ut hur många procent (mass-%) av kelatet som är nickel, kol, kväve, syre

respektive väte.

% Ni =

% C =

% N = % O = % H =

8

ARBETE IV. VOLYMETRISK BESTÄMNING AV KOPPAR

I arbetet bestäms mängden koppar i en vattenlösning genom en komplexometrisk

titrering med 0,0200 M EDTA. Titreringens slutpunkt identifieras med en metall-

indikator.

Resultat

Förbrukningen 0,0200 M EDTA _______________ ml

Uppgifter

1. Skriv ut reaktionslikheten för titreringen och räkna ut hur många milligram koppar

analyslösningen innehöll.

2. Förklara kort varför metallindikatorn byter färg vid ekvivalenspunkten.

9

ARBETE V. FRAMSTÄLLNING AV EN JÄRN(III)KOMPLEXFÖRENING

A. SYNTES AV KOMPLEXFÖRENINGEN

I detta arbete framställs en komplexförening av järn, kaliumtrioxalat-

ferrat(III)trihydrat, K3[Fe(C2O4)3] × 3H2O.

Resultat

Utbytet för syntesen av komplexföreningen

(= Komplexföreningens massa) _______________

Uppgifter

1. Vilka joner bildas då kaliumtrioxalat-ferrat(III)trihydrat löses i vatten?

K3[Fe(C2O4)3] × 3H2O(s) →

2. Med begreppet koordinationstal avses antalet donoratomer kring centralatomen.

Vad är järnets koordinationstal i det syntetiserade komplexet?

10

3. Räkna ut syntesens teoretiska utbyte då 7,5 g ammoniumjärn(II)sulfat används

som utgångsämne. Övriga reagens används i överskott.

M(FeSO4(NH4)2SO4 × 6 H2O) =

M(K3[Fe(C2O4)3] × 3 H2O) =

4. Räkna ut syntesens utbyte i procent.

Utbyte i % = (verkligt utbyte / teoretiskt utbyte) × 100%

11

ARBETE V. FRAMSTÄLLNING AV EN JÄRN(III)KOMPLEXFÖRENING

B. BESTÄMNING AV JÄRN SOM JÄRN(III)OXID

I arbetet bestäms mängden järn i en vattenlösning genom att fälla ut järn(III)joner

som hydroxid med ammoniak. Järn(III)hydroxid-fällningen sönderfaller under

glödgning till järn(III)oxid.

Resultat

m ( degel ) = _____________

m ( degel + Fe2O3 (s) ) = _______________

=> m ( Fe2O3 (s) ) = _______________

Uppgifter

1. Skriv reaktionslikheterna för den gravimetriska analysen och räkna ut hur många

milligram järn analyslösningen innehöll. Räkna också ut järnets andel av provet i

massprocent.

12

2. Räkna ut järnmängden i den syntetiserade komplexföreningen (K3[Fe(C2O4)3] × 3

H2O) i massprocent och jämför detta resultat med mängden i analysresultatet.

13

ARBETE V. FRAMSTÄLLNING AV EN JÄRN(III)KOMPLEXFÖRENING

C. BESTÄMNING AV OXALAT

Oxalatjonen kan bestämmas kvantitativt genom att titrera den med

kaliumpermanganat (KMnO4) i sur lösning. Den exakta koncentrationen för den

använda permanganatlösningen bestäms genom att titrera den med en känd mängd

oxalsyra med kristallvatten.

Resultat

M ( H2C2O4 × 2 H2O ) _______________

Vstand ( MnO4- ) _______________

Vprov ( MnO4- ) _______________

Uppgifter

1. Skriv reaktionslikheten för titreringen av oxalsyra och räkna ut

permanganatlösningens koncentration.

14

2. Räkna ut hur många milligram oxalat (C2O42- (aq) ) analyslösningen innehöll och

andelen oxalat av provet i massprocent.

3. Räkna ut oxalatens andel av det syntetiserade komplexet (K3[Fe(C2O4)3] × 3 H2O) i

massprocent och jämför resultatet med analysresultatet.

15

ARBETE V. FRAMSTÄLLNING AV EN JÄRN(III)KOMPLEXFÖRENING

C. BESTÄMNING AV STABILITETEN FÖR JÄRN(III)KOMPLEXFÖRENINGAR

MED OLIKA LIGANDER

Uppgifter

1. Komplettera reaktionslikheterna för de reaktioner som sker och anteckna dina

observationer gällande färgomslag under reaktionslikheten.

a) [Fe(H2O)6]3+ + 3 SCN -

FÄRGOMSLAG __________________ ___________________

b) [Fe(H2O)6]3+ + 6 F -

FÄRGOMSLAG __________________ ___________________

c) [Fe(C2O4)3]3- + 3 SCN -

FÄRGOMSLAG __________________ ___________________

d) [Fe(C2O4)3]3- + 6 F -

FÄRGOMSLAG __________________ ___________________

e) [Fe(SCN)3] + 6 F -

FÄRGOMSLAG __________________ ___________________

f) [FeF6]3- + 3 SCN -

FÄRGOMSLAG __________________ ___________________

2. Bestäm, på basis av reaktionerna ovan, om C2O42- -liganden har en starkare eller

svagare tendens att binda till järn(III)jonen än F- - eller SCN- -liganderna.

16

ARBETE VI. KALORIMETER OCH BESTÄMNING AV LÖSNINGSENTALPI

I arbetet bekantar du dig med en kalorimeter och fastställer lösningsentalpinför

kopparsulfat med och utan kristallvatten (CuSO4 × 5 H2O respektive CuSO4). Med

hjälp av dessa fastställs hydratiseringsvärmen då CuSO4 utan kristallvatten

omvandlas till motsvarande pentahydrat.

Resultat

m ( TRIS ) = _______________

m ( CuSO4 × 5 H2O ) = _______________

m ( CuSO4 ) = _______________

utgångstemperatur T ( TRIS ) = ______________

T ( TRIS ) = _______________

T ( CuSO4 × 5 H2O ) = _______________

T ( CuSO4 ) = _______________

Uppgifter

1.Beräkna på basis av dina mätresultat storheten α, som är jämförbar med

värmekapaciteten. Räkna, baserat på dina mätresultat, ut den med värmekapacitet

jämförbara storheten α.

Energin som frigjordes i kalibreringen:

QE = m (TRIS) × [58,738 + 0,3433 × (25 - T(0,63R))] × 4,187 [J]

där T ( 0,63R ) = temperaturen vid punkten 0,63R i termogrammet

= utgångstemperaturen T(TRIS) + 0,63 × T(TRIS) =

QE =

=> α = QE /T(TRIS) [J / oC] =

17

18

2. Räkna ut reaktionsvärmena H1 och H2 per mol för upplösningsreaktionerna 1

och 2. Observera reaktionsvärmenas förtecken!

n (CuSO4 × 5 H2O ) =

H1 = (α × T(CuSO4 × 5 H2O )) / n (CuSO4 × 5 H2O ) =

n (CuSO4) =

H2 = (α × T(CuSO4)) / n (CuSO4 ) =

3. Skriv reaktionslikheten för hydratisering av kristallvattenfri kopparsulfat till

pentahydrat. Räkna ut hydratiseringsvärmen för kopparsulfat ur de tidigare erhållna

värdena på H med hjälp av Hess’ lag.

CuSO4 × 5 H2O ( s ) CuSO4 ( aq ) + 5 H2O ( l ) H1

CuSO4 ( s ) CuSO4 ( aq ) H2

__________________________________________________

H3

H3 =

19

4. Beräkna Hhydr. utgående från följande litteraturvärden för

grundformationsvärmen.

Hfo (CuSO4 (s) ) = - 770,0 kJ/mol

Hfo (CuSO4 × 5 H2O (s) ) = - 2278,5 kJ/mol

ΔHfo (H2O (l) ) = -285,9 kJ/mol

ΔHhydr. =

Jämför värdet du räknade ut med det som uppmättes i arbetet. Räkna upp möjliga

felkällor i arbetet.

20

ARBETE VII. BESTÄMNING AV pH; SYRA-BASTITRERING

A. TITRERING AV EN STARK SYRA MED EN STARK BAS

Resultat

Indikatorns färgomslagspunkt: V =

NaOH(ml) pH

0,0

1,0

2,0

3,0

4,0

4,4

4,5

4,6

4,7

4,8

4,9

5,0

5,1

5,2

5,3

5,4

5,6

5,8

6,0

6,4

7,0

8,0

9,0

21

Uppgifter

1. Bestäm ekvivalenspunkten från titreringskurvan:

Ve =

pH =

Är det den samma som indikatorn angav?

2. Vilka andra indikatorer än bromtymolblå kunde användas som indikator i denna

titrering?

3. Räkna ut hur många milligram svavelsyra det ursprungliga provet innehöll.

Observera att svavelsyra är en tvåvärd syra.

det ursprungliga provets m ( H2SO4 ) =

22

4. Räkna ut pH vid startpunkten. Utgå ifrån att svavelsyra är en stark, tvåvärd syra.

Beräknat pH=

Uppmätt pH =

5. Räkna ut pH efter tillsats av 7,0 ml bas.

NaOH som tillsatts i överskott bestämmer lösningens pH. Observera att den

ursprungliga lösningens volym växer vid tillsats av NaOH-lösning.

Beräknat pH=

Uppmätt pH =

23

B. TITRERING AV EN SVAG ENVÄRD SYRA MED EN STARK BAS

Resultat

Indikatorns färgomslagspunkt: V =

NaOH (ml) pH

0,0

1,0

2,0

Punkt 1 2,5

Punkt 2 3,0

Punkt 3 4,0

4,4

4,5

4,6

4,7

4,8

4,9

5,0

5,1

5,2

5,3

5,4

5,6

5,8

6,0

6,4

7,0

8,0

9,0

24

Uppgifter

1. Bestäm ekvivalenspunkten från titreringskurvan:

Ve =

pH =

Är det den samma som indikatorn angav?

2. Vilka andra indikatorer än fenolftalein kunde användas som indikator i denna

titrering?

3. Räkna ut ättiksyrans koncentration i den undersökta lösningen.

4. Bestäm den punkt (ml, pH) där pH = pKa och märk ut den på titreringskurvan.

25

5. Räkna ut ättiksyrans syrakonstant, pKa, mha punkterna 1, 2 och 3 på

titreringskurvan. Du kan beräkna syrakonstanten på två sätt. Första sättet är att

bestämma koncentrationerna för utgångsläget och jämviktsläget för alla tre punkter

och lösa ekvationen för jämviktskonstanten för dessa. Det andra sättet är att

använda sig av Henderson-Hasselbach-ekvationen.

Punkt 1:

Punkt 2:

26

Punkt 3:

Räkna medeltalet för de erhållna pKa-värdena och jämför detta värde med det exakta

värde du fastställt i föregående uppgift.

pKa (medeltal) = _______________ pKa (uppg. 4) = _______________

27

6. Räkna ut pH vid startpunkten genom att använda det medeltal av pKa-värden du

räknade ut i föregående uppgift.

Skriv en reaktionslikhet för deprotoneringen av ättiksyra.

Gör upp en tabell där du redogör för start- och jämviktskoncentrationerna för alla

ämnen i reaktionslikheten.

pH = _______________ Uppmätt pH = _______________

28

7. Räkna ut koncentrationen för den natriumacetat (CH3COONa) som bildats och

lösningens pH vid ekvivalenspunkten.

Skriv en reaktionslikhet för protoneringen av acetatjon: nu bestämmer actetatjonens

koncentration lösningens pH.

Gör upp en tabell där du redogör för start- och jämviktskoncentrationerna för alla

ämnen i reaktionslikheten.

Acetatjonens baskonstant kan beräknas utgående från ättiksyrans syrakonstant och

vattnets jonprodukt.

Uträknat pH = __________

Jämför det erhållna pH-värdet med ekvivalenspunktens pH-värde som du fastställt i

uppgift 2.

pH vid titreringskurvans ekvivalenspunkt=_________________________

29

ARBETE VIII. LÖSLIGHETSPRODUKTEN FÖR KALCIUMHYDROXID

I arbetet bestäms värdet på löslighetsprodukten för kalciumhydroxid. Förutom detta

bestäms lösligheten i vatten samt NaOH- och CaCl2-lösningar för att illustrera

inverkan av en gemensam jon på lösligheten.

Resultat

Ca(OH)2 mättad a) vattenlösning b) 0,020 M NaOH - lösning

c) 0,010 M CaCl2

- lösning

Lösningens temperatur

HCl-förbrukning V1

V2

Vka

Uppgifter

1. Skriv en reaktionslikhet för upplösning av fast Ca(OH)2 och räkna ett värde för

löslighetsprodukten för vart och ett av resultaten i tabellen.

a) Vattenlösning mättad med Ca(OH)2

Ur förbrukningen av syra kan man räkna ut totalkoncentrationen hydroxidjon.

Kalciumjonernas koncentration kan räknas ut baserat på koefficienterna i

reaktionslikheten för upplösningsreaktionen.

30

b) 0,020 M NaOH-lösning mättad med Ca(OH)2

Ur förbrukningen av syra kan man räkna ut totalkoncentrationen hydroxidjon. Vid

uträkning av kalciumjonernas koncentration bör du komma ihåg att alla hydroxid-

joner i lösningen inte härstämmar från Ca(OH)2.

31

c) 0,010 M CaCl2-lösning mättad med Ca(OH)2

Ur förbrukningen av syra kan man räkna ut totalkoncentrationen hydroxidjon. Vid

uträkning av kalciumjonernas koncentration bör du komma ihåg att lösningens

kalciumjoner härstammar från upplösningen av kalciumhydroxid såväl som CaCl2-

lösningen.

Jämför de uträknade värdena för kalciumhydroxidens löslighetsprodukt med varandra och med litteraturvärdet. Vattenlösning pKs = _______________ Litteraturvärde pKs = ___________ NaOH –lösning pKs = _______________ CaCl2 – lösning pKs = _______________

32

2. Räkna ut lösligheten för kalciumhydroxid (g/l) i de olika fallen vid den angivna koncentrationen. Observera kalciumhydroxidens koncentration i de olika lösningarna. a) Vattenlösning : b) NaOH - lösning: c) CaCl2 – lösning: Hur har den gemensamma jonen påverkat lösligheten?

33

ARBETE IX. REDOX-POTENTIALER

A. GALVANISKT ELEMENT

Uppgifter

1. Komplettera tabellen med de emk-värden du uppmätt, halvreaktionerna,

cellreaktionerna och cellscheman.

a) Referenselektrod: Zn2+ / Zn

Indikatorelektrod: Cu2+ / Cu

Uppmätt emk:

(+)-halvreaktion (reduktion):

(-)-halvreaktion (oxidation):

Cellreaktion:

Cellschema:

b) Referenselektrod: I2 / I -

Indikatorelektrod: Fe3+ / Fe2+

Uppmätt emk:

(+)-halvreaktion (reduktion):

(-)-halvreaktion (oxidation):

Cellreaktion:

Cellschema:

34

c) Referenselektrod: I2 / I -

Indikatorelektrod: Cu2+ / Cu

Uppmätt emk:

(+)-halvreaktion (reduktion):

(-)-halvreaktion (oxidation):

Cellreaktion:

Cellschema:

35

ARBETE IX. REDOX-POTENTIALER

B. POTENTIOMETRISK TITRERING AV HALOGENIDER

Resultat

AgNO3

(ml)

emk

(mV)

0,0

2,0

4,0

6,0

8,0

8,5

9,0

9,5

10,0

10,5

11,0

11,5

12,0

13,0

14,0

16,0

18,0

20,0

36

Uppgifter

1. Bestäm ekvivalenspunkten från titreringskurvan:

Ve =

2. Räkna ut hur många milligram kaliumklorid provet innehöll.