1. Márts vasszeget réz(II)-szulfát-oldatba! Figyeld meg és értelmezd a jelenséget!

https://www.youtube.com/watch?v=t7U8IqlmLj8

A vaslemez felületén vörös színű bevonat jelenik meg. A kék réz szulfát oldatból tehát vörös színű elemi fém réz vált ki.

Inkább úgy fogalmaznék, hogy a réznél negatívabb standard potenciálú vas redukálja a vasnál pozitívabb standard potenciálú réz(II) ionokat vörös színű elemi rézzé. (A standard potenciált az elemek között mindig egymáshoz képest kell érteni. Az alap, 0 standard potenciál a H₂ → 2 H+ standard hidrogén elektród. Ehhez képest negatív (A redukáló sorban tőle balra eső elemeké) illetve pozitív (A redukáló sorban tőle jobbra eső elemeké) a standard elektród potenciál. De nemcsak a hidrogénhez képest igaz ez, hanem az elemek között egymáshoz képest is, (lásd a vaslemez + réz-szulfát oldat reakcióját). Viszont fontos az, hogy a pozitívabb standard potenciálú elem nem képes redukálni a nála negatívabb standard potenciálú elemek ionjait (vagyis a réz nem redukálja a vas(II) ionokat.)

Egyenletet mindig kérdeznek:
Fe (s) + CuSO₄ (aq) → Cu (s) + FeSO₄ (aq)

ion-egyenlettel:
Fe (s) + Cu2+ (aq) → Cu (s) + Fe2+ (aq)

Fe (s) → Fe2+ (aq) + 2 e- (elektront adott le, oxidálódott) redukálószer, a vas redukálta a réz(II) ionokat

Cu2+ (aq) + 2 e- → Cu (s) (elektront vett fel, redukálódott) oxidálószer, a réz(II) ionok oxidálták az elemi vasat.


2. Dobj kémcsőben lévő sósavba egy darabka magnéziumforgácsot! Figyeld meg a változást! Rövid időre zárd el a kémcső nyílását, és utána próbáld meggyújtani a távozó gázt! Értelmezd a jelenségeket!

https://www.youtube.com/watch?v=bHhdgtfWoOY

https://www.youtube.com/watch?v=vKNKJIzFJBs

Ez a kísérlet szorosan kapcsolódik az előzőekhez.
Mely fémek fejlesztenek hidrogén gázt vízből illetve savakból?
(magyarázat az elemek standard potenciálja a hidrogénhez képest. A hidrogénnél negatívabb standard potenciálú fémek).
Ilyen például a fém magnézium.

Függvénytáblázat használható az érettségin, 270. oldalon találhatók az adatok, de tapasztalat alapján néhányat fejből is tudhatsz (például nátrium, kálium, kalcium reakciója vízzel, valamint cink, alumínium, magnézium, vas reakciója sósavval. Mindegyik hidrogén gáz fejlődése közben reagál).
A nemes és színes fémek pedig (arany, ezüst, platina, réz) híg savakkal nem reagálnak (nem fejlesztenek hidrogént).

Mg (s) + 2 H₂O → Mg(OH)₂ ↓ + H₂ ⇑ (g)
fehér színű magnézium-hidroxid csapadék keletkezik, ami vízben rosszul oldódik (kis mértékben oldódik). Ami kis mértékeben oldódik, az a hidroxid ionok túlsúlya miatt a fenolftaleinnel nagyon érzékenyen lila színnel lúgos kémhatást jelez.

Mg (s) + 2 HCl (aq) → MgCl₂ (aq) + H₂ ⇑ (g)

Nem hangzott el, hogy mi a jelentős különbség a két reakció sebességében?
Megfigyelhető, hogy a magnézium a vízzel nagyon lassan reagál (alig tapasztalható gázfejlődés, gondoljunk a nátrium + víz reakcióra, ahol pedig nagyon heves sistergéssel történik), míg a magnézium sósavval heves pezsgés közben reagál.
A keletkező gázt meggyújtva pukkanást hallunk. Ez a keletkező hidrogén és a levegő oxigénjének keveréke, a durranógáz, amely éghető, és meggyújtva robbanásszerű hevességgel ég el, ezért halljuk a pukkanást.

A fém magnéziumnak láthatóan ezüst szürke fémfényű a felülete. A vízzel való lassú reakció oka a felületét beborító oxid réteg, amely vízben lassan oldódik. Miután az oxidréteg feloldódott, a magnézium hidrogén gáz fejlődés közben reagál tovább a vízzel.

MgO + H₂O → Mg(OH)₂

A sósav könnyen feloldja ezt az oxid réteget, ezért hevesebb a reakció.

Gondoljunk az alumínium + sósav reakcióra, amely kezdetben lassan zajlik az alumínium felületén levő tömör oxid réteg miatt, majd a reakció idővel hevessé válik. A magnézium oxidrétege nem annyira összefüggő.
Ha lemaratnánk a magnézium felületét, akkor a vízzel hevesebben reagálna.


3. Önts egy-egy kémcsőbe néhány cm³ vas(II)-, illetve vas(III)-szulfát-oldatot! Adj mindkét oldathoz kevés reagens kénsavoldatot, majd csepegtess mindkét kémcsőbe kálium-permanganát-oldatot! Figyeld meg az esetleges változásokat, és értelmezd a jelenségeket! A magyarázathoz az alábbi egyenletet használhatod:
2 KMnO₄ + 10 FeSO₄ + 8 H₂SO₄ = 2 MnSO₄ + 5 Fe₂(SO₄)₃ + K₂SO₄ + 8 H₂O

Ezt csak angolul találtam meg.
https://www.youtube.com/watch?v=oqr5r5_gbbU

lényeg:
a zöldes színű vas(II) szulfát oldat kénsav jelenlétében a lila kálium-permanganát oldattal reakcióba lép és a cseppenként adagolt kálium-permanganát azonnal elszíntelenedik, amíg a vas(II) el nem fogy. Ezután a kálium-permanganát lila színe már megmarad az oldatban.
A vas(III) nem lép reakcióba a kálium-permanganáttal, a lila szín már az első becseppentéskor megmarad.

A permanganát oxidálja a vas(II) ionokat vas(III) ionokká, miközben mangán(II) ionok keletkeznek.

5 Fe(II) → 5 Fe(III) + 5 e- (elektront adott le, oxidálódott) redukálószer

Mn(VII) + 5 e- → Mn(II) (elektront vett fel, redukálódott) oxidálószer

4. Önts vas(II)-szulfát-, illetve vas(III)-klorid-oldathoz nátrium-hidroxid-oldatot! Figyeld meg a változást! Csepegtess ezután dihidrogén-peroxid oldatot, vagy hypot a vas(II)-vegyületet tartalmazó kémcsőbe és figyeld meg a változást! Hasonlítsd össze a keletkezett anyag színét a másik kémcső tartalmával! Értelmezd a változásokat!

vas(II)-szulfát (halvány zöld oldat) + nátrium-hidroxid (színtelen oldat) → (sötét zöld, pelyhes csapadék keletkezik)
https://www.youtube.com/watch?v=ILVPkx63Zow

FeSO₄ (aq) + 2 NaOH (aq) → Fe(OH)₂ ↓ (s) + Na₂SO₄ (aq)

ion-egyenlettel:
Fe2+ (aq) + 2 OH- (aq) → Fe(OH)₂ ↓ (s)

vas(III)-klorid (narancs sárga vagy vöröses sárga oldat) + nátrium-hidroxid (színtelen oldat) → (a középső kémcsőben vörösbarna csapadék keletkezik)
https://www.youtube.com/watch?v=HSlQGFNstg0

FeCl₃ (aq) + 3 NaOH (aq) → Fe(OH)₃ ↓ (s) + 3 NaCl (aq)

ion-egyenlettel:
Fe3+ (aq) + 3 OH- (aq) → Fe(OH)₃ ↓ (s)


hidrogén-peroxid + vas(II) → vas(III) + víz + oxigén gáz (azonban az oldathoz kénsavat is kell adni)
A halvány zöld színű oldatból narancs sárga vagy vöröses sárga vas(III)-oldat keletkezik.

hypo + vas(II) → vas(III) + nátrium-klorid + oxigén gáz
A halvány zöld színű oldatból vörösbarna vas(III)-hidroxid csapadék keletkezik.

Mivel ezt a reakciót nem láttam, csak feltételezni tudom, hogy a vas(II) a hypo nátrium-hipoklorit tartalmával vas(III)-má oxidálódik és a hypo nátrium-hidroxid tartalmával vas(III)-hidroxid csapadékot fog adni. (lásd a képes kiegészítést a 2. válaszban, kipróbáltam és beigazolódott).

A vas(II)-t a hidrogén-peroxid illetve a nátrium-hipoklorit vas(III)-má oxidálja.


5. Egy kémcsőbe önts réz(II)-szulfát- és nátrium-hidroxid-oldatot, majd a reakciót követően forrald fel a kémcső tartalmát! Hevíts levegőn egy vörösrézből készült rézdrótot! Értelmezd a két kísérletet, ha azt is tudjuk, hogy mindkét esetben ugyanaz a végtermék!

CuSO₄ (aq) + 2 NaOH (aq) → Cu(OH)₂ ↓ (s) + Na₂SO₄ (aq)

A kék réz-szulfát oldat a színtelen nátrium-hidroxid oldattal kék színű réz-hidroxid csapadékot ad.
Melegítés hatására a réz-hidroxid fekete réz-oxiddá alakul át.

Cu(OH)₂ → CuO + H₂O

https://www.youtube.com/watch?v=JXCOtcynmFw

A vörös színű réz hevítve oxidálódik, fekete réz-oxid keletkezik.
2 Cu + O₂ → 2 CuO

6. Önts egy kémcsőbe néhány cm³ Lugol-oldatot! Adj a kémcsőhöz kevés sebbenzint, rázd össze, és figyeld meg a változást! Önts vas(III)-klorid-oldazhoz kevés KI-oldatot. Adagolj ezután kevés sebbenzint a kémcsőbe, rázd össze a tartalmát! Figyeld meg a változásokat és értelmezd a tapasztalt jelenségeket!

https://www.youtube.com/watch?v=iTiZYRTWzfs

A Lugol-oldat vizes kálium-jodidos jód oldat, barna színű.

KI + I₂ → KI₃

A benzin sűrűsége kisebb a víznél, ezért a benzin úszik a víz felszínén.
A felső fázis lesz a benzin.
Benzinnel összerázva az oldatot a jód a benzinben lila színnel oldódik.

A narancs sárga vagy vöröses sárga vas(III)-klorid oldathoz színtelen kálium-jodid oldatot adunk.
Összerázás után benzint hozzáadva a felső benzines fázis lila színű lesz.
Apoláris (és oxigént nem tartalmazó) oldószerekben a jód lila színnel oldódik.

2 FeCl₃ + 2 KI → I₂ + 2 KCl + 2 FeCl₂

Tehát a vas(III) oxidálta a jodid ionokat, vas(II) és elemi jód keletkezett.

2 Fe3+ + 2 e- → 2 Fe2+ (elektront vett fel, redukálódott) oxidálószer

2 I- → I₂ + 2 e- (elektront adott le, oxidálódott) redukálószer

A 4. feladathoz

A vas(III)-oldat színét narancs sárgára vagy vöröses sárgára módosítanám.

Küldöm a második kép pontosítását.