064 – Der Einfluss der Konzentration auf die Reaktionsgeschwindigkeit 2

Dieses Protokoll konzentriert sich auf die Auswertung, wie die Konzentration von Salzsäure die Reaktionszeit mit pulverisiertem Magnesium und die daraus resultierenden Temperaturänderungen beeinflusst.

Durch dieses experimentelle Setup erhalten die Studierenden die Möglichkeit, sich mit den Prinzipien der chemischen Kinetik, Thermodynamik und Stöchiometrie auseinanderzusetzen.

Bildungsziele

  • Chemische Kinetik Gewinnen Sie ein Verständnis dafür, wie die Konzentration von Salzsäure die Geschwindigkeit ihrer Reaktion mit Magnesium beeinflusst und gewinnen Sie Einblicke in Reaktionsgeschwindigkeiten.
  • Thermodynamik: Beobachten und protokollieren Sie die Temperaturänderungen während der Reaktion, um deren exotherme oder endotherme Natur zu ermitteln und so das Verständnis von Energieveränderungen bei chemischen Prozessen zu verbessern.
  • Experimentelle Fähigkeiten Präzision bei der Messung von Flüssigkeiten und Feststoffen sowie bei der Überwachung chemischer Reaktionen entwickeln, um die experimentelle Technik und Genauigkeit zu verbessern.
  • Analyse und Interpretation: Lernen Sie, zeit- und temperaturabhängige Daten zu analysieren, um die Auswirkungen der Reaktantenkonzentration auf die Reaktion zu verstehen und so analytische und interpretative Fähigkeiten in der Chemie zu fördern.

Durch die Untersuchung des Einflusses der Salzsäurekonzentration auf ihre Reaktion mit Magnesium bietet dieses Experiment wertvolle Einblicke in die Dynamik chemischer Reaktionen.

Studenten werden nicht nur den Einfluss der Reaktantenkonzentration auf die Reaktionsgeschwindigkeit und Temperaturänderungen aus erster Hand beobachten, sondern diese Beobachtungen auch anwenden, um das Zusammenspiel zwischen chemischer Kinetik und Thermodynamik zu verstehen. Die durch dieses Labor erworbenen Fähigkeiten und Kenntnisse sind grundlegend für die Gestaltung chemischer Prozesse und für ein tieferes Verständnis chemischer Reaktionen und bereiten die Studenten auf fortgeschrittene Studien und Forschung in der Chemie vor.

Protokoll

Teil 1: Reaktion mit 1M Salzsäure

  1. Messen Sie 100 ml Salzsäure (HCl) 1M mit dem Messzylinder ab.
  2. Gießen Sie den Inhalt des Messzylinders in den Kalorimeter.
  3. Tauche die Spitze des Digitalthermometers in die Flüssigkeit, um ihre Temperatur zu messen.
  4. Die Ausgangstemperatur des Wassers wird in der Ergebnistabelle angezeigt.
  5. Wiegen Sie etwa 0,4 g Magnesium (Mg)-Pulver ab.
  6. Gießen Sie den Inhalt des Wägegläschens in den Kalorimeter.
  7. Setzen Sie den Deckel auf den Kalorimeter.
  8. Stecken Sie das digitale Thermometer in den Deckel des Kalorimeters.
  9. Die Stoppuhr starten.
  10. Aktivieren Sie den grünen Knopf des Rührwerks auf dem Kalorimeterdeckel.
  11. Der Graph der Temperatur als Funktion der Zeit befindet sich auf dem Tablet (Graph-Tab).
  12. Beachten Sie die Endtemperatur, wenn die Reaktion endet (ungefähr nach 1 Minute).
  13. Stoppen Sie die Stoppuhr.
  14. Die Ergebnisse finden Sie im Reiter „Ergebnisse“ auf dem Tablet.
  15. Stoppen Sie den Anreger durch Drücken des roten Knopfes.
  16. Entfernen Sie das Thermometer aus dem Deckel des Kalorimeters.
  17. Nimm den Kalorimeterdeckel ab.
  18. Entleeren Sie den Inhalt des Kalorimeters in den Rückgewinnungstank.
  19. Spülen Sie den Kalorimeter mit destilliertem Wasser und leeren Sie seinen Inhalt in den Rückgewinnungsbehälter.
  20. Spülen Sie den Messzylinder mit destilliertem Wasser und gießen Sie den Inhalt in den Rückgewinnungstank.
  21. Stoppuhr zurücksetzen.

Teil 2: Reaktion mit 2M HCl

  1. Wiederholen Sie die Schritte 1 bis 19 oben, diesmal mit Salzsäure (HCl) 2M.
  2. Notieren Sie die bis zum Reaktionsende benötigte Zeit, ermittelt durch die Stabilisierung der Temperatur. Vergleichen Sie dies mit der Reaktion aus Teil 1, die mit 1M Salzsäure (HCl) durchgeführt wurde.

Hinweis: Die Reaktion wird 10-mal schneller beschleunigt, um die vollständige Reaktion leichter beobachten zu können.

Erwartete Ergebnisse

Teil 1

  • 0,42 g Mg(s) Pulver erzeugen 440 kJ/mol Mg.
  • In 1 M HCl wird die Temperaturerhöhung 17℃ in etwa 50 Sekunden betragen.

Teil 2

  • In HCl 2 M, die Temperaturerhöhung wird 17℃ in etwa 22 Sekunden betragen.

Zusammenfassung der Aufgaben nach Klassenstufen

Klassen 3-5 (Alter 8-10)

  • Fokus: Grundlegende Einführung in Reaktionsgeschwindigkeit, Temperaturänderungen und Konzentrationseffekte.
  • AktivitätenBeobachtung der Reaktionen von pulverförmigem Magnesium mit Salzsäure bei verschiedenen Konzentrationen, Notieren einfacher Unterschiede in Reaktionsgeschwindigkeit und Temperaturänderungen, grundlegende Sicherheitsanweisungen.

Klassen 6-8 (Alter 11-13)

  • Fokus: Mittlere Kenntnisse in Reaktionskinetik, Thermodynamik und Konzentrationseffekten.
  • AktivitätenDurchführung von Reaktionen mit pulverförmigem Magnesium und unterschiedlichen Konzentrationen von Salzsäure, Messen von Temperaturänderungen, Beobachten, wie die Konzentration die Reaktionsgeschwindigkeit und die Temperatur beeinflusst, Befolgen detaillierter Sicherheitsprotokolle.

Klassen 9-12 (Alter 14-18)

  • FokusFortgeschrittenes Verständnis von chemischer Kinetik, Thermodynamik und Datenanalyse.
  • Aktivitäten: Durchführung von Reaktionen mit Magnesiumpulver und verschiedenen Konzentrationen von Salzsäure, Messung und Aufzeichnung von Temperaturänderungen und Reaktionszeiten, Analyse des Einflusses der Reaktantenkonzentration auf die Reaktionsgeschwindigkeit und thermische Veränderungen, detaillierte Aufzeichnung und Interpretation der Ergebnisse, Einhaltung fortgeschrittener Sicherheitsprotokolle, Festigung von Konzepten der chemischen Kinetik, Thermodynamik und Stöchiometrie.

Labor-Grundausstattung

Instrumente

  • Becher (1000 ml)
  • Kalorimeter
  • Elektronische Waage
  • Messzylinder (70 ml und 250 ml)
  • Spatel
  • Thermometer
  • Timer
  • Pinzette

Produkte

  • HCl 2 M (Lösung)
  • HCl 1 M (Lösung)
  • Magnesium (Pulver)
<< zurück zur Auflistung