1. Practicum 2
5. Bereiding en eigenschappen van H2
Kristallisatie van ZnSO4∙7H2O
Een stukje geschiedenis
H2 (“inflammable air”) werd in 1766 ontdekt door Henry Cavendish.
Henry Cavendish (1731–1810)
Bron: A Short History of Chemistry, J. R. Partington, 3rd edition, (1957)
Lab Algemene
Chemie
1 BLT – 1 Chemie
Tom Mortier
Katholieke Hogeschool Leuven
2. Eigenschappen van H2
• Uitzicht: kleurloos en reukloos gas
• Lichter dan lucht
• Brandt met blauwe vlam
• Onoplosbaar in water
• Reductor
Animatie
De Hindenburg brandt volledig door op 6 mei 1937
Bron: http://www.chemistryexplained.com/elements/C-K/Hydrogen.html
Lab Algemene
Chemie
1 BLT – 1 Chemie
Tom Mortier
Katholieke Hogeschool Leuven
3. 5.1 Bereiding van H2
5.1.1 Principe
Waterstofgas kan bereid worden door bijvoorbeeld
1. Elektrolyse van water
–2
Kathode
⊕
–
0
Anode = oxidatie (+)
Anode
gas
+1
0
Kathode = Reductie (–) 2(
)
e–
e–
gas
H+
Lab Algemene
Chemie
1 BLT – 1 Chemie
OH–
Tom Mortier
Katholieke Hogeschool Leuven
4. 5.1.1 Principe
1. Elektrolyse van water
Opmerking.
Elektrolyseapparaat van Hoffman
Gewoon water is niet geleidend voor de elektrische stroom. Daarom + H2SO4
H2
O2
Niet juist dubbel zoveel H2 als O2 want
1. Niet ideale gassen
2. Drukverschil
–
⊕
Bron: R. H. Petrucci, W. S. Harwood, F. G. Herring, General Chemistry, 8th Ed., Prentice Hall, 2002
Lab Algemene
Chemie
1 BLT – 1 Chemie
Tom Mortier
Katholieke Hogeschool Leuven
5. 5.1.1 Principe
2. Chemische omzetting van waterstofhoudende producten
i. Metaal + zuren
Niet met Cu!
Het metaal moet elektropositiever zijn dan H!
Voorbeelden
ii. Metaal + basen
Voorbeeld
0
+1
+2
0
oxidatiehalfreactie
2
reductiehalfreactie
iii. Metaal + H2O
Zéér elektropositieve metalen
Voorbeelden
(zeer exotherme vonken)
Animatie
-1
Lab Algemene
Chemie
1 BLT – 1 Chemie
0
Tom Mortier
Katholieke Hogeschool Leuven
6. Opmerking
CaH2 en water
Fenolftaleïne kleurt paars
in basisch midden
Bron: R. H. Petrucci, W. S. Harwood, F. G. Herring, General Chemistry, 8th Ed., Prentice Hall, 2002
Lab Algemene
Chemie
1 BLT – 1 Chemie
Tom Mortier
Katholieke Hogeschool Leuven
7. 5.1.1 Principe
3. Pyrolyse van waterstofhoudende produkten (ontbinding door warmte)
i. Steenkool
ii. Kraken van petroleum
Langere koolstofketens die verbroken worden → alkanen, alkenen +
iii. Aardgas (CH4)
–4 +1
+1
+2
0
=synthesegas
Lab Algemene
Chemie
1 BLT – 1 Chemie
Tom Mortier
Katholieke Hogeschool Leuven
8. 5.1.2 Uitvoering
Reactie
Bereiding verdund H2SO4
Langzaam toevoegen
Zwavelzuur mag nooit gedoopt worden!
10 ml H2SO4
H2O
50 ml H2O
H2SO4
Niet omgekeerd!
Bijna 2x zoveel dan H2O!
∆H < 0
Lab Algemene
Chemie
1 BLT – 1 Chemie
Εxotherm
Tom Mortier
Katholieke Hogeschool Leuven
9. 5.1.2 Uitvoering
Opstelling
Veiligheidstrechter
Veiligheiderlenmeyer
1/3 vullen met H2O
Foto: Henri Adriaens
Eerst: H2SO4 verdunnen in beker
Daarna: Zn (10 g) in eerste erlenmeyer vooraleer men het apparaat luchtdicht maakt
Apparaat moet luchtdicht zijn!
Reactie pas starten na:
1. Controle door de laboverantwoordelijke van het luchtdichtzijn
2. Alles klaargezet te hebben voor de reacties in verband met de eigenschappen
Lab Algemene
Chemie
1 BLT – 1 Chemie
Tom Mortier
Katholieke Hogeschool Leuven
10. 5.2 Eigenschappen van H2
a. Knalgas
∆H = -488 kJ
b. H2 brandt met een licht-blauwe vlam
Lab Algemene
Chemie
1 BLT – 1 Chemie
Tom Mortier
Katholieke Hogeschool Leuven
11. 5.2 Eigenschappen van H2
c. H2 is een reductor
i. Droge reactie
Spatelpunt Pb3O4 in gloeibuisje brengen & H2 over het loodmenie leiden.
Noteer de kleurveranderingen!
ii. Natte reactie
Proefbuisreacties
?
?
Reactiesnelheden
Lab Algemene
Chemie
1 BLT – 1 Chemie
Tom Mortier
Katholieke Hogeschool Leuven
12. 5.3 Verwerken van de reactierest: kristallisatie van ZnSO 4¢7H2O
Voorbeeld van een berekening
Theoretisch rendement (η )
10,0 g
Voor
0,153 mol
overmaat Alle Zn reageert weg!
Merk op!
Allemaal in een 1:1-verhouding
overmaat
Tijdens - 0,153 mol
- 0,153 mol
Na
overmaat
+ 0,153 mol
+ 0,153 mol
0,153 mol
0,153 mol
44,0 g ZnSO4¢7H2O
normomstandigheden (25 °C en 101325 Pa)
Lab Algemene
Chemie
1 BLT – 1 Chemie
Tom Mortier
Katholieke Hogeschool Leuven
13. 5.3 Verwerken van de reactierest: kristallisatie van ZnSO 4¢7H2O
Voorbeeld van een berekening
Theoretisch rendement (η )
10,0 g
Voor
0,153 mol
overmaat Alle Zn reageert weg!
Merk op!
Allemaal in een 1:1-verhouding
overmaat
Tijdens - 0,153 mol
- 0,153 mol
Na
overmaat
+ 0,153 mol
+ 0,153 mol
0,153 mol
0,153 mol
44,0 g ZnSO4¢7H2O
standaardomstandigheden (0 °C en 101325 Pa)
Lab Algemene
Chemie
1 BLT – 1 Chemie
Tom Mortier
Katholieke Hogeschool Leuven
14. 5.3 Verwerken van de reactierest: kristallisatie van ZnSO 4¢7H2O
Voorbeeld van een berekening
Theoretisch rendement (η )
10,0 g
Voor
0,153 mol
Merk op!
Allemaal in een 1:1-verhouding
overmaat Alle Zn reageert weg!
overmaat
Tijdens - 0,153 mol
- 0,153 mol
Na
overmaat
+ 0,153 mol
+ 0,153 mol
0,153 mol
0,153 mol
44,0 g ZnSO4¢7H2O
standaardomstandigheden (0 °C en 101325 Pa)
Opmerking!
Schrijf rendementsberekeningen en uitgewerkte reacties op de
linkerpagina van je laboschrift!
Lab Algemene
Chemie
1 BLT – 1 Chemie
Tom Mortier
Katholieke Hogeschool Leuven