03 Direkte
Elektronenübertragung von Zink auf Kupfer- und Säure-Ionen
(quantitativ)
Material
Experimentiertablett,
Ampulle (5 mL breit), Waage,
Kaffeefilter, 4 Blister, Plastikpipette ((1 mL), Zink-Granalie,
0.2 M
Kupfer(II)sulfat in Tropflasche,
destilliertes Wasser.
Aufgabe
1.
Wiege eine Zinkgranalie. Notiere ihr Anfangsgewicht.
2. Fülle die breite Ampulle aus einer Spritze mit 5 mL
Kupfer(II)sulfat-Lösung (2 M = 1 mmol Cu2+(aq).
3. Lasse die Zink-Granalie vorsichtig auf den
Boden der Ampulle fallen (Photo
1, 2).
4. Warte, bis die Farbe der
Kupfersulfat-Lösung
verschwunden ist (Photo 3).
5. Verteile die entfärbten Lösungen mit einer Pipette in 4
Blister.
6. Warte, bis
das Wasser verdunstet ist (Photo
4)
7. Halte ein Kaffeefilter schräg über das
Experimentiertablett.
8. Spüle den Inhalt mit destilliertem Wasser in eine Ecken des
Filters. Lasse trocknen.
9. Wiege die Zinkgranalie erneut (Photo
5).
10. Berechne den Massenverlust des Zink, vergleiche dein Ergebnis mit dem von El-Marsafy.
Beobachtungen
a)
Zink-Granalie (Photo
1) umgibt sich mit voluminösem Kupfer-farbenem Belag
(Photos 2 und 3).
b) Von der entfärbten Lösung bleiben weiße Kristalle
zurück .
c)
Gasblasenbildung (Videoclip).
Erklärung
Die Ionen
des edleren Metalls [Cu2+(aq)] entziehen dem unedleren Metall
Zink. Dabei werden die Kupfer-Ionen reduziert
(Elektronenübertragung).
Das Zink-Metall oxidiert. Es verliert Elektronen und geht als positive Ionen in
Lösung. Seine Masse nimmt also ab.
a)
Reduktion:
Cu2+(aq) + 2e- --> Cu(s)
Oxidation:
Zn(s) --> Zn2+(aq)
+ 2e-
b)
Redoxreaktion:
Cu2+(aq) + Zn (s)
--> Cu(s) + Zn2+(aq)
c) Sowohl Kupfersulfat- als auch Zinksulfat-Lösungen
reagieren sauer. Daher reduziert das Zink nicht nur Kupfer-ionen.
Nach folgender Reaktion sollte sich außerdem
Wasserstoff durch Reduktion von Säure-Wasserstoff bilden:
Zn(s) + 2 H+(aq) --> Zn2+(aq) + H2 (aq)
In einem später
Experiment sind Zink und Kupfer-Ionen räumlich voneinander
getrennt, und die Elektronenübertragung erfolgt indirekt über Kabel und
Messinstrument.
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Veröffentlichung: 08.02.2008 ..................... letzte Veränderung: 13.06.2008