Uppgift
Vad finns i de ofärgade lösningarna? Du får 7 ofärgade lösningar med vanliga kemikalier. Du ska identifiera katjonen och anjonen med olika test och dra slutsatser. Detta gör du med olika reagens.

Material

  • Lösningar av bariumklorid
  • ammoniumklorid
  • blynitrat
  • kalciumhudroxid
  • kaliumjodid
  • kopparnitrat
  • magnesiumnd
  • natriumhydroxid
  • natriumkarbonat
  • natriumsulfat
  • natriumsulfid
  • saltsyra
  • silvernitrat
  • lackmuspapper
  • 12 brunnars mikrotiterplatta
  • tandpetare.

Risker vid experimentet
Natriumsulfid, blynitrat bariumklorid, silverklorid är giftiga och miljöfarliga. Syror och baser är frätande. Använd skyddsglasögon och personlig skyddsutrustning. En fullständig riskbedömning ges av undervisande lärare.

Detta bör du veta innan laborationen:
A: Löslighetsregler

  • Alla föreningar från grupp 1 (alkalimetaller) och ammoniumjoner är lättlösliga.
  • Alla nitrater, acetater ocj klorater är lättlösliga
  • Alla binära föreningar av halogener (andra än F-) med metaller är lösliga, undantag är joner av Ag; silver, Hg(I); kvicksilver(I), och Pb; bly (blyhalider är lösliga i varmt vatten).
  • Alla sulfater är lösliga, utan de av Ba; barium, Sr; strontium, Ca; kalcium, Pb; bly, Ag; silver, kvicksilver(I).
  • CO32-, karbonater, OH-, hydoxider, O2-, oxider, SiO4-, silikater, PO43-, fosfater är svårlösliga utan de nämnda i 1 ovan.
  • S2-, sulfider är svårlösliga utom Ca; kalcium, Ba; barium, Sr; strontium, Mg; magnesium, Na; natrium, K; kalium och NH4+; ammonium.

B: Fällning och icke fällning:

Skriv en fällningsreaktion
AgNO3(aq) + NaCl(aq)  → AgCl(s)   +  NaNO3(aq)

utan åskådarjoner
Ag+  +  Cl- → AgCl(s)

Utan fällning 
KNO3(aq)   +    NaCl(aq)  → KCl(aq)   +  NaNO3(aq)

Eller som joner
K+  +  NO3-   + Na+  + Cl-  → K+  +   Cl-   +  Na+  +  NO3- 

C: Reaktioner där en gas bildas

Alla karbonater avger koldioxid när en syra tillsätts

CaCO3(as) + HNO3 (aq)  → Ca(NO3)2(aq)  +  CO2   +  H2O(l)

D: Test på sulfider

Alla sulfider avger H2S; vätesulfid (svavelväte) i kontakt med en syra. Vätesulfid är en sur gas med karaktäristisk lukt (=ruttet ägg). Tex
FeS(s)   +  H2SO4(aq)  →  FeSO4(aq)   +  H2S(s)

Vätesulfid är en giftig gas. Använd istället svagt basiskt natriumsulfid.
Se reaktion med Cu(NO3)2; kopparnitrat
Cu(NO3)2(aq)  +  Na2S(aq)  → CuS(s)  +  2NaNO3(aq)

Notera om Cu(NO3)2; kopparnitrat tillsätts KI resulterar det i en redoxreaktion
Cu(NO3)2(aq)  + 2KI  →  I2(aq)   +    CuI(s)    +   2K(NO3)2(aq)

E: Test på NH4+; ammoiniumjon
Ammoniumjon avger ammoniak med en bas
(NH4)2SO4  +  2NaOH  →  2NH3(g)   +  Na2SO4(aq) + H2O(l)

F  Ädla och oädla metaller
Ädlare metalljoner reduceras av oädlare tex
Mg(s)  +  Pb2+  → Mg2+  +  Pb(s)

Fyll i nummer och formlerna för följande föreningar

Nummer   Formler
  Bariumklorid  
  Natriumsulfat  
  Kaliumjodid  
  Bly(II)nitrat  
  Natriumkarbonat  
  Natriumsulfid  
  Ammoniumklorid  

 

Utförande

  1. Doppa 5 droppar av de 7 lösningarna på en mikrotiterplatta.
  2. Tillsätt kopparnitrat i alla 7 lösningarna. Reagerar någon lösning på kopparjonerna? Skriv möjliga reaktionsformler!
    Identifiera fällningarna
    • a) Börja med den svarta fällningen. Det har bildats kopparsulfid. Skriv reaktionsformel. Den okända lösningen innehåller natriumsulfid. Vad är det för slags reaktion? Skriv provrörets nummer på rätt formel i tabellen ovan.
    • b) Ta nu den rödbruna fällning. Tillsätt några droppar utspädd salpetersyra till fällningen och därefter 2-3 droppar silvernitrat. Skriv två reaktionsformler. Vad är det för slags reaktion? Skriv provrörets nummer på rätt formel i tabellen ovan.
    • c) Identifiera lösningen som gav en svagt blå fällning med kopparnitrat. Tillsätt 20 droppar (ren) lösning i testprovröret för karbonatjoner. Tryck ut lite saltsyra. Led ner bildad gas i ett provrör med ca 20 droppar kalkvatten, Ca(OH)2 och låt det bubbla igenom lösningen. Vilken gas har du påvisat? Vad är det för slags reaktion? Skriv reaktionsformeln mellan saltsyra och oidentifierad jon. Skriv reaktionsformeln mellan gasen och kalkvatten. Vad är det för slags reaktion? Skriv provrörets nummer på rätt formel i tabellen ovan.
  3. Du har nu identifierat 3 lösningar. Placera de 4 kvarvarande lösningar i brunnar och tillsätt några droppar saltsyra
    • a) Identifiera lösningen som gav den vita fällningen genom att ta några droppar av den klara lösningen i en brunn och tillsätt en bit magnesiumband. Skriv reaktionsformel. Vad är det för slags reaktion? Skriv provrörets nummer på rätt formel i tabellen ovan
  4. Sätt lite lösningar av tre kvarvarande lösningar i tre brunnar. Tillsätt några droppar natriumhydroxid. Blöt tre lackmuspapper och håll dem ovanför varje brunn så att eventuellt bildad gas kommer i kontakt med pappret. Skriv reaktionsformel. Vad är det för slags reaktion? Skriv provrörets nummer på rätt formel i tabellen ovan.
  5. I de två lösningarna som finns kvar tillsätts några droppar natriumsulfat. Skriv reaktionsformel. Vad är det för slags reaktion? Skriv provrörets nummer på rätt formel i tabellen ovan.
  6. Tillsätt lite av föregående lösning till det sista röret. Skriv reaktionsformel. Vad är det för slags reaktion? Skriv provrörets nummer på rätt formel i tabellen ovan.
  • Extra uppgifter: Tillsätt några droppar av den lösning som du har identifierat som blynitrat till lösningen med kaliumjodid. Skriv reaktionsformel. Vad är det för slags reaktion?

Till läraren

BaCl2 - Giftigt Fara, H301,H332 och P260, P264, P270, P271           
Na2S - Dödskalle, Frätande, Miljöfarligt, Fara, EUH031(giftig gas med syra) H301, H314, H400 och P260, P264, P273, P280, P405
Na2SO4 - ej märkespliktig          
HNO3 - Frätande, Oxiderande, Fara, H272, H314 och P210, P220, P221, P260, P264, P280, P301+P330+P331(ej kräkning), P405 Frätande, Oxiderande, Fara. H314 och P260, P264, P280

KI - Utropstecken, Varning, H302 och P264, P270           
AgNO3(s) - Oxiderande, Frätande, Miljöfarligt, Fara, H272, H290, H314, H410 och P210, P220, P221, P260, P264, P273, P301+P330+P331(ej kräkning), P305+P351+P338, P303+P361+P353, P405, P501

AgNO3(aq) - Frätande, miljöfarligt, Varning, H 290, H315, H319, H410 och P234, P273, P280, P302+P352, P305+P351+P338, P308+P313
Na2CO3 - Utropstecken, Varning, H319 och P264, P280           
HCl 5M - Frätande, Utropstecken, varning, H290, H315, H319, H335 och P302+P352, P305+P351+P338

Cu(NO3)2 - Miljöfarligt, Oxiderande, Utropstecken, H272, H302, H315, H319 och P210, P220, P221, P264, P270, P280         
NaOH Frätande, Fara, H290, H314 och P280, P301+P330+P331, P304+P340+ P310, P305+P351+P338,

Ca(OH)2 - Frätande, Fara H314 och P260, P264, P280, P301 (ej kräkning)

Pb(NO3)2             Fara, Hälso- miljöskadligt, H302, H332, H360(fosterskad.), H361f och P 201, P202, P260, P264, P270, P271, P273, P281, P405(inlåst)

Riskbedömningsunderlag
”Risker vid experimentet” gäller endast de kemikalier som nämnts, under förutsättning att beskrivna koncentrationer, mängder och metod används.
Som lärare förväntas du göra en fullständig riskbedömning för dig själv och din elevgrupp.

Lösningar

Namn Konc. - mängd per liter
BaCl2 1M – 208,2 g ( 244.3 med 2H2O)
Na2SO4 1M - 142,0 g (322,2 med 10H2O)
KI 1M (nygjord) - 166,0 g
Pb(NO3)2 1M - 331,2 g
Na2CO3 2M - 212,0 g (572,2 g med 10H2O)
Na2S 1M (+ lite NaOH) - 156 g
NH4Cl 2M - 53,5 g
HCl 6M - 133 cm3
HNO3 6M - 133 cm3
BaCl2 1M - 208,2 g (244.3med 2H2O)
Na2SO4 1M - 142,0 g (322,2 med 10H2O)
AgNO3 0,01M - 1,7 g
NaOH 6M - 240 g
(behövs ej, tag karbonatlsg)
Ca(OH)2 Mättad (nygjord)
Cu(NO3)2 1M - 187,6 g (241,6 g med 3H2O, 295,6 g med 6H2O )

 

Resultat:

2a Cu2+  + S2- → PbS(s) (svart fällning) Utfällningsreaktion Na2S
2b 2Cu2+  + 4I- → I2   + 2CuI(s) Redoxreaktion KI
2c Cu2+  +  CO32-  → Cu CO3(s)
HCl  +  CO32-  → CO2(g)  + H2O + Cl-
CO2(g)  + Ca(OH)2 → CaCO3(s) + H2O
(ljusblå fällning)   Na2CO3
3 Pb2+ +   2HCl  →  PbCl2(s)
Pb2+ +  Mg  →  Pb(s)   +  Mg2+
(fällning) 
Redoxreaktion
Pb(NO3)2
4 NaOH(aq)  +  NH4Cl(aq)  →  NH3(g)  +  NaCl(aq)  + H2O(l)         NH4Cl
5-6 Ba2+  +  SO42-  →  BaSO4(s) (fällning)   Na2SO4
BaCl2
7 Pb2+  + 2I-  → PbI2(s) (fällning)  

 

Steg för steg-instruktion:

  1. Tillsätt kopparnitrat till alla 7 lösningarna.  Det bildas tre fällningar!
    • a) Natriumsulfiden fälls ut som svart kopparsulfid.
    • b) I kaliumjodidlösningen sker en redoxreaktion. Koppar reduceras till koppar(I)joner och jodiden oxideras till jod. Det bildas en rödaktig lösning av jod och en gul fällning av koppar(I)jodid.
      För att identifiera kaliumjodid tillsätts surgjort silvernitrat till lösningen med kopparsulfat. En gul fällning av silverjodid bildas.
    • c) Kopparkarbonat faller ut. Identifiera genom karbonatanalysröret.
       
  2. Tillsätt nu lite av natriumsulfiden till 4 kvarvarande lösningarna.
    • a) Blyjoner fälls ut till svart blysulfid.
      Identifiera blyjonerna genom att tillsätta saltsyra. Det bildas en fällning av blyklorid
      Blyjonerna kan också identifieras med en liten bit magnesiumband. Bly fälls ut med en redoxreaktion.
  3. Tillsätt natriumhydroxid till kvarvarande 3 lösningar.
    • a) Ammoniumklorid bildar ammoniak som identifieras med lackmuspapper eller med lukten!
  4. Identifiera bariumklorid med silvernitrat. Silverklorid fälls ut med kloridjoner.

 

Idén från J. Chem. Educ., 2009, 86 (8), p 953