Pemulihan tembaga dengan hidrogen. Memperoleh logam dari oksida menggunakan zat pereduksi: hidrogen, aluminium, karbon monoksida (II)

20.09.2019 -

Sebuah tabung reaksi yang bersih dan kering dengan sejumlah kecil tembaga oksida CuO diletakkan pada tabung saluran keluar gas yang dimiringkan dari perangkat untuk memproduksi hidrogen. Kemiringan harus sedemikian rupa sehingga bubuk oksida tembaga tidak meluncur ke bawah sisi tabung. Larutan asam ditambahkan ke seng yang dituangkan ke dalam wadah perangkat (hlm. 59), kemurnian hidrogen diuji, dan tabung reaksi dengan bubuk oksida tembaga yang telah dituangkan diletakkan di tabung saluran keluar gas. Panaskan tabung reaksi dengan hati-hati dengan nyala lampu alkohol (jangan mendekatkan nyala api ke lubang: hidrogen akan menyala dan akan sulit untuk memadamkannya dalam kasus ini), tembaga oksida CuO dipanaskan pada jarak tertentu dari bagian bawah tabung reaksi. Segera setelah pijaran kecil dimulai, lampu spiritus disingkirkan - reaksi eksotermik itu sendiri berakhir. Tetesan air mengembun di dinding tabung reaksi. Pada akhir reaksi, tabung reaksi dipanaskan lagi (tanpa menghentikan aliran hidrogen) untuk menghilangkan air dari dinding (perhatian, lihat di atas), dan tembaga yang dihasilkan dibiarkan dingin dalam aliran hidrogen, jika tidak udara akan masuk ke dalam tabung reaksi dan logam yang belum sempat dingin akan teroksidasi. Bubuk tembaga logam dituangkan ke landasan dan ditempa dengan palu sampai pelat tipis kecil diperoleh. Anda dapat menggiling beberapa bubuk dalam mortar porselen bersih. Terbentuk di dindingnya lapisan tipis warna tembaga yang khas. Sangat mudah untuk menghilangkannya dari dinding dengan membasahinya dengan asam nitrat.

Eksperimen dapat dilakukan di perangkat apa pun yang dirancang untuk pekerjaan laboratorium siswa dengan hidrogen dan tembaga. Untuk melakukan ini, Anda hanya perlu mengganti steker dengan tabung outlet gas konvensional dengan steker dengan tabung miring. Jika bagian tabung gas karet, alih-alih ujung kaca pendek, tabung kaca panjang (sekitar 20 cm) terpasang padanya, pasang sumbat bor terakhir dan pasang dalam posisi agak miring di penjepit tripod. Ini biasanya bagaimana eksperimen demonstrasi dirancang, yang membutuhkan sumber hidrogen yang lebih kuat (peralatan Kipp atau perangkat otomatis lainnya). Saat menggunakan perangkat otomatis, dan bahkan jika perangkat dengan corong memiliki tabung outlet gas karet, relatif mudah untuk memadamkan api hidrogen yang tiba-tiba berkobar di pembukaan tabung reaksi selama pemanasan dengan menutup keran sebentar atau menjepit tabung karet . Kadang-kadang, untuk percobaan demonstrasi, tabung bola diambil alih-alih tabung reaksi, tetapi ini tidak terlalu diperlukan.

b) Jika diinginkan untuk mengumpulkan air yang terbentuk selama reaksi, percobaan dilakukan dalam peralatan yang ditunjukkan pada Gambar 81. Tabung reaksi, yang ditekuk dan ditarik, panjangnya sekitar 18 cm, dengan diameter luar 1,5 cm, dapat dibuat dari tabung gelas yang sesuai pada pembakar yang baik (t . I, hal. 224) atau memesan (lebih baikdarikaca tahan api). Ditempatkan dalam tabungnoltelanjang atau "kawat" tembaga oksida CuO dalam kolom hingga 5 cm antara dua sumbat longgar dari wol asbes yang dikalsinasi. Hidrogen dari peralatan Kipp dikeringkan dengan melewatkannya melalui asam sulfat. Air yang dihasilkan mengembun dalam labu ditempatkan dalam gelas kimia. air dingin. Ini memiliki tabung ventilasi melengkung untuk menghilangkan kelebihan hidrogen. Di ujung tabung ini, kemurnian hidrogen yang keluar diuji sebelum memulai pemanasan.

Jika tidak ada tabung reaksi melengkung, Anda dapat menggunakan bola atau tabung lurus (berdiameter 1,5 cm) dengan tabung keluar gas yang ditekuk pada sudut yang tepat, dan menggunakan tabung reaksi berpendingin air sebagai pengganti kerucut.

Kemampuan hidrogen untuk mereduksi logam dari oksida biasanya ditunjukkan oleh reaksinya dengan tembaga(II) oksida. Untuk melakukan ini, hidrogen dari peralatan Kipp (periksa kemurniannya!) dilewatkan melalui oksida tembaga (II) yang dipanaskan. Tabung reaksi dipasang pada tripod sedikit miring ke bawah dengan lubang sehingga air yang terbentuk selama reaksi mengalir. Untuk deteksi tembaga merah yang lebih baik, residu setelah percobaan ditumbuk dalam mortar porselen, di mana orang dapat melihat lapisan logam tembaga. Harus diingat bahwa tembaga yang dihasilkan harus didinginkan dalam aliran hidrogen, jika tidak, bagian dari tembaga yang tereduksi akan teroksidasi lagi. Jika Anda mengambil lebih banyak tembaga (II) oksida, maka setelah melewati hidrogen dan pemanasan yang kuat, Anda dapat menyisihkan perangkat pemanas untuk sementara waktu. Pemanasan sendiri tembaga oksida (II) diamati, karena reduksinya dengan hidrogen adalah reaksi eksotermik. (Eksperimen yang sama dapat dilakukan dalam instalasi (Gbr.) yang terdiri dari tabung kaca kering (4), ditutup pada kedua ujungnya dengan sumbat (6) dengan tabung. Tempatkan sedikit oksida tembaga (II) (5) di tabung gelas (4) dan pasang pada dudukan (9) Biarkan hidrogen masuk ke dalam tabung dari tabung reaksi (1), yang ditutup dengan sumbat dengan tabung saluran keluar gas (2) dan dihubungkan dengan adaptor karet (3) ke tabung gelas (4).

pengamatan visual ___

__________________________________________

Beras. Pemulihan tembaga (II) oksida dengan hidrogen.

persamaan reaksi ______

_____________________

____________________________________________________________________

Pengalaman 3. Perbandingan mengurangi sifat molekul dan atom hidrogen

Untuk mempelajari sifat pereduksi molekul dan atom hidrogen, tuangkan larutan encer asam sulfat ke dalam tabung reaksi pertama, tambahkan beberapa tetes larutan kalium permanganat dan sepotong seng, tuangkan larutan encer H2SO4 ke dalam tabung kedua. tabung reaksi, tambahkan beberapa tetes larutan KMnO 4 dan keluarkan hidrogen dari peralatan Kip.

pengamatan visual _______________________________________________

____________________________________________________________________

persamaan reaksi ___________________________________________________

____________________________________________________________________

Kontrol pertanyaan untuk Pekerjaan laboratorium"HIDROGEN".

1. Hidrogen. Struktur elektron atom. Isotop.

2. Industri utama dan metode laboratorium memperoleh hidrogen.

3. Properti fisik hidrogen.

4. Sifat kimia hidrogen.

5. Apa persamaan hidrogen dan halogen, hidrogen dan logam alkali?

6. Timbal Formula struktural hidrogen peroksida dan menunjukkan sifat ikatan kimia.

7. Tulis persamaan reaksi untuk interaksi hidrogen peroksida dengan kalium iodida, kalium nitrit, timbal sulfida dan perak oksida. Tunjukkan apakah hidrogen peroksida adalah zat pengoksidasi atau pereduksi dalam reaksi ini.

8. Selesaikan persamaan reaksi kimia, beri nama zat yang dihasilkan dan tunjukkan jenis ikatan kimianya:

Na + H 2 \u003d H 2 + F 2 \u003d

9. Tulis persamaan reaksi yang dapat digunakan untuk melakukan transformasi berikut:

NaOH → H 2 → H 2 O → NaOH → NaHCO 3 → Na 2 SO 4

10. Berapa volume hidrogen (n.o.) yang akan dilepaskan ketika aluminium menimbang 32,4 g larutan asam klorida 200 ml (ρ = 1,11 g / cm 3) dengan fraksi massa 25%?

11. 12 g natrium hidrida dilarutkan dalam 50 g air. Tentukan fraksi massa natrium hidroksida (dalam persen) dalam larutan yang dihasilkan.

12. Tentukan rumus senyawa hidrogen dengan nitrogen yang mengandung 12,5% hidrogen. Massa jenis uap zat ini di udara adalah 1,104.

Catatan ____________________________________________ _______________

__________________________________________________________________

PEKERJAAN LABORATORIUM 2. HALOGEN

Pengalaman 1. Mendapatkan klorin dan air klorin.

Tempatkan mangan (IV) oksida dalam labu Wurtz yang dilengkapi dengan corong tetes (lihat gambar) dan tambahkan asam klorida pekat setetes demi setetes. Turunkan tabung saluran keluar gas ke dalam botol pengumpul klorin (atau botol dengan air suling (untuk mendapatkan air klorin) atau larutan alkali).

2,5 volume klorin larut dalam 1 volume air pada suhu kamar. Larutan klorin dalam air disebut air klorin. Untuk menyiapkan air klorin, arus klorin yang kuat dilewatkan melalui air dingin di bawah aliran selama 5-8 menit. Ketika air berubah menjadi kuning, perjalanan klorin selesai. Air klorin disimpan di tempat gelap, dingin, dalam botol yang tertutup rapat, lebih disukai dengan penutup kaca dan penutup tanah. Dengan tidak adanya angin, air klorin dapat diperoleh di perangkat yang ditunjukkan pada gambar. Air dituangkan ke dalam labu, kelebihan klorin diserap oleh larutan alkali.

Tutup botol air klorin dan simpan untuk percobaan selanjutnya.

pengamatan visual _______________________________________________

____________________________________________________________________

persamaan reaksi ___________________________________________________

____________________________________________________________________

Pengalaman 2. Dekolorisasi pewarna organik dengan klorin

Tuang sekitar 1 ml air suling ke dalam tiga tabung reaksi. Tambahkan 2-3 tetes larutan lakmus ke tabung reaksi pertama, nila ke tabung kedua, dan metil violet ke tabung ketiga. Kemudian tambahkan air klorin yang baru disiapkan ke setiap tabung.

pengamatan visual _____________________________________________

__________________________________________________________________

____ ______________________________________________________________

Pengalaman 3. Karakteristik komparatif dari sifat pengoksidasi halogen

Tambahkan 3-5 tetes natrium bromida yang baru disiapkan ke dalam tabung reaksi, 3-5 tetes kalium iodida ke dalam dua lainnya. Tambahkan 4-5 tetes pelarut organik (benzena atau bensin) ke semua tabung reaksi. Dalam dua tabung reaksi yang berisi larutan bromida dan iodida, tambahkan 2-4 tetes air klorin, di tabung ketiga dengan larutan iodida - air brom.

pengamatan visual _____________________________________________

________________________________________________________________________________________________________________________________________

persamaan reaksi ___________________________________________________

____________________________________________________________________

________________________________________________________________________________________________________________________________________

Pengalaman 4. Reaksi kualitatif untuk ion halida

Tambahkan 3-5 tetes larutan pekat garam berikut ke dalam tiga tabung reaksi: natrium klorida di tabung pertama, natrium bromida di tabung kedua, dan kalium iodida di tabung ketiga. Tambahkan 1-2 tetes larutan perak nitrat ke dalam setiap tabung.

pengamatan visual _____________________________________________

________________________________________________________________________________________________________________________________________

persamaan reaksi ___________________________________________________

____________________________________________________________________

________________________________________________________________________________________________________________________________________

Pengalaman 5. Sublimasi yodium.

Yodium dapat disuling cara yang berbeda

a) 2-3 kristal yodium dipanaskan dalam tabung reaksi kering. Pada saat yang sama, tabung reaksi diisi dengan uap yodium ungu, yang, setelah didinginkan, mengendap di dindingnya yang dingin dalam bentuk kristal kecil yang mengkilap.

B) Beberapa kristal yodium ditempatkan di bagian bawah gelas, kemudian ditutup dengan cangkir porselen dengan air dan ditempatkan di atas jaring asbes. Setelah pemanasan hati-hati, uap ungu muncul dari bawah, dan yodium mengkristal di dinding kaca yang dingin dan di bagian bawah cangkir.

pengamatan visual _____________________________________________

________________________________________________________________________________________________________________________________________

____________________________________________________________________

persamaan reaksi ___________________________________________________

____________________________________________________________________

________________________________________________________________________________________________________________________________________

Reduksi hidrogen dari tembaga(II) oksida

Pasang tabung reaksi kering dengan sedikit tembaga (II) oksida di kaki tripod dengan posisi agak miring sehingga bagian bawahnya sedikit terangkat (mengapa?).

Merakit perangkat untuk memproduksi hidrogen (Gbr. 5), terdiri dari toples dengan larutan asam sulfat encer, tabung reaksi dengan lubang di bagian bawah, dimasukkan ke dalam gabus yang menutup tabung ( Bagian bawah tabung diisi dengan potongan seng), tabung ventilasi (dengan penjepit), yang berfungsi untuk mengeluarkan gas dari tabung reaksi.

Benamkan tabung reaksi dengan seng dalam asam sulfat dan, dengan melepas klem, pastikan hidrogen yang dilepaskan murni. Setelah itu, masukkan hidrogen ke dalam tabung reaksi dengan tembaga (II) oksida, pertama pada suhu kamar, dan kemudian dengan pemanasan. Amati perubahan yang terjadi pada tembaga(II) oksida dan keluarnya tetesan pada dinding tabung reaksi. Ketika semua tembaga(II) oksida telah bereaksi, hentikan pemanasan dan biarkan isi tabung mendingin dalam aliran hidrogen. Jelaskan fenomena yang diamati dan tulis persamaan reaksinya.

1. Mengapa tabung reaksi harus didinginkan hingga suhu kamar sebelum mematikan aliran hidrogen?

2. Bagaimana cara mengatur akhir reduksi oksida logam?

3. Oksida logam manakah yang dapat direduksi oleh hidrogen (pada 200-500 °C)?

Beras. 5. Reduksi tembaga (II) oksida dengan hidrogen

Reduksi kalium permanganat dengan atom hidrogen (pada saat isolasi)

Tambahkan beberapa tetes larutan kalium permanganat ke dalam larutan asam sulfat encer dan tuangkan campuran tersebut ke dalam dua tabung reaksi. Lemparkan sepotong seng ke salah satunya, berikan hidrogen dari peralatan Kipp ke yang lain. Bandingkan laju perubahan warna larutan dalam tabung reaksi. Jelaskan perbedaan laju perubahan warna! Tulis persamaan reaksinya.

PERSYARATAN ISI DAN DESAIN LAPORAN

Laporan harus diformat sesuai dengan Persyaratan Umum ke dokumen teks (STO 1.701-2010).

Untuk setiap percobaan, perlu untuk menggambarkan fenomena yang diamati dan membuat penjelasan teoritis dalam kesimpulan.

Persamaan reaksi harus dikompilasi dalam bentuk molekul dan ion (atur koefisien dalam persamaan OVR menggunakan metode keseimbangan ion-elektron).

PERTANYAAN DAN TUGAS UNTUK PENGENDALIAN DIRI

1. Mengapa suhu nyala api gas yang meledak lebih tinggi daripada suhu nyala api hidrogen yang menyala di udara?

2. Berikan contoh yang menunjukkan perbedaan antara aktivitas kimia molekul dan atom hidrogen.

3. Berapa gram air yang akan dihasilkan dari ledakan 6 liter gas eksplosif (pada no.)?

4. Gas apa dan dalam jumlah berapa (berapa gram) yang tidak sepenuhnya masuk ke dalam reaksi selama ledakan campuran yang terdiri dari 0,36 g hidrogen dan 3,26 g oksigen?

5. Bisakah ion H + ada?

6. Kalsium hidrida digunakan dalam praktik laboratorium untuk pemulihan logam dari oksida. Tulis persamaan untuk reaksi reduksi niobium oksida yang lebih tinggi.

7. Berapa liter hidrogen yang akan dilepaskan jika 5,5 g kalsium hidrida diurai oleh air pada suhu 17°C dan 101,3 kPa?

8. Berapa banyak kalsium hidrida yang harus bereaksi dengan air untuk mengembalikan 20 g tembaga (II) oksida dengan hidrogen yang dilepaskan?

LITERATUR

1. Akhmetov, N.S. Kimia umum dan anorganik: Buku teks untuk universitas / N. S. Akhmetov. - Edisi ke-7, Sr. - M.: lulusan sekolah, 2008. - 742 hal.

2. Akhmetov, N.S. Kelas laboratorium dan seminar dalam kimia umum dan anorganik: Buku teks untuk mahasiswa, universitas teknologi kimia dan pedagogis / N. S. Akhmetov, M. K. Azizova, L. I. Badygin. - Edisi ke-5, Pdt. - M.: Sekolah Tinggi, 2003 (2002). – 366 hal.

3. Gelfman, M.I. kimia anorganik: Buku teks untuk universitas / M. I. Gelfman, V. P. Yustratov. - Edisi ke-2, Sr. - St. Petersburg: Lan, 2009. - 527 hal.

4. Workshop kimia anorganik: tutorial untuk pejantan. lebih tinggi uh. institusi / V.A. Aleshin, K.M. Dunev, A.I. Zhirov dan lainnya; ed. Yu.D. Tretyakov. - M.: Pusat Penerbitan "Academy", 2004. - 384 hal.

5. Kimia anorganik: Dalam 3 volume / Ed. Yu.D. Tretyakov. Vol 2: Kimia elemen intransitif: Sebuah buku teks untuk siswa. lebih tinggi buku pelajaran Institusi / A.A. Drozdov, V.P. Zlomanov, G.N. Mazo, F.M. Spiridonov. - M.: Pusat Penerbitan "Academy", 2004. - 388 hal.

Berbagai zat pereduksi digunakan untuk memperoleh logam dari oksida. Penggunaan hidrogen memungkinkan Anda untuk mendapatkan logam aktif yang tidak direduksi oleh karbon monoksida (II). Metode ini juga digunakan untuk mendapatkan logam dengan konten rendah pengotor, misalnya untuk laboratorium kimia. Biaya metode ini cukup tinggi. Contohnya adalah reaksi reduksi tembaga dari tembaga (II) oksida ketika dipanaskan dalam jet hidrogen:

CuO + H 2 \u003d Cu + H 2 O

Dengan indikasi tingkat oksidasi unsur-unsur:

Cu +2 O + H 2 0 \u003d Cu 0 + H 2 +1 O

Meskipun reaksi reversibel, membawanya dalam aliran hidrogen dan, sebagai hasilnya, menghilangkan uap air dari zona reaksi memungkinkan untuk menggeser kesetimbangan ke kanan dan mencapai pemulihan penuh tembaga.

Besi yang masuk ke lab sekolah sering diberi label "direduksi dengan hidrogen":

Fe 2 O 3 + 3H 2 \u003d 2Fe + 3H 2 O

Metode pemulihan logam aluminium disebut "aluminothermy" atau "aluminothermy". Aluminium adalah zat pereduksi yang bahkan lebih aktif. Kromium, mangan diperoleh dengan cara ini:

2Al + Cr 2 O 3 \u003d Al 2 O 3 + 2Cr

Ketika oksida besi (III) bereaksi dengan bubuk aluminium (campuran harus dibakar dengan pita magnesium), banyak panas yang dilepaskan:

2Al + Fe 2 O 3 \u003d Al 2 O 3 + 2Fe

Aluminothermy menghasilkan sejumlah kalsium. Harap dicatat bahwa dalam rangkaian tegangan elektrokimia, kalsium terletak di sebelah kiri aluminium, tetapi ini tidak membuat metode ini tidak mungkin - kita tidak boleh lupa bahwa rangkaian tegangan hanya menunjukkan kemungkinan atau ketidakmungkinan reaksi. dalam solusi.

Karbon monoksida (II) diterapkan paling luas. Misalnya, ketika besi dilebur dalam tanur tinggi, zat pereduksinya adalah kokas dan menghasilkan karbon monoksida (II). Persamaan keseluruhan untuk mendapatkan besi dari bijih besi merah:

Fe 2 O 3 + 3CO \u003d 2Fe + 3CO 2

Logam murni jarang digunakan dalam teknologi modern. Tembaga murni dan aluminium digunakan untuk membuat kabel listrik. Seng, nikel, krom, emas diterapkan pada permukaan produk baja untuk melindungi dari korosi dan memberikan penampilan yang indah.

Paduan memiliki kekuatan yang lebih tinggi. Paduan ringan berdasarkan aluminium, misalnya, duralumin (mengandung tembaga dan magnesium) sangat banyak digunakan dalam pembuatan pesawat terbang, mobil, dan kapal berkecepatan tinggi.

Paduan berbasis besi - besi tuang dan baja - adalah bahan struktural utama teknologi modern. Besi cor, karena biayanya yang lebih rendah, ketahanan korosi, sifat pengecoran yang baik, banyak digunakan untuk pembuatan peralatan mesin, kompor kompor, pintu taman dekoratif, dll.

Baja diproses dengan baik dan memiliki kekuatan tinggi. Penambahan aditif paduan pada baja memungkinkan untuk memberikannya sifat khusus: kekerasan tinggi, ketahanan terhadap korosi (baja tahan karat), asam (tahan asam), suhu tinggi(tahan panas), dll.

Paduan berbasis tembaga - kuningan dan perunggu - memiliki konduktivitas termal yang baik, ketahanan korosi (termasuk air laut), Cantik penampilan. Mereka digunakan untuk pembuatan radiator, dalam pembuatan kapal, untuk keperluan dekoratif.

Paduan timah dan timah - solder - memiliki titik leleh yang lebih rendah daripada timah dan timah secara terpisah. Digunakan untuk menyolder.

Pemulihan tembaga dengan hidrogen. Memperoleh logam dari oksida menggunakan zat pereduksi: hidrogen, aluminium, karbon monoksida (II)

Reduksi hidrogen dari tembaga(II) oksida

Entri Terbaru