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Oxidation von Eisenwolle

Frage: Oxidation von Eisenwolle
(2 Antworten)


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Wir haben im Untericht eine Aufgabe bekommen, die wie folgt lautet.


Welcher Versuch ist Besser?
Es existieren zwei unterschiedlische Versuche, den Volumenanteil des molekularen Sauerstoffs in der Luft zu messen, beide zeigen am Ende ihrer Durchführung ein Volumen von ca. 20% an.

Versuch Nr. 1:
Man nehme eine Kristallisierschale und fülle sie mit Wasser, anschließend wird ein Teelicht angezündetund in das Wasserbad gelegt. Aufgrund der geringen Dichte des Wachses schwimmt das Teelicht auf bzw. an der Wasseroberfläche. Nun stülpe man ein Becherglas kopfüber bzw. mit der Öffnung nach unten zeigend über das Teelicht. Nach kurzer Zeit erlischt die Flamme und das Wasser aus der Kistallisierschale wird in das Becherglas hochgesogen. Weil vorher Markierungen gesetzt wurden, ist das Volumen im Becherglas eindeutig bestimmbar.

Versuch Nr. 2:
Man nehme ein Reagenzglas und gibt Eisenwolle hinein. Zusätzlich werden ein paar Tropfen Wasser ins Reagenzglas hineingegeben. Auf die Reagenzglasöffnung wird nun ein Stopfen gegeben, der ein Loch aufweißt. In diese Öffnung wird nun eine Glasröhre (ca. 30 cm) eingeführt, anschließend dreht man das Reagenzglas mit dem Glasrohr solange um, bis die Öffnung nach unten zeigt und fixiert diese Position am Stativ. Im nächsten Schritt wird eine Kristallisierschale mit Wasser gefüllt. Jetzt wird die Glasröhre in Kontakt mit dem Wasser in der Kirstallisierschale gebracht. Weil vorher Markierungen gesetzt wurden, ist das Volumen im Becherglas eindeutig bestimmbar.

Aufgaben:
1. Gebt die Reaktionsgleichung an, die unter dem Becherglas in Versuch 1 stattfindet. Vereinfacht nehmen wir an, dass Wachs die Summenformel C8 H18 trägt (eigentlich Benzin) 2. Gebt die Reaktionsgleichung an, die beim Versuch 2 stattfindet. Geht davon aus, dass das Eisen zu Fe³+ oxidierd wird.

Ich kriege einfach die Lösungen nicht raus.
Wenn mir da jemand helfen könnte währe ich dieser Person Sehr dankbar.

PS: Die Rechtschreibfehler sind auch auf dem Aufgabenblatt.
Frage von SenpaiOfPvP | am 18.06.2017 - 16:33


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Antwort von n8flug (ehem. Mitglied) | 18.06.2017 - 19:56
Besser ist der 1.Versuch nach meinem Geschmack, weil wenn kein Sauerstoff mehr da ist, erlischt die Kerzenflamme...

Übrigens fehlt ja bei der 2.Versuchsbeschreibung, daß die Eisenwolle gezündet wird...?
Dann wäre bei diesem Versuch eventuell die Umrechnung einfacher zu Eisenoxid. Eisen dreiwertig, Sauerstoff zweiwertig, also Fe2O3


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Antwort von cir12 | 19.06.2017 - 16:14
Die beiden Versuche, die sich in der Versuchszeit erheblich unterscheiden, können niemals zu dem oben angegebenen Ergebnis führen.

Begründung:
Versuch 1: Wenn die Kerze brennt entstehen C (gelbe Flamme), sowie die Gase CO und CO2. Die Kerze geht nicht dann aus, wenn in dem Bechergals gar kein Sauerstoff mehr vorhanden ist, sondern wenn der Sauerstoffgehalt unter einen Minimalwert gesunken ist, der nicht mehr zur Brennbarkeit der Kerze ausreicht. Weiterhin entsteht ein Gas, das CO2, das sich in Wasser löst und damit ebenfalls zur Fehlerquelle beiträgt. Der einzige Vorteil des Versuchs ist, dass ein Ergebnis sehr schnell angezeigt wird.

Versuch 2: Der letzte Satz zu diesem Versuch wurde vom ersten Versuch übernommen, obwohl hier gar kein Becherglas vorhanden ist. Die Markierung wurde sicher auf dem Glasrohr angebracht.

Das Eisen wird in einem über Tage dauernden Versuch allmählich an der Oberfläche zu Rost. Dieser Rost ist aber ein Gemisch aus Eisen(II)-oxid, Eisen(III)-oxid und Kristallwasser. Er enthält aber auch Eisen(II)-hydroxid und Eisen(III)-oxidhydroxid. Die chemischen Vorgänge sind also viel komplizierter als sich der Fragesteller dies ausdachte.
Ich will sie kurz formulieren:
Fe --> Fe2+ + 2e-
O2 + 2 H2O + 4e- --> 4 OH-
Fe2+ + 2 OH- --> Fe(OH)2
4 Fe(OH)2 + O2 --> 4 FeO(OH) + 2 H2O
Fe(OH)2 --> FeO + H2O
2 FeO(OH) --> Fe2O3 + H2O

Nun schützt der Rost teilweise das sich darunter befindliche Eisen, so dass die Reaktion nur noch unendlich langsam fortschreitet.
Da das System aber offen ist, kann von außen Sauerstoff über Lösevorgänge im Wasser in das Glasrohr gelangen.

Bei Versuchen, die über Tage gingen, waren damals wir Schüler uns nie sicher, ob der Lehrer in der Zwischenzeit das richtige Ergebnis "hingedeichselt" hatte.

Ich persönlich halte beide Versuche für unbrauchbar.

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