Chemische Reaktionen 4.4-Vorlesungsvorführungen-Department of Chemistry-University of Massachusetts Amherst

Chemische Reaktionen I: Netto-Ionengleichungen

4.4 Löslichkeit von Carbonaten in Säure

Themen: Chemische Reaktionen, Gasbildungsreaktionen, Löslichkeit, Eigenschaften von Säuren, Kinetik

Beschreibung: Wenn Calciumcarbonat zu Wasser gegeben wird, ist es praktisch unlöslich. Bei Zugabe zu Säure löst es sich unter Bildung von Kohlendioxid. (Optionale Kinetik: Höhere Säurekonzentrationen erhöhen die Reaktionsgeschwindigkeit und erzeugen mehr Kohlendioxidgas in kürzerer Zeit). In Verfahren B wird das in Demo 4.3 hergestellte Eisencarbonat (oder das vor dieser Demo hergestellte) mit Salzsäure (HCl) zur Reaktion gebracht. Die HCl löst das Carbonat auf und es entsteht Eisenchlorid, das löslich ist.

Vorgang A Materialien:	Zusätzliche optionale Materialien für die Kinetik:
Marmorsplitter‡ Oder CaCO3-Pulver‡ 1M HCl ‡ Wasser 2 100 mL Becherglas Spatel und Pinzette	Natriumcarbonat oder Bicarbonat‡ 0.1M HCl‡ 6M HCl‡ 6 100 mL Becher

‡Marmorsplitter und die Carbonate werden in den allgemeinen Chemikalienschränken gelagert. Salzsäure wird im Schrank unter der Abzugshaube rechts gelagert.

Vorgang A: Löslichkeit von CaCO3

1. Gießen Sie Säure und Wasser in jedes der beschrifteten Bechergläser.
2. Gib Calciumcarbonat in das Wasser und dann in die Säure und beobachte.
3. Das Kalziumkarbonat wird sich in der Säure auflösen und dabei CO2-Gas erzeugen. In reinem Wasser wird es sich nicht auflösen. Der Ksp für Calciumcarbonat in Wasser ist 3,4 x 10-9.

Möglichkeit der Kinetik:

1. Geben Sie Säuren in vorbeschriftete Bechergläser.
2. Geben Sie Karbonate zu den verschiedenen Konzentrationen der Säuren und beobachten Sie den Unterschied in den Reaktionsgeschwindigkeiten.

Diskussion: Bei der Reaktion von Metallcarbonaten oder -bicarbonaten mit Säuren entsteht das Metallhalogenid und Kohlensäure, die sich wie folgt zu Kohlendioxid und Wasser zersetzt:

CaCO3(s) + 2HCl(aq) → CaCl2(aq) + H2CO3(aq)

H2CO3(aq) → H2O(l) + CO2(g)

Gesamt: CaCO3(s) + 2HCl(aq) → CaCl2(aq) + H2O(l) + CO2(g)

Na2CO3(s) + 2HCl(aq) → 2NaCl(aq) + H2CO3(aq)

H2CO3(aq) → H2O(l) + CO2(g)

Insgesamt: Na2CO3(s) + 2HCl(aq) → 2NaCl(aq) + H2O(l) + CO2(g)

Die Konzentration von Lösungen kann einen Einfluss auf die Geschwindigkeit der Reaktion haben. In diesem Fall gilt: Je höher die Konzentration der Säure, desto schneller läuft die Reaktion ab.

Vorgang B: Eisencarbonat in HCl

Materialien:

• Fe2(CO3)3* in Lösung
• 1M HCl
• 6M HCl
• 2 100 mL Bechergläser
• 1 250 mL Becherglas (wenn Fe2(CO3)3 hergestellt wird)
• Rührstab
• Rührplatte

*(Gespeichert aus Demo 4.3 oder vorher herstellen durch Zugabe von ~50 mL 0,1 M Na2CO3 zu ~50 mL 0,1M FeCl3 in einem 250 mL Becherglas)

Vorgehensweise:

1. Geben Sie 1M HCl in ein 100 mL Becherglas und geben Sie 6M HCl in das andere 100 mL Becherglas
2. Geben Sie den Rührstab in die Eisencarbonatlösung und stellen Sie ihn auf eine Rührplatte und rühren Sie.
3. Geben Sie langsam 1M HCl hinzu, bis die Lösung transparent ist.
4. Wenn die Reaktion zu langsam verläuft, füge 6M HCl hinzu.

Diskussion:

Fe2(CO3)3 + 6HCl → 2FeCl3 + 3H2CO3

3H2CO3(aq) → 3H2O(l) + 3CO2(g)

Gesamt: Fe2(CO3)3(s) + 6HCl(aq) → 2FeCl3(aq) + 3H2O(l) + 3CO2(g)

Sicherheit:

HCl ist ätzend. Achten Sie darauf, eine geeignete Schutzausrüstung zu tragen, einschließlich Handschuhe und Schutzbrille.

Entsorgen:

Lösungen aus Verfahren A können im Spülbecken mit Wasser heruntergespült werden. Eisenchlorid sollte in einem geeigneten Behälter für wässrige Abfälle entsorgt werden.