Schü­ler­ver­such Va­ri­an­te 1a

Wie­viel Na­tri­umsul­fit ent­hält die un­be­kann­te Probe?

Ma­te­ria­li­en:

• Bü­ret­te und Bü­ret­ten­hal­ter
• Weit­hals-Er­len­mey­er­kol­ben (250 mL)
• 10 mL Voll­pipet­te und Pi­pet­tier­hil­fe
• Fil­ter­trich­ter mit Fil­ter­pa­pier
• Be­cher­glä­ser
• Tropf­pi­pet­te

Che­mi­ka­li­en:

• Iod­lö­sung (c=0,05 mol/L)
• Na­tri­umsul­fit­lö­sung un­be­kann­ter Kon­zen­tra­ti­on
• Stär­ke (lös­lich)
• ver­dünn­te Salz­säu­re
• Ba­ri­um­hy­droxid­lö­sung
• Sil­ber­ni­trat­lö­sung

Durch­füh­rung

Her­stel­lung der Stär­ke-Lö­sung: Geben Sie eine Spa­tel­spit­ze der lös­li­chen Stär­ke in ca. 10 mL war­mes Was­ser. Ge­misch durch­rüh­ren und von der nicht ge­lös­ten Stär­ke ab­fil­trie­ren.

1. Pi­pet­tie­ren Sie 5 mL der Na­tri­umsul­fit­lö­sung in den Er­len­mey­er­kol­ben.
2. Trop­fen Sie 1-2 mL ver­dünn­te Salz­säu­re zu. (Es darf dabei keine Gasent­wick­lung ein­tre­ten.)
3. Geben Sie zu die­ser Lö­sung 1-2 ml der her­ge­stell­ten Stär­ke-Lö­sung.
4. Fül­len Sie die Bü­ret­te mit der Iod-Lö­sung bis zur Null­mar­ke auf.
5. Trop­fen Sie nun die Iod­lö­sung nach und nach zur Na­tri­umsul­fit-Lö­sung.

Die Ti­tra­ti­on ist be­en­det, so­bald sich im Er­len­mey­er­kol­ben eine Blau­fär­bung zeigt.

Fol­ge­ver­su­che A und B als Hil­fe­stel­lung für die Er­stel­lung der Re­ak­ti­ons­glei­chung:

Tei­len Sie die Re­ak­ti­ons­lö­sung am Ende des Ver­su­ches auf zwei Be­cher­glä­ser auf.

A) Set­zen Sie der Lö­sung im Be­cher­glas I nun 1-2 mL Ba­ri­um­hy­droxid-Lö­sung zu.

B) Set­zen Sie der Lö­sung in Be­cher­glas II nun ei­ni­ge Trop­fen Sil­ber­ni­trat­lö­sung zu.

Er­geb­nis­se-Be­ob­ach­tun­gen

1. Ver­brauch an Iod­lö­sung: ... mL
2. Be­ob­ach­tung Fol­ge­ver­such A: ...
3. Be­ob­ach­tung Fol­ge­ver­such B: ...

Aus­wer­tung

1. Stel­len Sie die Re­ak­ti­ons­glei­chung für die Re­ak­ti­on von Na­tri­umsul­fit mit Iod auf. In­ter­pre­tie­ren Sie die Be­ob­ach­tun­gen der Fol­ge­ver­su­che und ggf. die Hil­fe­kar­ten M1 bzw. M2
2. Zei­gen Sie, dass eine Re­dox­re­ak­ti­on vor­liegt.
3. Be­rech­nen Sie aus ihrem Ver­brauch an Iod­lö­sung die Kon­zen­tra­ti­on des Na­tri­umsul­fits in der Lö­sung in mol/L und g/L.

Di­dak­ti­sche Ma­te­ria­li­en M1-M3

M1 Hil­fe­kar­te für die Er­stel­lung der Re­ak­ti­ons­glei­chung

Fol­ge­ver­such A:

Ba­ri­um­hy­droxid­lö­sung ent­hält Ba²⁺-Ionen. Diese Ionen bil­den mit Sul­fat-Ionen (SO₄^2-) schwer­lös­li­che Ba­ri­umsul­fa­te, die als Nie­der­schlag aus­ge­fällt wer­den.

M2 Hil­fe­kar­te für die Er­stel­lung der Re­ak­ti­ons­glei­chung

Fol­ge­ver­such B:

Sil­ber­ni­trat­lö­sung dient als Nach­weis­mit­tel für Ha­lo­ge­nid-Ionen. Die Ag⁺-Ionen der Sil­ber­ni­trat­lö­sung bil­den mit Ha­lo­ge­nid-Ionen cha­rak­te­ris­ti­sche Nie­der­schlä­ge. Nie­der­schlä­ge von Sil­be­ri­odid sind gelb­lich.

M3 Für die Lehr­kraft: Her­stel­lung der Lö­sun­gen und Aus­wer­tung der Ti­tra­ti­on

Her­stel­lung der Na­tri­umsul­fit­lö­sung „un­be­kann­ter Kon­zen­tra­ti­on“

Her­stel­lung aus was­ser­frei­em Na­tri­umsul­fit Na₂SO₃ (M =126,1 g/mol) Bsp.: 2g Na­tri­umsul­fit mit Was­ser zu 200 mL Lö­sung auf­fül­len Kon­zen­tra­ti­on der Lö­sung; c ≈ 0,079 mol/L

Hin­weis: Es wird emp­foh­len die Na­tri­umsul­fit­lö­sung di­rekt vor Ge­brauch im Un­ter­richt an­zu­set­zen.

Her­stel­lung der Iod­lö­sung

25 g Ka­li­umi­odid (io­dat­frei) in ca. 40 mL de­stil­lier­tem Was­ser lösen. Zu die­ser Lö­sung wer­den dann noch 12,7 g Iod zu­ge­ge­ben und so­lan­ge ge­schüt­telt, bis das Iod kom­plett in Lö­sung ge­gan­gen ist. Erst dann mit dest.​Was­ser auf 1 L auf­fül­len.

Hin­weis: Bei zu frü­her Ver­dün­nung geht der un­ge­lös­te Iod­rest nur sehr lang­sam in Lö­sung. Kon­zen­tra­ti­on c der Lö­sung ca. 0,05 mol/L. Die ex­ak­te Kon­zen­tra­ti­on der Iod­lö­sung wird mit Na­tri­um­thio­sul­fat­lö­sung (Maß­lö­sung) be­kann­ter Kon­zen­tra­ti­on be­stimmt.

Teil­glei­chun­gen und Ge­samt­glei­chung

Re­duk­ti­on: I₂ + 2e^- → 2I^-

Oxi­da­ti­on: SO₃^2- + 3 H₂O → SO₄^2- + 2 H₃O⁺ + 2e^-

Ge­samt­glei­chung: I₂ + SO₃^2- + 3 H₂O → 2I^- + SO₄^2- + 2 H₃O⁺

Oxi­da­ti­ons­zah­len (I₂: 0, I^-: -I , S im SO₃^2-: +IV , S im SO₄^2- : +VI)

Aus­wer­tungs­bei­spiel

er­war­te­ter Ver­brauch an Iod­lö­sung: (bei c = 0,079 mol/L Na­tri­umsul­fit­lö­sung): 7,9 mL

c(Na₂SO₃) = (0,05 mol/L * 7,9mL) / 5 mL = 0,079 mol/L

M(Na2­SO3) = 126,1 g/mol

m = 0,079 mol * 126,1 g/mol = 9,96 g (durch Run­dung nicht 10g)

In einem Liter Lö­sung sind ca. 10g Na­tri­umsul­fit ent­hal­ten.

Hin­weis: Bei der hier durch­ge­führ­ten di­rek­ten Ti­tra­ti­on kön­nen sich feh­ler­haf­te Werte durch die Flüch­tig­keit der schwef­li­gen Säure und Oxi­da­ti­on des Sul­fits zu Sul­fat durch Luft­sau­er­stoff er­ge­ben. Ge­naue­re Werte lie­fert das in Va­ri­an­te 1b be­schrie­be­ne Ver­fah­ren der Rück­ti­tra­ti­on.