Schülerversuch: Reaktion von Kupfer und Schwefel quantitativ

Dies ist ein sehr bekann­ter Ver­such zum Nach­weis vom Gesetz der kon­stan­ten Pro­por­tio­nen. Dazu lässt man ein Kup­fer­blech mit bekann­ter Mas­se mit Schwe­fel reagie­ren und wiegt das Pro­dukt erneut. Dabei ist das Mas­sen­ver­hält­nis von Kup­fer und Schwe­fel im Ide­al­fall kon­stant, da fol­gen­de Reak­ti­on abläuft:

2Cu + S → Cu2S

Es reagie­ren also 32u Schwe­fel  mit ca. 2x63,5u Kup­fer (127u) (alle Wer­te gerun­det), sodass man auf ein Mas­sen­ver­hält­nis von ziem­lich genau 4:1 ( m(Cu):m(S) ) kommt.

Dazu spannt man ein Reagenz­glas mit wenig Schwe­fel­pul­ver leicht schräg in ein Sta­tiv ein. Jede Ver­suchs­grup­pe (je mehr Grup­pen, des­to bes­ser), erhölt ein unter­schied­lich gro­ßes Kup­fer­blech. Die­ses wird gewo­gen und so in das Reagenz­glas ein­ge­führt, dass es etwa 4–5cm über dem Schwe­fel zu lie­gen kommt. Dann wer­den sowohl der Schwe­fel als auch das Reagenz­glas erhitzt. Man soll­te den Ablauf die­ses Expe­ri­men­tier­teils ein­mal vor­her mit den SuS üben (Vor­stun­de).

Durch eine vor­be­rei­te­te Schü­ler­hand kann der span­nen­de Teil des Ver­su­ches so ablau­fen:

Die Schwie­rig­keit besteht dar­in, dass man mit dem Gas­bren­ner an zwei Orten erhit­zen muss: Ein­mal den Schwe­fel unten im Reagenz­glas und gleich­zei­tig das Kup­fer­blech (Akti­vie­rungs­en­er­gie). Es darf dabei kein Schwe­fel auf das Blech kom­men, da ansons­ten die Wer­te ver­fälscht sind. Das sieht dann z.B. so aus:

Mit Schwefel verunreinigt

Daher reicht wenig Schwe­fel aus. Anhaf­ten­der Schwe­fel kann aber noch im Reagenz­glas durch Erhit­zen ver­trie­ben wer­den. Ein hüb­sches Bei­spiel für einen gelun­ge­nen Ver­such kann so aus­se­hen:

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Ein der­ar­ti­ges Ergeb­nis erreicht man nur, wenn man den grund­sätz­li­chen Ablauf des Ver­su­ches in der vor­an­ge­hen­den Stun­de ein­mal mit den SuS übt. Der Dikup­fer­sul­fid­strei­fen muss ja schließ­lich noch in Gän­ze auf die Waa­ge ver­bracht wer­den, um die Mas­sen­zu­nah­me zu doku­men­tie­ren.

Es wird bei die­sem Ver­such oft emp­foh­len, das Reagenz­glas oben durch einen Luft­bal­lon zu ver­schlie­ßen, um zu ver­mei­den, dass sich der aus­tre­ten­de Schwe­fel an der Gas­brenn­erflam­me ent­zün­det. Ich weiß da immer nicht, was bes­ser ist — ein wenig Schwe­felk­di­oxid oder ver­bren­nen­des Gum­mi und dann  mit Pech auch noch zusätz­lich Schwe­fel­di­oxid. Oli­fak­to­risch zie­he ich die ers­te Vari­an­te und einen gut belüf­te­ten Raum vor.

Bei elf Ver­suchs­grup­pen (hier ist Klas­sen­grö­ße ein­mal ein Vor­teil) könn­te das Ergeb­nis so aus­se­hen:

Ergebnis

Wie man sieht, erge­ben sich eine Fül­le von Inter­pre­ta­ti­ons­mög­lich­kei­ten, aber auch zahl­rei­che Wer­te, die im abso­lut grü­nen Bereich lie­gen (hier lei­der bei glei­chem Aus­gangs­ge­wicht des Kup­fer­ble­ches, aber auch das ist eben Natur­wis­sen­schaft…). Bei die­sem Ver­such erhält man sehr sel­ten üppig vie­le brauch­ba­re Wer­te… Aber für die SuS ist der Ver­such nett. Hier ein­mal eine Schü­ler­deu­tung dazu.

Wer es genau­er mag, kann Kup­fer­ble­che in einem Por­zel­lan­tie­gel mit Schwe­fel im Abzug kochen oder auch Kup­fer­oxid mit Was­ser­stoff redu­zie­ren (hier im Blog zu fin­den). In der Luxus­va­ri­an­te kann man die SuS ihr Ergeb­nis auch in ein gebeam­tes, vor­be­rei­te­tes Tabel­len­kal­ku­la­ti­ons­sheet ein­tra­gen las­sen.

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10 Kommentare

  • Masterchief

    Die obi­ge Reak­ti­ons­glei­chung ist falsch! Es muss hei­ßen: 2Cu + S –> Cu2S

    Es geht dann rich­tig wei­ter mit „Es reagie­ren also 32u Schwe­fel mit ca. 2×63,5u Kup­fer (127u)[…]”.

    Bit­te unbe­dingt ändern!!!

  • Marie

    Ich hät­te da noch zwei Fra­gem. Also:

    1. War­um muss das Kup­fer voll­stän­dig reagie­ren und wor­an erkennt man, ob das der Fall war?

    2. War­um darf kein Schwe­fel am Kup­fer­sul­fid hän­gen und wor­an erkennt man, dass das nicht der Fall ist?

    LG Marie

  • Hal­lo Marie,

    Tol­le Fra­gen!

    Fra­ge 1:
    Wenn das Kup­fer nicht voll­stän­dig reagiert, stimmt das Mas­sen­ver­hält­nis nicht, da das nicht nicht umge­setz­te Kup­fer­me­tall das Ergeb­nis ver­fälscht.

    Du kannst die voll­stän­di­ge Reak­ti­on nicht erken­nen, aber ein Mas­sen­ver­hält­nis von 1:4 (Aus­wer­tung) bestä­tigt die Theo­rie und ist somit ein Indiz dafür. Des­we­gen setzt du Schwe­fel im Über­schuss ein, da du den im Gegen­satz zum Kup­fer recht leicht ver­damp­fen kannst, wenn er „über ist”.

    Fra­ge 2:
    Auch über­schüs­si­ger Schwe­fel am Kup­fer ver­fälscht dein Mas­sen­ver­hält­nis. Du willst ja rei­nes Kup­fer­sul­fid wie­gen und nicht Kup­fer­sul­fid mit Schwe­fel. Und mit der Erkennt­nis ver­hält es sich wie unter Fra­ge 1: Du kannst hof­fen, dass du ihn voll­stän­dig ver­dampft hast und kannst die­se Hoff­nung durch sorg­fäl­ti­ges Erhit­zen des Strei­fens stär­ken. Als Fau­ste­gel gilt: Wenn sich der Strei­fen leicht und voll­stän­dig ent­fer­nen („aus­kip­pen”) lässt, dann ist die Wahr­schein­lich­keit dafür recht hoch.

  • Marie

    Du hast mei­ner Toch­ter sehr bei den Haus­auf­ga­ben für Che­mie gehol­fen.
    Auch von mei­ner Toch­ter (Zoé):
    „!!!Herz­lichs­ten Dank!!!”

  • Die Che­mie ist doch bei sowas fast egal :o)… Wenn „Zoé” dabei eine posi­ti­ve Erfah­rung im Netz gemacht hat, ist das doch genau so viel wert. Ich habe es aus bei­den Moti­ven her­aus ger­ne gemacht.

    Gruß,

    Maik

  • Lolo

    Ich schrei­be mor­gen eine arbeit und muss wis­sen ob die reak­ti­ons­glei­chung stimmt : Cu + S ——> C/S + E
    bedeu­tet : (cup­rum) (sul­fur) —-> C/S + ener­gie
    ?? ;) wäre lieb

  • nadja

    Hal­lo.
    ich schrei­be über­mor­gen eine Che­mie­ar­beit und des­halb ist die Fra­ge sehr drin­gend:
    kannst du mir eine Beob­ach­tung für den Ver­such kurz zusam­men­ge­fasst schrei­ben, denn als wir den Ver­such gemacht haben, war ich krank und des­halb weiß ich nicht wie die Über­gän­ge der Reak­ti­on sind.
    Außer­dem wür­de ich ger­ne wis­sen, ob der Kup­fer­strei­fen am Anfang und am Ende der­sel­be Stoff ist
    Dan­ke im Vor­raus

  • Wenn du den Arti­kel und die Kom­men­ta­re hier liest, wirst du alle dei­ne Fra­gen beant­wor­tet fin­den. Schließ­lich schrei­ben ja nicht wir eine Arbeit und müs­sen uns vor­be­rei­ten :o) …

  • Shirin

    Wir haben eine Auf­ga­be in Che­mie bekom­men und zwar sol­len wir sagen ob es beim ver­damp­fen von Schwe­fel zu einer che­mi­schen Reak­ti­on kommt

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