Experimente zur Meßwerterfassung

Verdünnen konzentrierter Schwefelsäure

Zeitbedarf:

5 Minuten.

Ziel:

Aufnahme des Temperaturverlaufs.

Material:

	Chembox
	Computer
	NiCrNi-Stabtemperatursonde (nicht im Lieferumfang)
	Pipette 5ml
	Pipette 40ml

	Peleus-Ball
	Becherglas 50ml, hohe Form
	Magnetrührer
	Magnetrührstäbchen
	Stativ
	1 Muffe, 1 Klammer

Chemikalien:

Schwefelsäure w=95%
R-Sätze: 35, S-Sätze: 26-30-45

dest. Wasser (Spritzflasche)

Vorbereitung:

Versuch gemäß nebenstehender Skizze aufbauen. Hinweise: Verwenden Sie ein Becherglas der hohen Form, damit eventuelle Spritzer im Glas bleiben! Die Temperatursonde soll möglichst weit eintauchen, den Rührfisch aber nicht behindern.
Sicherstellen, daß die Chembox mit dem Computer verbunden ist. Computer starten. NiCrNi-Stabtemperatursonde an den NiCrNi-Eingang (3) anschließen, dann Chembox einschalten.
Kalibrieren Sie die Temperatursonde.
Stellen Sie im Menu Optionen - Messtakt 500 ms ein.

Durchführung:

Aufnahme der Temperaturkurve:

Versuch-Symbol oder entsprechende CHX-Datei anclicken.
In dem 50ml-Becherglas einen Rührfisch und 5.2ml Wasser vorlegen; Temperatursonde möglichst weit eintauchen und in die Klammer am Stativ spannen.
Schutzbrille aufsetzen!!!
Mit der Pipette 4.8ml konz. Schwefelsäure aufnehmen.
1/0-Knopf anklicken.
Die Schwefelsäure aus der Pipette in das Becherglas laufen lassen. Vorsicht! Wird die Säure zu schnell zugegeben, kann die Lösung zu kochen beginnen (Spritzgefahr). Nicht umgekehrt durchführen (Wasser in Schwefelsäure)!
Wenn die Temperaturkurve wieder abfällt, 1/0-Knopf anclicken.
Kurve unter einem Namen im gewünschten Arbeitsbereich abspeichern.
Nehmen Sie die Temperatursonde aus der Lösung und spülen Sie sie sorgfältig mit Wasser. Lassen Sie die Sonde also bitte nicht längere Zeit in der Säure!
Beschriften Sie die Kurve, z.B. "Verdünnen konz. Schwefelsäure", evtl. dazu Name des Experimentators.
X-Achse (Zeit) sinnvoll anpassen. Ergebnis etwa:
Wieder abspeichern.
Weitere 40ml Wasser zugeben. Die Lösung ist nun 10%ig und kann für den Hoffmannschen Zersetzungsapparat weiter verwendet werden.

Anmerkung: Wahl der Temperatursonde.

Bei diesem Versuch ist entscheidend, welche Temperatursonde Sie verwenden. Benutzen Sie die Glas-Temperatursonde an Stelle der NiCrNi-Stabtemperatursonde, erhalten Sie ein völlig anderes Ergebnis: die NiCrNi-Stabtemperatursonde besitzt eine sehr kleine Wärmekapazität und reagiert sehr schnell auf Temperaturänderungen. Die mitgelieferte Glas-Temperatursonde dagegen ist wesentlich träger, durch das umgebende Duran-Glasrohr aber auch für aggressive Flüssigkeiten geeignet. Hier jedoch sollten Sie die NiCrNi-Stabtemperatursonde verwenden.
Um Ihnen zu zeigen, wie sehr das Ergebnis von der gewählten Temperatursonde abhängt, haben wir diesen Versuch mit den beiden Typen durchgeführt:

Beim Vergleich der Abbildungen 2 und 3 wird noch ein Unterschied deutlich: bei der Durchführung, die in Abb. 2 dargestellt ist, wurde die Schwefelsäure langsamer zugegeben. Daher ist der Anstieg flacher als bei der Wiederholung für Abb. 3. Außerdem ist die Gefahr von Spritzern kleiner.

Anregung: Diskussion des Verlaufs

Diskutieren Sie mit Ihren Schülern folgende Punkte:

Warum darf der Versuch nicht umgekehrt durchgeführt werden (Wasser in Schwefelsäure?

Berechnen Sie die Konzentration der Schwefelsäure nach dem Versuch.

Entsorgung:

w(H₂SO₄)=10% Schwefelsäure z.B. für Hoffmannschen Zersetzungsapparat weiter verwenden.

Download:

Anleitung für Lehrer

Anleitung für Schüler

Parameter für ChemEx

Didaktik der Chemie
Universität Bayreuth