Experiment
7

Overzicht

In dit experiment weeg je nauwkeurig een monster magnesiummetaal af, en vervolgens verwarm je het monster in de lucht. Magnesiummetaal reageert met de zuurstof (O2) in de lucht en vormt magnesiumoxide. Mg + O2 ® magnesiumoxide

Nadat het magnesiummonster volledig heeft gereageerd, bepaal je de massa van het magnesiumoxide-product. Uit deze twee massa’s bereken je de procentuele samenstelling van magnesiumoxide.

Berekeningen

Voorstel dat bij dit experiment de onderstaande gegevens zijn opgetekend (zie Blz. 33, hoofdstuk I).

Noteer dat het experiment je vraagt om in een klein bekerglas de aanvankelijke massa van het opgenomen magnesiummetaal te bepalen. De geregistreerde massa magnesium voor pagina 33, paragraaf I, deel (a) moet alleen de massa van het magnesiummetaal zelf zijn (dus niet de massa van het bekerglas waarin de massabepaling is gedaan). Uw antwoord moet tussen 0,3 en 0,4 g liggen (als u een groter getal hebt dan dit, telt u de massa van het bekerglas mee). De massa’s die op bladzijde 33 in sectie I, deel (c) staan vermeld, omvatten ook de massa van de recipiënten (de massa van de lege recipiënten wordt vermeld in sectie I, deel (b)). Merk op dat alle massa’s met vier decimalen op de elektronische balans moeten worden bepaald: dit resulteert in typisch 6 significante cijfers wanneer de massa’s van de recipiënten worden meegerekend, waardoor de massa’s van magnesium en magnesiumoxide met vier significante cijfers kunnen worden bepaald.

Pagina 33 Deel II

a. Massa van het product

De massa van het product die in alle volgende berekeningen moet worden gebruikt, is gebaseerd op de uiteindelijke massa van de kroes/het bekerglas en de inhoud (nadat alle verhittingen zijn voltooid) min de massa van het lege vat (voordat het magnesium erin werd gedaan). Bereken voor de bovenstaande gegevens de massa van het product en klik dan hier om je antwoord te controleren.

b. Massa van de gereageerde zuurstof

Omdat het product van je reactie zuiver magnesiumoxide moet zijn (dat magnesium en zuurstof bevat), en het oorspronkelijke materiaal zuiver elementair magnesium was, moet de massa van de gereageerde zuurstof gewoon het verschil in deze twee massa’s zijn. Bereken met behulp van bovenstaande gegevens de massa van de zuurstof die gereageerd heeft met het genomen magnesiummonster, en klik vervolgens hier om je antwoord te controleren.

c. Gereageerd aantal mol magnesium

Het aantal gereageerd aantal mol magnesium is gebaseerd op de genomen massa magnesium en de molaire massa van magnesium (24,31 g per mol Mg). Bereken voor bovenstaande gegevens het aantal mol magnesium dat gereageerd heeft en klik vervolgens hier om je antwoord te controleren.

d. Mollen zuurstof die gereageerd hebben

Het aantal mol zuurstofatomen in 0,2270 g zuurstof (hierboven berekend) wordt berekend met behulp van de atoommassa van zuurstof (16,00 g per mol). Merk op dat zuurstofatomen individueel in MgO voorkomen….not als O2 moleculen. Bereken het aantal mol zuurstofatomen in 0,2270 g zuurstof, en klik dan hier om je antwoord te controleren.

e. Verhouding mol Mg-atomen tot mol O-atomen

De empirische formule geeft de kleinste gehele getalsverhouding weer van de soorten atomen in een verbinding. Op experimentele basis hebben we vastgesteld dat 0,01397 mol magnesium is samengevoegd met 0,01419 mol zuurstof. Dit betekent dat het aantal zuurstofatomen dat per magnesiumatoom is gecombineerd, wordt gegeven door de verhouding

f. Empirische formule (kleine gehele getallen)

Omdat we geen “1,016” zuurstofatomen kunnen hebben, en omdat er in elk streven experimentele fouten zitten, ronden we deze verhouding af op het gehele getal één. Deze verbinding bevat één zuurstofatoom voor elk magnesiumatoom, en dus is de empirische formule eenvoudig MgO.

g. Experimenteel % Mg (in massa) in het product

Het percentage magnesium (in massa) is gebaseerd op de massa van het genomen magnesium en de massa van het gevormde product. Bereken voor de bovenstaande gegevens het massapercentage magnesium dat in het experiment is bepaald en klik vervolgens hier om je antwoord te controleren.

h. Werkelijke formule van magnesiumoxide (gebaseerd op oxidatiegetallen)

In de “Nomenclatuur Workshop” heb je geoefend met het schrijven van formules voor verbindingen, en in veel gevallen was je in staat om de plaats van een bepaald representatief element in het Periodiek Systeem te gebruiken om de lading van het ion te bepalen dat het element in verbindingen zou vormen. Aangezien magnesium een groep 2A element is, vormt het +2 ionen: Mg2+. Aangezien zuurstof een groep 6A-element is, vormt het -2-ionen: O2-. Dus op basis van deze ladingen, zouden we voorspellen dat de formule van magnesiumoxide MgO zou moeten zijn (een +2 ion gecombineerd met een -2 ion).

i. Theoretisch % Mg naar Massa

Op basis van de voorspelde formule van magnesiumoxide (deel h hierboven), kunnen we het “theoretische” massapercentage van magnesium in magnesiumoxide berekenen.

j. % fout in procent magnesium

Dit vergelijkt uw experimentele waarde voor het %Mg met het theoretische % Mg op basis van de echte formule . Als je je experiment heel zorgvuldig hebt gedaan, zou dit getal minder dan 1% moeten zijn. Voor de gegevens hierboven

Het minteken in de fout geeft aan dat mijn resultaat iets lager was dan de echte waarde.

Vragen

We kunnen de antwoorden niet voor u geven, maar hier zijn enkele “nuttige hints”.

1. Wanneer in de vraag sprake is van “elementaire” zuurstof, dan wordt daarmee de vorm bedoeld waarin zuurstof in de atmosfeer wordt aangetroffen.
2. Wanneer in de vraag staat “elementaire” stikstof, dan wordt hiermee de vorm bedoeld waarin stikstof in de atmosfeer wordt aangetroffen.
3. Deze vergelijking is geschreven op basis van wat je in stap 7 en 8 van de procedure hebt gedaan (wat heb je op dit punt aan de smeltkroes toegevoegd??) en de informatie die in de vraag zelf wordt gegeven.
4. Bij dit soort vragen moet je uitgaan van de meest extreme situatie. Stel dat je drie monsters van 1.000 g magnesium had. Stel dat je één monster magnesium verhit in zuivere zuurstof, zodat het volledig wordt omgezet in magnesiumoxide (zonder dat je je zorgen hoeft te maken over de aanwezigheid van magnesiumnitride. Wat is het % Mg in dit product? Stel dat je een ander magnesiummonster verhit in zuivere stikstof zodat het volledig wordt omgezet in magnesiumnitride. Wat zou het % Mg in dit product zijn? Stel dat je het derde monster verhit in lucht, een mengsel van magnesium en zuurstof, en ontdekt dat het product voornamelijk magnesiumoxide is, maar verontreinigd is met een kleine hoeveelheid magnesiumnitride? Hoe zou het % Mg van dit mengsel van magnesiumoxide en magnesiumnitride zich verhouden tot het % Mg in zuiver MgO en het % Mg in zuiver Mg3N2??