Aluminiumfolie reageert met koperoplossing

Dit experiment illustreert de verplaatsing van koper uit koper(II)sulfaatoplossing (CuSO₄) met aluminiumfolie. Studenten voegen aluminiumfolie toe aan koper(II)sulfaatoplossing (CuSO₄) en nemen geen reactie waar. Vervolgens wordt natriumchloride toegevoegd en opgelost. Een reactie treedt op en de oplossing is erg warm, aluminium lost op en roodkoper is zichtbaar.

1.Onderzoeksvraag

Welk stof wordt er gevormd na de reactie van aluminiumfolie met een kopersulfaatoplossing?

2.Voorbereiding

a.Materiaal + stoffen

• 2g NaCl
•  0,8 mol/l Koper(II)sulfaat (CuSO_4(aq))
•  erlenmeyer 250 mL
•  maatcilinder 100 mL
•  aluminiumfolie (2cm – 2cm)
•  gedestilleerd water

b.Opstelling (foto)

c.Etiketten

3.Uitvoeren

a.Werkwijze

1. Meet ongeveer 20 ml koper(II)sulfaatoplossing (CuSO_4(aq)) in de erlenmeyer.
2. Voeg een vierkant aluminiumfolie toe.
3. Kijk als je een reactie kan waarnemen.
4. Voeg een 2g natriumchloride toe en roer om op te lossen.
5. Let op eventuele wijzigingen. Als er niets gebeurt, voeg dan meer natriumchloride toe
6. Heeft verplaatsing van koper (Cu) uit koper(II)sulfaat (CuSO_4(aq)) opgetreden?

 

!!! Zorg ervoor dat de aluminiumfolie volledig wordt verbruikt door de reactie alvorens het in de vuilbak te gooien. Dit om een voortdurende exotherme reactie in de vuilnisbak te voorkomen. Gebruik veel koper(II)sulfaatoplossing (CuSO₄) en natriumchloride (NaCl_(v)) om een volledige reactie te garanderen.

b.Waarneming (+ foto’s)

1. Voordat de natriumchloride wordt toegevoegd, vindt er dan een reactie plaats? Wanneer aluminiumfolie wordt toegevoegd wordt er geen reactie waargenomen.
   Na toevoeging van natriumchloride, lijkt aluminium dan meer of minder reactief?
2. Na toevoegen van NaCl start de reactie, je kan onder het aluminiumfolie ‘belletjes’ ontstaan, later is een zwartverkleuring van het folie waarneembaar en zie je dat de er in de blauwe kopersulfaatoplossing een rode neerslag wordt gevormd.Door toevoegen van zout start de reactie.Volgende tabel kan toegevoegd worden wanneer het als leerlingenpractium wordt uitgevoerd.

   Hoe beïnvloedt het zout op deze verandering?

4.Reflecteren

Wanneer de twee oplossingen met elkaar werden gemengd vormde er zich koperchloride en natriumsulfaat,

CuSO₄ + H₂O + NaCl –> CuCl₂*(H₂O) + Na₂SO₄

Door de overgebleven chloride ionen van het tafelzout wordt er een complex koperzout gevormd koper(II)tetrachloride (ion) genaamd,

CuCl₂*(H₂O) + 2Cl^–   –> CuCl₄^2– + H₂O

Dit complex koperzout tast direct het oxidelaagje van het aluminium aan waardoor eerst een klein deel van het aluminium met het water reageert,

2Al + 6H₂O –> 2Al(OH)₃ + 3H₂

Hierna wordt het aluminium direct aangevallen door het complexe koperzout wat ervoor zorgt dat er puur koper achterblijft.

2Al + 3CuCl₄^2–    –> 2AlCl₄^–  + 4Cl^– + 3Cu

Aluminium toont zijn ware reactiviteit niet totdat de oxidelaag is verstoord. Natriumchloride verstoort deze oxidelaag. Krassen op het oppervlak van de oxidelaag laat de chloride-ionen toe om te reageren met aluminium, dit beïnvloed de samenhang van de oxidelaag. Hierdoor is er een reactie met koper(II)sulfaat. Herinner de studenten hoe koper eruit ziet zodat ze weten waar naar ze moeten kijken. Er wordt een rood koper gevormd.

5. Aanvullingen

1. Aluminium lijkt minder reactief dan koper. De aluminiumfolie is niet in staat om koper te verplaatsen van koper(II)sulfaatoplossing (CuSO₄).
2. Nu is aluminium reactiever omdat het koper verdringt. Aluminium + koper(II)sulfaat geeft koper + aluminiumsulfaat
3. Krassen op het oppervlak van de oxidelaag laat chloride-ionen toe om te reageren met aluminium, dit beïnvloed de samenhang van de oxidelaag. Dit maakt een eenvoudige uitwisselingsreactie mogelijk met het koper(II)sulfaat. De beschermende oxidelaag vormt meteen het aluminium dat blootgesteld is aan de lucht.
4. Je kan een omgekeerde proefbuis boven de erlenmeyer houden tijdens de reactie om zo het gevormde gas op te vangen. Als je voldoende hebt opgevangen kan je een brandende lucifer bij de proefbuis houden. Je zal dan een plofje horen, wat duidt op de vorming van waterstofgas.
5. !!! Zorg ervoor dat de aluminiumfolie volledig wordt verbruikt door de reactie alvorens het in de vuilbak te gooien. Dit om een voortdurende exotherme reactie in de vuilnisbak te voorkomen. Gebruik veel koper(II)sulfaatoplossing (CuSO₄) en natriumchloride (NaCl_(v)) om een volledige reactie te garanderen.

Bronnen

KLIK – KLIK