Czy potrafisz podać przykłady tlenków, które reagują z tlenem? Zapoznaj się z poniższym doświadczeniem, w którym zweryfikowano postawioną hipotezę, zanotowano obserwacje, wyniki i sformułowano wnioski. Następnie, w celu utrwalenia wiedzy, rozwiąż podane poniżej zadania.

Analiza eksperymentu:

Badanie reaktywności tlenków w reakcjach z tlenem.

Problem badawczy:

Czy tlenek azotu($\text{II}$), tlenek magnezu i tlenek miedzi($\text{I}$) reagują z tlenem?

Hipoteza:

Tlenek azotu($\text{II}$) i tlenek miedzi($\text{I}$) reagują z tlenem, a tlenek magnezu nie reaguje z tlenem.

Sprzęt laboratoryjny:

• probówki – podłużne naczynie szklane do przeprowadzania prostych reakcji chemicznych;

• krystalizator – płaskie, szklane naczynie laboratoryjne, służące do przeprowadzania krystalizacji, przypomina zlewkę, jednak średnica dna w krystalizatorze jest większa niż wysokość ścianek, w przeciwieństwie do zlewki;

• statyw z uchwytem na probówkę – pionowy pręt ze stabilną podstawą, umożliwiający mocowanie na wybranej wysokości, np. szkła laboratoryjnego, umieszczonego w łapie lub innym uchwycie;

• łyżeczka – długi trzonek wykonany ze szkła, porcelany lub metalu, zakończony z jednej strony łyżeczką;

• pipeta – wąska rurka do pobierania i przenoszenia niewielkiej ilości cieczy przy pomocy ssawki;

• palnik – rodzaj sprzętu z regulacją płomienia, umożliwiający podgrzewanie substancji chemicznych;

• korek do probówki z rurką odprowadzającą – korek, z reguły gumowy lub teflonowy, z dziurką, w której umieszczona jest rurka, umożliwiająca odprowadzanie np. gazu wydzielającego się podczas reakcji.

Odczynniki chemiczne:

miedź; kwas azotowy($\text{V}$).

Przebieg eksperymentu:

Część $1$

1. Umieszczenie probówki w statywie.

2. Napełnienie drugiej probówki wodą destylowaną i umieszczenie jej do góry dnem w krystalizatorze wypełnionym wodą.

3. Wrzucenie do probówki zamontowanej na statywie niewielkiej ilości wiórków miedzi i dodanie kilku mililitrów rozcieńczonego roztworu kwasu azotowego($\text{V}$).

4. Zamknięcie probówki korkiem z rurką, wprowadzoną do drugiej probówki, umieszczoną w wodzie i odwróconą do góry dnem.

5. Wyciągnięcie probówki wypełnionej zebranym gazem z wody i obrócenie jej dnem do dołu.

Część $2$

1. Umieszczenie probówki w statywie.

2. Do probówki umieszczonej w statywie wprowadzono łyżeczką niewielką ilość tlenku miedzi($\text{I}$).

3. Zawartość probówki ogrzewano w płomieniu palnika. Zanotowano obserwacje.

4. Doświadczenie potwórzono dla tlenku magnezu.

Obserwacje:

Część $1$

Metal roztwarza się, powstaje niebieski, klarowny roztwór. W probówce wypełnionej wodą zbiera się bezbarwny gaz, który wypiera wodę z probówki. Po obróceniu probówki dnem do dołu, u wylotu probówki j zaobserwowano brunatny gaz.

Część $2$

W czasie ogrzewania tlenku miedzi($\text{I}$) brunatnoczerwone ciało stałe zmienia zabarwienie na czarne.

W czasie ogrzewania tlenku magnezu nie zaobserwowano objawów reakcji.

Wyniki:

Część $1$

W wyniku reakcji powstaje tlenek azotu($\text{II}$), który reaguje z tlenem z powietrza i powstaje brunatny gaz – tlenek azotu($\text{IV}$).

Część $2$

W wyniku ogrzewania brunatnoczerwony tlenek miedzi($\text{I}$) reaguje z tlenem zawartym w powietrzu, w wyniku czego tworzy się tlenek miedzi($\text{II}$) – czarne ciało stałe.

Tlenek magnezu nie reaguje z tlenem z powietrza.

Wnioski:

Na podstawie przeprowadzonych prób stwierdzono, że tlenek azotu($\text{II}$) i tlenek miedzi($\text{I}$) reagują z tlenem zawartym w powietrzu (przy czym ten drugi reaguje z tlenem w widoczny sposób dopiero po ogrzaniu). Z kolei tlenek magnezu nie reaguje z tlenem. W związku z powyższym hipoteza została potwierdzona.

Równania reakcji chemicznych:

Część $1$

$3 \text{Cu}+8 {\text{HNO}}_{3\left(\text{rozc}.\right)}\to 3 \text{Cu}{\left({\text{NO}}_3\right)}_2+2\text{ NO}+4 {\text{H}}_2\text{O}$

$2 \text{NO}+{\text{O}}_2\to 2 {\text{NO}}_2$

Część $2$

$2 {\text{Cu}}_2\text{O}+{\text{O}}_2\stackrel{\text{ogrzewanie}}{\to }4 \text{CuO}$