Versuch: Regeneration von Chromschwefelsäure durch Ionenaustauscher
Schülerversuch; 20 min.
Beim Experimentieren den Allgemeinen Warnhinweis unbedingt beachten.
Hinweis
Wir gehen hier von einer kupferhaltigen Modellmischung aus. Der Nachweis der verschiedenen Ionen
erfolgt nach den klassischen Analyseverfahren:
Geräte
Zweikammerapparatur aus diesem Versuch, 2 Platinelektroden,
Netzgerät (20 V Gleichspannung), Kabel, Tropfpipetten, Reagenzgläser.
Chemikalien und Material
Nafion(R)-Membran,
Kaliumchrom(III)-sulfatlösung (c = 0,05 mol/l), schwefelsaure Kupfer(II)-sulfatlösung
(c(CuSO4) = 0,05 mol/l; c(H2SO4) = 0,05 mol/l), Acetatpuffer
(c = 0,1 mol/l; pH = 4,7), konzentrierte Ammoniaklösung (C), Diphenylcarbazidlösung
(1 g Diphenylcarbazid (Xn) in 100 ml Aceton (F) und 1 Tropfen Eisessig (C)), Wasserstoffperoxidlösung
(w = 30 %) (C).
Durchführung
Du trennst die beiden Kammern eines Zweikammersystems durch eine Nafion(R)-Membran.
Den Anodenraum füllst du mit Kaliumchrom(III)-sulfatlösung und schwefelsaurer Kupfer(II)-sulfatlösung
im Verhältnis 1:1. Der Kathodenraum wird mit Acetatpuffer gefüllt. Nun elektrolysierst du 30 min bei 20 V.
Nachweis von Dichromat-Ionen im Anodenraum
Hierzu entnimmst du dem Anodenraum einige ml der Lösung, gibst sie in ein Reagenzglas und fügst 3 Tropfen
Diphenylcarbazidlösung hinzu. Bei Anwesenheit von Dichromat-Ionen färbt sich die Lösung intensiv purpur.
Nachweis von Cu2+-Ionen im Kathodenraum
Dem Kathodenraum entnimmst du hierzu einige ml und gibst sie zusammen mit 1 - 2 ml konz. Ammoniaklösung
in ein Reagenzglas. Bei Anwesenheit von Kupfer(II)-Ionen färbt sich die Lösung tiefblau. Ferner achtest du auf
die Farbänderung der Lösung während der Elektrolyse und eventuelle Metallabscheidungen an der Elektrode.
Nachweis von Cr3+-Ionen im Kathodenraum
Du entnimmst dem Kathodenraum wiederum einige ml und gibst 1 - 2 ml Wasserstoffperoxid hinzu.
Eventuell vorhandene Cr3+-Ionen werden dabei zu Chromat-Ionen oxidiert. Diese lassen sich
wie beschrieben mit Diphenylcarbazidlösung nachweisen.
Ergebnis
Im Anodenraum wird Chromschwefelsäure regeneriert, da ein Teil der Chrom(III)-Ionen zu Chromat-Ionen
oxidiert wird. Im Kathodenraum reichern sich neben den restlichen Chrom(III)-Ionen vor allem die
Kupfer-Ionen an und scheiden sich an der Elektrode ab.