HARJOITUSTEHTÄVIÄ    

                                                 

Tehtävä 1.

Fe2+-ioni muuttuu Fe3+-ioniksi. Hapettuuko vai pelkistyykö ioni tällöin?

Tehtävä 2.

Typpihappo hapettaa rauta(II)sulfaatin rauta(III)sulfaatiksi rikkihappoisessa liuoksessa. Reaktiossa syntyy myös typpioksidia NO ja vettä.

a) Mitkä ovat rauta(II)sulfaatin ja rauta(III)sulfaatin nimet vanhassa nimeämisjärjestelmässä?

b) Muodosta tasapainottamaton reaktioyhtälö.

c) Tutki hapetuslukujen muutokset yhdisteissä ja päättele kunkin kohdalla tapahtuuko hapettuminen vai pelkistyminen.

d) Tasapainota reaktioyhtälö.

Rauta(II)sulfaattia käytetään biologisen jätevedenpuhdistuksen yhteydessä saostuskemikaalina. Jätevedestä poistetaan fosfori ja eloperäinen aines. Rauta(II)sulfaatin toimintaan liittyy monia kemiallisia periaatteita ja tapahtumia, joita pohditaan seuraavissa tehtävissä.

Tehtävä 3.

Kiinteässä muodossaan rauta(II)sulfaatti, FeSO4 · 7H2O, on kiteinen 2-arvoisen raudan turkoosi suola.

a) Mitä tarkoittaa sanonta 2-arvoinen rautaioni? Entä mitä tarkoittaa 3-arvoinen rautaioni? 

b) Mitä tarkoitetaan, kun yhdisteestä käytetään nimeä suola?

c) Mitä yleisnimeä käytetään kidevettä sisältävästä yhdisteestä?

Tehtävä 4.

Kun jätevettä ilmastetaan eli siihen tuodaan ilman mukana happea, rauta(II)sulfaatin 2-arvoinen rauta hapettuu 3-arvoiseksi seuraavasti: 4 Fe2+ + O2 + 4 H+ ® 4 Fe3+ + 2 H2O. Tässä reaktiossa 7 g Fe2+-ioneja vaatii 1 g happea (O2 ).

a) Selitä esitetyn reaktioyhtälön mukainen hapettumis-pelkistymistapahtuma.

b) Mitä H+-ioni tarkoittaa reaktioyhtälössä?

c) Kuinka Fe2+-ionien hapentarve lasketaan?

Tehtävä 5.

Rauta(III)ionit poistavat jätevedestä fosforia ja eloperäistä kiintoainesta sekä siihen sitoutuneita yhdisteitä.

a) Rauta(III)ionit reagoivat jätevedessä fosfaatti-ionien (PO43-) kanssa seuraavasti: Fe3+ + PO43- FePO4. Nimeä yhdisteet FePO4 ja Fe(OH)3.

b) Rauta(III)ionit esiintyvät vedessä useissa muodoissa, kuten Fe3+, Fe(OH)2+, Fe(OH)2+, Fe2(OH)24+. Miten nämä muodot voidaan tulkita?

c) Kohdan (b) ionit reagoivat veden kolloidikokoa olevien lika-aineiden kanssa saostaen niitä. Miten?

Tehtävä 6.

Jäteveden happamuuden eli pH:n on oltava oikea, jotta fosfori saadaan siitä pois mahdollisimman tarkoin. Kun rautasaostumiskemikaaleja lisätään jäteveteen, ne kuluttavat sen alkaliteettia. Esimerkki tästä on seuraava reaktio:

 Fe3+ + 3H2O Fe(OH)3 + 3H+

Mitä tarkoittaa alkaliteetin kuluttaminen?

Ks. seuraavaksi oikeat vastaukset.

Tehtävät on muokattu Charles E. Mortimerin oppikirjaan liittyvistä verkossa olevista harjoitustehtävistä.
C.E. Mortimer (suom. Marjatta Hakkarainen): KEMIA, Opetushallitus 1997.