Chemie · Klasse 11 · Kapitel
Stoffe trennen, nachweisen und messen
- Entdecken Frage, Vorstellung, Bild
- Merken kommt ins Heft
- Beispiel vorgerechnet, Schritt für Schritt
- Üben selbst rechnen
- Achtung typischer Fehler
- Weiterdenken zum Knobeln und Vernetzen
○ mit Starthilfe, ● für alle, ★ zum Weiterdenken. Du wählst mindestens eine ★-Aufgabe. Du rechnest ins Heft.
1Ich trenne Stoffgemische durch Filtrieren, Dekantieren und Adsorbieren.
MerkenStofftrennung
Jedes Trennverfahren nutzt einen Unterschied der Stoffe.
Filtrieren trennt nach Teilchengröße, Dekantieren nach Dichte.
BeispielFiltrieren, Dekantieren, Adsorbieren
Schritt für Schritt
- Suche den Unterschied bei Chlorophyll in Blättern.
- Er liegt in der Löslichkeit.
- Passend ist Extrahieren mit Ethanol.
- Suche den Unterschied bei Chlorophyll in Blättern.
- Er liegt in der Löslichkeit.
- Passend ist Extrahieren mit Ethanol.
AchtungTrennverfahren ohne passende Eigenschaft
Salzwasser filtern, um das Salz zu bekommen.
Salz ist gelöst und geht durch den Filter. Eindampfen trennt nach der Siedetemperatur.
Frag dich: In welcher Eigenschaft unterscheiden sich die beiden Stoffe? Such dann das passende Verfahren.
ÜbenJetzt du
- ○1Wozu dient Aktivkohle beim Entfärben einer Farbstofflösung?So fängst du an:Aktivkohle hat eine riesige innere Oberfläche.
Lösung zeigen
- Aktivkohle hat eine riesige innere Oberfläche.
- Farbstoffmoleküle lagern sich dort an.
- Das heißt Adsorption.
Ergebnis:Farbstoffmoleküle haften an der großen Oberfläche der Kohle - ●2Mit welchem Verfahren trennt man Sand aus einer Salzlösung, und welche Eigenschaft nutzt es?
Lösung zeigen
- Sandkörner sind groß, gelöste Ionen sind klein.
- Der Filter hält die großen Körner zurück.
- Gelöstes Salz läuft mit dem Wasser durch.
Ergebnis:Filtrieren, es nutzt den Unterschied in der Teilchengröße - ★3Warum lässt sich eine Salzlösung nicht durch Filtrieren trennen?
Lösung zeigen
- Im Wasser liegen einzelne Ionen vor.
- Sie sind kleiner als jede Filterpore.
- Das Salz läuft mit dem Wasser hindurch.
Ergebnis:Die gelösten Ionen sind kleiner als die Poren des Filters
2Ich gewinne Reinstoffe durch Extraktion, Destillation und Umkristallisation.
MerkenReinstoffe gewinnen
Extraktion nutzt die Löslichkeit.
Destillation nutzt die Siedetemperatur. Umkristallisation nutzt die Temperaturabhängigkeit.
BeispielExtraktion, Destillation, Umkristallisation
Schritt für Schritt
- Cyclohexan siedet bei 81 Grad Celsius, Heptan bei 98 Grad Celsius.
- Der leichter flüchtige Stoff verdampft zuerst.
- Zu Beginn geht überwiegend Cyclohexan über.
- Cyclohexan siedet bei 81 Grad Celsius, Heptan bei 98 Grad Celsius.
- Der leichter flüchtige Stoff verdampft zuerst.
- Zu Beginn geht überwiegend Cyclohexan über.
AchtungReihenfolge der Destillation nach der Menge statt nach der Siedetemperatur
Zuerst geht der Stoff über, den es mehr im Gemisch gibt. Das Destillat hat dasselbe Verhältnis wie das Gemisch.
Zuerst geht der Stoff mit der niedrigeren Siedetemperatur über, das Destillat ist reich an ihm.
Vergleiche die Siedetemperaturen der beiden Stoffe und ordne sie nach der Reihenfolge des Übergehens.
ÜbenJetzt du
- ○4Warum eignet sich Wasserdampfdestillation für empfindliche Duftstoffe wie Limonen?So fängst du an:Wasser und Öl bilden ein Gemisch mit niedrigerer Siedetemperatur.
Lösung zeigen
- Wasser und Öl bilden ein Gemisch mit niedrigerer Siedetemperatur.
- Das Öl wird mit dem Dampf übergetrieben.
- Dabei erträgt der Stoff keine hohe Temperatur.
Ergebnis:Das Gemisch siedet unter 100 Grad Celsius, der Stoff wird schonend übergetrieben - ●5Wie funktioniert das Umkristallisieren von Benzoesäure aus Wasser?
Lösung zeigen
- Die Löslichkeit steigt mit der Temperatur.
- Beim Abkühlen kristallisiert der Hauptstoff aus.
- Verunreinigungen bleiben in der Lösung.
Ergebnis:In heißem Wasser lösen, heiß filtrieren und langsam abkühlen, die reine Säure kristallisiert aus - ★6Ethanol (78 Grad Celsius) und Wasser (100 Grad Celsius) werden destilliert. Was enthält das Destillat zu Beginn überwiegend?
Lösung zeigen
- Ethanol siedet bei niedrigerer Temperatur.
- Es verdampft zuerst und geht über.
- Das erste Destillat ist ethanolreich.
Ergebnis:Überwiegend Ethanol, weil der leichter flüchtige Stoff zuerst übergeht
3Ich werte Papier- und Dünnschichtchromatogramme aus.
MerkenChromatografie
Rf ist die Laufstrecke der Substanz geteilt durch die der Front.
Er liegt immer zwischen 0 und 1.
BeispielChromatografie und Rf-Wert
Schritt für Schritt
- Die Laufstrecke der Substanz ist Rf mal Frontstrecke.
- 0,35 · 20 cm
- Die Substanz ist 7 cm gewandert.
- Die Laufstrecke der Substanz ist Rf mal Frontstrecke.
- 0,35 · 20 cm
- Die Substanz ist 7 cm gewandert.
AchtungRf-Wert mit Strecken oder Papierlänge verwechselt
Der Rf-Wert hängt nur von der Papierlänge ab und ist in jedem Laufmittel gleich.
Der Rf-Wert gilt für ein Laufmittel und eine stationäre Phase. Er ist ein Verhältnis, unabhängig von der Papierlänge.
Vergleiche den Rf-Wert eines Stoffes in zwei Laufmitteln und beschreibe den Unterschied.
ÜbenJetzt du
- ○7Eine Substanz legt 19 Zentimeter zurück, die Laufmittelfront 20 Zentimeter. Bestimme: Welchen Rf-Wert hat die Substanz?So fängst du an:Rf = Strecke der Substanz : Strecke der Front.
Lösung zeigen
- Rf = Strecke der Substanz : Strecke der Front.
- Rf = 19 cm : 20 cm.
- Rf = 0,95
Ergebnis:0,95 - ●8Eine Substanz hat den Rf-Wert 0,80. Die Laufmittelfront hat 5 cm zurückgelegt. Bestimme: Wie weit ist die Substanz gewandert?
Lösung zeigen
- Die Laufstrecke der Substanz ist Rf mal Frontstrecke.
- 0,80 · 5 cm
- Die Substanz ist 4 cm gewandert.
Ergebnis:4 cm - ★9Welche Aussage über den Rf-Wert eines Stoffes stimmt?
Lösung zeigen
- Der Rf-Wert beschreibt die Wechselwirkung des Stoffes mit beiden Phasen.
- Ändert sich eine Phase, ändert sich der Wert.
- Die Laufstrecke selbst spielt keine Rolle.
Ergebnis:Er hängt vom Laufmittel und von der stationären Phase ab, nicht von der Laufstrecke
4Ich weise Alkali- und Erdalkalimetalle durch Flammenfärbung nach.
MerkenFlammenfärbung
Jedes Metall färbt die Flamme anders.
Natrium gelb, Kalium violett, Lithium karminrot, Calcium ziegelrot.
BeispielFlammenfärbung
Schritt für Schritt
- Vergleiche mit der Farbtabelle der Flammenfärbung.
- Die Farbe gelbgrün gehört zu Bariumionen.
- Gesucht sind Bariumionen.
- Vergleiche mit der Farbtabelle der Flammenfärbung.
- Die Farbe gelbgrün gehört zu Bariumionen.
- Gesucht sind Bariumionen.
AchtungFlammenfarben den falschen Metallen zugeordnet
Welche Ionen färben die Brennerflamme gelbgrün → Rubidiumionen
Welche Ionen färben die Brennerflamme gelbgrün → Bariumionen
Ordne die sechs Elemente ihrer Flammenfarbe zu und decke dann die Tabelle ab.
ÜbenJetzt du
- ○10Welche Farbe zeigt die Brennerflamme bei Rubidiumionen?So fängst du an:Vergleiche mit der Farbtabelle der Flammenfärbung.
Lösung zeigen
- Vergleiche mit der Farbtabelle der Flammenfärbung.
- Rubidiumionen gehören zu rotviolett.
- Die Flamme ist rotviolett.
Ergebnis:rotviolett - ●11Welche Ionen färben die Brennerflamme blaugrün?
Lösung zeigen
- Vergleiche mit der Farbtabelle der Flammenfärbung.
- Die Farbe blaugrün gehört zu Kupferionen.
- Gesucht sind Kupferionen.
Ergebnis:Kupferionen - ★12Die Flamme zeigt Gelb. Darf man daraus schließen, dass keine anderen Alkalimetalle enthalten sind?
Lösung zeigen
- Natrium ist fast überall als Spur vorhanden.
- Sein Gelb überstrahlt zum Beispiel das Violett von Kalium.
- Das Kobaltglas filtert das Gelb heraus.
Ergebnis:Nein, Natriumgelb überdeckt schwächere Farben, ein Kobaltglas hilft
5Ich weise Ionen durch Fällungsreaktionen nach.
MerkenFällungsnachweise
Das Reagenz bildet mit dem gesuchten Ion einen schwer löslichen Niederschlag.
Vor dem Chloridnachweis wird angesäuert.
BeispielIonen-Nachweise durch Fällungsreaktionen
Schritt für Schritt
- Das Reagenz Bariumchlorid-Lösung liefert den Fällungspartner.
- Er bildet mit Sulfationen einen schwer löslichen Stoff.
- Es fällt weißes Bariumsulfat aus.
- Das Reagenz Bariumchlorid-Lösung liefert den Fällungspartner.
- Er bildet mit Sulfationen einen schwer löslichen Stoff.
- Es fällt weißes Bariumsulfat aus.
AchtungFällungsreagenz oder Niederschlag falsch zugeordnet
Chlorid fällt mit Bariumchlorid, Sulfat mit Silbernitrat, und Silberiodid ist weiß.
Chlorid: Silbernitrat, weißes Silberchlorid. Sulfat: Bariumchlorid, weißes Bariumsulfat. Iodid: Silbernitrat, gelbes Silberiodid.
Schreib das Kation des Reagenz und das gesuchte Anion auf und prüfe in der Löslichkeitstabelle, ob ein Niederschlag entsteht.
ÜbenJetzt du
- ○13Zu einer Lösung mit Bromidionen wird Silbernitrat-Lösung gegeben. Welcher Niederschlag fällt aus?So fängst du an:Das Reagenz Silbernitrat-Lösung liefert den Fällungspartner.
Lösung zeigen
- Das Reagenz Silbernitrat-Lösung liefert den Fällungspartner.
- Er bildet mit Bromidionen einen schwer löslichen Stoff.
- Es fällt gelblichweißes Silberbromid aus.
Ergebnis:Gelblichweißes Silberbromid - ●14Zu einer Lösung mit Silberionen wird Natriumchlorid-Lösung gegeben. Welcher Niederschlag fällt aus?
Lösung zeigen
- Das Reagenz Natriumchlorid-Lösung liefert den Fällungspartner.
- Er bildet mit Silberionen einen schwer löslichen Stoff.
- Es fällt weißes Silberchlorid aus.
Ergebnis:Weißes Silberchlorid - ★15Zu 50 mL Probe mit c(Cl⁻) = 0,10 mol/L wird Silbernitrat im Überschuss gegeben. Bestimme: Wie viel Silberchlorid fällt aus? M(AgCl) = 143,5 g/mol.
Lösung zeigen
- n(Cl⁻) = 0,10 mol/L · 0,050 L = 0,0050 mol.
- Je Chlorid fällt ein AgCl: n(AgCl) = 0,0050 mol.
- m = 0,0050 mol · 143,5 g/mol = 0,72 g
Ergebnis:0,72 g
6Ich bestimme Konzentrationen mit der Fotometrie.
MerkenFotometrie
Die Absorbanz ist proportional zur Konzentration.
Mit einer Eichlösung folgt die Konzentration der Probe.
BeispielFotometrie und Lambert-Beer-Gesetz
Schritt für Schritt
- Die Absorbanz ist proportional zur Konzentration.
- 0,40 : 0,20 = 2.
- c = 2 · 2 mg/L = 4 mg/L
- Die Absorbanz ist proportional zur Konzentration.
- 0,40 : 0,20 = 2.
- c = 2 · 2 mg/L = 4 mg/L
AchtungAbsorbanz und Konzentration falsch verknüpft
Mehr Absorbanz heißt weniger Konzentration. Die Absorbanz wächst mit dem Quadrat der Konzentration.
Die Absorbanz ist proportional zur Konzentration: doppelte Konzentration, doppelte Absorbanz.
Berechne das Verhältnis der Absorbanzen und wende es auf die Konzentration an.
ÜbenJetzt du
- ○16Eine Eichlösung mit 10 mg/L liefert die Absorbanz 0,40. Die Probe hat die Absorbanz 0,80. Bestimme: Welche Konzentration hat die Probe?So fängst du an:Die Absorbanz ist proportional zur Konzentration.
Lösung zeigen
- Die Absorbanz ist proportional zur Konzentration.
- 0,80 : 0,40 = 2.
- c = 2 · 10 mg/L = 20 mg/L
Ergebnis:20 mg/L - ●17Eine Eichlösung mit 8 mg/L liefert die Absorbanz 0,20. Die Probe hat die Absorbanz 0,40. Bestimme: Welche Konzentration hat die Probe?
Lösung zeigen
- Die Absorbanz ist proportional zur Konzentration.
- 0,40 : 0,20 = 2.
- c = 2 · 8 mg/L = 16 mg/L
Ergebnis:16 mg/L - ★18Eine Eichlösung mit 4,0 mg/L liefert die Absorbanz 0,20. Die Probe hat die Absorbanz 0,35. Bestimme: Welche Konzentration hat sie?
Lösung zeigen
- Die Absorbanz ist proportional zur Konzentration.
- 0,35 : 0,20 = 1,75.
- c = 1,75 · 4,0 mg/L = 7,0 mg/L
Ergebnis:7,0 mg/L
7Ich bestimme den Schmelzpunkt und prüfe damit die Reinheit eines Stoffes.
MerkenSchmelzpunkt
Ein reiner Stoff schmilzt in einem engen Bereich.
Verunreinigungen senken den Schmelzpunkt und verbreitern den Bereich.
BeispielSchmelzpunkt und Reinheit
Schritt für Schritt
- Der Schmelzpunkt ist eine Stoffeigenschaft.
- Lies ihn in der Tabelle ab.
- Reines Salicylsäure schmilzt bei 159 Grad Celsius.
- Der Schmelzpunkt ist eine Stoffeigenschaft.
- Lies ihn in der Tabelle ab.
- Reines Salicylsäure schmilzt bei 159 Grad Celsius.
AchtungSchmelzpunkt dem falschen Stoff zugeordnet
Bei welcher Temperatur schmilzt reines Salicylsäure laut Tabelle → 122 Grad Celsius
Bei welcher Temperatur schmilzt reines Salicylsäure laut Tabelle → 159 Grad Celsius
Setze den gemessenen Wert neben die Tabellenwerte und suche den nächsten.
ÜbenJetzt du
- ○19Eine Probe schmilzt scharf bei 153 Grad Celsius. Welcher der drei Stoffe liegt am wahrscheinlichsten vor?So fängst du an:Vergleiche den gemessenen Wert mit den Tabellenwerten.
Lösung zeigen
- Vergleiche den gemessenen Wert mit den Tabellenwerten.
- wasserfreie Citronensäure schmilzt bei 153 Grad Celsius.
- Am wahrscheinlichsten ist wasserfreie Citronensäure.
Ergebnis:wasserfreie Citronensäure - ●20Eine Probe schmilzt zwischen 118 und 122 Grad Celsius, reine Benzoesäure bei 122 Grad Celsius. Welche Schlussfolgerung ist begründet?
Lösung zeigen
- Ein reiner Stoff schmilzt in einem Bereich von höchstens 1 bis 2 Grad.
- Hier sind es 4 Grad.
- Die Probe ist wahrscheinlich verunreinigt.
Ergebnis:Die Probe enthält vermutlich Verunreinigungen - ★21Eine Probe schmilzt scharf bei 146 Grad Celsius. Welcher der drei Stoffe liegt am wahrscheinlichsten vor?
Lösung zeigen
- Vergleiche den gemessenen Wert mit den Tabellenwerten.
- Glucose schmilzt bei 146 Grad Celsius.
- Am wahrscheinlichsten ist Glucose.
Ergebnis:Glucose
Vermischte Übungen
Alles durcheinander – wie in der Arbeit. Überleg bei jeder Aufgabe zuerst: Welches Ziel ist das?
Üben
- ●22Mit welchem Verfahren trennt man ein Farbstoff in Lösung, und welche Eigenschaft wird genutzt?
Lösung zeigen
- Suche den Unterschied bei ein Farbstoff in Lösung.
- Er liegt in der Haften an der Oberfläche.
- Passend ist Adsorbieren an Aktivkohle.
Ergebnis:Adsorbieren an Aktivkohle, es nutzt Haften an der Oberfläche - ●23Eine Substanz legt 7 Zentimeter zurück, die Laufmittelfront 10 Zentimeter. Bestimme: Welchen Rf-Wert hat die Substanz?
Lösung zeigen
- Rf = Strecke der Substanz : Strecke der Front.
- Rf = 7 cm : 10 cm.
- Rf = 0,70
Ergebnis:0,70 - ●24Zu einer Lösung mit Calciumionen wird Ammoniumoxalat-Lösung gegeben. Welcher Niederschlag fällt aus?
Lösung zeigen
- Das Reagenz Ammoniumoxalat-Lösung liefert den Fällungspartner.
- Er bildet mit Calciumionen einen schwer löslichen Stoff.
- Es fällt weißes Calciumoxalat aus.
Ergebnis:Weißes Calciumoxalat - ●25Eine Eichlösung mit 2 mg/L liefert die Absorbanz 0,40. Die Probe hat die Absorbanz 1,20. Bestimme: Welche Konzentration hat die Probe?
Lösung zeigen
- Die Absorbanz ist proportional zur Konzentration.
- 1,20 : 0,40 = 3.
- c = 3 · 2 mg/L = 6 mg/L
Ergebnis:6 mg/L - ●26Bei welcher Temperatur schmilzt reines wasserfreie Citronensäure laut Tabelle?
Lösung zeigen
- Der Schmelzpunkt ist eine Stoffeigenschaft.
- Lies ihn in der Tabelle ab.
- Reines wasserfreie Citronensäure schmilzt bei 153 Grad Celsius.
Ergebnis:153 Grad Celsius - ●27Mit welchem Verfahren trennt man Sand und Wasser, und welche Eigenschaft wird genutzt?
Lösung zeigen
- Suche den Unterschied bei Sand und Wasser.
- Er liegt in der Teilchengröße.
- Passend ist Filtrieren.
Ergebnis:Filtrieren, es nutzt Teilchengröße
Auf einen Blick
MerkenDas Wichtigste
- Stofftrennung
- Jedes Trennverfahren nutzt einen Unterschied der Stoffe.
- Reinstoffe gewinnen
- Extraktion nutzt die Löslichkeit.
- Chromatografie
- Rf ist die Laufstrecke der Substanz geteilt durch die der Front.
- Flammenfärbung
- Jedes Metall färbt die Flamme anders.
- Fällungsnachweise
- Das Reagenz bildet mit dem gesuchten Ion einen schwer löslichen Niederschlag.
- Fotometrie
- Die Absorbanz ist proportional zur Konzentration.
- Schmelzpunkt
- Ein reiner Stoff schmilzt in einem engen Bereich.
Kannst du das?
Je Ziel eine Aufgabe. Rechne sie ins Heft, dann kreuz ehrlich an. Keine Punkte, keine Note – der Test ist für dich.
ÜbenSelbsttest
Ich trenne Stoffgemische durch Filtrieren, Dekantieren und Adsorbieren.
28Mit welchem Verfahren trennt man Ethanol und Wasser, und welche Eigenschaft wird genutzt?Lösung zeigen
Ergebnis:Destillieren, es nutzt SiedetemperaturIch gewinne Reinstoffe durch Extraktion, Destillation und Umkristallisation.
29Ein Gemisch aus Ethylacetat (77 Grad Celsius) und Wasser (100 Grad Celsius) wird destilliert. Welcher Stoff geht zu Beginn überwiegend über?Lösung zeigen
Ergebnis:Ethylacetat, weil er bei niedrigerer Temperatur siedetIch werte Papier- und Dünnschichtchromatogramme aus.
30Eine Substanz hat den Rf-Wert 0,80. Die Laufmittelfront hat 5 cm zurückgelegt. Bestimme: Wie weit ist die Substanz gewandert?Lösung zeigen
Ergebnis:4 cmIch weise Alkali- und Erdalkalimetalle durch Flammenfärbung nach.
31Welche Farbe zeigt die Brennerflamme bei Rubidiumionen?Lösung zeigen
Ergebnis:rotviolettIch weise Ionen durch Fällungsreaktionen nach.
32Eine Probe gibt mit Bariumchlorid-Lösung einen weißen Niederschlag, der sich in Salzsäure nicht löst. Welches Ion war enthalten?Lösung zeigen
Ergebnis:Sulfationen, der Niederschlag ist BariumsulfatIch bestimme Konzentrationen mit der Fotometrie.
33Was misst ein Fotometer bei der Analyse einer Lösung?Lösung zeigen
Ergebnis:Wie stark die Lösung Licht einer bestimmten Wellenlänge schwächtIch bestimme den Schmelzpunkt und prüfe damit die Reinheit eines Stoffes.
34Eine Probe schmilzt scharf bei 63 Grad Celsius. Welcher der drei Stoffe liegt am wahrscheinlichsten vor?Lösung zeigen
Ergebnis:Palmitinsäure
Bei „unsicher“ oder „noch nicht“: Lies den Abschnitt zum Ziel noch einmal und rechne seine drei Aufgaben.
Wörter
- Proportional
- doppelt so viel hier, doppelt so viel dort
Lösungen
- Farbstoffmoleküle haften an der großen Oberfläche der Kohle
- Filtrieren, es nutzt den Unterschied in der Teilchengröße
- Die gelösten Ionen sind kleiner als die Poren des Filters
- Das Gemisch siedet unter 100 Grad Celsius, der Stoff wird schonend übergetrieben
- In heißem Wasser lösen, heiß filtrieren und langsam abkühlen, die reine Säure kristallisiert aus
- Überwiegend Ethanol, weil der leichter flüchtige Stoff zuerst übergeht
- 0,95
- 4 cm
- Er hängt vom Laufmittel und von der stationären Phase ab, nicht von der Laufstrecke
- rotviolett
- Kupferionen
- Nein, Natriumgelb überdeckt schwächere Farben, ein Kobaltglas hilft
- Gelblichweißes Silberbromid
- Weißes Silberchlorid
- 0,72 g
- 20 mg/L
- 16 mg/L
- 7,0 mg/L
- wasserfreie Citronensäure
- Die Probe enthält vermutlich Verunreinigungen
- Glucose
- Adsorbieren an Aktivkohle, es nutzt Haften an der Oberfläche
- 0,70
- Weißes Calciumoxalat
- 6 mg/L
- 153 Grad Celsius
- Filtrieren, es nutzt Teilchengröße
- Destillieren, es nutzt Siedetemperatur
- Ethylacetat, weil er bei niedrigerer Temperatur siedet
- 4 cm
- rotviolett
- Sulfationen, der Niederschlag ist Bariumsulfat
- Wie stark die Lösung Licht einer bestimmten Wellenlänge schwächt
- Palmitinsäure