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 ein Farbstoff in Lösung.
- Er liegt in der Haften an der Oberfläche.
- Passend ist Adsorbieren an Aktivkohle.
- Suche den Unterschied bei ein Farbstoff in Lösung.
- Er liegt in der Haften an der Oberfläche.
- Passend ist Adsorbieren an Aktivkohle.
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
- ○1Mit welchem Verfahren trennt man ein Rohkristall und seine Verunreinigung, und welche Eigenschaft wird genutzt?So fängst du an:Suche den Unterschied bei ein Rohkristall und seine Verunreinigung.
Lösung zeigen
- Suche den Unterschied bei ein Rohkristall und seine Verunreinigung.
- Er liegt in der Löslichkeit bei verschiedener Temperatur.
- Passend ist Umkristallisieren.
Ergebnis:Umkristallisieren, es nutzt Löslichkeit bei verschiedener Temperatur - ●2Mit 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 - ★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
- Ethylacetat siedet bei 77 Grad Celsius, Ethanol bei 78 Grad Celsius.
- Der leichter flüchtige Stoff verdampft zuerst.
- Zu Beginn geht überwiegend Ethylacetat über.
- Ethylacetat siedet bei 77 Grad Celsius, Ethanol bei 78 Grad Celsius.
- Der leichter flüchtige Stoff verdampft zuerst.
- Zu Beginn geht überwiegend Ethylacetat 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
- ○4Ein Gemisch aus Wasser (100 Grad Celsius) und Methanol (65 Grad Celsius) wird destilliert. Welcher Stoff geht zu Beginn überwiegend über?So fängst du an:Methanol siedet bei 65 Grad Celsius, Wasser bei 100 Grad Celsius.
Lösung zeigen
- Methanol siedet bei 65 Grad Celsius, Wasser bei 100 Grad Celsius.
- Der leichter flüchtige Stoff verdampft zuerst.
- Zu Beginn geht überwiegend Methanol über.
Ergebnis:Methanol, weil er bei niedrigerer Temperatur siedet - ●5Warum eignet sich Wasserdampfdestillation für empfindliche Duftstoffe wie Limonen?
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 - ★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.
- 0,50 · 4 cm
- Die Substanz ist 2 cm gewandert.
- Die Laufstrecke der Substanz ist Rf mal Frontstrecke.
- 0,50 · 4 cm
- Die Substanz ist 2 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 hat den Rf-Wert 0,25. Die Laufmittelfront hat 4 cm zurückgelegt. Bestimme: Wie weit ist die Substanz gewandert?So fängst du an:Die Laufstrecke der Substanz ist Rf mal Frontstrecke.
Lösung zeigen
- Die Laufstrecke der Substanz ist Rf mal Frontstrecke.
- 0,25 · 4 cm
- Die Substanz ist 1 cm gewandert.
Ergebnis:1 cm - ●8Eine Substanz legt 1 Zentimeter zurück, die Laufmittelfront 4 Zentimeter. Bestimme: Welchen Rf-Wert hat die Substanz?
Lösung zeigen
- Rf = Strecke der Substanz : Strecke der Front.
- Rf = 1 cm : 4 cm.
- Rf = 0,25
Ergebnis:0,25 - ★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 blaugrün gehört zu Kupferionen.
- Gesucht sind Kupferionen.
- Vergleiche mit der Farbtabelle der Flammenfärbung.
- Die Farbe blaugrün gehört zu Kupferionen.
- Gesucht sind Kupferionen.
AchtungFlammenfarben den falschen Metallen zugeordnet
Welche Ionen färben die Brennerflamme blaugrün → Rubidiumionen
Welche Ionen färben die Brennerflamme blaugrün → Kupferionen
Ordne die sechs Elemente ihrer Flammenfarbe zu und decke dann die Tabelle ab.
ÜbenJetzt du
- ○10Welche Farbe zeigt die Brennerflamme bei Kupferionen?So fängst du an:Vergleiche mit der Farbtabelle der Flammenfärbung.
Lösung zeigen
- Vergleiche mit der Farbtabelle der Flammenfärbung.
- Kupferionen gehören zu blaugrün.
- Die Flamme ist blaugrün.
Ergebnis:blaugrün - ●11Welche Ionen färben die Brennerflamme karminrot?
Lösung zeigen
- Vergleiche mit der Farbtabelle der Flammenfärbung.
- Die Farbe karminrot gehört zu Lithiumionen.
- Gesucht sind Lithiumionen.
Ergebnis:Lithiumionen - ★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 Calciumchlorid-Lösung liefert den Fällungspartner.
- Er bildet mit Carbonationen einen schwer löslichen Stoff.
- Es fällt weißes Calciumcarbonat aus.
- Das Reagenz Calciumchlorid-Lösung liefert den Fällungspartner.
- Er bildet mit Carbonationen einen schwer löslichen Stoff.
- Es fällt weißes Calciumcarbonat 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 Eisen(III)-ionen wird Natronlauge gegeben. Welcher Niederschlag fällt aus?So fängst du an:Das Reagenz Natronlauge liefert den Fällungspartner.
Lösung zeigen
- Das Reagenz Natronlauge liefert den Fällungspartner.
- Er bildet mit Eisen(III)-ionen einen schwer löslichen Stoff.
- Es fällt rotbraunes Eisen(III)-hydroxid aus.
Ergebnis:Rotbraunes Eisen(III)-hydroxid - ●14Zu einer Lösung mit Iodidionen wird Silbernitrat-Lösung gegeben. Welcher Niederschlag fällt aus?
Lösung zeigen
- Das Reagenz Silbernitrat-Lösung liefert den Fällungspartner.
- Er bildet mit Iodidionen einen schwer löslichen Stoff.
- Es fällt gelbes Silberiodid aus.
Ergebnis:Gelbes Silberiodid - ★15Warum wird die Probe vor dem Chloridnachweis mit Salpetersäure angesäuert?
Lösung zeigen
- Carbonationen würden mit Silberionen ebenfalls ausfallen.
- Die Säure zerstört die Carbonate.
- Dann bleibt nur Chlorid als Fällungspartner.
Ergebnis:Damit Carbonate nicht als Silbercarbonat ausfallen und den Nachweis stören
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
- Je mehr Teilchen im Strahl, desto mehr Licht wird absorbiert.
- Die Absorbanz wächst linear.
- Sie ist proportional zur Konzentration.
- Je mehr Teilchen im Strahl, desto mehr Licht wird absorbiert.
- Die Absorbanz wächst linear.
- Sie ist proportional zur Konzentration.
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 4 mg/L liefert die Absorbanz 0,50. Die Probe hat die Absorbanz 1,00. Bestimme: Welche Konzentration hat die Probe?So fängst du an:Die Absorbanz ist proportional zur Konzentration.
Lösung zeigen
- Die Absorbanz ist proportional zur Konzentration.
- 1,00 : 0,50 = 2.
- c = 2 · 4 mg/L = 8 mg/L
Ergebnis:8 mg/L - ●17Eine Eichlösung mit 10 mg/L liefert die Absorbanz 0,10. Die Probe hat die Absorbanz 0,25. Bestimme: Welche Konzentration hat die Probe?
Lösung zeigen
- Die Absorbanz ist proportional zur Konzentration.
- 0,25 : 0,10 = 2,5.
- c = 2,5 · 10 mg/L = 25 mg/L
Ergebnis:25 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
- Vergleiche den gemessenen Wert mit den Tabellenwerten.
- Salicylsäure schmilzt bei 159 Grad Celsius.
- Am wahrscheinlichsten ist Salicylsäure.
- Vergleiche den gemessenen Wert mit den Tabellenwerten.
- Salicylsäure schmilzt bei 159 Grad Celsius.
- Am wahrscheinlichsten ist Salicylsäure.
AchtungSchmelzpunkt dem falschen Stoff zugeordnet
Bei welcher Temperatur schmilzt reines Vanillin laut Tabelle → 122 Grad Celsius
Bei welcher Temperatur schmilzt reines Vanillin laut Tabelle → 82 Grad Celsius
Setze den gemessenen Wert neben die Tabellenwerte und suche den nächsten.
ÜbenJetzt du
- ○19Eine Probe schmilzt zwischen 118 und 122 Grad Celsius, reine Benzoesäure bei 122 Grad Celsius. Welche Schlussfolgerung ist begründet?So fängst du an:Ein reiner Stoff schmilzt in einem Bereich von höchstens 1 bis 2 Grad.
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 - ●20Bei welcher Temperatur schmilzt reines Vanillin laut Tabelle?
Lösung zeigen
- Der Schmelzpunkt ist eine Stoffeigenschaft.
- Lies ihn in der Tabelle ab.
- Reines Vanillin schmilzt bei 82 Grad Celsius.
Ergebnis:82 Grad Celsius - ★21Wozu bestimmt man zusätzlich einen Mischschmelzpunkt, wenn man einen Stoff identifizieren will?
Lösung zeigen
- Man mischt die Probe mit dem vermuteten Stoff.
- Sind beide gleich, bleibt der Schmelzpunkt unverändert.
- Sonst wirkt der zweite Stoff wie eine Verunreinigung.
Ergebnis:Bei Gleichheit bleibt der Schmelzpunkt der Mischung gleich, bei Verschiedenheit sinkt er
Vermischte Übungen
Alles durcheinander – wie in der Arbeit. Überleg bei jeder Aufgabe zuerst: Welches Ziel ist das?
Üben
- ●22Ein Gemisch aus Wasser (100 Grad Celsius) und Heptan (98 Grad Celsius) wird destilliert. Welcher Stoff geht zu Beginn überwiegend über?
Lösung zeigen
- Heptan siedet bei 98 Grad Celsius, Wasser bei 100 Grad Celsius.
- Der leichter flüchtige Stoff verdampft zuerst.
- Zu Beginn geht überwiegend Heptan über.
Ergebnis:Heptan, weil er bei niedrigerer Temperatur siedet - ●23Eine Substanz hat den Rf-Wert 0,75. Die Laufmittelfront hat 4 cm zurückgelegt. Bestimme: Wie weit ist die Substanz gewandert?
Lösung zeigen
- Die Laufstrecke der Substanz ist Rf mal Frontstrecke.
- 0,75 · 4 cm
- Die Substanz ist 3 cm gewandert.
Ergebnis:3 cm - ●24Welche Ionen färben die Brennerflamme violett?
Lösung zeigen
- Vergleiche mit der Farbtabelle der Flammenfärbung.
- Die Farbe violett gehört zu Kaliumionen.
- Gesucht sind Kaliumionen.
Ergebnis:Kaliumionen - ●25Eine Probe schmilzt scharf bei 133 Grad Celsius. Welcher der drei Stoffe liegt am wahrscheinlichsten vor?
Lösung zeigen
- Vergleiche den gemessenen Wert mit den Tabellenwerten.
- Harnstoff schmilzt bei 133 Grad Celsius.
- Am wahrscheinlichsten ist Harnstoff.
Ergebnis:Harnstoff - ●26Mit welchem Verfahren trennt man Ethanol und Wasser, und welche Eigenschaft wird genutzt?
Lösung zeigen
- Suche den Unterschied bei Ethanol und Wasser.
- Er liegt in der Siedetemperatur.
- Passend ist Destillieren.
Ergebnis:Destillieren, es nutzt Siedetemperatur - ●27Ein Gemisch aus Ethanol (78 Grad Celsius) und Ethansäure (118 Grad Celsius) wird destilliert. Welcher Stoff geht zu Beginn überwiegend über?
Lösung zeigen
- Ethanol siedet bei 78 Grad Celsius, Ethansäure bei 118 Grad Celsius.
- Der leichter flüchtige Stoff verdampft zuerst.
- Zu Beginn geht überwiegend Ethanol über.
Ergebnis:Ethanol, weil er bei niedrigerer Temperatur siedet
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 Schlamm und Wasser, und welche Eigenschaft wird genutzt?Lösung zeigen
Ergebnis:Dekantieren, es nutzt DichteIch gewinne Reinstoffe durch Extraktion, Destillation und Umkristallisation.
29Wie funktioniert das Umkristallisieren von Benzoesäure aus Wasser?Lösung zeigen
Ergebnis:In heißem Wasser lösen, heiß filtrieren und langsam abkühlen, die reine Säure kristallisiert ausIch werte Papier- und Dünnschichtchromatogramme aus.
30Eine Substanz legt 10 Zentimeter zurück, die Laufmittelfront 20 Zentimeter. Bestimme: Welchen Rf-Wert hat die Substanz?Lösung zeigen
Ergebnis:0,50Ich weise Alkali- und Erdalkalimetalle durch Flammenfärbung nach.
31Welches Ion färbt die Flamme ziegelrot?Lösung zeigen
Ergebnis:CalciumionenIch weise Ionen durch Fällungsreaktionen nach.
32Zu einer Lösung mit Bleiionen wird Kaliumiodid-Lösung gegeben. Welcher Niederschlag fällt aus?Lösung zeigen
Ergebnis:Gelbes BleiiodidIch bestimme Konzentrationen mit der Fotometrie.
33Eine Eichlösung mit 10 mg/L liefert die Absorbanz 0,20. Die Probe hat die Absorbanz 0,40. Bestimme: Welche Konzentration hat die Probe?Lösung zeigen
Ergebnis:20 mg/LIch bestimme den Schmelzpunkt und prüfe damit die Reinheit eines Stoffes.
34Eine Probe schmilzt scharf bei 146 Grad Celsius. Welcher der drei Stoffe liegt am wahrscheinlichsten vor?Lösung zeigen
Ergebnis:Glucose
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
- Umkristallisieren, es nutzt Löslichkeit bei verschiedener Temperatur
- Filtrieren, es nutzt Teilchengröße
- Die gelösten Ionen sind kleiner als die Poren des Filters
- Methanol, weil er bei niedrigerer Temperatur siedet
- Das Gemisch siedet unter 100 Grad Celsius, der Stoff wird schonend übergetrieben
- Überwiegend Ethanol, weil der leichter flüchtige Stoff zuerst übergeht
- 1 cm
- 0,25
- Er hängt vom Laufmittel und von der stationären Phase ab, nicht von der Laufstrecke
- blaugrün
- Lithiumionen
- Nein, Natriumgelb überdeckt schwächere Farben, ein Kobaltglas hilft
- Rotbraunes Eisen(III)-hydroxid
- Gelbes Silberiodid
- Damit Carbonate nicht als Silbercarbonat ausfallen und den Nachweis stören
- 8 mg/L
- 25 mg/L
- 7,0 mg/L
- Die Probe enthält vermutlich Verunreinigungen
- 82 Grad Celsius
- Bei Gleichheit bleibt der Schmelzpunkt der Mischung gleich, bei Verschiedenheit sinkt er
- Heptan, weil er bei niedrigerer Temperatur siedet
- 3 cm
- Kaliumionen
- Harnstoff
- Destillieren, es nutzt Siedetemperatur
- Ethanol, weil er bei niedrigerer Temperatur siedet
- Dekantieren, es nutzt Dichte
- In heißem Wasser lösen, heiß filtrieren und langsam abkühlen, die reine Säure kristallisiert aus
- 0,50
- Calciumionen
- Gelbes Bleiiodid
- 20 mg/L
- Glucose