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 Schlamm und Wasser.
- Er liegt in der Dichte.
- Passend ist Dekantieren.
- Suche den Unterschied bei Schlamm und Wasser.
- Er liegt in der Dichte.
- Passend ist Dekantieren.
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 Speiseöl und Wasser, und welche Eigenschaft wird genutzt?
Lösung zeigen
- Suche den Unterschied bei Speiseöl und Wasser.
- Er liegt in der Dichte.
- Passend ist Scheidetrichter.
Ergebnis:Scheidetrichter, es nutzt Dichte - ★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, Ethansäure bei 118 Grad Celsius.
- Der leichter flüchtige Stoff verdampft zuerst.
- Zu Beginn geht überwiegend Cyclohexan über.
- Cyclohexan siedet bei 81 Grad Celsius, Ethansäure bei 118 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
- ○4Wie funktioniert das Umkristallisieren von Benzoesäure aus Wasser?So fängst du an:Die Löslichkeit steigt mit der Temperatur.
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 - ●5Ein Gemisch aus Wasser (100 Grad Celsius) und Hexan (69 Grad Celsius) wird destilliert. Welcher Stoff geht zu Beginn überwiegend über?
Lösung zeigen
- Hexan siedet bei 69 Grad Celsius, Wasser bei 100 Grad Celsius.
- Der leichter flüchtige Stoff verdampft zuerst.
- Zu Beginn geht überwiegend Hexan über.
Ergebnis:Hexan, weil er bei niedrigerer Temperatur siedet - ★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.
- 0,60 · 5 cm
- Die Substanz ist 3 cm gewandert.
- Die Laufstrecke der Substanz ist Rf mal Frontstrecke.
- 0,60 · 5 cm
- Die Substanz ist 3 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 2 Zentimeter zurück, die Laufmittelfront 4 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 = 2 cm : 4 cm.
- Rf = 0,50
Ergebnis:0,50 - ●8Eine Substanz legt 4,0 Zentimeter zurück, die Laufmittelfront 5,0 Zentimeter. Bestimme: Welchen Rf-Wert hat sie?
Lösung zeigen
- Rf = Strecke der Substanz : Strecke der Front.
- Rf = 4,0 cm : 5,0 cm.
- Rf = 0,80
Ergebnis:0,80 - ★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.
- Kaliumionen gehören zu violett.
- Die Flamme ist violett.
- Vergleiche mit der Farbtabelle der Flammenfärbung.
- Kaliumionen gehören zu violett.
- Die Flamme ist violett.
AchtungFlammenfarben den falschen Metallen zugeordnet
Welche Farbe zeigt die Brennerflamme bei Kaliumionen → blauviolett
Welche Farbe zeigt die Brennerflamme bei Kaliumionen → violett
Ordne die sechs Elemente ihrer Flammenfarbe zu und decke dann die Tabelle ab.
ÜbenJetzt du
- ○10Welche Farbe zeigt die Brennerflamme bei Calciumionen?So fängst du an:Vergleiche mit der Farbtabelle der Flammenfärbung.
Lösung zeigen
- Vergleiche mit der Farbtabelle der Flammenfärbung.
- Calciumionen gehören zu ziegelrot.
- Die Flamme ist ziegelrot.
Ergebnis:ziegelrot - ●11Warum leuchtet die Flamme beim Erhitzen eines Metallsalzes farbig?
Lösung zeigen
- Die Wärme regt Elektronen an.
- Beim Zurückfallen geben sie Licht einer bestimmten Farbe ab.
- Jedes Element hat seine eigenen Farben.
Ergebnis:Angeregte Elektronen fallen auf niedrigere Niveaus zurück und senden Licht aus - ★12Welche Ionen färben die Brennerflamme violett?
Lösung zeigen
- Vergleiche mit der Farbtabelle der Flammenfärbung.
- Die Farbe violett gehört zu Kaliumionen.
- Gesucht sind Kaliumionen.
Ergebnis:Kaliumionen
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 Natronlauge liefert den Fällungspartner.
- Er bildet mit Magnesiumionen einen schwer löslichen Stoff.
- Es fällt weißes Magnesiumhydroxid aus.
- Das Reagenz Natronlauge liefert den Fällungspartner.
- Er bildet mit Magnesiumionen einen schwer löslichen Stoff.
- Es fällt weißes Magnesiumhydroxid 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 Carbonationen wird Calciumchlorid-Lösung gegeben. Welcher Niederschlag fällt aus?So fängst du an:Das Reagenz Calciumchlorid-Lösung liefert den Fällungspartner.
Lösung zeigen
- Das Reagenz Calciumchlorid-Lösung liefert den Fällungspartner.
- Er bildet mit Carbonationen einen schwer löslichen Stoff.
- Es fällt weißes Calciumcarbonat aus.
Ergebnis:Weißes Calciumcarbonat - ●14Zu einer Lösung mit Bleiionen wird Kaliumiodid-Lösung gegeben. Welcher Niederschlag fällt aus?
Lösung zeigen
- Das Reagenz Kaliumiodid-Lösung liefert den Fällungspartner.
- Er bildet mit Bleiionen einen schwer löslichen Stoff.
- Es fällt gelbes Bleiiodid aus.
Ergebnis:Gelbes Bleiiodid - ★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
- Die Absorbanz ist proportional zur Konzentration.
- 1,50 : 0,50 = 3.
- c = 3 · 8 mg/L = 24 mg/L
- Die Absorbanz ist proportional zur Konzentration.
- 1,50 : 0,50 = 3.
- c = 3 · 8 mg/L = 24 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 8 mg/L liefert die Absorbanz 0,20. Die Probe hat die Absorbanz 0,50. Bestimme: Welche Konzentration hat die Probe?So fängst du an:Die Absorbanz ist proportional zur Konzentration.
Lösung zeigen
- Die Absorbanz ist proportional zur Konzentration.
- 0,50 : 0,20 = 2,5.
- c = 2,5 · 8 mg/L = 20 mg/L
Ergebnis:20 mg/L - ●17Eine Eichlösung mit 2 mg/L liefert die Absorbanz 0,50. Die Probe hat die Absorbanz 1,25. Bestimme: Welche Konzentration hat die Probe?
Lösung zeigen
- Die Absorbanz ist proportional zur Konzentration.
- 1,25 : 0,50 = 2,5.
- c = 2,5 · 2 mg/L = 5 mg/L
Ergebnis:5 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 wasserfreie Citronensäure schmilzt bei 153 Grad Celsius.
- Der Schmelzpunkt ist eine Stoffeigenschaft.
- Lies ihn in der Tabelle ab.
- Reines wasserfreie Citronensäure schmilzt bei 153 Grad Celsius.
AchtungSchmelzpunkt dem falschen Stoff zugeordnet
Bei welcher Temperatur schmilzt reines Palmitinsäure laut Tabelle → 122 Grad Celsius
Bei welcher Temperatur schmilzt reines Palmitinsäure laut Tabelle → 63 Grad Celsius
Setze den gemessenen Wert neben die Tabellenwerte und suche den nächsten.
ÜbenJetzt du
- ○19Bei welcher Temperatur schmilzt reines Palmitinsäure laut Tabelle?So fängst du an:Der Schmelzpunkt ist eine Stoffeigenschaft.
Lösung zeigen
- Der Schmelzpunkt ist eine Stoffeigenschaft.
- Lies ihn in der Tabelle ab.
- Reines Palmitinsäure schmilzt bei 63 Grad Celsius.
Ergebnis:63 Grad Celsius - ●20Warum erwärmt man die Probe in der Thiele-Apparatur kurz vor dem Schmelzen nur langsam?
Lösung zeigen
- Schnelles Heizen lässt das Thermometer hinterherhinken.
- Bei langsamem Heizen gleichen sich die Temperaturen an.
- Dann liest man Beginn und Ende genau ab.
Ergebnis:Damit Probe und Thermometer gleich warm sind und der Bereich genau abzulesen ist - ★21Bei welcher Temperatur schmilzt reines Benzoesäure laut Tabelle?
Lösung zeigen
- Der Schmelzpunkt ist eine Stoffeigenschaft.
- Lies ihn in der Tabelle ab.
- Reines Benzoesäure schmilzt bei 122 Grad Celsius.
Ergebnis:122 Grad Celsius
Vermischte Übungen
Alles durcheinander – wie in der Arbeit. Überleg bei jeder Aufgabe zuerst: Welches Ziel ist das?
Üben
- ●22Ein Gemisch aus Hexan (69 Grad Celsius) und Cyclohexan (81 Grad Celsius) wird destilliert. Welcher Stoff geht zu Beginn überwiegend über?
Lösung zeigen
- Hexan siedet bei 69 Grad Celsius, Cyclohexan bei 81 Grad Celsius.
- Der leichter flüchtige Stoff verdampft zuerst.
- Zu Beginn geht überwiegend Hexan über.
Ergebnis:Hexan, weil er bei niedrigerer Temperatur siedet - ●23Eine Substanz hat den Rf-Wert 0,75. Die Laufmittelfront hat 20 cm zurückgelegt. Bestimme: Wie weit ist die Substanz gewandert?
Lösung zeigen
- Die Laufstrecke der Substanz ist Rf mal Frontstrecke.
- 0,75 · 20 cm
- Die Substanz ist 15 cm gewandert.
Ergebnis:15 cm - ●24Welche Farbe zeigt die Brennerflamme bei Kupferionen?
Lösung zeigen
- Vergleiche mit der Farbtabelle der Flammenfärbung.
- Kupferionen gehören zu blaugrün.
- Die Flamme ist blaugrün.
Ergebnis:blaugrün - ●25Eine Eichlösung mit 4 mg/L liefert die Absorbanz 0,50. Die Probe hat die Absorbanz 1,00. Bestimme: Welche Konzentration hat die Probe?
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 - ●26Eine 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 - ●27Ein Gemisch aus Propan-2-ol (82 Grad Celsius) und Ethylacetat (77 Grad Celsius) wird destilliert. Welcher Stoff geht zu Beginn überwiegend über?
Lösung zeigen
- Ethylacetat siedet bei 77 Grad Celsius, Propan-2-ol bei 82 Grad Celsius.
- Der leichter flüchtige Stoff verdampft zuerst.
- Zu Beginn geht überwiegend Ethylacetat über.
Ergebnis:Ethylacetat, 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 mehrere Filzstiftfarben, und welche Eigenschaft wird genutzt?Lösung zeigen
Ergebnis:Chromatografieren, es nutzt unterschiedliches Haften am PapierIch gewinne Reinstoffe durch Extraktion, Destillation und Umkristallisation.
29Ein Gemisch aus Hexan (69 Grad Celsius) und Cyclohexan (81 Grad Celsius) wird destilliert. Welcher Stoff geht zu Beginn überwiegend über?Lösung zeigen
Ergebnis:Hexan, weil er bei niedrigerer Temperatur siedetIch werte Papier- und Dünnschichtchromatogramme aus.
30Eine Substanz hat den Rf-Wert 0,20. Die Laufmittelfront hat 5 cm zurückgelegt. Bestimme: Wie weit ist die Substanz gewandert?Lösung zeigen
Ergebnis:1 cmIch weise Alkali- und Erdalkalimetalle durch Flammenfärbung nach.
31Welche Ionen färben die Brennerflamme gelb?Lösung zeigen
Ergebnis:NatriumionenIch weise Ionen durch Fällungsreaktionen nach.
32Zu einer Lösung mit Kupfer(II)-ionen wird Natronlauge gegeben. Welcher Niederschlag fällt aus?Lösung zeigen
Ergebnis:Hellblaues Kupfer(II)-hydroxidIch bestimme Konzentrationen mit der Fotometrie.
33Eine Eichlösung mit 8 mg/L liefert die Absorbanz 0,50. Die Probe hat die Absorbanz 1,00. Bestimme: Welche Konzentration hat die Probe?Lösung zeigen
Ergebnis:16 mg/LIch bestimme den Schmelzpunkt und prüfe damit die Reinheit eines Stoffes.
34Eine Probe schmilzt scharf bei 133 Grad Celsius. Welcher der drei Stoffe liegt am wahrscheinlichsten vor?Lösung zeigen
Ergebnis:Harnstoff
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
- Scheidetrichter, es nutzt Dichte
- Die gelösten Ionen sind kleiner als die Poren des Filters
- In heißem Wasser lösen, heiß filtrieren und langsam abkühlen, die reine Säure kristallisiert aus
- Hexan, weil er bei niedrigerer Temperatur siedet
- Überwiegend Ethanol, weil der leichter flüchtige Stoff zuerst übergeht
- 0,50
- 0,80
- Er hängt vom Laufmittel und von der stationären Phase ab, nicht von der Laufstrecke
- ziegelrot
- Angeregte Elektronen fallen auf niedrigere Niveaus zurück und senden Licht aus
- Kaliumionen
- Weißes Calciumcarbonat
- Gelbes Bleiiodid
- Damit Carbonate nicht als Silbercarbonat ausfallen und den Nachweis stören
- 20 mg/L
- 5 mg/L
- 7,0 mg/L
- 63 Grad Celsius
- Damit Probe und Thermometer gleich warm sind und der Bereich genau abzulesen ist
- 122 Grad Celsius
- Hexan, weil er bei niedrigerer Temperatur siedet
- 15 cm
- blaugrün
- 8 mg/L
- Die Probe enthält vermutlich Verunreinigungen
- Ethylacetat, weil er bei niedrigerer Temperatur siedet
- Chromatografieren, es nutzt unterschiedliches Haften am Papier
- Hexan, weil er bei niedrigerer Temperatur siedet
- 1 cm
- Natriumionen
- Hellblaues Kupfer(II)-hydroxid
- 16 mg/L
- Harnstoff