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
- ○1Ein Gemisch aus Eisenpulver, Sand und Kochsalz soll getrennt werden. Welche Reihenfolge ist sinnvoll?So fängst du an:Der Magnet holt das Eisen trocken heraus.
Lösung zeigen
- Der Magnet holt das Eisen trocken heraus.
- Wasser löst das Salz, der Filter hält den Sand zurück.
- Das Eindampfen liefert das Salz.
Ergebnis:Magnet, dann Wasser zugeben und filtrieren, dann das Filtrat eindampfen - ●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
- Propan-2-ol siedet bei 82 Grad Celsius, Wasser bei 100 Grad Celsius.
- Der leichter flüchtige Stoff verdampft zuerst.
- Zu Beginn geht überwiegend Propan-2-ol über.
- Propan-2-ol siedet bei 82 Grad Celsius, Wasser bei 100 Grad Celsius.
- Der leichter flüchtige Stoff verdampft zuerst.
- Zu Beginn geht überwiegend Propan-2-ol 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 Ethansäure (118 Grad Celsius) und Cyclohexan (81 Grad Celsius) wird destilliert. Welcher Stoff geht zu Beginn überwiegend über?So fängst du an:Cyclohexan siedet bei 81 Grad Celsius, Ethansäure bei 118 Grad Celsius.
Lösung zeigen
- Cyclohexan siedet bei 81 Grad Celsius, Ethansäure bei 118 Grad Celsius.
- Der leichter flüchtige Stoff verdampft zuerst.
- Zu Beginn geht überwiegend Cyclohexan über.
Ergebnis:Cyclohexan, weil er bei niedrigerer Temperatur siedet - ●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
- Rf = Strecke der Substanz : Strecke der Front.
- Rf = 1 cm : 5 cm.
- Rf = 0,20
- Rf = Strecke der Substanz : Strecke der Front.
- Rf = 1 cm : 5 cm.
- Rf = 0,20
AchtungRf-Wert falsch berechnet
Rf = Laufstrecke der Front : Laufstrecke der Substanz, oder das Produkt beider.
Rf = Laufstrecke der Substanz : Laufstrecke der Front, immer zwischen 0 und 1.
Prüfe dein Ergebnis: Ist der Rf-Wert kleiner als 1?
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 - ●8Warum wandern unterschiedliche Farbstoffe aus einem Filzstift verschieden weit?
Lösung zeigen
- Ein Farbstoff, der gut am Papier haftet, wandert wenig.
- Ein Farbstoff, der sich gut im Laufmittel löst, wandert weit.
- So entstehen getrennte Flecken.
Ergebnis:Sie haften unterschiedlich stark am Papier und lösen sich unterschiedlich gut im Laufmittel - ★9Eine Substanz legt 4 Zentimeter zurück, die Laufmittelfront 5 Zentimeter. Bestimme: Welchen Rf-Wert hat die Substanz?
Lösung zeigen
- Rf = Strecke der Substanz : Strecke der Front.
- Rf = 4 cm : 5 cm.
- Rf = 0,80
Ergebnis:0,80
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 karminrot gehört zu Lithiumionen.
- Gesucht sind Lithiumionen.
- Vergleiche mit der Farbtabelle der Flammenfärbung.
- Die Farbe karminrot gehört zu Lithiumionen.
- Gesucht sind Lithiumionen.
AchtungFlammenfarben den falschen Metallen zugeordnet
Welche Ionen färben die Brennerflamme karminrot → Rubidiumionen
Welche Ionen färben die Brennerflamme karminrot → Lithiumionen
Ordne die sechs Elemente ihrer Flammenfarbe zu und decke dann die Tabelle ab.
ÜbenJetzt du
- ○10Welche Ionen färben die Brennerflamme blaugrün?So fängst du an:Vergleiche mit der Farbtabelle der Flammenfärbung.
Lösung zeigen
- Vergleiche mit der Farbtabelle der Flammenfärbung.
- Die Farbe blaugrün gehört zu Kupferionen.
- Gesucht sind Kupferionen.
Ergebnis:Kupferionen - ●11Welche Farbe zeigt die Brennerflamme bei Caesiumionen?
Lösung zeigen
- Vergleiche mit der Farbtabelle der Flammenfärbung.
- Caesiumionen gehören zu blauviolett.
- Die Flamme ist blauviolett.
Ergebnis:blauviolett - ★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 Kaliumiodid-Lösung liefert den Fällungspartner.
- Er bildet mit Bleiionen einen schwer löslichen Stoff.
- Es fällt gelbes Bleiiodid aus.
- Das Reagenz Kaliumiodid-Lösung liefert den Fällungspartner.
- Er bildet mit Bleiionen einen schwer löslichen Stoff.
- Es fällt gelbes Bleiiodid 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 Calciumionen wird Ammoniumoxalat-Lösung gegeben. Welcher Niederschlag fällt aus?So fängst du an:Das Reagenz Ammoniumoxalat-Lösung liefert den Fällungspartner.
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 - ●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
- Die Absorbanz ist proportional zur Konzentration.
- 0,25 : 0,10 = 2,5.
- c = 2,5 · 5 mg/L = 12,5 mg/L
- Die Absorbanz ist proportional zur Konzentration.
- 0,25 : 0,10 = 2,5.
- c = 2,5 · 5 mg/L = 12,5 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 blaue Kupfersulfat-Lösung wird fotometrisch gemessen. Bei welcher Lichtfarbe misst man am besten?So fängst du an:Die Lösung sieht blau aus, weil sie rotes Licht schluckt.
Lösung zeigen
- Die Lösung sieht blau aus, weil sie rotes Licht schluckt.
- Dort ist die Absorption am größten.
- Man misst deshalb bei der Komplementärfarbe.
Ergebnis:Orange bis Rot, weil die Lösung dieses Licht absorbiert - ●17Eine Eichlösung mit 8 mg/L liefert die Absorbanz 0,20. Die Probe hat die Absorbanz 0,60. Bestimme: Welche Konzentration hat die Probe?
Lösung zeigen
- Die Absorbanz ist proportional zur Konzentration.
- 0,60 : 0,20 = 3.
- c = 3 · 8 mg/L = 24 mg/L
Ergebnis:24 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.
- Stearinsäure schmilzt bei 69 Grad Celsius.
- Am wahrscheinlichsten ist Stearinsäure.
- Vergleiche den gemessenen Wert mit den Tabellenwerten.
- Stearinsäure schmilzt bei 69 Grad Celsius.
- Am wahrscheinlichsten ist Stearinsäure.
AchtungSchmelzpunkt dem falschen Stoff zugeordnet
Bei welcher Temperatur schmilzt reines Stearinsäure laut Tabelle → 122 Grad Celsius
Bei welcher Temperatur schmilzt reines Stearinsäure laut Tabelle → 69 Grad Celsius
Setze den gemessenen Wert neben die Tabellenwerte und suche den nächsten.
ÜbenJetzt du
- ○19Bei welcher Temperatur schmilzt reines Stearinsäure 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 Stearinsäure schmilzt bei 69 Grad Celsius.
Ergebnis:69 Grad Celsius - ●20Eine Probe schmilzt scharf bei 82 Grad Celsius. Welcher der drei Stoffe liegt am wahrscheinlichsten vor?
Lösung zeigen
- Vergleiche den gemessenen Wert mit den Tabellenwerten.
- Vanillin schmilzt bei 82 Grad Celsius.
- Am wahrscheinlichsten ist Vanillin.
Ergebnis:Vanillin - ★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
- ●22Mit 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 - ●23Ein Gemisch aus Heptan (98 Grad Celsius) und Ethansäure (118 Grad Celsius) wird destilliert. Welcher Stoff geht zu Beginn überwiegend über?
Lösung zeigen
- Heptan siedet bei 98 Grad Celsius, Ethansäure bei 118 Grad Celsius.
- Der leichter flüchtige Stoff verdampft zuerst.
- Zu Beginn geht überwiegend Heptan über.
Ergebnis:Heptan, weil er bei niedrigerer Temperatur siedet - ●24Eine Substanz hat den Rf-Wert 0,50. Die Laufmittelfront hat 10 cm zurückgelegt. Bestimme: Wie weit ist die Substanz gewandert?
Lösung zeigen
- Die Laufstrecke der Substanz ist Rf mal Frontstrecke.
- 0,50 · 10 cm
- Die Substanz ist 5 cm gewandert.
Ergebnis:5 cm - ●25Welche Ionen färben die Brennerflamme gelb?
Lösung zeigen
- Vergleiche mit der Farbtabelle der Flammenfärbung.
- Die Farbe gelb gehört zu Natriumionen.
- Gesucht sind Natriumionen.
Ergebnis:Natriumionen - ●26Welcher Nachweis passt zu Chloridionen, und was ist zu sehen?
Lösung zeigen
- Silberionen bilden mit Chlorid schwer lösliches Silberchlorid.
- Der Niederschlag ist weiß.
- Das Reagenz ist Silbernitrat.
Ergebnis:Zugabe von Silbernitrat-Lösung, es fällt weißes Silberchlorid aus - ●27Eine Eichlösung mit 5 mg/L liefert die Absorbanz 0,10. Die Probe hat die Absorbanz 0,20. Bestimme: Welche Konzentration hat die Probe?
Lösung zeigen
- Die Absorbanz ist proportional zur Konzentration.
- 0,20 : 0,10 = 2.
- c = 2 · 5 mg/L = 10 mg/L
Ergebnis:10 mg/L
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 Speiseöl und Wasser, und welche Eigenschaft wird genutzt?Lösung zeigen
Ergebnis:Scheidetrichter, es nutzt DichteIch gewinne Reinstoffe durch Extraktion, Destillation und Umkristallisation.
29Ein Gemisch aus Aceton (56 Grad Celsius) und Ethanol (78 Grad Celsius) wird destilliert. Welcher Stoff geht zu Beginn überwiegend über?Lösung zeigen
Ergebnis:Aceton, weil er bei niedrigerer Temperatur siedetIch werte Papier- und Dünnschichtchromatogramme aus.
30Eine Substanz legt 5 Zentimeter zurück, die Laufmittelfront 20 Zentimeter. Bestimme: Welchen Rf-Wert hat die Substanz?Lösung zeigen
Ergebnis:0,25Ich weise Alkali- und Erdalkalimetalle durch Flammenfärbung nach.
31Welche Farbe zeigt die Brennerflamme bei Kaliumionen?Lösung zeigen
Ergebnis:violettIch weise Ionen durch Fällungsreaktionen nach.
32Zu einer Lösung mit Chloridionen wird Silbernitrat-Lösung gegeben. Welcher Niederschlag fällt aus?Lösung zeigen
Ergebnis:Weißes SilberchloridIch bestimme Konzentrationen mit der Fotometrie.
33Nach dem Lambert-Beer-Gesetz ist die Absorbanz bei gleicher Küvette proportional zu …Lösung zeigen
Ergebnis:der Konzentration des gelösten StoffsIch bestimme den Schmelzpunkt und prüfe damit die Reinheit eines Stoffes.
34Eine Probe schmilzt scharf bei 122 Grad Celsius. Welcher der drei Stoffe liegt am wahrscheinlichsten vor?Lösung zeigen
Ergebnis:Benzoesäure
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
- Magnet, dann Wasser zugeben und filtrieren, dann das Filtrat eindampfen
- Filtrieren, es nutzt Teilchengröße
- Die gelösten Ionen sind kleiner als die Poren des Filters
- Cyclohexan, weil er bei niedrigerer Temperatur siedet
- In heißem Wasser lösen, heiß filtrieren und langsam abkühlen, die reine Säure kristallisiert aus
- Überwiegend Ethanol, weil der leichter flüchtige Stoff zuerst übergeht
- 1 cm
- Sie haften unterschiedlich stark am Papier und lösen sich unterschiedlich gut im Laufmittel
- 0,80
- Kupferionen
- blauviolett
- Nein, Natriumgelb überdeckt schwächere Farben, ein Kobaltglas hilft
- Weißes Calciumoxalat
- Gelbes Silberiodid
- Damit Carbonate nicht als Silbercarbonat ausfallen und den Nachweis stören
- Orange bis Rot, weil die Lösung dieses Licht absorbiert
- 24 mg/L
- 7,0 mg/L
- 69 Grad Celsius
- Vanillin
- Bei Gleichheit bleibt der Schmelzpunkt der Mischung gleich, bei Verschiedenheit sinkt er
- Filtrieren, es nutzt den Unterschied in der Teilchengröße
- Heptan, weil er bei niedrigerer Temperatur siedet
- 5 cm
- Natriumionen
- Zugabe von Silbernitrat-Lösung, es fällt weißes Silberchlorid aus
- 10 mg/L
- Scheidetrichter, es nutzt Dichte
- Aceton, weil er bei niedrigerer Temperatur siedet
- 0,25
- violett
- Weißes Silberchlorid
- der Konzentration des gelösten Stoffs
- Benzoesäure