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 mehrere Filzstiftfarben.
- Er liegt in der unterschiedliches Haften am Papier.
- Passend ist Chromatografieren.
- Suche den Unterschied bei mehrere Filzstiftfarben.
- Er liegt in der unterschiedliches Haften am Papier.
- Passend ist Chromatografieren.
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 Schlamm und Wasser, und welche Eigenschaft wird genutzt?So fängst du an:Suche den Unterschied bei Schlamm und Wasser.
Lösung zeigen
- Suche den Unterschied bei Schlamm und Wasser.
- Er liegt in der Dichte.
- Passend ist Dekantieren.
Ergebnis:Dekantieren, es nutzt Dichte - ●2Mit welchem Verfahren trennt man Kochsalz und Wasser, und welche Eigenschaft wird genutzt?
Lösung zeigen
- Suche den Unterschied bei Kochsalz und Wasser.
- Er liegt in der Siedetemperatur.
- Passend ist Eindampfen.
Ergebnis:Eindampfen, es nutzt Siedetemperatur - ★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
- Methanol siedet bei 65 Grad Celsius, Wasser bei 100 Grad Celsius.
- Der leichter flüchtige Stoff verdampft zuerst.
- Zu Beginn geht überwiegend Methanol über.
- Methanol siedet bei 65 Grad Celsius, Wasser bei 100 Grad Celsius.
- Der leichter flüchtige Stoff verdampft zuerst.
- Zu Beginn geht überwiegend Methanol 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 Hexan (69 Grad Celsius) und Ethylacetat (77 Grad Celsius) wird destilliert. Welcher Stoff geht zu Beginn überwiegend über?So fängst du an:Hexan siedet bei 69 Grad Celsius, Ethylacetat bei 77 Grad Celsius.
Lösung zeigen
- Hexan siedet bei 69 Grad Celsius, Ethylacetat bei 77 Grad Celsius.
- Der leichter flüchtige Stoff verdampft zuerst.
- Zu Beginn geht überwiegend Hexan über.
Ergebnis:Hexan, 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 = 4 cm : 10 cm.
- Rf = 0,40
- Rf = Strecke der Substanz : Strecke der Front.
- Rf = 4 cm : 10 cm.
- Rf = 0,40
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 legt 4 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 = 4 cm : 20 cm.
- Rf = 0,20
Ergebnis:0,20 - ●8Eine Substanz hat den Rf-Wert 0,50. Die Laufmittelfront hat 20 cm zurückgelegt. Bestimme: Wie weit ist die Substanz gewandert?
Lösung zeigen
- Die Laufstrecke der Substanz ist Rf mal Frontstrecke.
- 0,50 · 20 cm
- Die Substanz ist 10 cm gewandert.
Ergebnis:10 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 ziegelrot gehört zu Calciumionen.
- Gesucht sind Calciumionen.
- Vergleiche mit der Farbtabelle der Flammenfärbung.
- Die Farbe ziegelrot gehört zu Calciumionen.
- Gesucht sind Calciumionen.
AchtungFlammenfarben den falschen Metallen zugeordnet
Welche Ionen färben die Brennerflamme ziegelrot → Rubidiumionen
Welche Ionen färben die Brennerflamme ziegelrot → Calciumionen
Ordne die sechs Elemente ihrer Flammenfarbe zu und decke dann die Tabelle ab.
ÜbenJetzt du
- ○10Welche Ionen färben die Brennerflamme gelb?So fängst du an:Vergleiche mit der Farbtabelle der Flammenfärbung.
Lösung zeigen
- Vergleiche mit der Farbtabelle der Flammenfärbung.
- Die Farbe gelb gehört zu Natriumionen.
- Gesucht sind Natriumionen.
Ergebnis:Natriumionen - ●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 - ★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 Ammoniumoxalat-Lösung liefert den Fällungspartner.
- Er bildet mit Calciumionen einen schwer löslichen Stoff.
- Es fällt weißes Calciumoxalat aus.
- Das Reagenz Ammoniumoxalat-Lösung liefert den Fällungspartner.
- Er bildet mit Calciumionen einen schwer löslichen Stoff.
- Es fällt weißes Calciumoxalat 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 Magnesiumionen 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 Magnesiumionen einen schwer löslichen Stoff.
- Es fällt weißes Magnesiumhydroxid aus.
Ergebnis:Weißes Magnesiumhydroxid - ●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.
- 0,20 : 0,40 = 0,5.
- c = 0,5 · 4 mg/L = 2 mg/L
- Die Absorbanz ist proportional zur Konzentration.
- 0,20 : 0,40 = 0,5.
- c = 0,5 · 4 mg/L = 2 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 0,10. Die Probe hat die Absorbanz 0,30. Bestimme: Welche Konzentration hat die Probe?So fängst du an:Die Absorbanz ist proportional zur Konzentration.
Lösung zeigen
- Die Absorbanz ist proportional zur Konzentration.
- 0,30 : 0,10 = 3.
- c = 3 · 8 mg/L = 24 mg/L
Ergebnis:24 mg/L - ●17Eine 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 - ★18Eine Eichlösung mit 4 mg/L liefert die Absorbanz 0,10. Die Probe hat die Absorbanz 0,30. Bestimme: Welche Konzentration hat die Probe?
Lösung zeigen
- Die Absorbanz ist proportional zur Konzentration.
- 0,30 : 0,10 = 3.
- c = 3 · 4 mg/L = 12 mg/L
Ergebnis:12 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 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
- ○19Bei welcher Temperatur schmilzt reines Vanillin 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 Vanillin schmilzt bei 82 Grad Celsius.
Ergebnis:82 Grad Celsius - ●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 - ★21Bei welcher Temperatur schmilzt reines Harnstoff laut Tabelle?
Lösung zeigen
- Der Schmelzpunkt ist eine Stoffeigenschaft.
- Lies ihn in der Tabelle ab.
- Reines Harnstoff schmilzt bei 133 Grad Celsius.
Ergebnis:133 Grad Celsius
Vermischte Übungen
Alles durcheinander – wie in der Arbeit. Überleg bei jeder Aufgabe zuerst: Welches Ziel ist das?
Üben
- ●22Wozu dient Aktivkohle beim Entfärben einer Farbstofflösung?
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 - ●23Ein Gemisch aus Ethylacetat (77 Grad Celsius) und Heptan (98 Grad Celsius) wird destilliert. Welcher Stoff geht zu Beginn überwiegend über?
Lösung zeigen
- Ethylacetat siedet bei 77 Grad Celsius, Heptan bei 98 Grad Celsius.
- Der leichter flüchtige Stoff verdampft zuerst.
- Zu Beginn geht überwiegend Ethylacetat über.
Ergebnis:Ethylacetat, weil er bei niedrigerer Temperatur siedet - ●24Eine Substanz legt 3 Zentimeter zurück, die Laufmittelfront 4 Zentimeter. Bestimme: Welchen Rf-Wert hat die Substanz?
Lösung zeigen
- Rf = Strecke der Substanz : Strecke der Front.
- Rf = 3 cm : 4 cm.
- Rf = 0,75
Ergebnis:0,75 - ●25Welche Ionen färben die Brennerflamme blauviolett?
Lösung zeigen
- Vergleiche mit der Farbtabelle der Flammenfärbung.
- Die Farbe blauviolett gehört zu Caesiumionen.
- Gesucht sind Caesiumionen.
Ergebnis:Caesiumionen - ●26Zu einer Lösung mit Kupfer(II)-ionen wird Natronlauge gegeben. Welcher Niederschlag fällt aus?
Lösung zeigen
- Das Reagenz Natronlauge liefert den Fällungspartner.
- Er bildet mit Kupfer(II)-ionen einen schwer löslichen Stoff.
- Es fällt hellblaues Kupfer(II)-hydroxid aus.
Ergebnis:Hellblaues Kupfer(II)-hydroxid - ●27Eine Eichlösung mit 5 mg/L liefert die Absorbanz 0,10. Die Probe hat die Absorbanz 0,15. Bestimme: Welche Konzentration hat die Probe?
Lösung zeigen
- Die Absorbanz ist proportional zur Konzentration.
- 0,15 : 0,10 = 1,5.
- c = 1,5 · 5 mg/L = 7,5 mg/L
Ergebnis:7,5 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.
28Ein Gemisch aus Eisenpulver, Sand und Kochsalz soll getrennt werden. Welche Reihenfolge ist sinnvoll?Lösung zeigen
Ergebnis:Magnet, dann Wasser zugeben und filtrieren, dann das Filtrat eindampfenIch gewinne Reinstoffe durch Extraktion, Destillation und Umkristallisation.
29Welche Eigenschaft muss ein Lösemittel zur Extraktion von Öl aus Samen haben?Lösung zeigen
Ergebnis:Es löst das Öl gut und lässt sich danach leicht abdestillierenIch werte Papier- und Dünnschichtchromatogramme aus.
30Eine Substanz legt 8 Zentimeter zurück, die Laufmittelfront 20 Zentimeter. Bestimme: Welchen Rf-Wert hat die Substanz?Lösung zeigen
Ergebnis:0,40Ich weise Alkali- und Erdalkalimetalle durch Flammenfärbung nach.
31Welche Ionen färben die Brennerflamme violett?Lösung zeigen
Ergebnis:KaliumionenIch weise Ionen durch Fällungsreaktionen nach.
32Welcher Nachweis passt zu Chloridionen, und was ist zu sehen?Lösung zeigen
Ergebnis:Zugabe von Silbernitrat-Lösung, es fällt weißes Silberchlorid ausIch bestimme Konzentrationen mit der Fotometrie.
33Eine Eichlösung mit 10 mg/L liefert die Absorbanz 0,40. Die Probe hat die Absorbanz 0,20. Bestimme: Welche Konzentration hat die Probe?Lösung zeigen
Ergebnis:5 mg/LIch bestimme den Schmelzpunkt und prüfe damit die Reinheit eines Stoffes.
34Eine Probe schmilzt scharf bei 159 Grad Celsius. Welcher der drei Stoffe liegt am wahrscheinlichsten vor?Lösung zeigen
Ergebnis:Salicylsäure
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
- Dekantieren, es nutzt Dichte
- Eindampfen, es nutzt Siedetemperatur
- Die gelösten Ionen sind kleiner als die Poren des Filters
- Hexan, 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
- 0,20
- 10 cm
- Er hängt vom Laufmittel und von der stationären Phase ab, nicht von der Laufstrecke
- Natriumionen
- Lithiumionen
- Kaliumionen
- Weißes Magnesiumhydroxid
- Gelbes Bleiiodid
- Damit Carbonate nicht als Silbercarbonat ausfallen und den Nachweis stören
- 24 mg/L
- 8 mg/L
- 12 mg/L
- 82 Grad Celsius
- Die Probe enthält vermutlich Verunreinigungen
- 133 Grad Celsius
- Farbstoffmoleküle haften an der großen Oberfläche der Kohle
- Ethylacetat, weil er bei niedrigerer Temperatur siedet
- 0,75
- Caesiumionen
- Hellblaues Kupfer(II)-hydroxid
- 7,5 mg/L
- Magnet, dann Wasser zugeben und filtrieren, dann das Filtrat eindampfen
- Es löst das Öl gut und lässt sich danach leicht abdestillieren
- 0,40
- Kaliumionen
- Zugabe von Silbernitrat-Lösung, es fällt weißes Silberchlorid aus
- 5 mg/L
- Salicylsäure