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 Sand und Wasser.
- Er liegt in der Teilchengröße.
- Passend ist Filtrieren.
- Suche den Unterschied bei Sand und Wasser.
- Er liegt in der Teilchengröße.
- Passend ist Filtrieren.
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 Sand aus einer Salzlösung, und welche Eigenschaft nutzt es?So fängst du an:Sandkörner sind groß, gelöste Ionen sind klein.
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 - ●2Wozu 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 - ★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, Ethansäure bei 118 Grad Celsius.
- Der leichter flüchtige Stoff verdampft zuerst.
- Zu Beginn geht überwiegend Propan-2-ol über.
- Propan-2-ol siedet bei 82 Grad Celsius, Ethansäure bei 118 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 Heptan (98 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, Heptan bei 98 Grad Celsius.
Lösung zeigen
- Cyclohexan siedet bei 81 Grad Celsius, Heptan bei 98 Grad Celsius.
- Der leichter flüchtige Stoff verdampft zuerst.
- Zu Beginn geht überwiegend Cyclohexan über.
Ergebnis:Cyclohexan, weil er bei niedrigerer Temperatur siedet - ●5Ein Gemisch aus Aceton (56 Grad Celsius) und Ethanol (78 Grad Celsius) wird destilliert. Welcher Stoff geht zu Beginn überwiegend über?
Lösung zeigen
- Aceton siedet bei 56 Grad Celsius, Ethanol bei 78 Grad Celsius.
- Der leichter flüchtige Stoff verdampft zuerst.
- Zu Beginn geht überwiegend Aceton über.
Ergebnis:Aceton, 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
- Der Rf-Wert vergleicht zwei Strecken.
- Oben steht die Strecke der Substanz.
- Unten steht die Strecke der Laufmittelfront.
- Der Rf-Wert vergleicht zwei Strecken.
- Oben steht die Strecke der Substanz.
- Unten steht die Strecke der Laufmittelfront.
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 0,80. Die Laufmittelfront hat 10 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.
- 0,80 · 10 cm
- Die Substanz ist 8 cm gewandert.
Ergebnis:8 cm - ●8Eine Substanz legt 4 Zentimeter zurück, die Laufmittelfront 20 Zentimeter. Bestimme: Welchen Rf-Wert hat die Substanz?
Lösung zeigen
- Rf = Strecke der Substanz : Strecke der Front.
- Rf = 4 cm : 20 cm.
- Rf = 0,20
Ergebnis:0,20 - ★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 rotviolett gehört zu Rubidiumionen.
- Gesucht sind Rubidiumionen.
- Vergleiche mit der Farbtabelle der Flammenfärbung.
- Die Farbe rotviolett gehört zu Rubidiumionen.
- Gesucht sind Rubidiumionen.
AchtungFlammenfarben den falschen Metallen zugeordnet
Welche Ionen färben die Brennerflamme rotviolett → Natriumionen
Welche Ionen färben die Brennerflamme rotviolett → Rubidiumionen
Ordne die sechs Elemente ihrer Flammenfarbe zu und decke dann die Tabelle ab.
ÜbenJetzt du
- ○10Welches Ion färbt die Flamme ziegelrot?So fängst du an:Calcium färbt die Flamme ziegelrot.
Lösung zeigen
- Calcium färbt die Flamme ziegelrot.
- Kalium ist violett, Barium gelbgrün.
- Gesucht sind Calciumionen.
Ergebnis:Calciumionen - ●11Welche Farbe zeigt die Brennerflamme bei Bariumionen?
Lösung zeigen
- Vergleiche mit der Farbtabelle der Flammenfärbung.
- Bariumionen gehören zu gelbgrün.
- Die Flamme ist gelbgrün.
Ergebnis:gelbgrün - ★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
- Silberionen bilden mit Chlorid schwer lösliches Silberchlorid.
- Der Niederschlag ist weiß.
- Das Reagenz ist Silbernitrat.
- Silberionen bilden mit Chlorid schwer lösliches Silberchlorid.
- Der Niederschlag ist weiß.
- Das Reagenz ist Silbernitrat.
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
- ○13Eine Probe gibt mit Bariumchlorid-Lösung einen weißen Niederschlag, der sich in Salzsäure nicht löst. Welches Ion war enthalten?So fängst du an:Bariumionen fällen Sulfat als Bariumsulfat.
Lösung zeigen
- Bariumionen fällen Sulfat als Bariumsulfat.
- Bariumsulfat löst sich nicht in Säure.
- Das gesuchte Ion ist Sulfat.
Ergebnis:Sulfationen, der Niederschlag ist Bariumsulfat - ●14Zu einer Lösung mit Eisen(III)-ionen wird Natronlauge gegeben. Welcher Niederschlag fällt aus?
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 - ★15Zu 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
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.
- 0,30 : 0,10 = 3.
- c = 3 · 8 mg/L = 24 mg/L
- Die Absorbanz ist proportional zur Konzentration.
- 0,30 : 0,10 = 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 10 mg/L liefert die Absorbanz 0,40. Die Probe hat die Absorbanz 0,20. Bestimme: Welche Konzentration hat die Probe?So fängst du an:Die Absorbanz ist proportional zur Konzentration.
Lösung zeigen
- Die Absorbanz ist proportional zur Konzentration.
- 0,20 : 0,40 = 0,5.
- c = 0,5 · 10 mg/L = 5 mg/L
Ergebnis:5 mg/L - ●17Eine Eichlösung mit 10 mg/L liefert die Absorbanz 0,40. Die Probe hat die Absorbanz 0,60. Bestimme: Welche Konzentration hat die Probe?
Lösung zeigen
- Die Absorbanz ist proportional zur Konzentration.
- 0,60 : 0,40 = 1,5.
- c = 1,5 · 10 mg/L = 15 mg/L
Ergebnis:15 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.
- Palmitinsäure schmilzt bei 63 Grad Celsius.
- Am wahrscheinlichsten ist Palmitinsäure.
- Vergleiche den gemessenen Wert mit den Tabellenwerten.
- Palmitinsäure schmilzt bei 63 Grad Celsius.
- Am wahrscheinlichsten ist Palmitinsäure.
AchtungSchmelzpunkt dem falschen Stoff zugeordnet
Bei welcher Temperatur schmilzt reines Benzoesäure laut Tabelle → 133 Grad Celsius
Bei welcher Temperatur schmilzt reines Benzoesäure laut Tabelle → 122 Grad Celsius
Setze den gemessenen Wert neben die Tabellenwerte und suche den nächsten.
ÜbenJetzt du
- ○19Bei welcher Temperatur schmilzt reines Benzoesäure 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 Benzoesäure schmilzt bei 122 Grad Celsius.
Ergebnis:122 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 - ★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 Eisenpulver, Sand und Kochsalz soll getrennt werden. Welche Reihenfolge ist sinnvoll?
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 - ●23Ein Gemisch aus Methanol (65 Grad Celsius) und Ethansäure (118 Grad Celsius) wird destilliert. Welcher Stoff geht zu Beginn überwiegend über?
Lösung zeigen
- Methanol siedet bei 65 Grad Celsius, Ethansäure bei 118 Grad Celsius.
- Der leichter flüchtige Stoff verdampft zuerst.
- Zu Beginn geht überwiegend Methanol über.
Ergebnis:Methanol, weil er bei niedrigerer Temperatur siedet - ●24Eine 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 - ●25Welche Farbe zeigt die Brennerflamme bei Kaliumionen?
Lösung zeigen
- Vergleiche mit der Farbtabelle der Flammenfärbung.
- Kaliumionen gehören zu violett.
- Die Flamme ist violett.
Ergebnis:violett - ●26Zu einer Lösung mit Bromidionen wird Silbernitrat-Lösung gegeben. Welcher Niederschlag fällt aus?
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 - ●27Nach dem Lambert-Beer-Gesetz ist die Absorbanz bei gleicher Küvette proportional zu …
Lösung zeigen
- Je mehr Teilchen im Strahl, desto mehr Licht wird absorbiert.
- Die Absorbanz wächst linear.
- Sie ist proportional zur Konzentration.
Ergebnis:der Konzentration des gelösten Stoffs
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.
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 1 Zentimeter zurück, die Laufmittelfront 4 Zentimeter. Bestimme: Welchen Rf-Wert hat die Substanz?Lösung zeigen
Ergebnis:0,25Ich weise Alkali- und Erdalkalimetalle durch Flammenfärbung nach.
31Welche Ionen färben die Brennerflamme blauviolett?Lösung zeigen
Ergebnis:CaesiumionenIch weise Ionen durch Fällungsreaktionen nach.
32Zu einer Lösung mit Iodidionen wird Silbernitrat-Lösung gegeben. Welcher Niederschlag fällt aus?Lösung zeigen
Ergebnis:Gelbes SilberiodidIch bestimme Konzentrationen mit der Fotometrie.
33Eine Eichlösung mit 5 mg/L liefert die Absorbanz 0,10. Die Probe hat die Absorbanz 0,25. Bestimme: Welche Konzentration hat die Probe?Lösung zeigen
Ergebnis:12,5 mg/LIch bestimme den Schmelzpunkt und prüfe damit die Reinheit eines Stoffes.
34Bei welcher Temperatur schmilzt reines Harnstoff laut Tabelle?Lösung zeigen
Ergebnis:133 Grad Celsius
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
- Filtrieren, es nutzt den Unterschied in der Teilchengröße
- Farbstoffmoleküle haften an der großen Oberfläche der Kohle
- Die gelösten Ionen sind kleiner als die Poren des Filters
- Cyclohexan, weil er bei niedrigerer Temperatur siedet
- Aceton, weil er bei niedrigerer Temperatur siedet
- Überwiegend Ethanol, weil der leichter flüchtige Stoff zuerst übergeht
- 8 cm
- 0,20
- Er hängt vom Laufmittel und von der stationären Phase ab, nicht von der Laufstrecke
- Calciumionen
- gelbgrün
- Nein, Natriumgelb überdeckt schwächere Farben, ein Kobaltglas hilft
- Sulfationen, der Niederschlag ist Bariumsulfat
- Rotbraunes Eisen(III)-hydroxid
- Weißes Calciumoxalat
- 5 mg/L
- 15 mg/L
- 7,0 mg/L
- 122 Grad Celsius
- Damit Probe und Thermometer gleich warm sind und der Bereich genau abzulesen ist
- Bei Gleichheit bleibt der Schmelzpunkt der Mischung gleich, bei Verschiedenheit sinkt er
- Magnet, dann Wasser zugeben und filtrieren, dann das Filtrat eindampfen
- Methanol, weil er bei niedrigerer Temperatur siedet
- 0,80
- violett
- Gelblichweißes Silberbromid
- der Konzentration des gelösten Stoffs
- Chromatografieren, es nutzt unterschiedliches Haften am Papier
- Es löst das Öl gut und lässt sich danach leicht abdestillieren
- 0,25
- Caesiumionen
- Gelbes Silberiodid
- 12,5 mg/L
- 133 Grad Celsius