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
- Aktivkohle hat eine riesige innere Oberfläche.
- Farbstoffmoleküle lagern sich dort an.
- Das heißt Adsorption.
- Aktivkohle hat eine riesige innere Oberfläche.
- Farbstoffmoleküle lagern sich dort an.
- Das heißt Adsorption.
AchtungAdsorbieren als Aufsaugen oder Reagieren gedeutet
Aktivkohle saugt den Farbstoff wie ein Schwamm in sich auf oder bildet mit ihm einen neuen Stoff.
Beim Adsorbieren haften die Teilchen an der Oberfläche der Kohle. Es entsteht kein neuer Stoff.
Beschreibe, wo ein Farbstoffmolekül sitzt, nachdem es adsorbiert wurde: im Inneren des Materials oder auf der Oberfläche.
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 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 - ★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
- Hexan siedet bei 69 Grad Celsius, Ethylacetat bei 77 Grad Celsius.
- Der leichter flüchtige Stoff verdampft zuerst.
- Zu Beginn geht überwiegend Hexan über.
- Hexan siedet bei 69 Grad Celsius, Ethylacetat bei 77 Grad Celsius.
- Der leichter flüchtige Stoff verdampft zuerst.
- Zu Beginn geht überwiegend Hexan 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 Propan-2-ol (82 Grad Celsius) wird destilliert. Welcher Stoff geht zu Beginn überwiegend über?So fängst du an:Propan-2-ol siedet bei 82 Grad Celsius, Heptan bei 98 Grad Celsius.
Lösung zeigen
- Propan-2-ol siedet bei 82 Grad Celsius, Heptan bei 98 Grad Celsius.
- Der leichter flüchtige Stoff verdampft zuerst.
- Zu Beginn geht überwiegend Propan-2-ol über.
Ergebnis:Propan-2-ol, 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.
- 0,15 · 20 cm
- Die Substanz ist 3 cm gewandert.
- Die Laufstrecke der Substanz ist Rf mal Frontstrecke.
- 0,15 · 20 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 hat den Rf-Wert 0,20. 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.
- 0,20 · 10 cm
- Die Substanz ist 2 cm gewandert.
Ergebnis:2 cm - ●8Eine Substanz legt 18 Zentimeter zurück, die Laufmittelfront 20 Zentimeter. Bestimme: Welchen Rf-Wert hat die Substanz?
Lösung zeigen
- Rf = Strecke der Substanz : Strecke der Front.
- Rf = 18 cm : 20 cm.
- Rf = 0,90
Ergebnis:0,90 - ★9Eine 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
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 blauviolett gehört zu Caesiumionen.
- Gesucht sind Caesiumionen.
- Vergleiche mit der Farbtabelle der Flammenfärbung.
- Die Farbe blauviolett gehört zu Caesiumionen.
- Gesucht sind Caesiumionen.
AchtungFlammenfarben den falschen Metallen zugeordnet
Welche Ionen färben die Brennerflamme blauviolett → Rubidiumionen
Welche Ionen färben die Brennerflamme blauviolett → Caesiumionen
Ordne die sechs Elemente ihrer Flammenfarbe zu und decke dann die Tabelle ab.
ÜbenJetzt du
- ○10Warum leuchtet die Flamme beim Erhitzen eines Metallsalzes farbig?So fängst du an:Die Wärme regt Elektronen an.
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 - ●11Welche Farbe zeigt die Brennerflamme bei Lithiumionen?
Lösung zeigen
- Vergleiche mit der Farbtabelle der Flammenfärbung.
- Lithiumionen gehören zu karminrot.
- Die Flamme ist karminrot.
Ergebnis:karminrot - ★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
- Bariumionen fällen Sulfat als Bariumsulfat.
- Bariumsulfat löst sich nicht in Säure.
- Das gesuchte Ion ist Sulfat.
- Bariumionen fällen Sulfat als Bariumsulfat.
- Bariumsulfat löst sich nicht in Säure.
- Das gesuchte Ion ist Sulfat.
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 - ●14Welcher 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 - ★15Zu 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
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.
- 1,25 : 0,50 = 2,5.
- c = 2,5 · 2 mg/L = 5 mg/L
- Die Absorbanz ist proportional zur Konzentration.
- 1,25 : 0,50 = 2,5.
- c = 2,5 · 2 mg/L = 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 Eichlösung mit 4 mg/L liefert die Absorbanz 0,50. Die Probe hat die Absorbanz 1,25. Bestimme: Welche Konzentration hat die Probe?So fängst du an:Die Absorbanz ist proportional zur Konzentration.
Lösung zeigen
- Die Absorbanz ist proportional zur Konzentration.
- 1,25 : 0,50 = 2,5.
- c = 2,5 · 4 mg/L = 10 mg/L
Ergebnis:10 mg/L - ●17Eine Eichlösung mit 10 mg/L liefert die Absorbanz 0,20. Die Probe hat die Absorbanz 0,30. Bestimme: Welche Konzentration hat die Probe?
Lösung zeigen
- Die Absorbanz ist proportional zur Konzentration.
- 0,30 : 0,20 = 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
- Der Schmelzpunkt ist eine Stoffeigenschaft.
- Lies ihn in der Tabelle ab.
- Reines Palmitinsäure schmilzt bei 63 Grad Celsius.
- Der Schmelzpunkt ist eine Stoffeigenschaft.
- Lies ihn in der Tabelle ab.
- Reines Palmitinsäure schmilzt bei 63 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
- ○19Eine Probe schmilzt scharf bei 133 Grad Celsius. Welcher der drei Stoffe liegt am wahrscheinlichsten vor?So fängst du an:Vergleiche den gemessenen Wert mit den Tabellenwerten.
Lösung zeigen
- Vergleiche den gemessenen Wert mit den Tabellenwerten.
- Harnstoff schmilzt bei 133 Grad Celsius.
- Am wahrscheinlichsten ist Harnstoff.
Ergebnis:Harnstoff - ●20Eine Probe schmilzt scharf bei 169 Grad Celsius. Welcher der drei Stoffe liegt am wahrscheinlichsten vor?
Lösung zeigen
- Vergleiche den gemessenen Wert mit den Tabellenwerten.
- Paracetamol schmilzt bei 169 Grad Celsius.
- Am wahrscheinlichsten ist Paracetamol.
Ergebnis:Paracetamol - ★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 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 - ●23Ein Gemisch aus Ethanol (78 Grad Celsius) und Hexan (69 Grad Celsius) wird destilliert. Welcher Stoff geht zu Beginn überwiegend über?
Lösung zeigen
- Hexan siedet bei 69 Grad Celsius, Ethanol bei 78 Grad Celsius.
- Der leichter flüchtige Stoff verdampft zuerst.
- Zu Beginn geht überwiegend Hexan über.
Ergebnis:Hexan, weil er bei niedrigerer Temperatur siedet - ●24Eine Substanz legt 2 Zentimeter zurück, die Laufmittelfront 5 Zentimeter. Bestimme: Welchen Rf-Wert hat die Substanz?
Lösung zeigen
- Rf = Strecke der Substanz : Strecke der Front.
- Rf = 2 cm : 5 cm.
- Rf = 0,40
Ergebnis:0,40 - ●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 - ●26Zu einer Lösung mit Carbonationen wird Calciumchlorid-Lösung gegeben. Welcher Niederschlag fällt aus?
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 - ●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 Ethanol und Wasser, und welche Eigenschaft wird genutzt?Lösung zeigen
Ergebnis:Destillieren, es nutzt SiedetemperaturIch gewinne Reinstoffe durch Extraktion, Destillation und Umkristallisation.
29Ein Gemisch aus Methanol (65 Grad Celsius) und Ethylacetat (77 Grad Celsius) wird destilliert. Welcher Stoff geht zu Beginn überwiegend über?Lösung zeigen
Ergebnis:Methanol, 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 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 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.
34Bei welcher Temperatur schmilzt reines Salicylsäure laut Tabelle?Lösung zeigen
Ergebnis:159 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
- Magnet, dann Wasser zugeben und filtrieren, dann das Filtrat eindampfen
- Destillieren, es nutzt Siedetemperatur
- Die gelösten Ionen sind kleiner als die Poren des Filters
- Propan-2-ol, 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
- 2 cm
- 0,90
- 15 cm
- Angeregte Elektronen fallen auf niedrigere Niveaus zurück und senden Licht aus
- karminrot
- Nein, Natriumgelb überdeckt schwächere Farben, ein Kobaltglas hilft
- Weißes Calciumoxalat
- Zugabe von Silbernitrat-Lösung, es fällt weißes Silberchlorid aus
- Hellblaues Kupfer(II)-hydroxid
- 10 mg/L
- 15 mg/L
- 7,0 mg/L
- Harnstoff
- Paracetamol
- Bei Gleichheit bleibt der Schmelzpunkt der Mischung gleich, bei Verschiedenheit sinkt er
- Filtrieren, es nutzt Teilchengröße
- Hexan, weil er bei niedrigerer Temperatur siedet
- 0,40
- Natriumionen
- Weißes Calciumcarbonat
- der Konzentration des gelösten Stoffs
- Destillieren, es nutzt Siedetemperatur
- Methanol, weil er bei niedrigerer Temperatur siedet
- 1 cm
- Kaliumionen
- Zugabe von Silbernitrat-Lösung, es fällt weißes Silberchlorid aus
- 16 mg/L
- 159 Grad Celsius