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 Kochsalz und Wasser.
- Er liegt in der Siedetemperatur.
- Passend ist Eindampfen.
- Suche den Unterschied bei Kochsalz und Wasser.
- Er liegt in der Siedetemperatur.
- Passend ist Eindampfen.
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 - ●2Mit welchem Verfahren trennt man ein Rohkristall und seine Verunreinigung, und welche Eigenschaft wird genutzt?
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 - ★3Mit 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
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
- Aceton siedet bei 56 Grad Celsius, Methanol bei 65 Grad Celsius.
- Der leichter flüchtige Stoff verdampft zuerst.
- Zu Beginn geht überwiegend Aceton über.
- Aceton siedet bei 56 Grad Celsius, Methanol bei 65 Grad Celsius.
- Der leichter flüchtige Stoff verdampft zuerst.
- Zu Beginn geht überwiegend Aceton 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 Methanol (65 Grad Celsius) und Ethanol (78 Grad Celsius) wird destilliert. Welcher Stoff geht zu Beginn überwiegend über?So fängst du an:Methanol siedet bei 65 Grad Celsius, Ethanol bei 78 Grad Celsius.
Lösung zeigen
- Methanol siedet bei 65 Grad Celsius, Ethanol bei 78 Grad Celsius.
- Der leichter flüchtige Stoff verdampft zuerst.
- Zu Beginn geht überwiegend Methanol über.
Ergebnis:Methanol, weil er bei niedrigerer Temperatur siedet - ●5Ein Gemisch aus Aceton (56 Grad Celsius) und Cyclohexan (81 Grad Celsius) wird destilliert. Welcher Stoff geht zu Beginn überwiegend über?
Lösung zeigen
- Aceton siedet bei 56 Grad Celsius, Cyclohexan bei 81 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
- Die Laufstrecke der Substanz ist Rf mal Frontstrecke.
- 0,20 · 5 cm
- Die Substanz ist 1 cm gewandert.
- Die Laufstrecke der Substanz ist Rf mal Frontstrecke.
- 0,20 · 5 cm
- Die Substanz ist 1 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 0,60. Die Laufmittelfront hat 5 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.
- 0,60 · 5 cm
- Die Substanz ist 3 cm gewandert.
Ergebnis:3 cm - ●8Eine Substanz legt 2 Zentimeter zurück, die Laufmittelfront 10 Zentimeter. Bestimme: Welchen Rf-Wert hat die Substanz?
Lösung zeigen
- Rf = Strecke der Substanz : Strecke der Front.
- Rf = 2 cm : 10 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 blaugrün gehört zu Kupferionen.
- Gesucht sind Kupferionen.
- Vergleiche mit der Farbtabelle der Flammenfärbung.
- Die Farbe blaugrün gehört zu Kupferionen.
- Gesucht sind Kupferionen.
AchtungFlammenfarben den falschen Metallen zugeordnet
Welche Ionen färben die Brennerflamme blaugrün → Rubidiumionen
Welche Ionen färben die Brennerflamme blaugrün → Kupferionen
Ordne die sechs Elemente ihrer Flammenfarbe zu und decke dann die Tabelle ab.
ÜbenJetzt du
- ○10Welche Farbe zeigt die Brennerflamme bei Natriumsalzen?So fängst du an:Natrium zeigt die auffälligste Flammenfarbe.
Lösung zeigen
- Natrium zeigt die auffälligste Flammenfarbe.
- Sie liegt im gelben Bereich.
- Das Gelb überdeckt andere Farben.
Ergebnis:Gelb - ●11Welches Ion färbt die Flamme ziegelrot?
Lösung zeigen
- Calcium färbt die Flamme ziegelrot.
- Kalium ist violett, Barium gelbgrün.
- Gesucht sind Calciumionen.
Ergebnis:Calciumionen - ★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 Calciumchlorid-Lösung liefert den Fällungspartner.
- Er bildet mit Carbonationen einen schwer löslichen Stoff.
- Es fällt weißes Calciumcarbonat aus.
- Das Reagenz Calciumchlorid-Lösung liefert den Fällungspartner.
- Er bildet mit Carbonationen einen schwer löslichen Stoff.
- Es fällt weißes Calciumcarbonat 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
- ○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 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 - ★15Zu 50 mL Probe mit c(Cl⁻) = 0,10 mol/L wird Silbernitrat im Überschuss gegeben. Bestimme: Wie viel Silberchlorid fällt aus? M(AgCl) = 143,5 g/mol.
Lösung zeigen
- n(Cl⁻) = 0,10 mol/L · 0,050 L = 0,0050 mol.
- Je Chlorid fällt ein AgCl: n(AgCl) = 0,0050 mol.
- m = 0,0050 mol · 143,5 g/mol = 0,72 g
Ergebnis:0,72 g
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 : 0,50 = 0,5.
- c = 0,5 · 2 mg/L = 1 mg/L
- Die Absorbanz ist proportional zur Konzentration.
- 0,25 : 0,50 = 0,5.
- c = 0,5 · 2 mg/L = 1 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 0,30. 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 : 0,20 = 1,5.
- c = 1,5 · 8 mg/L = 12 mg/L
Ergebnis:12 mg/L - ●17Eine Eichlösung mit 8 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 · 8 mg/L = 24 mg/L
Ergebnis:24 mg/L - ★18Eine Eichlösung mit 10 mg/L liefert die Absorbanz 0,10. Die Probe hat die Absorbanz 0,05. Bestimme: Welche Konzentration hat die Probe?
Lösung zeigen
- Die Absorbanz ist proportional zur Konzentration.
- 0,05 : 0,10 = 0,5.
- c = 0,5 · 10 mg/L = 5 mg/L
Ergebnis:5 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
- Schnelles Heizen lässt das Thermometer hinterherhinken.
- Bei langsamem Heizen gleichen sich die Temperaturen an.
- Dann liest man Beginn und Ende genau ab.
- Schnelles Heizen lässt das Thermometer hinterherhinken.
- Bei langsamem Heizen gleichen sich die Temperaturen an.
- Dann liest man Beginn und Ende genau ab.
AchtungWirkung von Verunreinigungen auf den Schmelzpunkt falsch gedeutet
Eine Verunreinigung hebt den Schmelzpunkt an oder ändert nur die Farbe. Beim Mischschmelzpunkt steigt die Temperatur bei Gleichheit.
Fremdstoffe senken den Schmelzpunkt und verbreitern den Bereich. Bei gleichen Stoffen bleibt der Mischschmelzpunkt gleich.
Berechne die Breite des Schmelzbereichs und vergleiche sie mit zwei Grad.
ÜbenJetzt du
- ○19Eine Probe schmilzt scharf bei 153 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.
- wasserfreie Citronensäure schmilzt bei 153 Grad Celsius.
- Am wahrscheinlichsten ist wasserfreie Citronensäure.
Ergebnis:wasserfreie Citronensäure - ●20Eine Probe schmilzt scharf bei 159 Grad Celsius. Welcher der drei Stoffe liegt am wahrscheinlichsten vor?
Lösung zeigen
- Vergleiche den gemessenen Wert mit den Tabellenwerten.
- Salicylsäure schmilzt bei 159 Grad Celsius.
- Am wahrscheinlichsten ist Salicylsäure.
Ergebnis:Salicylsäure - ★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 Cyclohexan (81 Grad Celsius) und Ethanol (78 Grad Celsius) wird destilliert. Welcher Stoff geht zu Beginn überwiegend über?
Lösung zeigen
- Ethanol siedet bei 78 Grad Celsius, Cyclohexan bei 81 Grad Celsius.
- Der leichter flüchtige Stoff verdampft zuerst.
- Zu Beginn geht überwiegend Ethanol über.
Ergebnis:Ethanol, 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 Lithiumionen?
Lösung zeigen
- Vergleiche mit der Farbtabelle der Flammenfärbung.
- Lithiumionen gehören zu karminrot.
- Die Flamme ist karminrot.
Ergebnis:karminrot - ●26Ein Gemisch aus Heptan (98 Grad Celsius) und Propan-2-ol (82 Grad Celsius) wird destilliert. Welcher Stoff geht zu Beginn überwiegend über?
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 - ★27Eine Substanz hat den Rf-Wert 0,50. Die Laufmittelfront hat 4 cm zurückgelegt. Bestimme: Wie weit ist die Substanz gewandert?
Lösung zeigen
- Die Laufstrecke der Substanz ist Rf mal Frontstrecke.
- 0,50 · 4 cm
- Die Substanz ist 2 cm gewandert.
Ergebnis:2 cm
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 Chlorophyll in Blättern, und welche Eigenschaft wird genutzt?Lösung zeigen
Ergebnis:Extrahieren mit Ethanol, es nutzt LöslichkeitIch gewinne Reinstoffe durch Extraktion, Destillation und Umkristallisation.
29Warum eignet sich Wasserdampfdestillation für empfindliche Duftstoffe wie Limonen?Lösung zeigen
Ergebnis:Das Gemisch siedet unter 100 Grad Celsius, der Stoff wird schonend übergetriebenIch werte Papier- und Dünnschichtchromatogramme aus.
30Eine Substanz hat den Rf-Wert 0,80. Die Laufmittelfront hat 5 cm zurückgelegt. Bestimme: Wie weit ist die Substanz gewandert?Lösung zeigen
Ergebnis:4 cmIch weise Alkali- und Erdalkalimetalle durch Flammenfärbung nach.
31Welche Ionen färben die Brennerflamme karminrot?Lösung zeigen
Ergebnis:LithiumionenIch 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 4 mg/L liefert die Absorbanz 0,10. Die Probe hat die Absorbanz 0,25. Bestimme: Welche Konzentration hat die Probe?Lösung zeigen
Ergebnis:10 mg/LIch bestimme den Schmelzpunkt und prüfe damit die Reinheit eines Stoffes.
34Bei welcher Temperatur schmilzt reines Stearinsäure laut Tabelle?Lösung zeigen
Ergebnis:69 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
- Umkristallisieren, es nutzt Löslichkeit bei verschiedener Temperatur
- Scheidetrichter, es nutzt Dichte
- Methanol, weil er bei niedrigerer Temperatur siedet
- Aceton, weil er bei niedrigerer Temperatur siedet
- Überwiegend Ethanol, weil der leichter flüchtige Stoff zuerst übergeht
- 3 cm
- 0,20
- Er hängt vom Laufmittel und von der stationären Phase ab, nicht von der Laufstrecke
- Gelb
- Calciumionen
- Nein, Natriumgelb überdeckt schwächere Farben, ein Kobaltglas hilft
- Sulfationen, der Niederschlag ist Bariumsulfat
- Hellblaues Kupfer(II)-hydroxid
- 0,72 g
- 12 mg/L
- 24 mg/L
- 5 mg/L
- wasserfreie Citronensäure
- Salicylsäure
- Bei Gleichheit bleibt der Schmelzpunkt der Mischung gleich, bei Verschiedenheit sinkt er
- Filtrieren, es nutzt Teilchengröße
- Ethanol, weil er bei niedrigerer Temperatur siedet
- 0,80
- karminrot
- Propan-2-ol, weil er bei niedrigerer Temperatur siedet
- 2 cm
- Extrahieren mit Ethanol, es nutzt Löslichkeit
- Das Gemisch siedet unter 100 Grad Celsius, der Stoff wird schonend übergetrieben
- 4 cm
- Lithiumionen
- Gelbes Silberiodid
- 10 mg/L
- 69 Grad Celsius