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
- ○1Mit welchem Verfahren trennt man Speiseöl und Wasser, und welche Eigenschaft wird genutzt?So fängst du an:Suche den Unterschied bei Speiseöl und Wasser.
Lösung zeigen
- Suche den Unterschied bei Speiseöl und Wasser.
- Er liegt in der Dichte.
- Passend ist Scheidetrichter.
Ergebnis:Scheidetrichter, es nutzt Dichte - ●2Mit welchem Verfahren trennt man Schlamm und Wasser, und welche Eigenschaft wird genutzt?
Lösung zeigen
- Suche den Unterschied bei Schlamm und Wasser.
- Er liegt in der Dichte.
- Passend ist Dekantieren.
Ergebnis:Dekantieren, es nutzt Dichte - ★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
- Ethylacetat siedet bei 77 Grad Celsius, Wasser bei 100 Grad Celsius.
- Der leichter flüchtige Stoff verdampft zuerst.
- Zu Beginn geht überwiegend Ethylacetat über.
- Ethylacetat siedet bei 77 Grad Celsius, Wasser bei 100 Grad Celsius.
- Der leichter flüchtige Stoff verdampft zuerst.
- Zu Beginn geht überwiegend Ethylacetat 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 Wasser (100 Grad Celsius) und Heptan (98 Grad Celsius) wird destilliert. Welcher Stoff geht zu Beginn überwiegend über?So fängst du an:Heptan siedet bei 98 Grad Celsius, Wasser bei 100 Grad Celsius.
Lösung zeigen
- Heptan siedet bei 98 Grad Celsius, Wasser bei 100 Grad Celsius.
- Der leichter flüchtige Stoff verdampft zuerst.
- Zu Beginn geht überwiegend Heptan über.
Ergebnis:Heptan, weil er bei niedrigerer Temperatur siedet - ●5Ein Gemisch aus Wasser (100 Grad Celsius) und Methanol (65 Grad Celsius) wird destilliert. Welcher Stoff geht zu Beginn überwiegend über?
Lösung zeigen
- Methanol siedet bei 65 Grad Celsius, Wasser bei 100 Grad Celsius.
- Der leichter flüchtige Stoff verdampft zuerst.
- Zu Beginn geht überwiegend Methanol über.
Ergebnis:Methanol, 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 legt 4 Zentimeter zurück, die Laufmittelfront 10 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 : 10 cm.
- Rf = 0,40
Ergebnis:0,40 - ●8Eine Substanz hat den Rf-Wert 0,20. Die Laufmittelfront hat 20 cm zurückgelegt. Bestimme: Wie weit ist die Substanz gewandert?
Lösung zeigen
- Die Laufstrecke der Substanz ist Rf mal Frontstrecke.
- 0,20 · 20 cm
- Die Substanz ist 4 cm gewandert.
Ergebnis:4 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
- Die Wärme regt Elektronen an.
- Beim Zurückfallen geben sie Licht einer bestimmten Farbe ab.
- Jedes Element hat seine eigenen Farben.
- Die Wärme regt Elektronen an.
- Beim Zurückfallen geben sie Licht einer bestimmten Farbe ab.
- Jedes Element hat seine eigenen Farben.
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 ziegelrot?So fängst du an:Vergleiche mit der Farbtabelle der Flammenfärbung.
Lösung zeigen
- Vergleiche mit der Farbtabelle der Flammenfärbung.
- Die Farbe ziegelrot gehört zu Calciumionen.
- Gesucht sind Calciumionen.
Ergebnis:Calciumionen - ●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
- 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
- ○13Zu einer Lösung mit Bromidionen wird Silbernitrat-Lösung gegeben. Welcher Niederschlag fällt aus?So fängst du an:Das Reagenz Silbernitrat-Lösung liefert den Fällungspartner.
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 - ●14Zu einer Lösung mit Magnesiumionen wird Natronlauge gegeben. Welcher Niederschlag fällt aus?
Lösung zeigen
- Das Reagenz Natronlauge liefert den Fällungspartner.
- Er bildet mit Magnesiumionen einen schwer löslichen Stoff.
- Es fällt weißes Magnesiumhydroxid aus.
Ergebnis:Weißes Magnesiumhydroxid - ★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.
- 0,60 : 0,40 = 1,5.
- c = 1,5 · 10 mg/L = 15 mg/L
- Die Absorbanz ist proportional zur Konzentration.
- 0,60 : 0,40 = 1,5.
- c = 1,5 · 10 mg/L = 15 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 0,10. Bestimme: Welche Konzentration hat die Probe?So fängst du an:Die Absorbanz ist proportional zur Konzentration.
Lösung zeigen
- Die Absorbanz ist proportional zur Konzentration.
- 0,10 : 0,20 = 0,5.
- c = 0,5 · 8 mg/L = 4 mg/L
Ergebnis:4 mg/L - ●17Eine Eichlösung mit 2 mg/L liefert die Absorbanz 0,40. Die Probe hat die Absorbanz 0,20. Bestimme: Welche Konzentration hat die Probe?
Lösung zeigen
- Die Absorbanz ist proportional zur Konzentration.
- 0,20 : 0,40 = 0,5.
- c = 0,5 · 2 mg/L = 1 mg/L
Ergebnis:1 mg/L - ★18Eine Eichlösung mit 5 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 · 5 mg/L = 10 mg/L
Ergebnis:10 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.
- Salicylsäure schmilzt bei 159 Grad Celsius.
- Am wahrscheinlichsten ist Salicylsäure.
- Vergleiche den gemessenen Wert mit den Tabellenwerten.
- Salicylsäure schmilzt bei 159 Grad Celsius.
- Am wahrscheinlichsten ist Salicylsäure.
AchtungSchmelzpunkt dem falschen Stoff zugeordnet
Bei welcher Temperatur schmilzt reines Harnstoff laut Tabelle → 122 Grad Celsius
Bei welcher Temperatur schmilzt reines Harnstoff laut Tabelle → 133 Grad Celsius
Setze den gemessenen Wert neben die Tabellenwerte und suche den nächsten.
ÜbenJetzt du
- ○19Bei welcher Temperatur schmilzt reines Harnstoff 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 Harnstoff schmilzt bei 133 Grad Celsius.
Ergebnis:133 Grad Celsius - ●20Wie verändert eine Verunreinigung den Schmelzbereich eines Feststoffs?
Lösung zeigen
- Fremdstoffe stören das Kristallgitter.
- Der Stoff schmilzt früher und über einen größeren Bereich.
- Reine Stoffe schmelzen scharf.
Ergebnis:Der Schmelzbereich wird breiter und beginnt bei niedrigerer Temperatur - ★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 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 - ●23Ein Gemisch aus Ethylacetat (77 Grad Celsius) und Hexan (69 Grad Celsius) wird destilliert. Welcher Stoff geht zu Beginn überwiegend über?
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 - ●24Eine Substanz legt 1 Zentimeter zurück, die Laufmittelfront 5 Zentimeter. Bestimme: Welchen Rf-Wert hat die Substanz?
Lösung zeigen
- Rf = Strecke der Substanz : Strecke der Front.
- Rf = 1 cm : 5 cm.
- Rf = 0,20
Ergebnis:0,20 - ●25Zu 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 - ●26Eine Eichlösung mit 8 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 · 8 mg/L = 12 mg/L
Ergebnis:12 mg/L - ●27Mit 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
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 ein Rohkristall und seine Verunreinigung, und welche Eigenschaft wird genutzt?Lösung zeigen
Ergebnis:Umkristallisieren, es nutzt Löslichkeit bei verschiedener TemperaturIch gewinne Reinstoffe durch Extraktion, Destillation und Umkristallisation.
29Ein Gemisch aus Ethylacetat (77 Grad Celsius) und Ethanol (78 Grad Celsius) wird destilliert. Welcher Stoff geht zu Beginn überwiegend über?Lösung zeigen
Ergebnis:Ethylacetat, weil er bei niedrigerer Temperatur siedetIch werte Papier- und Dünnschichtchromatogramme aus.
30Eine Substanz hat den Rf-Wert 0,60. Die Laufmittelfront hat 20 cm zurückgelegt. Bestimme: Wie weit ist die Substanz gewandert?Lösung zeigen
Ergebnis:12 cmIch weise Alkali- und Erdalkalimetalle durch Flammenfärbung nach.
31Warum leuchtet die Flamme beim Erhitzen eines Metallsalzes farbig?Lösung zeigen
Ergebnis:Angeregte Elektronen fallen auf niedrigere Niveaus zurück und senden Licht ausIch weise Ionen durch Fällungsreaktionen nach.
32Eine Probe gibt mit Bariumchlorid-Lösung einen weißen Niederschlag, der sich in Salzsäure nicht löst. Welches Ion war enthalten?Lösung zeigen
Ergebnis:Sulfationen, der Niederschlag ist BariumsulfatIch bestimme Konzentrationen mit der Fotometrie.
33Eine Eichlösung mit 4 mg/L liefert die Absorbanz 0,40. Die Probe hat die Absorbanz 0,60. Bestimme: Welche Konzentration hat die Probe?Lösung zeigen
Ergebnis:6 mg/LIch bestimme den Schmelzpunkt und prüfe damit die Reinheit eines Stoffes.
34Eine Probe schmilzt scharf bei 82 Grad Celsius. Welcher der drei Stoffe liegt am wahrscheinlichsten vor?Lösung zeigen
Ergebnis:Vanillin
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
- Scheidetrichter, es nutzt Dichte
- Dekantieren, es nutzt Dichte
- Die gelösten Ionen sind kleiner als die Poren des Filters
- Heptan, weil er bei niedrigerer Temperatur siedet
- Methanol, weil er bei niedrigerer Temperatur siedet
- Überwiegend Ethanol, weil der leichter flüchtige Stoff zuerst übergeht
- 0,40
- 4 cm
- Er hängt vom Laufmittel und von der stationären Phase ab, nicht von der Laufstrecke
- Calciumionen
- Calciumionen
- Nein, Natriumgelb überdeckt schwächere Farben, ein Kobaltglas hilft
- Gelblichweißes Silberbromid
- Weißes Magnesiumhydroxid
- Damit Carbonate nicht als Silbercarbonat ausfallen und den Nachweis stören
- 4 mg/L
- 1 mg/L
- 10 mg/L
- 133 Grad Celsius
- Der Schmelzbereich wird breiter und beginnt bei niedrigerer Temperatur
- Bei Gleichheit bleibt der Schmelzpunkt der Mischung gleich, bei Verschiedenheit sinkt er
- Eindampfen, es nutzt Siedetemperatur
- Hexan, weil er bei niedrigerer Temperatur siedet
- 0,20
- Rotbraunes Eisen(III)-hydroxid
- 12 mg/L
- Filtrieren, es nutzt Teilchengröße
- Umkristallisieren, es nutzt Löslichkeit bei verschiedener Temperatur
- Ethylacetat, weil er bei niedrigerer Temperatur siedet
- 12 cm
- Angeregte Elektronen fallen auf niedrigere Niveaus zurück und senden Licht aus
- Sulfationen, der Niederschlag ist Bariumsulfat
- 6 mg/L
- Vanillin