Chemie · Klasse 8 · Kapitel

Metalle – Schätze der Erde

EntdeckenDie Frage zum Kapitel

Wie dünn lässt sich Gold schlagen?

Schreib eine Vermutung auf, bevor du weiterliest.

Für die Lehrkraft: Aus einem Gramm Gold kann man ein Blatt von rund einem Quadratmeter schlagen. Das Blatt ist dann nur etwa 50 millionstel Millimeter dick. Metalle sind dehnbar und verformbar, weil sich ihre Atomschichten gegeneinander verschieben lassen. Quelle: Rechnung mit der Dichte von Gold, 19,3 Gramm pro Kubikzentimeter

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 beschreibe typische Eigenschaften von Metallen.

EntdeckenFrage

Wie dünn lässt sich Gold schlagen?

Was meinst du? Schreib deine Vermutung auf, bevor du weiterliest.

Auflösung

Aus einem Gramm Gold kann man ein Blatt von rund einem Quadratmeter schlagen. Das Blatt ist dann nur etwa 50 millionstel Millimeter dick. Metalle sind dehnbar und verformbar, weil sich ihre Atomschichten gegeneinander verschieben lassen.

MerkenMetalleigenschaften

Metalle glänzen, leiten Wärme und Strom, sind verformbar.

Alle vier Eigenschaften kommen aus demselben Bau.

BeispielTypische Eigenschaften von Metallen

Ein Metallwürfel hat die Dichte 19,3 g/cm³. Entscheide: Welches Metall ist es?

Schritt für Schritt

Die Dichte ist eine Stoffeigenschaft.
Wert in der Tabelle suchen.
19,3 g/cm³: Gold.

Die Dichte ist eine Stoffeigenschaft.
Wert in der Tabelle suchen.
19,3 g/cm³: Gold.

Ergebnis:

Gold

AchtungMetallbau und Edelkeit verwechselt

So nicht

Gold glänzt, also reagiert es leicht

So richtig

Gold → edel, reagiert kaum
Magnesium → unedel, reagiert leicht mit Sauerstoff

Elektronengas erklärt Leiten und Verformen. Unedle Metalle reagieren leicht.

ÜbenJetzt du

○1
Ein Würfel aus Kupfer hat eine Kantenlänge von 2 cm und eine Masse von 71,2 g. Bestimme: Welche Dichte hat Kupfer?
So fängst du an:
Volumen: 2 cm · 2 cm · 2 cm = 8 cm³
Lösung zeigen
1. Volumen: 2 cm · 2 cm · 2 cm = 8 cm³
2. Dichte: 71,2 g : 8 cm³ = 8,9 g/cm³
Ergebnis:
8,9 g/cm³
●2
Ein Metallwürfel hat die Dichte 7,1 g/cm³. Entscheide: Welches Metall ist es?
Lösung zeigen
1. Die Dichte ist eine Stoffeigenschaft.
2. Wert in der Tabelle suchen.
3. 7,1 g/cm³: Zink.
Ergebnis:
Zink
★3
Ist Quecksilber ein Metall, obwohl es flüssig ist?
Lösung zeigen
1. Kennzeichen eines Metalls: Glanz und Leitfähigkeit.
2. Quecksilber hat beides.
3. Flüssig bei Raumtemperatur ist nur eine Ausnahme.
Ergebnis:
Ja, es glänzt und leitet

2Ich bestimme Metalle über ihre Dichte.

EntdeckenFrage

Warum bauen Flugzeuge aus Aluminium und nicht aus Eisen?

Was meinst du? Schreib deine Vermutung auf, bevor du weiterliest.

Auflösung

Aluminium hat eine Dichte von 2,7 Gramm pro Kubikzentimeter, Eisen von 7,9. Gleich große Bauteile sind aus Aluminium fast dreimal so leicht. Das spart Treibstoff. Reines Aluminium ist weich, deshalb nimmt man Legierungen.

MerkenDichte bestimmt das Metall

Die Dichte ρ = m : V ist eine Stoffeigenschaft.

Aluminium hat 2,7 g/cm³, Eisen 7,9 g/cm³, Gold 19,3 g/cm³.

BeispielMetall über die Dichte bestimmen

Ein Metallstück hat das Volumen 20 cm³ und die Masse 142 g. Bestimme die Dichte und ordne das Metall zu.

Schritt für Schritt

Formel: ρ = m : V
ρ = 142 g : 20 cm³ = 7,1 g/cm³
Tabelle: Das ist Zink.

Formel: ρ = m : V
ρ = 142 g : 20 cm³ = 7,1 g/cm³
Tabelle: Das ist Zink.

Ergebnis:

ρ = 7,1 g/cm³ → Zink

AchtungDichte falsch herum

So nicht

m = 27 g, V = 10 cm³ → ρ = 10 : 27 = 0,37 g/cm³

So richtig

ρ = m : V = 27 g : 10 cm³ = 2,7 g/cm³  (Aluminium)

ρ = m : V. Wer V : m rechnet, bekommt Werte unter 1 und wundert sich nicht.

ÜbenJetzt du

○4
Ein Metallstück hat das Volumen 20 cm³ und die Masse 178 g. Bestimme die Dichte und ordne das Metall zu.
So fängst du an:
Formel: ρ = m : V
Lösung zeigen
1. Formel: ρ = m : V
2. ρ = 178 g : 20 cm³ = 8,9 g/cm³
3. Tabelle: Das ist Kupfer.
Ergebnis:
ρ = 8,9 g/cm³ → Kupfer
●5
Ein Metallstück hat das Volumen 50 cm³ und die Masse 135 g. Bestimme die Dichte und ordne das Metall zu.
Lösung zeigen
1. Formel: ρ = m : V
2. ρ = 135 g : 50 cm³ = 2,7 g/cm³
3. Tabelle: Das ist Aluminium.
Ergebnis:
ρ = 2,7 g/cm³ → Aluminium
★6
Ein Metallstück hat das Volumen 20 cm³ und die Masse 54 g. Bestimme die Dichte und ordne das Metall zu.
Lösung zeigen
1. Formel: ρ = m : V
2. ρ = 54 g : 20 cm³ = 2,7 g/cm³
3. Tabelle: Das ist Aluminium.
Ergebnis:
ρ = 2,7 g/cm³ → Aluminium

3Ich erkläre die Metallbindung mit dem Elektronengasmodell.

EntdeckenFrage

Warum leitet Kupfer den Strom, obwohl seine Atome festsitzen?

Was meinst du? Schreib deine Vermutung auf, bevor du weiterliest.

Auflösung

Die Außenelektronen der Kupferatome gehören nicht einem Atom, sondern bilden eine Wolke, die sich frei durch das Metall bewegt. Diese beweglichen Elektronen tragen den Strom. Paul Drude beschrieb das 1900 als Elektronengas.

MerkenElektronengas

Im Metall geben die Atome ihre Außenelektronen ab.

Die Elektronen bewegen sich frei zwischen den Rümpfen – deshalb leitet Metall. Beim Biegen hält das Elektronengas die Schichten zusammen.

BeispielDas Elektronengasmodell

Warum lässt sich Silber biegen, ohne zu brechen?

Schritt für Schritt

Beim Biegen gleiten Schichten.
Die Elektronen gehen mit.
Kein Abstoßen – das Metall bleibt ganz.

Beim Biegen gleiten Schichten.
Die Elektronen gehen mit.
Kein Abstoßen – das Metall bleibt ganz.

Ergebnis:

Das Elektronengas hält die Schichten

AchtungMetallatome glänzen und leiten einzeln

So nicht

Kupfer leitet, weil jedes Kupferatom leitet.

So richtig

Kupfer leitet, weil sich die Elektronen zwischen den Atomrümpfen frei bewegen.

Denk an das Elektronengas: Was bewegt sich, wenn Strom fließt?

ÜbenJetzt du

○7
Warum leitet Zink den elektrischen Strom?
So fängst du an:
Metallatome geben Außenelektronen ab.
Lösung zeigen
1. Metallatome geben Außenelektronen ab.
2. Sie bilden ein Elektronengas.
3. Bewegliche Ladungen leiten.
Ergebnis:
Seine Elektronen sind frei beweglich
●8
Warum lässt sich Aluminium biegen, ohne zu brechen?
Lösung zeigen
1. Beim Biegen gleiten Schichten.
2. Die Elektronen gehen mit.
3. Kein Abstoßen – das Metall bleibt ganz.
Ergebnis:
Das Elektronengas hält die Schichten
★9
Warum leitet Aluminium den elektrischen Strom?
Lösung zeigen
1. Metallatome geben Außenelektronen ab.
2. Sie bilden ein Elektronengas.
3. Bewegliche Ladungen leiten.
Ergebnis:
Seine Elektronen sind frei beweglich

4Ich ordne Metalle nach ihrer Reaktionsfähigkeit.

EntdeckenFrage

Warum ist Gold in über 3.000 Jahre alten Gräbern noch glänzend, Eisen aber nicht?

Was meinst du? Schreib deine Vermutung auf, bevor du weiterliest.

Auflösung

Gold ist ein edles Metall und reagiert kaum mit Sauerstoff oder Wasser. Die Goldmaske des Pharaos Tutanchamun ist über 3.300 Jahre alt und glänzt noch. Unedle Metalle wie Eisen reagieren dagegen leicht mit Sauerstoff.

MerkenReaktionsfähigkeit

Unedle Metalle reagieren leicht mit Sauerstoff, edle kaum.

Unedel sind Magnesium und Zink, edel sind Kupfer, Silber und Gold.

BeispielEdle und unedle Metalle

In 40 g Magnesiumoxid stecken 24 g Magnesium. Bestimme: Wie viel Sauerstoff wird frei, wenn man 80 g Magnesiumoxid vollständig reduziert?

Schritt für Schritt

Sauerstoff in 40 g: 40 g − 24 g = 16 g
In 80 g: 16 g · 2 = 32 g

Sauerstoff in 40 g: 40 g − 24 g = 16 g
In 80 g: 16 g · 2 = 32 g

Ergebnis:

32 g

AchtungEdel und unedel vertauscht

So nicht

Kupferpulver wird mit Magnesiumoxid erhitzt. Was passiert → Es entsteht Kupferoxid

So richtig

Kupferpulver wird mit Magnesiumoxid erhitzt. Was passiert → Nichts, Kupfer ist edler

Frag dich: Findet man das Metall in der Natur als Metall oder nur als Erz?

ÜbenJetzt du

○10
Gold wird mit Magnesiumoxid erhitzt. Entscheide: Läuft eine Reaktion ab?
So fängst du an:
Das edlere Metall kann dem unedleren den Sauerstoff nicht nehmen.
Lösung zeigen
1. Das edlere Metall kann dem unedleren den Sauerstoff nicht nehmen.
2. Gold ist edler als Magnesium.
3. Keine Reaktion.
Ergebnis:
Nichts, Gold ist edler
●11
In 81 g Zinkoxid stecken 65 g Zink. Bestimme: Wie viel Sauerstoff wird frei, wenn man 324 g Zinkoxid vollständig reduziert?
Lösung zeigen
1. Sauerstoff in 81 g: 81 g − 65 g = 16 g
2. In 324 g: 16 g · 4 = 64 g
Ergebnis:
64 g
★12
Kupferpulver wird mit Magnesiumoxid erhitzt. Was passiert?
Lösung zeigen
1. Das edlere Metall kann dem unedleren den Sauerstoff nicht wegnehmen.
2. Kupfer ist edler.
3. Keine Reaktion.
Ergebnis:
Nichts, Kupfer ist edler

5Ich deute die Reduktion von Metalloxiden.

EntdeckenFrage

Wann hat der Mensch zum ersten Mal Kupfer aus Gestein gewonnen?

Was meinst du? Schreib deine Vermutung auf, bevor du weiterliest.

Auflösung

Schon vor rund 7.000 Jahren. In Belovode in Serbien fand man Schlacke und Kupferperlen aus der Zeit um 5000 vor Christus. Dabei wird Kupferoxid mit Kohle erhitzt, der Kohlenstoff nimmt den Sauerstoff weg: Das ist eine Reduktion.

MerkenReduktion

Ein Metalloxid gibt Sauerstoff ab: Das ist Reduktion.

Wer den Sauerstoff aufnimmt, wird oxidiert – und ist das Reduktionsmittel.

BeispielOxidation und Reduktion zuordnen

Ordne in der Reaktion Fe₂O₃ + 3 CO → 2 Fe + 3 CO₂ zu: Was wird oxidiert, was wird reduziert? Wer ist Reduktionsmittel, wer Oxidationsmittel?

Schritt für Schritt

Oxidation heißt Aufnahme von Sauerstoff: Kohlenstoffmonoxid (CO) nimmt Sauerstoff auf.
Reduktion heißt Abgabe von Sauerstoff: Eisenoxid gibt Sauerstoff ab.
Wer ihn aufnimmt, ist das Reduktionsmittel: Kohlenstoffmonoxid.
Wer ihn abgibt, ist das Oxidationsmittel: Eisenoxid.

Oxidation heißt Aufnahme von Sauerstoff: Kohlenstoffmonoxid (CO) nimmt Sauerstoff auf.
Reduktion heißt Abgabe von Sauerstoff: Eisenoxid gibt Sauerstoff ab.
Wer ihn aufnimmt, ist das Reduktionsmittel: Kohlenstoffmonoxid.
Wer ihn abgibt, ist das Oxidationsmittel: Eisenoxid.

Ergebnis:

Oxidiert wird Kohlenstoffmonoxid, reduziert wird Eisenoxid, Reduktionsmittel ist Kohlenstoffmonoxid.

AchtungReduktionsmittel und reduzierter Stoff verwechselt

So nicht

CuO + Fe → Cu + FeO
Eisen wird reduziert, also ist Eisen das Reduktionsmittel

So richtig

CuO + Fe → Cu + FeO
Eisen nimmt den Sauerstoff auf = wird oxidiert = Reduktionsmittel
CuO gibt ihn ab = wird reduziert = Oxidationsmittel

Das Reduktionsmittel wird selbst oxidiert – es reduziert den anderen.

ÜbenJetzt du

○13
Ordne in der Reaktion 2 CuO + C → 2 Cu + CO₂ zu: Was wird oxidiert, was wird reduziert? Wer ist Reduktionsmittel, wer Oxidationsmittel?
So fängst du an:
Oxidation heißt Aufnahme von Sauerstoff: Kohlenstoff (C) nimmt Sauerstoff auf.
Lösung zeigen
1. Oxidation heißt Aufnahme von Sauerstoff: Kohlenstoff (C) nimmt Sauerstoff auf.
2. Reduktion heißt Abgabe von Sauerstoff: Kupferoxid (CuO) gibt Sauerstoff ab.
3. Wer ihn aufnimmt, ist das Reduktionsmittel: Kohlenstoff.
4. Wer ihn abgibt, ist das Oxidationsmittel: Kupferoxid.
Ergebnis:
Oxidiert wird Kohlenstoff, reduziert wird Kupferoxid, Reduktionsmittel ist Kohlenstoff.
●14
Ordne in der Reaktion 2 Mg + CO₂ → 2 MgO + C zu: Was wird oxidiert, was wird reduziert? Wer ist Reduktionsmittel, wer Oxidationsmittel?
Lösung zeigen
1. Oxidation heißt Aufnahme von Sauerstoff: Magnesium nimmt Sauerstoff auf.
2. Reduktion heißt Abgabe von Sauerstoff: Kohlenstoffdioxid gibt Sauerstoff ab.
3. Wer ihn aufnimmt, ist das Reduktionsmittel: Magnesium.
4. Wer ihn abgibt, ist das Oxidationsmittel: Kohlenstoffdioxid.
Ergebnis:
Oxidiert wird Magnesium, reduziert wird Kohlenstoffdioxid, Reduktionsmittel ist Magnesium.

6Ich unterscheide Oxidations- und Reduktionsmittel.

EntdeckenFrage

Wie schweißt man Eisenbahnschienen mitten im Gleis, ohne Strom?

Was meinst du? Schreib deine Vermutung auf, bevor du weiterliest.

Auflösung

Mit Thermit: Aluminium und Eisenoxid reagieren heftig, das Aluminium nimmt dem Eisen den Sauerstoff weg, und es entsteht flüssiges Eisen bei über 2.000 Grad Celsius. Es fließt in die Lücke zwischen den Schienen. Hans Goldschmidt erfand das 1895.

MerkenOxidations- und Reduktionsmittel

Das Reduktionsmittel nimmt den Sauerstoff auf und wird dabei oxidiert.

Das Oxidationsmittel gibt ihn ab und wird reduziert. Beides geschieht gleichzeitig: eine Redoxreaktion.

BeispielOxidationsmittel und Reduktionsmittel

In Fe₂O₃ + 3 CO → 2 Fe + 3 CO₂: Welcher Stoff wird reduziert?

Schritt für Schritt

Eisenoxid gibt den Sauerstoff ab.
Sauerstoff abgeben heißt Reduktion.
Also wird Eisenoxid reduziert.

Eisenoxid gibt den Sauerstoff ab.
Sauerstoff abgeben heißt Reduktion.
Also wird Eisenoxid reduziert.

Ergebnis:

Eisenoxid

AchtungReduktionsmittel und reduzierter Stoff verwechselt

So nicht

In Fe₂O₃ + 3 CO → 2 Fe + 3 CO₂: Welcher Stoff wird reduziert → Kohlenstoffmonoxid

So richtig

In Fe₂O₃ + 3 CO → 2 Fe + 3 CO₂: Welcher Stoff wird reduziert → Eisenoxid

Frag wie beim Waschmittel: Ein Waschmittel wird nicht gewaschen, es wäscht.

ÜbenJetzt du

○15
In 2 CuO + C → 2 Cu + CO₂: Welcher Stoff ist das Reduktionsmittel?
So fängst du an:
Kohlenstoff nimmt den Sauerstoff auf.
Lösung zeigen
1. Kohlenstoff nimmt den Sauerstoff auf.
2. Damit reduziert es das Kupferoxid.
3. Wer reduziert, ist das Reduktionsmittel.
Ergebnis:
Kohlenstoff
●16
In Fe₂O₃ + 2 Al → 2 Fe + Al₂O₃: Welcher Stoff wird reduziert?
Lösung zeigen
1. Eisenoxid gibt den Sauerstoff ab.
2. Sauerstoff abgeben heißt Reduktion.
3. Also wird Eisenoxid reduziert.
Ergebnis:
Eisenoxid
★17
Im Hochofen reagiert Fe₂O₃ mit CO. Welcher Stoff ist das Oxidationsmittel?
Lösung zeigen
1. Eisenoxid gibt Sauerstoff ab.
2. Damit oxidiert es das Kohlenstoffmonoxid.
3. Wer oxidiert, ist das Oxidationsmittel.
Ergebnis:
Eisenoxid

7Ich beschreibe die Gewinnung von Eisen im Hochofen.

EntdeckenFrage

Wie wird im Hochofen aus Erde Eisen?

Was meinst du? Schreib deine Vermutung auf, bevor du weiterliest.

Auflösung

Man schichtet Eisenerz (Eisenoxid) und Koks hinein, heizt auf bis zu 2.000 Grad Celsius und bläst Luft ein. Der Koks liefert Wärme und Kohlenstoffmonoxid, das dem Eisenerz den Sauerstoff entzieht. Unten fließt das flüssige Roheisen heraus.

MerkenHochofen

Eisenerz wird mit Koks reduziert: Fe₂O₃ + 3 CO → 2 Fe + 3 CO₂.

Das Kohlenstoffmonoxid nimmt den Sauerstoff auf.

BeispielEisen aus dem Hochofen

2000 kg Eisenerz enthalten 60 % Eisen. Der Hochofen gewinnt davon 80 %. Bestimme: Wie viel Eisen entsteht?

Schritt für Schritt

Eisen im Erz: 2000 kg · 60 : 100 = 1200 kg
Gewonnen: 1200 kg · 80 : 100 = 960 kg

Eisen im Erz: 2000 kg · 60 : 100 = 1200 kg
Gewonnen: 1200 kg · 80 : 100 = 960 kg

Ergebnis:

960 kg

AchtungReaktion als Mischen gedeutet

So nicht

Im Eisensulfid stecken Eisen und Schwefel noch drin, nur gemischt.

So richtig

Eisensulfid ist ein neuer Stoff: nicht magnetisch, nicht gelb. Die Atome sind neu verbunden.

Prüfe das Produkt mit einer Eigenschaft des Ausgangsstoffs, zum Beispiel mit dem Magneten.

ÜbenJetzt du

○18
500 kg Eisenerz enthalten 50 % Eisen. Der Hochofen gewinnt davon 90 %. Bestimme: Wie viel Eisen entsteht?
So fängst du an:
Eisen im Erz: 500 kg · 50 : 100 = 250 kg
Lösung zeigen
1. Eisen im Erz: 500 kg · 50 : 100 = 250 kg
2. Gewonnen: 250 kg · 90 : 100 = 225 kg
Ergebnis:
225 kg
●19
Welche Aufgabe hat der Koks im Hochofen?
Lösung zeigen
1. Koks ist fast reiner Kohlenstoff.
2. Er verbrennt zu Kohlenstoffmonoxid.
3. Das nimmt dem Eisenoxid den Sauerstoff.
Ergebnis:
Er liefert das reduzierende Kohlenstoffmonoxid
★20
In 2 Mg + CO₂ → 2 MgO + C: Welcher Stoff wird reduziert?
Lösung zeigen
1. Kohlenstoffdioxid gibt den Sauerstoff ab.
2. Sauerstoff abgeben heißt Reduktion.
3. Also wird Kohlenstoffdioxid reduziert.
Ergebnis:
Kohlenstoffdioxid

8Ich beurteile Recycling von Metallen.

EntdeckenFrage

Wie viel Energie spart man, wenn man Aluminium recycelt?

Was meinst du? Schreib deine Vermutung auf, bevor du weiterliest.

Auflösung

Bis zu 95 Prozent der Energie, die man zur Herstellung aus Bauxit bräuchte. Beim Recycling wird das Metall nur eingeschmolzen und muss nicht aus dem Oxid neu gewonnen werden. Aluminium lässt sich fast unbegrenzt wiederverwenden.

MerkenRecycling

Recycling spart den größten Teil der Energie.

Aus Schrott muss das Metall nicht mehr reduziert, nur geschmolzen werden.

BeispielMetalle recyceln

Eine Schraube aus Stahl liegt auf dem Schrottplatz. Entscheide: Holt der große Magnet es heraus?

Schritt für Schritt

Magnetisch sind Eisen, Stahl, Nickel und Cobalt.
Aluminium, Kupfer und Messing nicht.
Also ja.

Magnetisch sind Eisen, Stahl, Nickel und Cobalt.
Aluminium, Kupfer und Messing nicht.
Also ja.

Ergebnis:

Ja, Eisen ist magnetisch

AchtungEin Stoff an einer Eigenschaft erkannt

So nicht

Weiß und körnig – das ist Kochsalz.

So richtig

Weiß und körnig sind Salz und Zucker. Erst Schmelztemperatur und Leitfähigkeit der Lösung unterscheiden sie.

Such eine Eigenschaft, in der sich die beiden Stoffe unterscheiden. Prüfe genau diese.

ÜbenJetzt du

○21
Ein Wasserhahn aus Messing liegt auf dem Schrottplatz. Entscheide: Holt der große Magnet es heraus?
So fängst du an:
Magnetisch sind Eisen, Stahl, Nickel und Cobalt.
Lösung zeigen
1. Magnetisch sind Eisen, Stahl, Nickel und Cobalt.
2. Aluminium, Kupfer und Messing nicht.
3. Also nein – sie werden anders getrennt.
Ergebnis:
Nein, das Metall ist nicht magnetisch
●22
Ein Kronkorken aus Stahl liegt auf dem Schrottplatz. Entscheide: Holt der große Magnet es heraus?
Lösung zeigen
1. Magnetisch sind Eisen, Stahl, Nickel und Cobalt.
2. Aluminium, Kupfer und Messing nicht.
3. Also ja.
Ergebnis:
Ja, Eisen ist magnetisch
★23
Was ist der Unterschied zwischen Recycling und Downcycling?
Lösung zeigen
1. Recycling: gleiche Qualität.
2. Downcycling: schlechtere Qualität, etwa gemischter Stahl.
3. Sortenrein sammeln erhält die Qualität.
Ergebnis:
Downcycling liefert schlechtere Qualität

Vermischte Übungen

Alles durcheinander – wie in der Arbeit. Überleg bei jeder Aufgabe zuerst: Welches Ziel ist das?

Üben

●24
Ein Metallwürfel hat die Dichte 7,9 g/cm³. Entscheide: Welches Metall ist es?
Lösung zeigen
1. Die Dichte ist eine Stoffeigenschaft.
2. Wert in der Tabelle suchen.
3. 7,9 g/cm³: Eisen.
Ergebnis:
Eisen
●25
Ein Metallstück hat das Volumen 10 cm³ und die Masse 71 g. Bestimme die Dichte und ordne das Metall zu.
Lösung zeigen
1. Formel: ρ = m : V
2. ρ = 71 g : 10 cm³ = 7,1 g/cm³
3. Tabelle: Das ist Zink.
Ergebnis:
ρ = 7,1 g/cm³ → Zink
●26
Warum leiten Metalle den Strom?
Lösung zeigen
1. Metallatome geben ihre Außenelektronen ab.
2. Die Elektronen bilden ein Elektronengas.
3. Bewegliche Ladungen: Strom.
Ergebnis:
Ihre Elektronen sind frei beweglich
●27
Warum heißt eine Reaktion mit Abgabe und Aufnahme von Sauerstoff Redoxreaktion?
Lösung zeigen
1. Was ein Stoff abgibt, nimmt ein anderer auf.
2. Abgeben: Reduktion. Aufnehmen: Oxidation.
3. Beides zugleich: Red-Ox.
Ergebnis:
Reduktion und Oxidation laufen gleichzeitig
●28
Gleiche die Reaktionsgleichung aus: Mg + O₂ → MgO
Lösung zeigen
1. Zähle die Atome jeder Sorte links und rechts.
2. Rechts steht 1 O, links 2 O – also rechts 2 MgO.
3. Damit stehen rechts 2 Mg, also links auch 2 Mg.
4. Ergebnis: 2 Mg + O₂ → 2 MgO
Ergebnis:
2 Mg + O₂ → 2 MgO
●29
Eine Konservendose aus Stahl liegt auf dem Schrottplatz. Entscheide: Holt der große Magnet es heraus?
Lösung zeigen
1. Magnetisch sind Eisen, Stahl, Nickel und Cobalt.
2. Aluminium, Kupfer und Messing nicht.
3. Also ja.
Ergebnis:
Ja, Eisen ist magnetisch

Auf einen Blick

MerkenDas Wichtigste

Metalleigenschaften: Metalle glänzen, leiten Wärme und Strom, sind verformbar.
Dichte bestimmt das Metall: Die Dichte ρ = m : V ist eine Stoffeigenschaft.
Elektronengas: Im Metall geben die Atome ihre Außenelektronen ab.
Reaktionsfähigkeit: Unedle Metalle reagieren leicht mit Sauerstoff, edle kaum.
Reduktion: Ein Metalloxid gibt Sauerstoff ab: Das ist Reduktion.
Oxidations- und Reduktionsmittel: Das Reduktionsmittel nimmt den Sauerstoff auf und wird dabei oxidiert.
Hochofen: Eisenerz wird mit Koks reduziert: Fe₂O₃ + 3 CO → 2 Fe + 3 CO₂.
Recycling: Recycling spart den größten Teil der Energie.

AchtungIndizes statt Koeffizienten geändert

So nicht

H₂ + O₂ → H₂O₂

So richtig

2 H₂ + O₂ → 2 H₂O
(Zahlen VOR die Formel, nie in den Index)

Ausgleichen heißt: Zahlen VOR die Formel schreiben. Wer H₂O zu H₂O₂ macht, hat einen anderen Stoff.

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 beschreibe typische Eigenschaften von Metallen.
30
Ein Metallstück hat ein Volumen von 10 cm³ und eine Masse von 17 g. Entscheide: Welches Metall ist es?
Lösung zeigen
Ergebnis:
Magnesium
Ich bestimme Metalle über ihre Dichte.
31
Ein Metallstück hat das Volumen 50 cm³ und die Masse 135 g. Bestimme die Dichte und ordne das Metall zu.
Lösung zeigen
Ergebnis:
ρ = 2,7 g/cm³ → Aluminium
Ich erkläre die Metallbindung mit dem Elektronengasmodell.
32
Warum leitet Zink den elektrischen Strom?
Lösung zeigen
Ergebnis:
Seine Elektronen sind frei beweglich
Ich ordne Metalle nach ihrer Reaktionsfähigkeit.
33
In 80 g Kupferoxid stecken 64 g Kupfer. Bestimme: Wie viel Sauerstoff wird frei, wenn man 160 g Kupferoxid vollständig reduziert?
Lösung zeigen
Ergebnis:
32 g
Ich deute die Reduktion von Metalloxiden.
34
Ordne in der Reaktion 2 CuO + C → 2 Cu + CO₂ zu: Was wird oxidiert, was wird reduziert? Wer ist Reduktionsmittel, wer Oxidationsmittel?
Lösung zeigen
Ergebnis:
Oxidiert wird Kohlenstoff, reduziert wird Kupferoxid, Reduktionsmittel ist Kohlenstoff.
Ich unterscheide Oxidations- und Reduktionsmittel.
35
In CuO + H₂ → Cu + H₂O: Welcher Stoff wird reduziert?
Lösung zeigen
Ergebnis:
Kupferoxid
Ich beschreibe die Gewinnung von Eisen im Hochofen.
36
In Fe₂O₃ + 3 CO → 2 Fe + 3 CO₂: Welcher Stoff wird reduziert?
Lösung zeigen
Ergebnis:
Eisenoxid
Ich beurteile Recycling von Metallen.
37
Ein alter Nagel aus Eisen liegt auf dem Schrottplatz. Entscheide: Holt der große Magnet es heraus?
Lösung zeigen
Ergebnis:
Ja, Eisen ist magnetisch

Bei „unsicher“ oder „noch nicht“: Lies den Abschnitt zum Ziel noch einmal und rechne seine drei Aufgaben.

Die Frage vom Anfang

EntdeckenRückschau

Wie dünn lässt sich Gold schlagen?

Lies deine Vermutung vom Anfang. Kannst du die Frage jetzt mit dem Kapitel beantworten?

Auflösung

Lösungen

8,9 g/cm³
Zink
Ja, es glänzt und leitet
ρ = 8,9 g/cm³ → Kupfer
ρ = 2,7 g/cm³ → Aluminium
ρ = 2,7 g/cm³ → Aluminium
Seine Elektronen sind frei beweglich
Das Elektronengas hält die Schichten
Seine Elektronen sind frei beweglich
Nichts, Gold ist edler
64 g
Nichts, Kupfer ist edler
Oxidiert wird Kohlenstoff, reduziert wird Kupferoxid, Reduktionsmittel ist Kohlenstoff.
Oxidiert wird Magnesium, reduziert wird Kohlenstoffdioxid, Reduktionsmittel ist Magnesium.
Kohlenstoff
Eisenoxid
Eisenoxid
225 kg
Er liefert das reduzierende Kohlenstoffmonoxid
Kohlenstoffdioxid
Nein, das Metall ist nicht magnetisch
Ja, Eisen ist magnetisch
Downcycling liefert schlechtere Qualität
Eisen
ρ = 7,1 g/cm³ → Zink
Ihre Elektronen sind frei beweglich
Reduktion und Oxidation laufen gleichzeitig
2 Mg + O₂ → 2 MgO
Ja, Eisen ist magnetisch
Magnesium
ρ = 2,7 g/cm³ → Aluminium
Seine Elektronen sind frei beweglich
32 g
Oxidiert wird Kohlenstoff, reduziert wird Kupferoxid, Reduktionsmittel ist Kohlenstoff.
Kupferoxid
Eisenoxid
Ja, Eisen ist magnetisch