Kohlensäure und Carbonate - Lehrer-Uni
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CH / Bs PRAKTIKUM: KOHLENSÄURE / CARBONATE Seite 1 KOHLENSÄURE UND CARBONATE VORBEREITUNG: PRO ARBEITSGRUPPE EINE FLASCHE MINERALWASSER (kein „STILLES“ oder „KOHLENSÄUREFREIES“ Wasser) MITBRINGEN. VERSUCH 1: pH-WERT verschiedener Lösungen Geräte: Bechergläser (ca. 20 mL) Chemikalien: pH-Indikator-Teststäbchen, Leitungswasser, Mineralwasser, Salzsäure (c = 0,01 mol/L), Natronlauge (c = 0,01 mol/L), Kochsalz-Lösung (c = 0,01 mol . L-1 ) Durchführung: - Gib von den genannten Lösungen jeweils eine kleine Portion in ein Becherglas. - Bestimme mit Hilfe der Indikator-Teststäbchen jeweils den pH-Wert der Lösung und trage deine Ergebnisse in folgende Tabelle ein: Lösung Leitungswasser Mineralwasser KochsalzLösung Salzsäure c = 0,01 mol/l Natronlauge c = 0,01 mol/L pH-Wert c(H3O+) in mol/L Entsorgung: - Gib die Kochsalzlösung, die Salzsäure und die Natronlauge in die Vorratsgefäße zurück. - Gib die restlichen Lösungen in den Abguss. - Spüle alle Glasgefäße zunächst gründlich mit Wasser aus und danach mit etwas dest. Wasser nach. - Hänge alle Glasgeräte auf das Trockengestell. - Die Teststäbchen werden in den Abfalleimer gegeben. Auswertung: Der pH-Wert einer Lösung ist gegeben durch pH = - log c(H3O+) 1 Berechne die Konzentration der Oxonium-Ionen in den untersuchten Lösungen und trage die Werte in die obige Tabelle ein. 2 Gib für die Bildung von Kohlensäure eine Reaktionsgleichung unter Verwendung von Strukturformeln an. 3 Erkläre mit Hilfe von einer bzw. zwei Reaktionsgleichungen, warum eine Lösung von Kohlenstoffdioxid in Wasser sauer reagiert. Literatur: Informiere dich in deinem Chemie-Buch unter den Stichworten Kohlensäure und Carbonate über Eigenschaften und Reaktionen der Kohlensäure. Du findest dort auch Informationen zu den folgenden Versuchen. Z.B.: Elemente I, Klett-Verlag, Stuttgart (1990), S. 213 ff. D:\68611831.doc CH / Bs PRAKTIKUM: KOHLENSÄURE / CARBONATE Seite 2 VERSUCH 2: Leitfähigkeit verschiedener Lösungen Geräte: Chemikalien: Bechergläser (ca. 20 mL), 2 Vielfachmessinstrumente, Leitfähigkeitsprüfer, Netztrafo (Wechselstrom), Krokodilklemmen, Kabel, Stativmaterial Leitungswasser, Mineralwasser, Salzsäure (c = 0,01 mol/L), Natronlauge (c = 0,01 mol/L), Kochsalz-Lösung (c = 0,01 mol . L-1 ) Durchführung: Baue die Apparatur zur Untersuchung der elektrischen Leitfähigkeit gemäß nebenstehender Skizze auf. Stelle die beiden Messgeräte auf den größtmöglichen Messbereich ein. Lasse die Schaltung vom Lehrer überprüfen, bevor du den Netztrafo mit der Steckdose verbindest. Fülle nun eine der Lösungen in ein Becherglas und halte dieses so unter den Leitfähigkeitsprüfer, dass die Elektroden vollständig in die Lösung eintauchen. Schalte die Messgeräte eventuell in einen empfindlicheren Messbereich. Notiere deine Messwerte für Strom und Spannung in der unten stehenden Tabelle. Nimm das Becherglas vom Leitfähigkeitsprüfer weg und spüle die Elektroden gründlich mit dest. Wasser ab. Verfahre analog mit den anderen angegebenen Lösungen. Lösung Leitungswasser Mineralwasser Kochsalz-Lösung Salzsäure c = 0,01 mol . L-1 Natronlauge c = 0,01 mol . L-1 Spannung U in Volt (V) Strom I in Ampére (A) Widerstand R in Ohm () Leitfähigkeit S in Siemens (S) Entsorgung und Nachbereitung: - Gib die Kochsalzlösung, die Salzsäure und die Natronlauge in die Vorratsgefäße zurück. Gib die restlichen Lösungen in den Abguss. Spüle alle Glasgefäße zunächst gründlich mit Wasser aus und danach mit etwas dest. Wasser nach. Hänge alle Glasgeräte auf das Trockengestell. Die Messgeräte und den Leitfähigkeitsprüfer beim Lehrer abgeben. Auswertung: 1 Berechne den elektrischen Widerstand der untersuchten Lösungen gemäß R U und trage die Werte in die I Tabelle ein. 2 Die elektrische Leitfähigkeit einer Lösung ist gegeben durch 1 und wird gemessen in der Einheit Siemens R 1 . Berechne die elektrische Leitfähigkeit der untersuchten Lösungen und trage die Werte in die Tabelle ein. (S). Es gilt: 1 S 3 Gib bei Salzsäure, Natronlauge und Kochsalzlösung an, welche Ionen in den untersuchten Lösungen vorhanden sind und gib eine Erklärung für die unterschiedliche Leitfähigkeit der Lösungen. D:\68611831.doc CH / Bs PRAKTIKUM: KOHLENSÄURE / CARBONATE Seite 3 VERSUCH 3: Ionen-Nachweise in verschiedenen Lösungen Geräte: Chemikalien: Reagenzgläser, Reagenzglasständer a) Leitungswasser b) Mineralwasser c) Salzsäure (verdünnt) [Xi] d) Kochsalz-Lösung (verdünnt) e) Natriumsulfat-Lösung (verdünnt) f) Schwefelsäure (verdünnt) [Xi] Silbernitrat-Lösung, Bariumchlorid [Xn] Durchführung: Versuch 3.1 Nachweis von Chlorid-Ionen - Gib von den Lösungen a), b), c) und d) jeweils ca. 3 mL in ein Becherglas. Tropfe zu diesen Lösungen jeweils einige Tropfen Silbernitrat-Lösung zu. ACHTUNG ! Die Silbernitratlösung nicht auf die Haut bzw. Kleider bringen – es gibt nach einiger Zeit schwarze Flecken!! - Notiere deine Beobachtungen in der folgenden Tabelle: Leitungswasser Mineralwasser Salzsäure Kochsalz-Lösung Beobachtung direkt nach Zugabe von Silbernitrat-Lösung Beobachtung nach einiger Zeit Versuch 3.2 Nachweis von Sulfat-Ionen - Stelle durch Auflösen von festem Bariumchlorid in ca. 10 mL dest. Wasser eine möglichst konzentrierte Lösung von Bariumchlorid her. Gib von den Lösungen a), b), e) und f) jeweils ca. 3 ml in ein Reagenzglas. Tropfe zu diesen Lösungen nach und nach Bariumchlorid-Lösung zu. Notiere deine Beobachtungen in der folgenden Tabelle: Leitungswasser Mineralwasser Schwefelsäure NatriumsulfatLösung Beobachtung Entsorgung und Nachbereitung: - Gib den Inhalt aller Reagenzgläser in den Entsorgungsbehälter „SCHWERMETALLHALTIGE LÖSUNGEN“ . Reinige alle Glasgefäße zunächst gründlich mit Wasser, Spülmittel und Bürste. Spüle danach mit etwas dest. Wasser nach. Hänge alle Glasgeräte auf das Trockengestell. Auswertung: Formuliere zu den Versuchen, bei denen sich ein Niederschlag bildete, jeweils eine Reaktionsgleichung. Verwende dabei Ionenschreibweise. D:\68611831.doc CH / Bs PRAKTIKUM: KOHLENSÄURE / CARBONATE Seite 4 Versuch 4: Löslichkeit und Nachweis von Kohlenstoffdioxid Geräte: Stativmaterial, Dreifuß, Bunsenbrenner, Siedesteinchen, Erlenmeyer-Kolben (250 mL), durchbohrter Stopfen, Winkelrohr, Waschflasche, Schlauchstücke. Chemikalien: pH-Indikator-Teststäbchen, Mineralwasser, Calciumhydroxid-Lösung Durchführung: Baue die Apparatur gemäß nebenstehender Skizze auf. Fülle ca. 100 mL Mineralwasser in den Erlenmeyer-Kolben und gib 2-3 Siedesteinchen zu. Fülle in die Waschflasche ca. 1 cm hoch Calciumhydroxidlösung und gib ca. 2 cm hoch dest. Wasser zu. Stelle den Bunsenbrenner auf eine mittelgroße, blau leuchtende Flamme ein und erwärme nun das Mineralwasser. Setze den Versuch solange fort, bis keine Gasentwicklung mehr zu beobachten ist. Notiere deine Beobachtungen: ______________________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________ Versuchsende: Schalte den Bunsenbrenner aus. Löse die Verbindung der Waschflasche zur Apparatur, verschließe die Waschflasche mit einem Stopfen und beschrifte sie mit deinem Namen. Bewahre den Inhalt der Flasche für weitere Untersuchungen auf. Lasse das erhitzte Mineralwasser im Kolben stehen, bis es abgekühlt ist. Bestimme mit Hilfe der pH-Teststäbchen den pH-Wert von a) nicht gekochtem Mineralwasser und notiere den pH-Wert: ______________________________ b) dem vorher gekochten Mineralwasser und notiere den pH-Wert: _________________________ Nachbereitung und Entsorgung: Gebrauchte Teststäbchen in den Abfalleimer geben. Alle Glasgeräte gründlich mit Wasser, Spülmittel und Bürste reinigen; mit etwas destilliertem Wasser nachspülen und auf das Trockengestell hängen. Auswertung: 1 2 3 4 Gib für Kohlenstoffdioxid eine Strukturformel an und erkläre, wieso Kohlenstoffdioxid in Wasser schlecht löslich ist. Erkläre die Gasentwicklung beim Erwärmen / Erhitzen. Bei = 200C und p = 1013 hPa nimmt ein Liter Wasser 0,87 L Kohlenstoffdioxid auf. Berechne die Löslichkeit von Kohlenstoffdioxid in „mol . L-1 „ und in „g . L-1 „. Erkläre die Beobachtungen in der Waschflasche, formuliere hierzu auch eine Reaktionsgleichung. D:\68611831.doc CH / Bs PRAKTIKUM: KOHLENSÄURE / CARBONATE Seite 5 Versuch 5: Calciumcarbonat – Calciumhydrogencarbonat Geräte: Bunsenbrenner, Dreifuß, Stativmaterial, Schlauchstücke, Waschflasche mit Gaseinleitung, Becherglas 250 mL, Thermometer, Glasstab, Pasteur-Pipette. Chemikalien: Kohlenstoffdioxid (Gasflasche), Lösung in der Waschflasche aus V4, Salzsäure (verdünnt) [Xi] Durchführung: 5.a) Falls die Lösung in der Waschflasche aus Versuch 4 klar ist, dann setze den Versuch gleich bei Teil 5.b) fort. Lasse dir vom Lehrer die Handhabung der Kohlenstoffdioxid-Gasflasche erklären !! Leite in die Lösung aus Versuch 4 solange Kohlenstoffdioxid aus der Gasflasche ein, bis die Lösung klar geworden ist. 5.b) Gib die klare Lösung aus der Waschflasche in ein Becherglas. Stelle das Becherglas auf den Dreifuß und erwärme die Lösung. Kontrolliere dabei die Temperatur. Steigere nach und nach die Temperatur der Lösung und koche sie schließlich 2-3 Minuten Notiere deine Beobachtungen: _________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________ 5.c) Tropfe zum Inhalt des Becherglases nach und nach unter Rühren verdünnte Salzsäure zu, bis keine Veränderung mehr festzustellen ist. Notiere deine Beobachtungen: _____________________________________________________________________________ _____________________________________________________________________________ Nachbereitung und Entsorgung: - Der Inhalt des Becherglases kann in den Abguss gegeben werden. - Alle Glasgeräte gründlich mit Wasser, Spülmittel und Bürste reinigen; mit etwas destilliertem Wasser nachspülen und auf das Trockengestell hängen. Auswertung: 1 Erkläre die Beobachtungen und gib dazu auch Reaktionsgleichungen an. 2 Informiere dich in deinem Chemie-Buch über die Bildung von Tropfstein-Höhlen und formuliere eine kurze, zusammenfassende Erklärung für die Entstehung von Tropfstein-Höhlen. 3 Was versteht man unter „kalkhaltigem Wasser“? Wie kommt es zustande? D:\68611831.doc CH / Bs PRAKTIKUM: KOHLENSÄURE / CARBONATE Seite 6 Versuch 6: Reaktion von Marmor mit Salzsäure Geräte: Chemikalien: Pasteur-Pipette, Reagenzglas mit seitlichem Ansatz, durchbohrter Stopfen, Waschflasche, Schlauchstücke, Stativmaterial, Becherglas, Bunsenbrenner, Dreifuß. Marmor-Stückchen, Salzsäure (halbkonzentriert – bekommst Du vom Lehrer) [Xi], Calciumhydroxid-Lösung, Glycerin, Silbernitrat-Lösung [Xn] Durchführung: 6.a) - - Baue die Apparatur gemäß nebenstehender Skizze zusammen. Stecke die Pipette durch die Bohrung des Stopfens. ACHTUNG: Befeuchte die Pipette vorher mit etwas Glycerin, damit sie besser durch die Bohrung geschoben werden kann. Gib in die Waschflasche ca. 1 cm hoch Calciumhydroxid-Lösung und dazu ca. 2 cm hoch dest. Wasser. Fülle die Pipette mit Salzsäure und verschließe das Reagenzglas mit dem Stopfen und der Pipette. Tropfe nun nach und nach Salzsäure zu den Marmor Stückchen. Notiere deine Beobachtungen: ______________________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________ 6.b) Gieße nun die Lösung von den Marmor-Stückchen in ein kleines Becherglas ab und dampfe diese Lösung vorsichtig ein. Notiere deine Beobachtungen: ______________________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________ 6.c) Gib zu dem Rückstand im Becherglas NACH ABKÜHLUNG etwas dest. Wasser und dann zu der erhaltenen Lösung einige Tropfen Silbernitrat-Lösung. Notiere deine Beobachtungen: ______________________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________ Entsorgung und Nachbereitung: - Inhalt der Waschflasche kann in den Abguss gegeben werden. Restliche Marmor-Stückchen in den Abfalleimer geben. Lösung von 6.c) in den Entsorgungsbehälter SCHWERMETALLE geben. Alle Glasgeräte gründlich mit Wasser, Spülmittel und Bürste reinigen; mit etwas destilliertem Wasser nachspülen und auf das Trockengestell hängen. Auswertung: 1 Formuliere zur Reaktion von Marmor mit Salzsäure eine Reaktionsgleichung in Ionenschreibweise. 2 Erkläre, warum alle Carbonate bei Zugabe von Säuren zersetzt werden. 2 Erkläre die Beobachtung bei 6.b) und formuliere zur Reaktion bei 6.c) eine Reaktionsgleichung in Ionenschreibweise. D:\68611831.doc CH / Bs PRAKTIKUM: KOHLENSÄURE / CARBONATE Seite 7 Versuch 7 Thermische Zersetzung von Salzen der Kohlensäure Schwerschmelzbares Reagenzglas (bekommst du vom Lehrer), durchbohrter Stopfen – passend für Reagenzglas, Glasröhrchen, Schlauchstücke, Waschflasche, Bunsenbrenner, Stativmaterial. Chemikalien: Natriumhydrogencarbonat [Xi], Calciumhydroxid-Lösung, Bromthymolblau-Lösung. Geräte: Durchführung: - Baue die Versuchsanordnung gemäß nebenstehender Skizze auf. - Gib in das Reagenzglas einen Spatel Natriumhydrogencarbonat. - Gib in die Waschflasche ca. 1 cm hoch Calciumhydroxid-Lösung und dazu ca. 2 cm hoch dest. Wasser. - Stelle den Gasbrenner auf die heißeste Flamme ein und erhitze das Natriumhydrogencarbonat. Achte darauf, dass du nicht ständig dieselbe Stelle des Reagenzglases erhitzt. - Notiere deine Beobachtungen: _______________________________________________________________________________ _______________________________________________________________________________ - Nachdem du das Natriumhydrogencarbonat ca. 10 Minuten lang kräftig erhitzt hast: Brenner ausschalten und SOFORT die Verbindung zwischen Reagenzglas und Waschflasche lösen. - Lasse den Inhalt des Reagenzglases abkühlen. - Gib nun zum Inhalt des abgekühlten Reagenzglases nach und nach einige Tropfen dest. Wassers, schließlich 2-3 mL Wasser; danach einige Tropfen Bromthymolblau-Lösung. - Notiere deine Beobachtungen: _______________________________________________________________________________ _______________________________________________________________________________ Entsorgung und Nachbereitung: - Der Inhalt aller Gefäße kann in den Abguss gegeben werden. - Alle Glasgeräte gründlich mit Wasser, Spülmittel und Bürste reinigen; mit etwas destilliertem Wasser nachspülen und auf das Trockengestell hängen. - Gib das schwerschmelzbare Reagenzglas dem Lehrer zurück. Auswertung: 1 Formuliere zur Reaktion beim Erhitzen des Natriumhydrogencarbonates eine Reaktionsgleichung. 2 Erkläre die Beobachtungen beim Versetzen des Rückstandes im Reagenzglas mit Wasser und formuliere hierzu auch eine Reaktionsgleichung. D:\68611831.doc CH / Bs PRAKTIKUM: KOHLENSÄURE / CARBONATE Versuch 8 Seite 8 Backpulver Schwerschmelzbares Reagenzglas (bekommst du vom Lehrer), durchbohrter Stopfen – passend für Reagenzglas, Glasröhrchen, Schlauchstücke, Waschflasche, Bunsenbrenner, Stativmaterial, Reagenzgläser. Chemikalien: Backpulver, Calciumhydroxid-Lösung, pH-Indikator-Teststreifen, Salzsäure (verdünnt). Geräte: Durchführung: 8.a) - Gib eine Spatelspitze Backpulver in ein Reagenzglas und setze ca. 2 mL dest. Wasser zu. - Miss den pH-Wert der Mischung mit einem Teststreifen. - Notiere deine Beobachtungen: __________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________ 8.b) - Gib in ein Reagenzglas eine Spatelspitze Backpulver und tropfe hierzu verdünnte Salzsäure. - Notiere deine Beobachtungen. __________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________ 8.c) - Verfahre mit dem Backpulver entsprechend wie in Versuch 7 (Thermische Zersetzung von Carbonaten) mit dem Natriumcarbonat. - Notiere deine Beobachtungen: ____________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________ Entsorgung und Nachbereitung: - Teststäbchen in den Mülleimer geben - Inhalt aller Gefäße kann in den Abguss gegeben werden. - Alle Glasgeräte gründlich mit Wasser, Spülmittel und Bürste reinigen; mit etwas destilliertem Wasser nachspülen und auf das Trockengestell hängen. - Gib das schwerschmelzbare Reagenzglas dem Lehrer zurück. Auswertung: - Informiere dich in deinem Chemie-Buch über die Zusammensetzung von Backpulver (sh. alphabetisches Stichwortverzeichnis!). Gib die Zusammensetzung gebräuchlicher Backpulver-Mischungen an. - Erkläre die Beobachtungen deiner Versuche; verwende ggf. Reaktionsgleichungen. D:\68611831.doc
