Experiment Version 1

Transkript

1 Stoffe an ihren Eigenschaften erkennen Eperiment Version 1 Hier ist ein Auszug aus einem Schülerheft. Der Arbeitsauftrag ist schwarz geschrieben. Der blaue Tet stammt von einem Schüler. Aufgabe: Die drei Probegefäße enthalten, und. Du sollst herausfinden, in welchem Gefäß sich welcher Stoff befindet. Du darfst nicht kosten! Folgende Hilfsmittel stehen dir zur Verfügung: - Destilliertes Wasser - Universalindikatorpapier - eine Taschenlampenbatterie - ein Lämpchen - Draht - Kombizange Beschreibe zwei einfache Eperimente, mit denen du eindeutig herausfinden kannst, in welchem Gefäß sich welcher Stoff befindet! Führe die Versuche durch und beschrifte die Gefäße! Eperimente: Zu Beginn löst man in einem Becherglas den in Wasser auf. Dasselbe macht man auch mit der und dem Salz, aber jeweils in einem eigenen Glas. Eperiment 1: Man bestimmt mit dem Indikatorpapier den ph-wert. Eperiment 2: Mit der Batterie, dem Lämpchen und dem Draht baut man einen Stromkreis, wie auf der Zeichnung zu sehen ist. Jede der drei Lösungen wird einzeln untersucht. Wenn man die beiden Drähte in die Lösung taucht, leuchtet das Lämpchen oder auch nicht. Meine Ergebnisse: ph-wert Lämpchen leuchtet Gefäß 1 7 ja Gefäß 2 7 nein Gefäß 3 3 ja, schwach Stella-Klein-Löw-Weg 15 / Rund Vier B, 2.G / 1020 Wien / Telefon / Fa / office.wien@bifie.at / Seite 1

2 Aufgabe 1 Gib mit Hilfe der Ergebnisse aus dem obigen Heft an, welcher Stoff sich in welchem Gefäß befindet und begründe deine Entscheidung! Inhalt Begründung Gefäß 1 Gefäß 2 Gefäß 3 Aufgabe 2 Der ph-wert Vor mehr als 100 Jahren (1909) wurde der Begriff ph vom dänischen Chemiker Søren Sørensen eingeführt. Er ist ein praktisches Maß dafür, wie stark sauer oder basisch eine wässerige Lösung ist. Hilfe: Wässerige Lösung Mit dem Begriff wässerige Lösung ist eine Flüssigkeit gemeint, die zum größten Teil aus Wasser besteht. der anders ausgedrückt: Eine wässerige Lösung ist Wasser, das gelöste Stoffe enthält. a) Welche Zahlenwerte kann der ph-wert annehmen? 1 bis 5-10 bis bis 14 0 bis 100 b) Die ph-wert-skala geht von 0 bis 14. sauer basisch neutral rdne den Eigenschaften einer Flüssigkeit den richtigen ph-bereich zu! kleiner als 7 größer als 7 genau 7 Stella-Klein-Löw-Weg 15 / Rund Vier B, 2.G / 1020 Wien / Telefon / Fa / office.wien@bifie.at / Seite 2

3 c) Die Verordnung über die Begrenzung von Abwasseremissionen (BGBl. 186/1996) sieht vor, dass nur Abwässer, die einen ph-wert zwischen 6,5 und 9,5 aufweisen, in das öffentliche Kanalnetz eingeleitet werden dürfen. In einem Betrieb fallen täglich 10 Liter Salzsäurelösung mit ph = 1 als Abfall an. Kreuze an, auf welches Volumen man die Flüssigkeit deiner Meinung nach mit Wasser verdünnen müsste, damit man sie in die Kanalisation einleiten darf? Auf 100 Liter Auf 1000 Liter Auf Liter Auf Liter Auf Liter Auf Liter Auf Liter Durch Verdünnen kann man den ph-wert 6,5 gar nicht erreichen. d) Wie du siehst, wäre das ziemlich viel Wasser. Das ist der Jahresverbrauch von 120 Personen und kostet etwa ,- (elftausend) Euro. Natürlich stellt niemand den ph- Wert des Abwassers durch Verdünnen ein. Was macht man wirklich, um den ph-wert in den gewünschten Bereich zu bekommen? e) Gib an, ob die folgenden Aussagen richtig oder falsch sind. Der ph-wert gibt an, wie stark sauer oder basisch eine wässerige Lösung ist. Je weiter der ph-wert von 7 entfernt ist, desto stärker sauer oder basisch ist die Lösung. Eine stark saure Lösung hat einen großen ph-wert. Je mehr Hydroid-Ionen eine Lösung enthält, desto stärker basisch ist sie. In basischen Lösungen gibt es mehr Hydroid-Ionen als Wasserstoff-Ionen. richtig falsch Stella-Klein-Löw-Weg 15 / Rund Vier B, 2.G / 1020 Wien / Telefon / Fa / office.wien@bifie.at / Seite 3

4 f) Gib an, ob die folgenden Aussagen richtig oder falsch sind. richtig falsch Je mehr Säure man in Wasser löst, desto größer wird der ph-wert der Lösung. Eine Base erhöht beim Auflösen in Wasser die Konzentration der Hydroidionen. Je mehr Base man in Wasser löst, desto größer wird der ph-wert. Setzt man reinem Wasser eine Säure zu, so sinkt dessen elektrische Leitfähigkeit. Setzt man einer sauren Lösung eine Base zu, so sinkt die Leitfähigkeit. Stella-Klein-Löw-Weg 15 / Rund Vier B, 2.G / 1020 Wien / Telefon / Fa / office.wien@bifie.at / Seite 4

5 Eperiment Version 1 Zuordnung zum Kompetenzmodell (KM) Aufgabe(n) KM Beschreibung C1.5 Chemische Bindungen E4 Ich kann Daten und Ergebnisse von Untersuchungen analysieren (ordnen, vergleichen, Abhängigkeiten feststellen) und interpretieren. S4 Ich kann fachlich korrekt und folgerichtig argumentieren und 1 naturwissenschaftliche von nicht-naturwissenschaftlichen Argumentationen und Fragestellungen unterscheiden. N3 Verbindungen (auch kompleer Art) zwischen Sachverhalten aus Natur, Umwelt und Technik und naturwissenschaftlichen Erkenntnissen herstellen und naturwissenschaftliche Konzepte nutzen können. Verwendung von kompleer Fachsprache (inkl. Modelle); weitgehend selbstständiges Handeln. C3.5 Säuren, Basen, Neutralisation, Salze, ph-wert W1 Ich kann Vorgänge und Phänomene in Natur, Umwelt und Technik beschreiben und benennen. 2a N1 Ausgehend von stark angeleitetem, geführtem Arbeiten Sachverhalte aus Natur, Umwelt und Technik mit einfacher Sprache beschreiben, mit einfachen Mitteln untersuchen und alltagsweltlich bewerten; reproduzierendes Handeln. C3.5 Säuren, Basen, Neutralisation, Salze, ph-wert W1 Ich kann Vorgänge und Phänomene in Natur, Umwelt und Technik beschreiben und benennen. 2b N1 Ausgehend von stark angeleitetem, geführtem Arbeiten Sachverhalte aus Natur, Umwelt und Technik mit einfacher Sprache beschreiben, mit einfachen Mitteln untersuchen und alltagsweltlich bewerten; reproduzierendes Handeln. C3.5 Säuren, Basen, Neutralisation, Salze, ph-wert E2 Ich kann zu Vorgängen und Phänomenen in Natur, Umwelt und Technik Fragen stellen und Vermutungen aufstellen. 2c N1 Ausgehend von stark angeleitetem, geführtem Arbeiten Sachverhalte aus Natur, Umwelt und Technik mit einfacher Sprache beschreiben, mit einfachen Mitteln untersuchen und alltagsweltlich bewerten; reproduzierendes Handeln. C3.5 Säuren, Basen, Neutralisation, Salze, ph-wert W4 Ich kann die Auswirkungen von Vorgängen in Natur, Umwelt und Technik auf die Umwelt und Lebenswelt erfassen und beschreiben. 2d N3 Verbindungen (auch kompleer Art) zwischen Sachverhalten aus Natur, Umwelt und Technik und naturwissenschaftlichen Erkenntnissen herstellen und naturwissenschaftliche Konzepte nutzen können. Verwendung von kompleer Fachsprache (inkl. Modelle); weitgehend selbstständiges Handeln. 2e C2.2 Eigenschaften wichtiger Substanzen und Stoffklassen Stella-Klein-Löw-Weg 15 / Rund Vier B, 2.G / 1020 Wien / Telefon / Fa / office.wien@bifie.at / Seite 5

6 2f Didaktischer Kommentar: W1 Ich kann Vorgänge und Phänomene in Natur, Umwelt und Technik beschreiben und benennen. N3 Verbindungen (auch kompleer Art) zwischen Sachverhalten aus Natur, Umwelt und Technik und naturwissenschaftlichen Erkenntnissen herstellen und naturwissenschaftliche Konzepte nutzen können. Verwendung von kompleer Fachsprache (inkl. Modelle); weitgehend selbstständiges Handeln. C3.5 Säuren, Basen, Neutralisation, Salze, ph-wert W4 Ich kann die Auswirkungen von Vorgängen in Natur, Umwelt und Technik auf die Umwelt und Lebenswelt erfassen und beschreiben. N3 Verbindungen (auch kompleer Art) zwischen Sachverhalten aus Natur, Umwelt und Technik und naturwissenschaftlichen Erkenntnissen herstellen und naturwissenschaftliche Konzepte nutzen können. Verwendung von kompleer Fachsprache (inkl. Modelle); weitgehend selbstständiges Handeln. Die erste Teilaufgabe eistiert als Eperimentalaufgabe und in der vorliegenden nline- Version. In der nline-version geht es darum, aus eperimentellen Ergebnissen unter Anwendung gelernten Wissens Schlüsse zu ziehen und diese auch fachlich zu begründen. Solche Aufgaben sind insofern bedeutsam, als sie sowohl das Wissen selbst als auch den zielgerichteten Umgang damit erfordern. Die zweite Teilaufgabe beginnt mit einfachen Wissensabfragen ohne Aufforderung zum Handeln und geht dann in das Gegenteil über. Nach der Darstellung einer umweltrelevanten Situation erkunden die Schüler und Schülerinnen in Interaktion mit der Aufgabe Eigenschaften des ph-wertes beim Verdünnen. Dazu muss man zunächst nichts wissen. Das Wissen wird durch das Handeln erzeugt. Zwischenzeitlich werden erstaunliche Simulationsergebnisse mit der Prais konfrontiert. Hier fließt wieder fachliches Wissen ein. Dieser Aufgabenteil mit eplorativem Charakter kann auch in Erarbeitungsphasen eingesetzt werden. Er sollte Verwunderung über das nichtlineare Verhalten des ph-wertes erzeugen und dadurch Gesprächsanlässe schaffen. Die Aufgabe schließt mit anspruchsvollen Verständnisaufgaben, die nach vorläufigem Abschluss des Themas im Unterricht zu dessen formativer Evaluation eingesetzt werden können, wenn innere Differenzierung gefragt ist. Das ist durchaus als Anregung zu verstehen und nicht so, dass diese Aufgaben von allen Schülern und Schülerinnen bewältigt werden müssten. Quelle: Versuchsskizze: Gerhard Kern Stella-Klein-Löw-Weg 15 / Rund Vier B, 2.G / 1020 Wien / Telefon / Fa / office.wien@bifie.at / Seite 6

7 Versuche (Variante A) Stoffe an ihren Eigenschaften erkennen Hier ist ein Auszug aus einem Schülerheft. Der Arbeitsauftrag ist schwarz geschrieben. Der blaue Tet stammt von einem Schüler. Aufgabe: Die drei Probegefäße enthalten, und. Du sollst herausfinden, in welchem Gefäß sich welcher Stoff befindet. Du darfst nicht kosten! Du hast folgende Hilfsmittel zur Verfügung: - Destilliertes Wasser - Universalindikatorpapier - eine Taschenlampenbatterie - ein Lämpchen - Draht - Kombizange Beschreibe zwei einfache Eperimente, mit denen Du eindeutig herausfinden kannst, in welchem Gefäß sich welcher Stoff befindet! Führe die Versuche durch und beschrifte die Gefäße! Eperimente: Zu Beginn löst man in einem Becherglas den in Wasser auf. Dasselbe macht man auch mit der und dem Salz, aber jeweils in einem eigenen Glas. Eperiment 1: Man bestimmt mit dem Indikatorpapier den ph-wert. Eperiment 2: Mit der Batterie, dem Lämpchen und dem Draht baut man einen Stromkreis, wie auf der Zeichnung zu sehen ist. Jede der drei Lösungen wird einzeln untersucht. Wenn man die beiden Drähte in die Lösung taucht, leuchtet das Lämpchen oder auch nicht. Meine Ergebnisse: ph-wert Lämpchen leuchtet Gefäß 1 7 ja Gefäß 2 7 nein Gefäß 3 3 ja, schwach Stella-Klein-Löw-Weg 15 / Rund Vier B, 2.G / 1020 Wien / Telefon / Fa / office.wien@bifie.at / Seite 7

8 Aufgabe 1 Gib mit Hilfe der Ergebnisse aus dem obigen Heft an, welcher Stoff sich in welchem Gefäß befindet und begründe deine Entscheidung! Inhalt Begründung Gefäß 1 Das Leuchten des Lämpchens zeigt, dass die Flüssigkeit elektrischen Strom leitet, sie muss also Ionen enthalten. Sowohl die Lösung von als auch die Lösung von enthält Ionen, die müsste aber einen ph-wert kleiner als 7 verursachen, was nicht der Fall ist. Gefäß 2 Da das Lämpchen nicht leuchtet, kann die Lösung keine Ionen enthalten. Als einzige der drei Verbindungen bildet beim Auflösen in Wasser keine Ionen. Gefäß 3 ph-wert 3 zeigt eine saure Lösung an, die im Vergleich zur Lösung des Stoffes in Gefäß 1 schlechter leitet. Das liegt daran, dass nicht alle Säuremoleküle zu Ionen zerfallen. Aufgabe 2 Der ph-wert Vor mehr als 100 Jahren (1909) wurde der Begriff ph vom dänischen Chemiker Søren Sørensen eingeführt. Er ist ein praktisches Maß dafür, wie stark sauer oder basisch eine wässerige Lösung ist. Hilfe: Wässerige Lösung Mit dem Begriff wässerige Lösung ist eine Flüssigkeit gemeint, die zum größten Teil aus Wasser besteht. der anders ausgedrückt: Eine wässerige Lösung ist Wasser, das gelöste Stoffe enthält. g) Welche Zahlenwerte kann der ph-wert annehmen? Kreuze an! 1 bis 5-10 bis bis 14 0 bis 100 h) Die ph-wert-skala geht von 0 bis 14. rdne den Eigenschaften einer Flüssigkeit den richtigen ph-bereich zu! sauer Kleiner als 7 basisch Größer als 7 genau 7 kleiner als 7 größer als 7 neutral Genau 7 Stella-Klein-Löw-Weg 15 / Rund Vier B, 2.G / 1020 Wien / Telefon / Fa / office.wien@bifie.at / Seite 8

9 i) Die Verordnung über die Begrenzung von Abwasseremissionen (BGBl. 186/1996) sieht vor, dass nur Abwässer, die einen ph-wert zwischen 6,5 und 9,5 aufweisen, in das öffentliche Kanalnetz eingeleitet werden dürfen. In einem Betrieb fallen täglich 10 Liter Salzsäurelösung mit ph = 1 als Abfall an. Auf welches Volumen müsste man die Flüssigkeit deiner Meinung nach mit Wasser verdünnen, dass man sie in die Kanalisation einleiten darf? Kreuze an! Auf 100 Liter Auf 1000 Liter Auf Liter Auf Liter Auf Liter Auf Liter Auf Liter Durch Verdünnen kann man den ph-wert 6,5 gar nicht erreichen. j) Wie du siehst, wäre das ziemlich viel Wasser. Das ist der Jahresverbrauch von 120 Personen und kostet etwa ,- (elftausend) Euro. Natürlich stellt niemand den ph- Wert des Abwassers durch Verdünnen ein. Was macht man wirklich, um den ph-wert in den gewünschten Bereich zu bekommen? Mögliche Antworten: - Neutralisieren - mit einer Base (Lauge) neutralisieren - Base (Lauge) dazugeben - Natronlauge dazugeben - Kalk dazugeben k) Im Folgenden sind richtige und falsche Aussagen aufgelistet. Kreuze an, ob die jeweilige Aussage richtig oder falsch ist. Der ph-wert gibt an, wie stark sauer oder basisch eine wässerige Lösung ist. Je weiter der ph-wert von 7 entfernt ist, desto stärker sauer oder basisch ist die Lösung. Eine stark saure Lösung hat einen großen ph-wert. Je mehr Hydroid-Ionen eine Lösung enthält, desto stärker basisch ist sie. In basischen Lösungen gibt es mehr Hydroid-Ionen als Wasserstoff-Ionen. richtig falsch Stella-Klein-Löw-Weg 15 / Rund Vier B, 2.G / 1020 Wien / Telefon / Fa / office.wien@bifie.at / Seite 9

10 l) Kreuze an, ob die jeweilige Aussage richtig oder falsch ist. Je mehr Säure man in Wasser löst, desto größer wird der ph-wert der Lösung. Eine Base erhöht beim Auflösen in Wasser die Konzentration der Hydroidionen. Je mehr Base man in Wasser löst, desto größer wird der ph-wert. Setzt man reinem Wasser eine Säure zu, so sinkt dessen elektrische Leitfähigkeit. Setzt man einer sauren Lösung eine Base zu, so sinkt die Leitfähigkeit. richtig falsch Stella-Klein-Löw-Weg 15 / Rund Vier B, 2.G / 1020 Wien / Telefon / Fa / office.wien@bifie.at / Seite 10