Arbeitsheft «Chemie plus» Klassen 7/8 Brandenburg. Cornelsen Verlag GmbH

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1 Arbeitsheft «Chemie plus» Klassen 7/8 Brandenburg Cornelsen Verlag GmbH

2 Stoffe und Stoffgemische 1 Arbeiten im Chemielabor In der Chemie wird viel experimentiert, teilweise auch mit gefährlichen Chemikalien. Um Unfälle oder Vergiftungen zu vermeiden, musst du die Sicherheitsvorschriften beachten, dich im Chemieraum gut auskennen und mit den wichtigsten Laborgeräten vertraut machen. 1 Laborgeräte Beschrifte die Laborgeräte. 2 Grundregeln zum Experimentieren a) Notiere zu den Bildern die jeweilige Grundregel. I Saure und alkalische Abfälle II Giftige anorganische Abfälle

3 2 Stoffe und Stoffgemische 3 Umgang mit dem Brenner a) Beschrifte die Teile des Brenners. Zeichne den Weg des Gases und der Luft im Brenner ein. b) Beschreibe in Stichworten, wie der von dir benutzte Brenner funktioniert. Entzünden des Brenners und Einstellen der Leuchtflamme: Einstellen der Heizflamme: c) Nenne Regeln für den Umgang mit dem Brenner. d) Ordne der rauschenden Brennerflamme folgende Begriffe und Temperaturen zu: Außenkegel, Innenkegel, heißeste Zone, 1200 C, 1500 C, 300 C.

4 Stoffe und Stoffgemische 3 4 Gefahrensymbole Ordne den Gefahrensymbolen folgende Kennbuchstaben und ihre Bedeutung zu: Kennbuchstaben: C, E, F, F, N, O, T, T, Xn, Xi Bedeutung: ätzend, brandfördernd, explosionsgefährlich, gesundheitsschädlich, giftig, hochentzündlich, leicht entzündlich, reizend, sehr giftig, umweltgefährlich Körper und Stoff In der Physik werden die Gegenstände, die uns umgeben, als Körper bezeichnet. Körper haben eine bestimmte Form oder Gestalt, ein Volumen und eine Masse. In der Chemie werden die Materialien, aus denen die Körper bestehen, Stoffe genannt. Alle Körper bestehen aus Stoffen. Stoffe, mit denen im Chemieunterricht experimentiert wird, heißen Chemikalien. Jeder Stoff weist eine für ihn typische Kombination von Stoffeigenschaften auf. Stoffeigenschaften kann man mit den Sinnesorganen oder mit Hilfsmitteln bestimmen. 1 Stoffe in deiner Umgebung Bezeichne die Gegenstände in der Abbildung. Gib an, aus welchen Stoffen sie bestehen können. Gegenstand Stoff

5 4 Stoffe und Stoffgemische 2 Stoffe und Gegenstände unterscheiden Nenne vier verschiedene Stoffe, aus denen die Gegenstände hergestellt werden können. Gegenstand Stoffe Eimer Schmuckring Hemd Stoffe und ihre Eigenschaften Jeder Stoff besitzt bestimmte Eigenschaften. Die Verwendung eines Stoffes beruht auf seinen Eigenschaften. Eigenschaften von Stoffen wie Farbe, Form, Geruch oder Geschmack können mithilfe der Sinnesorgane erkannt werden. Andere Eigenschaften wie elektrische Leitfähigkeit, Dichte oder Lös lichkeit müssen mit Hilfsmitteln erkundet werden. Jeder Stoff weist eine für ihn typische Eigenschaftskombination auf, die sich in einem Steckbrief zusammenfassen lässt. Mithilfe des Steckbriefes kann ein Stoff erkannt werden. 1 Verwendung von Stoffen aufgrund ihrer Eigenschaften Gib an, aus welchen Stoffen die Gegenstände bestehen können. Begründe den Einsatz des Stoffes mit seinen besonderen Eigenschaften. Gegenstand Stoff Eigenschaften des Stoffes, die den Einsatz begründen Reifen Rahmen Gabel Lenkergriff Bremsklotz Bremszug Felge Sattel

6 Stoffe und Stoffgemische 5 2 Methoden zur Untersuchung von Stoffen a) Einige Stoffeigenschaften kann man mithilfe der Sinnesorgane erkennen. Fülle die Tabelle aus. Sinnesorgan Sinn Erkennen folgender Stoffeigenschaften Achtung: Im Chemieunterricht niemals kosten! b) Viele Stoffeigenschaften kann man nur mit Hilfsmitteln bestimmen. Ergänze die fehlenden Angaben. Experimentanordnung Wir untersuchen und stellen fest Körper aus den Stoffen, und werden vom Magneten angezogen. Kochsalz und lösen Speiseöl Zucker sich in Wasser. und Holzkohle Wasser sind in Wasser unlöslich. Styropor PVC,, leiten den elektrischen Strom.,, leiten den elektrischen Strom nicht.

7 6 Stoffe und Stoffgemische 3 Eigenschaften von Stoffen ermitteln Ermittle Aggregatzustand, Farbe sowie die Löslichkeit von Stoffen in Wasser. Entnimm Dichte, Schmelz- und Siedetemperatur der Stoffe aus Tabellen. Stoff Aggregatzustand bei 20 C Farbe Löslichkeit in Wasser Dichte in g/cm 3 Schmelztemperatur Siedetemperatur Wasser / Kochsalz (Natriumchlorid) Zucker / / / Essig / / / Eisen Brennspiritus / / / Schwefel Quecksilber nicht löslich 4 Dichte von Stoffen a) Berechne die fehlenden Angaben in der Tabelle. Stoff Masse m der Stoffportion Volumen V der Stoffportion Dichte ρ des Stoffes in g/cm 3 Wasser in einem Glas 70,0 g 70 ml 1 Brocken Steinsalz (Kochsalz) 311,0 g 144 cm 3 Bleiwürfel (2 cm Kantenlänge) 90,7 g Alkohol 50 ml 0,79 große Eisenschale 125,0 g 7,86 Kupferblock ( cm) 8,96 b) Interpretiere die Abbildungen.

8 Stoffe und Stoffgemische 7 5 Dichte von Erdöl a) Lies den Zeitungstext. Suche unbekannte Wörter aus dem Wörterbuch heraus. b) Berechne aus den Daten im Text die Dichte von Erdöl. Singapore. Today s supertankers can carry tons of crude oil. This means, that there are 465 million liters or 2,9 million barrels of oil in a single ship. At the current oil prices of 50 dol lars per barrel, this load is worth 145 million dollars. Of course, modern pirates are watching these vessels with great interest. 6 Ist der Schmuck wirklich aus Gold? Du hast eine Goldkette geerbt und willst sie beim Juwelier verkaufen. Dieser behauptet aber, die Kette sei aus Messing, und will dir nur 20 Euro dafür geben. Wie kannst du beweisen, dass die Kette tatsächlich aus Gold besteht? Beschreibe, wie die abgebildeten Geräte dir dabei helfen können. Gold Dichte ρ: 19,3 g/cm 3 Weltmarktpreis: Dollar/kg Messing Dichte ρ: 8,4 g/cm 3 Weltmarktpreis: 7 Dollar/kg 7 Stoffe mithilfe von Steckbriefen identifizieren a) Finde anhand der Steckbriefe die Stoffe heraus. Stoff: Farbe: Aggregatzustand bei Zimmertemperatur: Elektrische Leitfähigkeit: Dichte in g/cm 3 : 11,3 Härte: grau, mattglänzend fest mäßig gut weich Schmelztemperatur in C: 327 Siedetemperatur in C: 1740 Stoff: Farbe: Aggregatzustand bei Zimmertemperatur: Elektrische Leitfähigkeit: silberglänzend fest sehr gut Dichte in g/cm 3 : 10,5 Härte: Schmelztemperatur in C: 961 mäßig hart Siedetemperatur in C: 2212

9 8 Stoffe und Stoffgemische b) Vervollständige die Steckbriefe von Alkohol und Kochsalz. Stoff: Alkohol Stoff: Kochsalz Farbe: Farbe: Aggregatzustand bei Zimmertemperatur: Aggregatzustand bei Zimmertemperatur: Elektrische Leitfähigkeit: Elektrische Leitfähigkeit: Schmelztemperatur in C: Schmelztemperatur in C: Siedetemperatur in C: Siedetemperatur in C: Dichte in g/cm 3 : Dichte in g/cm 3 : Löslichkeit im Wasser: Löslichkeit im Wasser: c) Gib Stoffeigenschaften an, mit denen ein Stoff eindeutig identifiziert werden kann. Aggregatzustände von Stoffen und Bau der Stoffe aus Teilchen Stoffe können bei Temperaturänderung ihre Zustandsform ändern. Sie können im festen, flüssigen und gasförmigen Aggregatzustand vorliegen. Alle Stoffe sind aus kleinsten Teilchen aufgebaut. Mit dem Teilchenmodell lassen sich Aggregatzustände und Aggregatzustandsänderungen deuten und beschreiben. 1 Aggregatzustände und Aggregatzustandsänderungen Ergänze das Schema. Aggregatzustand Aggregatzustand Aggregatzustand

10 Stoffe und Stoffgemische 9 2 Die Aggregatzustände im Teilchenmodell Zeichne die Aggregatzustände von Wasser im Teilchenmodell. Stelle die Wasserteilchen als Kugeln dar. Gib jeweils den Temperaturbereich an. fest flüssig gasförmig Stoffgemische und Reinstoffe Stoffe, die nur aus einem Stoff aufgebaut sind und einheitlich gleichbleibende Eigenschaften haben, werden Reinstoffe genannt. Ein Reinstoff besteht aus gleichartigen Teilchen. Beim Mischen von Reinstoffen entstehen Stoffgemische. Man unterscheidet homogene und heterogene Stoffgemische. In homogenen Stoffgemischen lassen sich die einzelnen Stoffe nicht mehr nebeneinander erkennen, in heterogenen Stoffgemischen sind die einzelnen Stoffe noch deutlich erkennbar. Lösungen gehören zu den homogenen Stoffgemischen. 1 Arten von Stoffgemischen a) Ordne die folgenden heterogenen Stoffgemische in die Tabelle ein. Nenne jeweils ein Beispiel. Emulsion, Gemenge, Hartschaum, Nebel, Paste, Rauch, Schaum, Suspension Aggregatzustand fest flüssig gasförmig fest flüssig gasförmig b) Ordne die folgenden homogenen Stoffgemische in die Tabelle ein. Nenne jeweils ein Beispiel. Gasgemisch, Lösung, Legierung Aggregatzustand fest flüssig gasförmig fest flüssig gasförmig

11 10 Stoffe und Stoffgemische 2 Wie sich Salz in Wasser löst Ein kleiner Salzkristall löst sich in einem Glas Wasser, selbst wenn man das Wasser nicht umrührt. Den Vorgang des Lösens stellt die Bilderserie im Teilchenmodell dar. Zeichne das mittlere Bild. Salzkristall in Wasser Kurze Zeit später Einige Stunden später Trennen von Stoffgemischen In Stoffgemischen bleiben die Eigenschaften der einzelnen Reinstoffe erhalten. Das kann man zur Trennung von Stoffgemischen nutzen. Es gibt unterschiedliche Verfahren zur Stofftrennung, die sich die jeweiligen Stoffeigenschaften der zu trennenden Stoffe zunutze machen. 1 Welches Trennverfahren wird genutzt? Ergänze die Tabelle. Vorgang Genutztes Trennverfahren Genutzte Eigenschaft der Stoffe Kartoffeln werden nach dem Kochen abgegossen. Zur Gewinnung von Kochsalz wird eine Salzlösung in großen Behältern erhitzt. Goldsucher waschen aus dem Flussschlamm Goldkörner heraus. Fettflecke in der Kleidung werden mit Fleckentferner beseitigt. Teebeutel werden zur Teebereitung mit heißem Wasser übergossen. In Schutzmasken werden schädliche Gase und Dämpfe mit Aktivkohle aus der Atem luft entfernt.

12 Stoffe und Stoffgemische 11 2 Trennverfahren im Überblick Beschrifte die Abbildungen. Notiere jeweils das abgebildete Trennverfahren. 3 Beseitigung einer kleinen Umweltkatastrophe Wasser ist durch Öl und Sand verunreinigt worden. a) Welche Eigenschaften können zur Abtrennung genutzt werden? Öl: Sand: b) Entwickle einen Plan für die Trennung.

13 12 Stoffe und Stoffgemische Zusammensetzung von Stoffgemischen Der Einsatz oder die Wirkung eines Gemisches ist häufig vom Anteil eines Stoffes im Gemisch abhängig. Es gibt unterschiedliche Anteilsangaben für Gemische. Häufig erfolgen sie in Prozent. Der Massenanteil w ist der Anteil, den die Masse eines Stoffes an der Summe der Massen aller Stoffe im Gemisch hat. Der Volumenanteil φ (Phi) ist der Anteil, den das Volumen eines Stoffes an der Summe der Volumina aller Stoffe im Gemisch hat. Massenanteil w (B) = m(b) m(gem) 100 % Volumenanteil V (B) φ(b) = V (A) V (B) 100 % w (B) m(b) m(gem) Massenanteil des Stoffes B Masse des Stoffes B Masse des Stoffgemisches φ(b) Volumenanteil des Stoffes B im Gemisch V(B) Volumen des Stoffes B V(A) V(B) Summe der Volumina aller Stoffe des Stoffgemisches 1 Ermitteln von Stoffportionen in Gemischen a) Berechne die Masse an Kochsalz, die notwendig ist, um 250 g 15%ige und 0,9%ige physiologische Kochsalzlösung herzustellen. Gegeben m(gem) = 250 g; w(kochsalz) = 15 % = 0,15 m(gem) = 250 g; w(kochsalz) = 0,9 % = 0,009 Gesucht m(kochsalz) m(kochsalz) Lösung m(kochsalz) = Ergebnis m(kochsalz) = b) Berechne das Volumen an reinem Alkohol in ml, das in den Gläsern enthalten ist. Gegeben Glas (250 ml) Bier [φ(alk.) = 4 %] Glas (120 ml) Wein [φ(alk.) = 11 %] Glas (40 ml) Weinbrand [φ(alk.) = 38 %] Gesucht Lösung Ergebnis

14 Stoffe und Stoffgemische 13 Trinkwasser und Abwasser Trinkwasser ist unser wichtigstes Lebensmittel. Rohwasser zur Trinkwasseraufbereitung wird aus Grundwasser und Oberflächenwasser gewonnen. Das den Haushalt verlassende trübe und schmutzige Wasser wird als Abwasser bezeichnet. In Kläranlagen wird das Wasser gereinigt und anschließend in Oberflächengewässer eingeleitet. 1 Rund um Trinkwasser und Abwasser Ergänze das Fließschema, das den Weg des Trinkwassers von der Gewinnung bis zur Abwasserreinigung darstellt. Seen Filteranlagen Trinkwasseraufbereitung im Wasserwerk Eigenschaften Haushalte Abwasseraufbereitung im Klärwerk Entfernung von: Einleitung in Oberflächengewässer

15 14 Am Anfang war das Feuer Entstehen und Löschen von Feuer Feuer ist für den Menschen Faszination und Schrecken zugleich. Wir unterscheiden Schadfeuer und Nutzfeuer. Für das Entstehen eines Feuers gibt es bestimmte Voraussetzungen. Ein Feuer erlischt, wenn mindestens eine Voraussetzung für sein Entstehen nicht mehr erfüllt ist. 1 Wie kann Feuer entstehen? Finde mithilfe von Experimenten heraus, wie ein Feuer entstehen kann. a) Untersuche eine Kerzenflamme. 1. Entzünde eine Kerze und lass die Kerze etwa eine Minute brennen. 2. Stülpe dann ein Becherglas über die brennende Kerze. 3. Entferne das Becherglas, wenn die Kerzenflamme erloschen ist, und zünde die Kerze sofort erneut an. Notiere, was du bei Auftrag 1 am Docht der Kerze beobachtet hast. Notiere, was du beobachtet hast, als die Kerze bei Auftrag 2 erlosch. Vergleiche das Entzünden der Kerze bei den Aufträgen 1 und 3. Leite eine Aussage über die Entstehung der Kerzenflamme ab. Beschrifte die Abbildung mit den jeweils stattfindenden Vorgängen.

16 Am Anfang war das Feuer 15 b) Erhitze etwas Kerzenwachs in einem kleinen Tiegel auf einer elektrischen Heizplatte, bis es sich entzündet. Decke den Tiegel mithilfe einer Tiegelzange mit dem Deckel ab. Hebe den Deckel nach einiger Zeit wieder hoch. Wiederhole den Vorgang mehrmals. Notiere deine Beobachtungen und deute sie. Tiegelzange Tiegel? Kerzenwachs c) Gib an, unter welchen Bedingungen ein Feuer (eine Flamme) entstehen kann. 2 Wie ein Feuer gelöscht werden kann a) Gib für die dargestellten Situationen konkrete Maßnahmen zur Brandbekämpfung und zum Löschen eines Brandes an. Ergänze die Beispiele durch zwei weitere Situationen. Brand, der zu löschen ist Maßnahmen zur Brandbekämpfung und zum Löschen des Brandes Benzinbrand in einer Porzellanschale Lagerfeuer Brennendes Öl in der Bratpfanne Niemals Wasser! Brennende Gegenstände in einem Zimmer Brennender Müllcontainer Brennende Kleidung einer Person b) Leite aus den konkreten Maßnahmen zur Bekämpfung und zum Löschen eines Brandes allgemeine Maßnahmen zur Brandbekämpfung ab.

17 16 Chemische Reaktionen Die Verbrennung, eine chemische Reaktion Chemische Reaktionen sind Stoffumwandlungen, bei denen neue Stoffe mit anderen Eigenschaften entstehen. Aus Ausgangsstoffen entstehen Reaktionsprodukte. Die Verbrennung ist eine chemische Reaktion, bei der ein Stoff mit Sauerstoff reagiert. Bei der Verbrennung entstehen als Reaktionsprodukte Oxide. Oxide sind chemische Verbindungen. Chemische Reaktionen können mithilfe von Wortgleichungen beschrieben werden. 1 Erkennen von chemischen Reaktionen Beschreibe die abgebildeten Vorgänge. Entscheide, ob es sich dabei um chemische Reaktionen handelt, und begründe. Vorgang Beschreibung Chemische Reaktion? Begründung

18 Chemische Reaktionen 17 2 Beobachtungen auswerten a) Ergänze den folgenden Lückentext: Bringt man einen Magnesiumspan in die Flamme des Brenners, so brennt er mit heller Lichterscheinung. Es entsteht. Dieser Vorgang ist, weil. Kupfer überzieht sich beim Erhitzen an der Luft mit einem von. Auch hierbei handelt es sich um, weil Wird ein Gemisch aus Eisen und Schwefel erhitzt, so entsteht unter starkem Aufglühen ein Stoff. Das ist.. Es handelt sich ebenfalls um, denn. b) Leite eine allgemeine Aussage ab. In den Beispielen wurden beschrieben. Wenn sie miteinander verglichen werden, kann man sagen: sind Vorgänge, bei denen eintritt. Aus entstehen dabei. Bei chemischen Reaktionen können außerdem noch weitere Erscheinungen beobachtet werden, zum Beispiel. c) Formuliere die Wortgleichungen für die beschriebenen Reaktionen. Allgemein:

19 18 Chemische Reaktionen Chemische Elemente und Verbindungen Reinstoffe, die sich in andere Stoffe zerlegen lassen, sind chemische Verbindungen. Reinstoffe, die durch chemische Reaktionen nicht zerlegt werden können, sind chemische Elemente. 1 Ordnen von Stoffen Ordne die folgenden Begriffe sinnvoll in das Schaubild ein, indem du nach Ober- und Unterbegriffen ordnest: chemische Elemente, chemische Verbindungen, Metalle, Metalloxide, Nichtmetalle, Nichtmetalloxide, Reinstoffe, Stoffe, Stoffgemische. Gib Beispiele an. Beispiele Kennzeichen chemischer Reaktionen Bei chemischen Reaktionen bilden sich aus den Teilchen der Ausgangsstoffe die Teilchen der Reaktionsprodukte. Bei der Bildung neuer Stoffe gruppieren sich die Teilchen der Ausgangsstoffe um und halten verändert zusammen. Die Anzahl der in den Ausgangsstoffen und in den Reaktionsprodukten gebundenen Teilchen bleibt gleich. Die bei chemischen Reaktionen stattfindenden Stoffumwandlungen sind immer auch von Energieumwandlungen begleitet.

20 Chemische Reaktionen 19 1 Zwei Reaktionen im Vergleich 1. Eisenwolle in der Brennerflamme Etwas Eisenwolle wird mit der Brennerflamme erhitzt. a) Beobachtungen: b) Deutung: Es handelt sich offenbar um eine chemische Reaktion, denn es findet eine statt. c) Wortgleichung: d) Bei einer chemischen Reaktion werden die Teilchen der Ausgangsstoffe umgruppiert. Zeichne den Vorgang im Teilchenmodell. Finde Bildunterschriften. e) Beim Ablauf der chemischen Reaktion findet eine Energieumwandlung statt. Sie äußert sich durch. Derartige Vorgänge heißen Reaktionen. Zum Auslösen der chemischen Reaktion muss erhitzt werden. Dieser Vorgang heißt. Das Reaktionsprodukt besteht aus Ausgangsstoffen. Es handelt sich um eine. 2. Erhitzen von Quecksilberoxid Wird in einem Reagenzglas rotes Quecksilberoxid erhitzt, so bilden sich an der Reagenzglaswand Tropfen von silberglänzendem Quecksilber. Ein Gas entweicht. a) Formuliere die Wortgleichung für diese Reaktion. b) Erläutere die Veränderungen der Teilchen. c) Damit der Vorgang nicht unterbrochen wird, muss ständig erwärmt werden. Das deutet darauf hin, dass es sich um eine Reaktion handelt. Bei der Reaktion gibt es einen Ausgangsstoff, der in Reaktionsprodukte zerlegt wird. Es handelt sich um eine.

21 20 Chemische Reaktionen 2 Energie bei chemischen Reaktionen a) Zeichne in die Energieschemata für die beschriebenen Reaktionen die Energie der Reaktionsprodukte ein. Gib an, ob es sich um eine exotherme oder endotherme Reaktion handelt. Chemische Reaktion Energie der Ausgangsstoffe Energie der Reaktionsprodukte Exotherme Reaktion/ Endotherme Reaktion Eine Wunderkerze wird entzündet und brennt ab. Energie Ausgangsstoffe Eine Brausetablette wird in ein Glas Wasser gegeben. Es kommt zur Gasentwicklung. Das Wasser erwärmt sich. Energie Ausgangsstoffe In einem Reagenzglas wird Silberoxid ständig erwärmt. Am Reagenzglas scheidet sich ein silbergrauer Belag ab. Energie Ausgangsstoff Ein Gemisch aus Eisenund Schwefelpulver wird mit dem Brenner kurz erhitzt. Ein Aufglühen ist zu beobachten. Nach der Reaktion liegt ein schwarzes Reaktionsprodukt vor. Energie Ausgangsstoffe In einem Becherglas werden Kaliumchlorid und Natriumsulfat gut vermischt. Eine Temperaturerniedrigung kann festgestellt werden. Energie Ausgangsstoffe

22 Chemische Reaktionen 21 b) Die Verbrennung von Holz ist eine exotherme chemische Reaktion. Obwohl die Energie der Reaktionsprodukte niedriger ist als die des Holzes, muss das Holz angezündet werden, damit es brennt. Begründe. 3 Erhitzen von Eisen In den abgebildeten Apparaturen werden Eisenspäne an der Luft und im abgeschlossenen Luftraum erhitzt. a) Erhitzen an der Luft Ausgangsstoffe: Magnet Beobachtung: Eisen Aussehen des Reaktionsprodukts: Massenveränderung: Erläuterung des Experiments: b) Erhitzen im abgeschlossenen Luftraum Ausgangsstoffe: Reagenzglas Eisen Beobachtung: Aussehen des Reaktionsprodukts: Massenveränderung: Erläuterung der Ergebnisse und Vergleich mit Experiment 1: c) Interpretiere die Ergebnisse. Gib die zugrunde liegende Gesetzmäßigkeit an.

23 22 Zum Leben notwendig Luft und Wasser Bestandteile der Luft Luft ist ein Stoffgemisch aus Stickstoff, Sauerstoff, Edelgasen und Kohlenstoffdioxid. Sie kann weiterhin Wasserdampf und Luftschadstoffe, z. B. Schwefeldioxid, enthalten. Die Hauptbestandteile der Luft sind Sauerstoff und Stickstoff. 1 Ein Stoffgemisch im Tortendiagramm Aus welchen Anteilen sich ein Gemisch zusammensetzt, kann man in Tortendiagrammen anschaulich darstellen. Zeichne ein Tortendiagramm zur Zusammensetzung von Luft. Überlege, wie du auch die Volumenanteile der seltenen Gase anschaulich darstellen kannst. Zusammensetzung von trockener Luft in Volumenanteilen Hauptbestandteile (ca. 99 %): Stickstoff 78 % Sauerstoff 21 % Sonstige Bestandteile (ca. 1 %): Argon 0,934 % Kohlenstoffdioxid 0,039 % Neon 0,0018 % Helium 0,0005 % Methan 0,0002 % Krypton 0,0001 % 2 Ein Liter Luft genau untersucht In einer Flasche ist 1 Liter Luft eingeschlossen. a) Berechne die Masse dieses Luftvorrats. Rechnung: m(luft) = Dichte von Luft als Gas 1,2 kg/m 3 (unter Normbedingungen) als Flüssigkeit 910 kg/m 3 als Feststoff 920 kg/m 3 Antwort: b) Wird diese Luftportion auf 250 C abgekühlt, wird sie fest. Berechne überschlagsartig, welches Volumen die Luftportion dann hätte. c) Im Tauchsportladen kosten 150 Liter Argon 3,00 Euro. Überschlage, wie viel das Argon in der Luft portion wert ist.

24 Zum Leben notwendig Luft und Wasser 23 3 Gefrorene Luft wird erwärmt a) Recherchiere die Schmelz- und Siedetemperaturen der verschiedenen Luftbestandteile. Stickstoff Sauerstoff Wasser Argon Schmelztemperatur Siedetemperatur b) Bei der Firma Grothe Industriegase wird in speziellen Apparaturen Luft auf 250 C abgekühlt und anschließend langsam auf über 100 C erwärmt. Beschreibe in der Tabelle der Reihe nach, was passieren wird. Schritt Temperatur Vorgang c) Gib den Temperaturbereich an, in dem Luft (Stickstoff und Sauerstoff) flüssig vorliegt. 4 Luft nicht nur zum Atmen Gib die Bedeutung/Verwendung der Luftbestandteile und ihren Volumenanteil an. Fülle die Tabelle aus. Bestandteil der Luft Volumenanteil Bedeutung/Verwendung Stickstoff 21 Edelgase 0,038

25 24 Zum Leben notwendig Luft und Wasser 5 Wie viel Sauerstoff ist im Klassenraum? a) Berechne das Volumen der Luft im Klassenraum (Länge Breite Höhe) V (Klassenraum) = b) Berechne aus dem Volumen der Luft im Klassenraum das Volumen an Sauerstoff. c) Begründe, warum eine Kerze in reinem Sauerstoff viel heller brennt als in Luft. 6 Ein unlösbares Umweltproblem? Lies den Zeitungsartikel. Recherchiere zum Thema Treibhauseffekt und vervollständige die Mindmap. natürlicher Quellen Treibhausgase Treibhauseffekt von Menschen beeinflusster mögliche Folgen Mauna Loa, Hawai. Der Volumenanteil an Kohlenstoffdioxid (kurz: CO 2 ) in der Atmosphäre nähert sich erstmalig der Marke von 0,04 %. Jahrtausendelang hatte er bei 0,028 % gelegen. Erst seit den letzten 200 Jahren steigt er immer weiter an. Koh lenstoffdioxid bewirkt den natürlichen Treibhauseffekt, ohne den die mittlere Temperatur auf der Erde um etwa 33 C geringer wäre. Durch die Zunahme des Volumenanteils an CO 2 verstärkt sich aber der Treib hauseffekt. Bei einem weiteren Anstieg dürfte ein globaler Tem peraturanstieg zu zahlrei chen Umweltproblemen führen.

26 Zum Leben notwendig Luft und Wasser 25 7 Ein gelöstes Umweltproblem? a) Lies den Zeitungsartikel. Informiere dich, wie Schwefeldioxid auf Pflanzen wirkt. Dessau. Der Volumenanteil an Schwefeldioxid in der Luft in Deutschland liegt neuerdings wieder bei nur 0, %. Jahrhundertelang war er angestiegen und lag 1980 bei etwa 0, %, also 10-mal so hoch wie heute. Dieser Volumenanteil führte damals zu teilweise erheblichen Auswirkungen auf Gesundheit und Umwelt. b) Recherchiere, weshalb in Mitteleuropa die Konzentration an Schwefeldioxid seit etwa 25 Jahren wieder sinkt. Bau der Atome Im 19. Jahrhundert stellte man sich Atome als winzige, aber massive Kugeln vor. Anfang des 20. Jahrhunderts leitete Ernest Rutherford aus seinen Experimenten ein Modell ab, nach dem Atome größtenteils aus fast leerem Raum bestehen. 1 Das Kern-Hülle-Modell des Atoms a) Beschrifte die Abbildung. b) Ergänze den Lückentext. Nach dem Kern-Hülle-Modell des Atoms besteht ein Atom aus dem geladenen und der geladenen. Träger der positiven Ladung sind die, Träger der negativen Ladung sind die. Das Atom ist insgesamt elektrisch neutral, weil. Fast die gesamte Masse des Atoms liegt im. Die im Vergleich zum Atomkern riesige Atomhülle besteht fast nur aus.

27 26 Zum Leben notwendig Luft und Wasser Elemente, Symbole, Periodensystem und Atombau Ein chemisches Element besteht nur aus Atomen einer einzigen Atomart. Alle Atome eines Elements haben die gleiche Anzahl von Protonen im Atomkern. Jedes Element wird durch ein eigenes Symbol gekennzeichnet. Ein Symbol steht für das Element oder für ein Atom dieses Elements. Das Periodensystem der Elemente (PSE) ist ein Ordnungssystem für die chemischen Elemente, aus dem sich wichtige Angaben zum Atombau ableiten lassen. 1 Angaben aus dem Periodensystem der Elemente a) Beschrifte die Abbildung. b) Ergänze die Tabelle. Angabe im PSE Erläuterung Ordnungszahl 13 26,98 Al Aluminium Perioden Gruppen 2 Periodensystem der Elemente und Atombau Ergänze die Tabelle. Vervollständige die Modelle. Verwende dazu das Periodensystem der Elemente. Name des Elements Natrium Aluminium Symbol des Elements Na Ca Mg Ordnungszahl Anzahl der Protonen Anzahl der Elektronen Nummer der Hauptgruppe I II III II Nummer der Periode Kern-Hülle-Modell des Atoms

28 Zum Leben notwendig Luft und Wasser 27 Moleküle und chemische Formeln Moleküle sind Teilchen, die aus zwei oder mehr fest miteinander verbundenen Atomen zusammengesetzt sind. Für einen aus Molekülen aufgebauten Stoff kennzeichnet die chemische Formel den Stoff, ein Molekül des Stoffes und dessen Zusammensetzung. 1 Auch Gase bestehen aus Teilchen Ergänze den folgenden Text. Die kleinsten Teilchen der Elemente heißen. Bei den Metallen lagern sich viele Atome zusammen; sie bilden einen. Die Luft ist ein. Die Teilchen der Luft liegen als einzelne Atome vor, z. B. die der, oder als, wie z. B. die Teilchen des Sauerstoffs und des Kohlenstoffdioxids. 2 Einige Luftbestandteile näher betrachtet a) Ergänze die Tabelle. Name des Stoffes Chemisches Zeichen Modell vom Bau Aussagen zum Bau O 2 Ozon O 3 O 3 CO 2 Schwefeldioxid H 2 b) Die Hauptbestandteile der Luft sind Stickstoff und Sauerstoff. Zeichne insgesamt 25 Teilchen dieser Bestandteile in den Rahmen ein. Beachte dabei die Zusammensetzung der Luft.

29 28 Zum Leben notwendig Luft und Wasser 3 Vergleich von Symbolen und Formeln a) Ergänze die folgenden Sätze. Das Symbol für ein Sauerstoffatom lautet. Es ist abgeleitet von b) Das Symbol für Sauerstoff hat zwei Bedeutungen. Nenne sie c) Die Formel für ein Molekül Sauerstoff lautet. Die kleine Zahl rechts unten am Symbol heißt. Sie gibt an, d) Zeichne die Modelle und benenne sie. 4 N: 4 Atome Stickstoff 2 N 2 : 2 Moleküle Stickstoff aus je 2 Atomen 2 O: 2 Atome Sauerstoff 3 O 2 : 3 Moleküle Sauerstoff aus je 2 Atomen Wasser ein ganz besonderer Stoff Wasser ist für alle Lebewesen lebensnotwendig. Es dient in den Organismen als Lösemittel, Transport mittel und Baustoff. Wasser ist ein gutes Lösemittel für zahlreiche feste, flüssige und gasförmige Stoffe. Es ist eine chemische Verbindung aus den Elementen Wasserstoff und Sauerstoff mit der Formel H 2 O. Wasser ist aus Molekülen aufgebaut. H 2 O Molekülmodell und Formel von Wasser 1 Wasser geht in der Natur nicht verloren In der Natur gibt es einen Kreislauf des Wassers. Er ist für das Leben und viele natürliche Vorgänge auf der Erde unverzichtbar. a) Setze in die Zeichnung die passenden Begriffe ein. Markiere den Weg des Wassers mit Pfeilen. Meer See Fluss

30 Zum Leben notwendig Luft und Wasser 29 b) Beschreibe den Kreislauf des Wassers. 2 Aggregatzustände des Wassers Bezeichne die Vorgänge und ergänze die Übersicht. Vorgänge beim Erwärmen Anordnung der Wassermoleküle Vorgänge beim Abkühlen Fest: Eis Eis erfolgt bei C. Flüssig: Wasser Wasser erfolgt bei C. erfolgt bei C. Gasförmig: Wasserdampf Wasserdampf erfolgt bei C 3 Wasser als Lösemittel 1. Untersuche in Reagenzgläsern die Löslichkeit von 1 ml Brennspiritus (F) und von 1 ml Petroleumbenzin (F) in jeweils 5 ml Wasser. Ergebnis: 2. Untersuche in Reagenzgläsern die Löslichkeit von je 1 Spatelspitze Kochsalz, Blumendünger und Gips in jeweils 5 ml Wasser. Ergebnis: 3. Gib Stoffe aus dem täglichen Leben an, die in Wasser a) gut löslich sind: b) schwer löslich sind:

31 30 Zum Leben notwendig Luft und Wasser 4 Löslichkeit von Stoffen in Wasser Die grafische Darstellung zeigt die Löslichkeit von Salzen in Wasser bei unterschiedlichen Temperaturen. a) Gib an, was man unter dem Begriff Löslichkeit versteht. b) Ermittle aus der grafischen Darstellung die Massen an gelöstem Salz und trage sie in die Tabelle ein. Masse Salz in g Kaliumnitrat Kaliumpermanganat Kochsalz Temperatur in ºC Löslichkeit einiger Salze in 100 g Wasser Temperatur In 100 g Wasser lösen sich: Kochsalz Kaliumnitrat Kaliumpermanganat 20 C 50 C 100 C > 160 g c) Formuliere den Zusammenhang, der zwischen der Temperatur und der Löslichkeit besteht. 5 Zerlegung und Bildung von Wasser a) Beim Anlegen einer elektrischen Gleichspannung kann Wasser in zwei Reaktionsprodukte zerlegt werden. Gib an der Abbildung die Namen der Stoffe an. Vervollständige die Wortgleichung. Wasser b) Wasserstoff verbrennt in Gegenwart von Sauerstoff. Wassertröpfchen sind entstanden. Vervollständige die Wortgleichung. Wasser c) Beschreibe den Zusammenhang, der zwischen den Wortgleichungen bei a und b besteht.

32 Zum Leben notwendig Luft und Wasser 31 Wasserstoff Energieträger der Zukunft? Wasserstoff ist ein farbloses, geruchloses, ungiftiges Gas mit der geringsten Dichte aller Stoffe. Wasserstoff ist aus Molekülen aufgebaut und hat die Formel H 2. Bei der Reaktion von Wasserstoff mit Sauerstoff wird sehr viel Energie frei. In Zukunft könnte Wasserstoff ein sauberer und unerschöpflicher Energieträger werden. H 2 Molekülmodell und Formel von Wasserstoff 1 Vergleich von Wasserstoff und Wasser a) Fülle die Tabelle aus. Stoff Wasserstoff Wasser Art der Teilchen Chemisches Zeichen Farbe Geruch Aggregatzustand bei 20 C Siedetemperatur in C Schmelztemperatur in C b) Notiere Unterschiede zwischen den Stoffen Wasserstoff und Wasser. c) Notiere Gemeinsamkeiten der Stoffe Wasserstoff und Wasser. 2 Vergleich von Kohle und Wasserstoff als Energieträger a) Im Vergleich zu Kohle hat Wasserstoff als Energieträger zwei entscheidende Vorteile. Erläutere diese anhand der Zeichnungen. Nutzenergie Nutzenergie Verbrennung von Kohle H 2 Verbrennung von Wasserstoff H 2 O O 2 H 2 O CO 2 Umgebung O 2 Gewinnung von Wasserstoff Umgebung H 2 O Verbrennung von Kohle Verbrennung von Wasserstoff