Welche Eigenschaften besitzen Calcium- und Magnesiumlaugen?

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1 Naturwissenschaften - Chemie - Säuren, Basen, Salze - 2 Basen (P758900) 2.5 Herstellung und Eigenschaften von Kalkwasser (Magnesiumhydroxidlösung) Experiment von: Phywe Gedruckt: :3:05 intertess (Version 3.06 B200, Export 2000) Aufgabe Aufgabe Welche Eigenschaften besitzen Calcium- und Magnesiumlaugen? Stelle Calciumhydroxidlösung (Calciumlauge) und Magnesiumhydroxidlösung (Magnesiumlauge) her und untersuche ihre Eigenschaften. Raum für Notizen Wenn Sie als Lehrer angemeldet sind, finden Sie nachstehend eine Schaltfläche für Zusatzinformationen. - -

2 Zusatzinformationen Lernziele Calcium und Magnesium reagieren unter Wasserstoffbildung mit Wasser zu Erdalkalihydroxiden. Die wässrige Lösung solcher Hydroxide zeigt die typischen Eigenschaften einer Lauge. Calciumhydroxidlösung wird als Kalkwasser zum Nachweis von Kohlenstoffdioxid verwendet. Hinweise zu Aufbau und Durchführung Vorbereitung Stellen Sie im Voraus Kohlenstoffdioxid aus Stahlflasche zur Verfügung bereit oder bauen Sie eine Vorrichtung zur Gewinnung von Kohlenstoffdioxid (z.b. aus Marmor) auf. Magnesium reagiert stärker, wenn es vorher mit wenig Iod aktiviert worden ist. Anmerkungen zu den Schülerversuchen Achten Sie darauf, dass das Erhitzen nach Einsetzen der Reaktion des Magnesiums mit Wasser beendet wird. Sollte die Reaktion danach stoppen, kann noch einmal kurzfristig erhitzt werden. H- und P-Sätze Phenolphthalein: H226: P20: P233: Flüssigkeit und Dampf entzündbar. Von Hitze / Funken / offener Flamme / heißen Oberflächen fernhalten. Nicht rauchen. Behälter dicht verschlossen halten

3 Magnesium, Pulver: H260: H250: P20: P370 + P378: P402 + P404: In Berührung mit Wasser entstehen entzündbare Gase, die sich spontan entzünden können. Entzündet sich in Berührung mit Luft von selbst. Von Hitze / Funken / offener Flamme / heißen Oberflächen fernhalten. Nicht rauchen. Bei Brand:... zum Löschen verwenden. In einem geschlossenen Behälter an einem trockenen Ort aufbewahren. Calcium, gekörnt: H26: P402 + P404: In Berührung mit Wasser entstehen entzündbare Gase. In einem geschlossenen Behälter an einem trockenen Ort aufbewahren. Gefahren Calcium wirkt auf der Haut ätzend. Nicht mit den Fingern berühren! Calcium reagiert heftig mit Wasser, dabei werden brennbarer Gase freigesetzt. Magnesium ist leicht entzündlich. Schutzbrille aufsetzen! Hinweise Die Reaktion der Erdalkalimetalle mit Wasser entspricht der der Alkalimetalle. Hierbei entstehen Laugen und Wasserstoff, z.b. Mg + 2 H 2 O Mg(OH) 2 + H 2 Methodische Bemerkungen Vor diesem Versuch sollte in analoger Weise die Reaktion der Alkalimetalle als Demonstrationsversuch durchgeführt und ausgewertet worden sein. Das erlaubt die Aufmerksamkeit der SchülerInnen auf die Schrägbeziehung (PSE) der Reaktivität zwischen Alkali- und Erdalkalimetallen. Hierbei kann die unterschiedliche Reaktivität aus Außenelektronen- und Schalenzahl abgeleitet werden. Entsorgung Magnesiumreste abfiltrieren oder nach Erwärmen durchreagieren lassen. Calciumhydroxidlösung im Becherglas zum Kalkwasser geben oder mit der Magnesiumhydroxidlösung in den Sammelbehälter für Säuren und Laugen geben

4 Material Material Material von "TESS Chemie Set Säuren / Basen / Salze" (Bestellnummer ) Position Material Schutzbrille, farblose Scheiben Bestellnr Menge 2 Reagenzglasgestell, 2 Bohrungen; d = 22 mm, Holz Spritzflasche, 250 ml, Kunststoff Pulverspatel, Stahl, l = 50 mm Pinzette, l = 30 mm, gerade, stumpf Glasröhrchen mit Spitze, l = 200 mm, 0 Stück () 7 Pipette mit Gummikappe Glasrührstab, Boro 3.3, l = 200 mm, d = 5 mm Gummischlauch, Innen-d = 6 mm Becherglas DURAN, niedrige Form, 250 ml Reagenzglas, d = 8, l = 80 mm, 0 Stück (3) 2 Reagenzglashalter bis d = 22 mm Chemikalien, Hilfsmaterial Position Material Bunsenbrenner, für Erdgas, DIN-Ausführung Bestellnr Menge Sicherheits-Gasschlauch, DVGW, lfd, Meter Calcium, gekörnt 50 g Magnesium, Pulver, 00 g Wasser, destilliert, 5 l Phenolphthaleinlösung, 0,5% in Ethanol, 00 ml Kohlenstoffdioxid Für das Experiment benötigte Materialien - 4 -

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6 Aufbau Aufbau Gefahren Calcium wirkt auf der Haut ätzend. Nicht mit den Fingern berühren! Calcium reagiert heftig mit Wasser unter Bildung brennbarer Gase. Magnesium ist leicht entzündlich. Schutzbrille aufsetzen! - 6 -

7 Durchführung Durchführung Ablauf Fülle das Becherglas zu zwei Drittel (Abb. ) und ein Reagenzglas vollständig mit destilliertem Wasser (Abb. 2). Verschließe das Reagenzglas mit dem Daumen (Abb. 3) und stelle es mit der Mündung nach unten in das Becherglas (Abb. 4). Achte darauf, dass aus dem Reagenzglas kein Wasser ausfließt. Abb. Abb. 2 Abb. 3 Abb. 4 Gib mit der Pinzette 0 Calciumstückchen in die Öffnung des im Becherglas befindlichen Reagenzglases, so dass sie darin nach oben steigen (Abb. 5). Nimm das Reagenzglas aus dem Becherglas, sobald es mit Gas gefüllt ist, und halte es mit Öffnung an die Brennenflamme (Abb. 6). Achte darauf, dass Calciumreste im Becherglas verbleiben

8 Abb. 5 Abb. 6 Fülle ein Reagenzglas zur Hälfte mit der Lösung, die im Glas entstanden ist (Abb. 7) und gib hierzu einige Tropfen Indikator (Abb. 8). Benutze ein Glasröhrchen um Kohlenstoffdioxid in die restliche Lösung im Becherglas einzuleiten (Abb. 9). Abb. 7 Abb. 8 Abb. 9 Gib in das dritte Reagenzglas eine Spatelspitze Magnesiumpulver (Abb. 0) und fülle das Reagenzglas dann zu einem Viertel mit destilliertem Wasser (Abb. ). Gib einige Tropfen Phenolphthaleinlösung hinzu (Abb. 2) und erwärme vorsichtig das Reagenzglas bis eine Reaktion eintritt (Abb. 3)

9 Abb. 0 Abb. Abb. 2 Abb. 3 Entsorgung Magnesium durchreagieren lassen. Inhalt aller Gefäße in den Sammelbehälter für Säuren und Laugen für Säuren und Laugen geben

10 Auswertung Auswertung Frage : Notiere deine Beobachtungen. Reaktion von Calcium: Reaktion von Magnesium: Reaktion von Calcium: Calcium reagiert heftig mit Wasser unter Bildung eines Gases, das die Calciumstückchen nach oben treibt. Das Gas entzündet sich mit einem leisen Knall und brennt schnell ab. Der zugesetzte Indikator färbt sich weinrot. Bei Zugabe von Kohlenstoffdioxid bildet sich ein weißer Niederschlag. Reaktion von Magnesium: An der Grenzfläche zwischen Magnesium und Wasser färbt sich der Indikator schwach rot. Beim Erwärmen setzt eine langsame Reaktion ein, es bildet sich ebenfalls ein Gas. Der Indikator färbt sich langsam weinrot

11 Fragen und Aufgaben Fragen und Aufgaben Frage : Ziehe die Schlussfolgerungen aus deinen Beobachtungen: Bei der Reaktion der Erdalkalimetalle Magnesium und Calcium entstehen unter Wasserstoffbildung (Knallgasprobe) Laugen, was sich an der Umfärbung des Indikators zeigt. Calcium reagiert schneller als Magnesium. Frage 2: Halte die beobachteten Reaktionen in einer Wortgleichung fest. Calcium + Wasser Calciumlauge + Wasserstoff - -

12 Magnesium + Wasser Magnesiumlauge + Wasserstoff Frage 3: Fasse allgemein die hier verwendete Herstellungsart für Laugen in einem Merksatz zusammen. Laugen lassen sich herstellen, indem man Erdalkalimetalle (und Alkalimetalle) mit Wasser reagieren lässt. Hierbei entstehen sowohl die Lauge als auch Wasserstoff. Frage 4: Unter welchem Namen und wozu wurde die Calciumlauge bereits verwendetet? - 2 -

13 Da beim Einleiten von Kohlenstoffdioxid in die Calciumlauge ein weißer Niederschlag entsteht, könnte es sich bei der Calciumlauge um Kalkwasser handeln, das zum Nachweis von Kohlenstoffdioxid verwendet wurde