Gas X KK8.1. Reaktionen saurer Lösungen Salzsäure reagiert mit... b)... Magnesium unter Wasserstoffentwicklung

Transkript

1 Salzsäure Salzsäure lässt sich herstellen, indem man ein Gas X in einen Kolben füllt und einströmen lässt. a) Gib den Namen und die Summenformel von Gas X an. b) Gas X kann aus den Elementen hergestellt werden. Gib die Reaktionsgleichung der Synthese von Gas X an. Gas X KK8.1 Saure en a) Ergänze! Säuren bestehen aus. In sauren en liegen vor, welche den elektrischen Strom leiten. b) Gib die Reaktionsgleichung für die Bildung von Salzsäure aus Chlorwasserstoffgas und mit Strukturformeln und mit Summenformeln an. Benenne die dabei entstehenden Ionen. a) Aus Chlorwasserstoff (Summenformel: ) lässt sich mit Salzsäure herstellen. b) [Die folgenden Darstellungen dienen der Veranschaulichung.] a) Säuren bestehen aus Molekülen. In sauren en liegen Ionen vor, welche den elektrischen Strom leiten. Kalottenmodell zur Veranschaulichung. S. 263 KK8.2 Chloridionen ( ), xoniumionen ( 3 ) S. 264 Reaktionen saurer en Salzsäure reagiert mit... a)...natrium unter stoffentwicklung (Bild links). b)... Magnesium unter stoffentwicklung (Bild rechts). c)... Kupfer(II)oxid (Cu 2 ). Dabei entsteht Kupfer(II)chlorid. Eine Gasentwicklung findet nicht statt. Formuliere drei Reaktionsgleichungen in Ionenschreibweise. KK8.3 a) 2Na Na der Salzsäure b) Mg Mg c) Cu Cu S. 266 Elektrolyse von Salzsäure Bei der Elektrolyse von Salzsäure entsteht am Minuspol ein farbloses Gas, das eine positive Knallgasprobe zeigt. Am Pluspol entsteht ein grünes Gas, das nach Schwimmbad riecht. Erkläre die Beobachtungen unter Verwendung von Reaktionsgleichungen. Am Minuspol entsteht stoff ( 2 ), da dieser die positiv geladenen xoniumionen ( 3 ) anzieht. Minuspol, Kathode: e Am Pluspol entsteht Chlor ( 2 ) da dieser die negativ geladenen Chloridionen ( )anzieht. Pluspol, Anode: e [Übrigens: An Minuspol findet eine Reduktion (Elektronenaufnahme), am Pluspol eine KK8.4 xidation (Elektronenabgabe) statt.] S. 267 Natronlauge kann auf zwei Arten hergestellt werden Na a) Beschreibe beide erstellungsarten und gib Reaktionsgleichungen an. b) Gib eine Verwendungsmöglichkeit für Natronlauge an. a) 1. Man gibt elementares Natrium in. Es entsteht Natronlauge und stoffgas. 2 Na Na (aq) 2 (aq) 2 2. Man löst Natriumhydroxidplätzchen in Na (s) Na (aq) (aq). Für Natronlauge Na (aq) (aq) kann auch kurz Na(aq) geschrieben werden. Für festes Natriumhydroxid kann Na (s) oder Na(s) geschrieben werden. b) Verwendungsmöglichkeiten: erstellung von Laugengebäck, Aluminium, Farben, Seife, KK8.5 Textilien. S. 268

2 Saure und Alkalische en Ergänze! Alle sauren en enthalten xoniumionen. Alle alkalischen en enthalten. Gib für beide Ionensorten die Verhältnisformel und die Strukturformel an. Beschreibe die Struktur des xoniumions mit dem Elektronenpaarabstoßungsmodell. KK8.6 Lösen von ydroxiden Die Reaktionsgleichung für das Lösen von Natriumhydroxid (Bild) lautet Na (s) Na (aq) (aq) Gib entsprechende Reaktionsgleichungen für das Lösen von Kaliumhydroxid und Calciumhydroxid in an. Alkalische Reaktion von Metalloxiden KK8.7 Viele Metalloxide (z. B. Calciumoxid) reagieren mit in einer alkalischen Reaktion, das heißt sie bilden beim Lösen in ydroxidionen. Ca 2 (s) 2 Ca 2 (aq) 2 (aq). Gibt man Lithiumoxid in entsteht ebenfalls eine alkalische. Gib die Reaktionsgleichung für den svorgang an. KK ydroxidionen. Ion Verhältnis Strukturformel formel xoniumion 3 ydroxidion Am zentralen Sauerstoffatom des xoniumions befinden sich drei Bindungselektronenpaare zu den Atomen und ein freies Elektronenpaar. Das Ion ist pyramidal. S. 271 K (s) Ca 2 ( ) 2 (s) K (aq) (aq) [Zur Bestimmung der Verhältnisformel eines ydroxids muss lediglich beachtet werden, dass ein nfach positiv geladenes Metallion, n ydroxidionen zur Elektroneutralität benötigt. So bilden alle Alkalimetalle ydroxide der Form M ( ), während alle Erdalkalimetalle ydroxide der Form M 2 ( ) 2 bilden. M steht hier für ein Metallatom.] S. 271 [Lithium ist ein Alkalimetall (erste auptgruppe) und gibt folglich bei der Salzbildung ein Elektron ab, wobei Li Ionen entstehen. Das xidion (6te auptgruppe, Aufnahme von zwei Ektronen) ist zweifach negativ geladen. 1. Ionen: Li, 2. Ladungsausgleich: Li, Li, 3. Verhältnisformel: (Li ) 2.] Reaktionsgleichung: (Li ) 2 (s) 2 2 Li (aq) 2 (aq). Ca 2 (aq) 2 (aq) S. 271 Ammoniak (N 3 ) ist ein Gas, das zur a) Reaktion von Ammoniak und : N erstellung von Dünger verwendet wird. 3 (g) 2 (l) N 4 (aq) (aq) a) Ammoniak reagiert mit zu einer alkalischen (links). b) Mit Chlorwasserstoffgas entsteht ein Salz (rechts). N N Ammoniak Chlorwasserstoff b) Reaktion mit Chlorwasserstoff (g) N 3 (g) N 4 (s) Ammoniak Formuliere Reaktionsgleichungen mit N N Summen und Strukturformeln. KK8.9 S. 274 Brönsted SäureBaseKonzept a) Gib die Reaktionsgleichung für die Reaktion von Ammoniak (N 3 ) mit Chlorwasserstoffgas an. Verwende Summenformeln. b) Erläutere an diesem Beispiel, was man unter einer Brönsted Säure und einer BrönstedBase versteht. a) (g) N 3 (g) N 4 (s) b) Teilchen die während einer Reaktion Protonen abgeben, nennt man Säuren (hier: ) BrönstedSäure = Protonendonator Teilchen die während einer Reaktion Protonen aufnehmen, nennt man Basen (hier: N 3 ) BrönstedBase = Protonenakzeptor J. Brönsted KK8.10 S. 275

3 Die Neutralisation a) Formuliere die Reaktionsgleichung in Ionenschreibweise für die Reaktion von Salzsäure mit Natronlauge. b) Benenne die BrönstedSäure und die BrönstedBase. c) Beschreibe das Produkt der Reaktion. KK8.11 Die Neutralisation Betrachte die Reaktionen von 1. Kalilauge mit Bromwasserstoffsäure. 2. Kalkwasser (Calciumhydroxidlösung) mit Iodwasserstoffsäure. a) Formuliere die Reaktionsgleichungen in Ionenschreibweise. b) Beschreibe die Produkte der Reaktionen. Säure Lauge KK8.12 a) Na 3 Na 2 2 der Natronlauge der Salzsäure b) Das xoniumion ist der Protonendonator und damit die BrönstedSäure. Das ydroxidion ist der Protonenakzeptor die BrönstedBase. c) Bei der Reaktion von Salzsäure mit Natronlauge entsteht eine von Natriumchlorid (Salzwasser). a1) K 3 Br K Br 2 2 der Kalilauge der Bromwasserstoffsäure b1) Es entsteht eine Kaliumbromid Salzlösung. a2) Ca I Ca 2 2I 2 2 Ionen im Kalkwasser b2) Es entsteht eine des Salzes Calciumiodid. Neutralisation Eine Neutralisation ist eine chemische Reaktion zwischen einer sauren und einer alkalischen. Dabei entsteht und ein Salz. Alternativ: Bei einer Neutralisation reagieren xoniumionen mit ydroxidionen exotherm zu molekülen. Erkläre, was man unter einer Neutralisation versteht. KK8.13 Neutralisation Ionen 3 Ionen der Iodwasserstoffsäure moleküle neu gebildete moleküle Betrachte die Neutralisation einer Säure mit einer Lage. Vergleiche Konzentrationen, Volumina und Stoffmengen der Säure und der Lauge. Die Säure besitzt eine größere Konzentration als die Lauge. Dafür besitzt die Lauge ein größeres Volumen als die Säure. Die Teilchenzahlen und damit auch die Stoffmengen der 3 und Ionen sind gleich. Eine Neutralisation erfolgt, wenn gleich viele Ionen beider Sorten miteinander gemäß reagieren können. Neutralisationsbedingung: n( 3 ) = n( ) KK8.14 S. 280 Konzentration a) c= n [c]= mol a) Gib eine Gleichung zur Berechnung der V L Konzentration an. Gib die Einheit der b) gegeben: c(na) = 0,1 mol/l; V = 0,5 L Konzentration an. 1. n(na) bestimmen: b) Berechne die Stoffmenge und die Masse n(na) = c(na) V = 0,1 mol 0,5L=0,05 mol L an Natriumhydroxid, die benötigt wird, um 2. m(na) bestimmen: 500 ml Natronlauge der Konzentration mit M(Na) = (23161)g/mol = 40 g/mol c(na) = 0,1 mol/l herzustellen. folgt m(na) = n(na) M(Na) c) Beschreibe, wie die oben beschriebene =0,05mol 40 g =2 g. mol Natronlauge hergestellt wird. c) Es werden 2 g festes Natriumhydroxid abgewogen und in 500 ml gelöst. S. KK

4 Konzentrationsberechnungen a) In 250 ml Salzsäure befinden sich 0,5 mol xoniumionen. Berechne die Konzentration der Säure. b) Bestimme die Stoffmenge an K, die sich in 100 ml Kalilauge der Konzentration 0,2 mol/l befindet. c) Berechne, welches Volumen Natronlauge der Konzentration 2 mol/l benötigt wird, um 0,5 mol Na zu erhalten. KK8.16 a) c( 3 )= n mol mol =0,5 =2 V 0,25 L L b) n(k)=c V =0,2 mol 0,1L=0,02 mol L c) c= n V V c V =n : c V = n c = 0,5mol 2mol/L =0,25L (Vergleiche mit Teilaufgabe a.) S. 281 Konzentrationsbestimmung Titration Zur Bestimmung der Säurekonzentration c S einer Essiglösung titriert man mit Natronlauge. Zeichne einen beschrifteten Versuchsaufbau. 1. Bürette 3. Maßlösung Natronlauge 4. Probelösung 2. Erlenmeyerkolben (oder Essiglösung mit Indikator Becherglas) KK8.17 S. 282 Titrationsrechnung gegeben: c L = 0,5 mol/l; V L = 0,01L; Zur Bestimmung der Säurekonzentration c V S S = 0,05L ( L steht für Lauge, S für Säure). einer Essiglösung titriert man 50 ml Essig, gesucht: c( 3 ) =? dem man einige Tropfen des Indikators Die Säure wird vollständig neutralisiert, wenn Phenolphthalein zugesetzt hat mit Natronlauge der Konzentration 0,5 mol/l. eine entsprechende Menge Na aus der Bürette zugegeben wird. Am Äquivalenzpunkt gilt: n(säure) = n(na) Der Farbumschlag des Indikators erfolgt nach Zugabe von 10 ml Natronlauge. n(na)=c L V L =0,5 mol 0,01 L=0,005 mol Berechne die Konzentration der Säure in n(säure) = n(na) = 0,005 L mol der Essiglösung. KK8.18 c(säure)= n mol =0,005 V 0,05 L =0,1mol L S. 282 Schwefelsäure und ihre Salze a) Ergänze! Schwefelsäure besitzt die Summenformel. Als zweiprotonige Säure bildet sie zwei Arten von Salzen: (mit dem Ion) und (mit dem Ion). b) Gib Formeln folgender Salze an: b1) Calciumsulfat b2) Natriumsulfat b3) Natriumhydrogensulfat. Schwefelsäure besitzt die Summenformel 2 S 4. Als zweiprotonige Säure bildet sie zwei Arten von Salzen: Sulfate (mit dem S 4 Ion) und ydrogensulfate (mit dem S 4 Ion). b1) 1. Ca 2 ; S CaS 4 b2) 1. Na ; S 4 2. Na ; Na ; S 4 3. Na 2 S 4 b3) 1. Na ; S NaS 4 KK8.19 S. 283 Schwefelsäure Reaktionen Formuliere Reaktionsgleichungen. a) Schwefeltrioxid und reagieren zu Schwefelsäure. b) Schwefelsäure reagiert als Brönsteda) S S 4 b) 2 S 4 2 S 4 3 c) S 4 2 S 4 3 Säure mit zum ydrogensulfation. d) Mg 2 S 4 Mg 2 (S 4 ) 2 c) Das ydrogensulfation reagiert als BrönstedSäure mit. oder Mg 2 S 4 MgS 4 2 d) Magnesium reagiert mit Schwefelsäure. Es entstehen Magnesiumsulfat und stoff. KK8.20 S. 284

5 Salpetersäure und ihre Salze a) Salpetersäure reagiert als Brönsted Säure mit. Formuliere die Reaktionsgleichung und benenne die Ionen auf der Produktseite. b) Nenne eine Verwendungsmöglichkeit für Salpetersäure. KK8.21 a) N N 3 a2) 1. Na ; P 4 2. Na ; Na ; P 4 3. (Na ) 2 (P 4 ) oder Na 2 P 4 Natriumhydrogenphosphat. xoniumion Nitration b) Salpetersäure wird hauptsächlich benötigt, um Stickstoffdünger herzustellen. Ferner Verwendet man Salpetersäure zur erstellung von Medikamenten, Pflanzenschutzmitteln, Farbstoffen, Kunststoffen und Sprengstoffen. [Eine Verwendungsmöglichkeit reicht aus.] S. 286 erstellung von Salpetersäure Salpetersäure wird in drei Schritten aus dem Stickstoff der Luft hergestellt. a) Stickstoff reagiert mit Sauerstoff zu Stickstoffmonooxid b) Stickstoffmonooxid reagiert mit Sauerstoff zu Stickstoffdioxid. c) N N 3 Formuliere Reaktionsgleichungen (a,b), beziehungsweise ergänze in c Vorfaktoren. KK8.22 a) N N b) 2 N 2 2 N 2 c) 4 N N 3 S. 286 Phosphorsäure und ihre Salze a) Ergänze! Phosphorsäure besitzt die Summenformel. Als dreiprotonige Säure bildet sie drei Arten von Salzen: (mit dem Ion), (mit dem Ion), und (mit dem Ion). b) Gib eine Verwendungsmöglichkeit für Phosphorsäure an. Salpetersäure Phosphorsäure Phosphorsäure und ihre Salze Phosphorsäure bildet als dreiprotonige Säure drei Arten von Salzen. a) Gib die Formeln und Namen der drei Natriumsalze an, die sich von der Phosphorsäure ableiten. b) In der Natur kommt Phosphor hauptsächlich im Calciumphosphat vor. Gib die Formel des Calciumphosphats an. a) Phosphorsäure besitzt die Summenformel 3 P 4. Als dreiprotonige Säure bildet sie drei Arten von Salzen: Phosphate (mit dem P 4 Ion), ydrogenphosphate (mit dem P 4 Ion) und Dihydrogenphosphate (mit dem 2 P 4 Ion). b) Phosphorsäure dient als Säuerungsmittel in ColaGetränken (ca. 0,5g pro Liter). erstellung von Düngemitteln. Einsatz im Rostschutz. KK8.23 S. 287 a1) 1. Na ; P 4 2. Na ; Na ; Na ; P 4 3. (Na ) 3 (P 4 ) oder Na 3 P 4 Natriumphosphat. a3) 1. Na ; 2 P (Na )( 2 P 4 ) oder Na 2 P 4 Natriumdihydrogenphosphat. b) 1. Ca 2 ; P 4 2. Ca 2 ; Ca 2 ; Ca 2 ; P 4 ; P 4 KK (Ca 2 ) 3 (P 4 ) 2 oder Ca 3 (P 4 ) 2 S. 287