Chlorwasserstoff und Salzsäure

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1 Chlorwasserstoff und Salzsäure 1. Reaktionsgleichung Chlorwasserstoff entsteht, wenn Natriumchlorid mit Schwefelsäure H 2 SO 4 in Kontakt kommt. Die Reaktionsgleichung lässt sich folgendermassen formulieren: Versuchsaufbau 1 Tropftrichter mit konzentrierter Schwefelsäure 2 Rundkolben 250 ml mit Natriumchlorid 3 Bunsenbrenner 4 Quetschhähne 5 Rundkolben 1000 ml 6 Trichter 7 Becherglas mit Wasser, Indikator und Ammoniak 8 Gummischläuche 3. Durchführung g Natriumchlorid abwägen und durch einen Pulvertrichter in (2) einfüllen. 2. Im Abzug Apparatur gemäss Skizze aufbauen. Alle Quetschhähne offen lassen. 3. Wasser im Becherglas (7) mit einigen Tropfen Ammoniaklösung versetzen und mit wenig Bromthymolblau anfärben. Trichter nicht ganz eintauchen!

2 4. Schwefelsäure verätzt Augen und Haut! Deshalb von nun an Schutzbrille tragen und auch nicht einen Tropfen Schwefelsäure auf den Arbeitsplatz fallen lassen. Im Messzylinder ungefähr 25 ml konzentrierte Schwefelsäure abmessen und in den Tropftrichter einfüllen. 5. Schwefelsäure zutropfen. Woran sehen Sie, dass jetzt Chlorwasserstoff entsteht? Wenn alle Schwefelsäure zugetropft ist, den Rundkolben (2) mit dem Bunsenbrenner leicht erwärmen (handwarm). Dabei darf der Schaum nicht höher als wenige Zentimeter steigen. 6. Plastikwanne bis 3 cm unter den Rand mit Leitungswasser füllen und mit Bromthymolblau deutlich anfärben. 7. Wenn praktisch kein Chlorwasserstoff mehr gebildet wird, Übergangsstück (zwischen 1 und 8) abheben und sofort die Quetschhähne schliessen. Übergangsstück und Trichter von den Schläuchen lösen. 8. Den grossen Rundkolben (5) umgekehrt ins Wasser tauchen und - wie im Bild gezeigt - den Schlauch unter Wasser vom längeren Rohr abstreifen. Das jetzt offene Rohr und der Schlauch am kürzeren Rohr dürfen nicht aus dem Wasser ragen. Beobachten. 4. Entsorgung Schutzbrille aufsetzen und im Abzug arbeiten. Den Inhalt des grossen Rundkolbens (5) und des Becherglases (7) in die Wanne leeren. Den Tropftrichter (1) in die Wanne tauchen, damit sich die anhaftende Säure im Wasser löst. Den Tropftrichter mit einer Zange aus dem Wasser heben und abtropfen lassen. Alle Glaswaren mit viel kaltem Wasser spülen und in die Abwaschwanne legen. Portionenweise 10 % Natronlauge in die Wanne leeren und rühren bis die Farbe nach blau umschlägt. Jetzt ist die Säure neutralisiert und die Lösung kann in die Kanalisation geleert werden. Wie immer - heute aber ganz besonders - sollten Sie am Ende der praktischen Arbeit die Hände waschen. 5. Fragen 1. Wie lautet die Reaktionsgleichung für die Herstellung von Chlorwasserstoff? Wo liegt das Gleichgewicht? 2. Zeichnen Sie in der Apparatur ein, wo Chlorwasserstoff entsteht und wohin er geht. 3. Welche Stoffe bleiben im Kolben (2) zurück? 4. Warum löst sich Chlorwasserstoff sehr gut in Wasser? 5. Weshalb wird Bromthymolblau in das Becherglas (7) gegeben? 6. Wie erklären Sie den Springbrunnen-Effekt?

3 Chlorwasserstoff und Salzsäure. Material Tag Datum Lektion Klasse Gruppenzahl Pro Gruppe in den Abzügen: eine mit der Zeichnung übereinstimmende Apparatur bestehend aus: ml Tropftrichter ml Rundkolben ml Rundkolben mit Gummistopfen und Glasrohren 2 Quetschhähne 2 passende Schlauchstücke ml Becherglas 1 Pulvertrichter 1 kleine graue Wanne 1 Laborboy Bei den Waagen: Natriumchlorid 1 Polylöffel 1 Mörser mit Pistill 1 Korkring für 250 ml Rundkolben Allgemein: 2 M Ammoniak konzentrierte Schwefelsäure, Flasche maximal zu ¾ gefüllt 1 50 ml Messzylinder aus Kunststoff (möglichst breit) 1 Kunststofftrichter Durchmesser ca. 5 cm für Schwefelsäure 0,5 L ca. 10 % Natronlauge einige Schläuche als Ersatz Fassung vom 7. April 2017

4 Testat zum Labor Schülerinnen und Schüler, die das Labor verpasst haben, müssen nachweisen, dass sie sich mit dem Thema befasst haben. Chlorwasserstoff und Salzsäure 1. Was ist Chlorwasserstoff? 2. Was ist Salzsäure? 3. Was ist Bromthymolblau? 4. Beantworten Sie alle Fragen aus der Laboranleitung. Termin: 14 Tage nach dem verpassten Labor Umfang: 4 Seiten Handschrift Voraussetzungen Es empfiehlt sich das Labor erst dann durchzuführen, wenn die Schülerinnen Bindungslehre, zwischenmolekulare Kräfte, Stöchiometrie, Gleichgewicht und Säure- Base-Reaktionen aus dem Theorieunterricht kennen. Literatur Häusler, K, et. al, Experimente für den Chemieunterricht, Oldenbourg Schulbuchverlag, München, 2.Ed., S (1995) Wie die Erfahrung zeigt, läuft der Versuch wesentlich leichter ab, wenn das Kochsalz vor Versuchsbeginn schwach angefeuchtet (nicht gelöst!) wird.

5 Synthese von Aspirin Reaktion Während den Arbeiten dieses Abschnitts muss unbedingt die Schutzbrille getragen werden. In einem Erlenmeyer werden 6 g Salicylsäure OH COOH 8 ml (8,6 g) Essigsäureanhydrid (CH 3 CO) 2 O und 4 Tropfen konzentrierte Schwefelsäure gut gemischt und unter gelegentli-chem Umschwenken 15 Minuten lang in einem Wasserbad von 60 C erwärmt. Nach der Reaktion werden langsam 60 ml destilliertes Wasser zugegeben und die Mischung wird mindestens 5 Minuten unter häufigem Rühren in einem Eisbad gekühlt. Für das Eisbad werden ungefähr 200 ml Eis in ein grosses Becherglas gegeben und mit Wasser auf 250 ml aufgefüllt. Mit der Temperatur sinkt auch die Löslichkeit: Das Rohaspirin fällt aus. Sobald genügend Feststoff entstanden ist, kann abgenutscht werden. Reinigung des Rohaspirins Zur Reinigung wird das Rohprodukt aus Alkohol und Wasser umkristallisiert: Das Gemisch aus unreinem Aspirin, 15 ml denaturiertem Ethanol und 40 ml Wasser wird unter gelegentlichem Umschwenken im Wasserbad erwärmt bis sich der Feststoff vollständig gelöst hat. Anschliessend wird im Eisbad 10 Minuten lang gekühlt und mehrmals gut gerührt. Sobald genügend Aspirin ausgefallen ist, kann es in einer sauberen Nutsche abgetrennt werden. Wägen Sie ein leeres Pillenglas, protokollieren Sie die Masse und versehen Sie es mit Ihrem Namen. Überführen Sie das Aspirin ins Pillenglas und notieren Sie die Masse des Aspirins. Schneiden Sie sich ein Stück Linsoft von ungefähr 5x5 cm zurecht und bedecken Sie damit das Aspirin im Pillenglas. Lassen Sie das Aspirin mindestens einen Tag lang im Exsikkator, der sich auf dem Lehrerkorpus befindet stehen. Entsorgung: Die Flüssigkeit in der Saugflasche ist unbedenklich und kann in die Kanalisation geleert werden.

6 WAS IST WAS? Dichlormethan (=Methylenchlorid) CH 2 Cl 2 1-Propanol CH 3 CH 2 CH 2 OH Soda a) Na 2 CO 3 Soda b) Na 2 CO H2 O Polyethylen CH 3 (CH 2 ) n CH 3 n > 1000 Calciumcarbonat CaCO 3 Weinsäure HOOCCHOHCHOHCOOH Natriumsulfat Na 2 SO 4 10 H 2 O Essigsäurebutylester CH 3 COO(CH 2 ) 3 CH 3 Sie erhalten 9 Substanzen in Präparategläschen. Es handelt sich um die auf diesem Blatt genannten Stoffe. Die Frage ist nur: welche Formel gehört zu welchem Gläschen? Dazu untersuchen Sie die Eigenschaften. Einige Beispiele: In welchem Aggregatzustand liegen die Stoffe bei 25 C vor? Lösen sich die Stoffe in Wasser? Die Stoffe werden mit Wasser gemischt. Wo entstehen saure, wo basische und wo neutrale Lösungen? Formulieren Sie die Reaktionsgleichungen. Welche Stoffe geben beim Erwärmen Wasser ab? Formulieren Sie die Reaktionsgleichungen. In welchen Fällen entstehen Gase, wenn die Substanz mit Säure in Kontakt kommt? Leiten die wässrigen Lösungen den Strom?

7 Vorgehen 1. Bei Molekülen die Lewisformeln zeichnen, bei Salzen die Ladungen bestimmen 2. Eine Eigenschaft aus der Struktur der Substanzen ableiten und Begründung in Stichworten notieren 3. Eigenschaft im Experiment prüfen. Wichtig ist, dass Sie alle Substanzen testen, bevor Sie Voraussage und Beobachtung vergleichen 4. Eine zweite Eigenschaft wie oben beschrieben aus der Struktur ableiten und prüfen Sie müssen mehrere Eigenschaften untersuchen, bis Sie die Stoffe identifizieren können. Entsorgung Die Experimente mit den Flüssigkeiten werden in den Kanister mit den halogenhaltigen organischen Abfällen geleert. Die Überreste der Experimente mit den Feststoffen sind harmlos und können via Kanalisation oder Kehricht entsorgt werden.