Darstellung von Wasserstoff Knallgasreaktion

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1 Ablauf des Praktikums Demoexperimente, Gruppenexperimente, chemisches Rechnen Nach jeder Übung ist ein Protokoll zu fertigen und zum nächsten Übungstermin abzugeben!! Das Protokoll ist handschriftlich und in Einzelarbeit anzufertigen! Übungsprotokoll für Demo- und Gruppenexperimente: Experimentator / Ort / Zeit Name des Experiments / Lehrziel Geräte / Chemikalien Durchführung Beobachtung Auswertung / Ergebnisse / Diskussion / Abweichungen vom Sollwert Demoexperiment 1 Flammenfärbung Bunsenbrenner, Gasanzünder, Magnesiastäbchen, Uhrglas Salzsäure (HCl) Natriumchlorid (NaCl), Kaliumchlorid (KCl), Kupferchlorid (CuCl 2 ), Bariumchlorid (BaCl 2 ), Calciumchlorid (CaCl 2 ), Magnesiumchlorid (MgCl 2 ) Durchführung: HCl auf das Uhrglas geben, Magnesiastäbchen ausglühen heißes Magnesiastäbchen in Salzsäure tauchen, anschließend feuchtes, heißes Magnesiastäbchen in eines der Salze tauchen, Stächen mit dem Salz in die nichtleuchtende Flamme des Bunsenbrenners halten und die spezifische Flammfärbung notieren spezifische Flammenfärbung: Calcium Barium Kupfer Kalium Natrium Magnesium Ergänzung: Erstellen Sie eine Tabelle mit den physikalischen Eigenschaften der verwendeten Elemente! Magnesiastäbchen: Abfall, Säure: Behälter I 1

2 Demoexperiment 2 Farbreaktion 4 Bechergläser, 1 Glasstab verdünnte wässrige Lösung von Eisen(III)-chlorid, FeCl 3 verdünnte wässrige Lösung von Kaliumhexacyanoferrat-(II), K 4 [Fe(CN) 6 ] verdünnte wässrige Lösung von Kaliumthiocyanat, KSCN Durchführung: K 4 [Fe(CN) 6 ] - Lösung in einem Becherglas mit FeCl 3 Lösung mischen KSCN - Lösung i in einem Becherglas mit FeCl 3 Lösung mischen Ergänzung: Was versteht man unter (a) Elektronenübergang (b) Komplementärfarbe (c) Charge-Transfer-Komplex Abfluß Bildquelle: Demoexperiment 3 Darstellung von Wasserstoff Knallgasreaktion KIPP scher Apparat, 2 gebohrte Stopfen, Reagenzgläser, Glasrohr winkelig, Feuerzeug Zink, Zn, Granulat, Verdünnte (1:10) Schwefelsäure, H 2 SO 4 Kupfer(II)-sulfat-5-Hydrat, CuSO 4 5H 2 O Durchführung: einige Gramm des Zinks werden in den KIPP schen Apparat gegeben, etwas Kupfersulfat zugeben, Tropftrichter und Winkelrohr in die Stopfen einsetzen, Schwefelsäure in den Tropftrichter geben, Schwefelsäure langsam zutropfen lassen, Reagenzglas auf Winkelrohr, Hahn nach einigen Minuten öffnen, nach einer Weile Flamme mit Feuerzeug an Reagenzglas halten Beobachtungen: Ergänzung: Wann entsteht eine Knallgasexplosion? Behälter 1 2

3 Demoexperiment 4 Reaktion von Na mit Wasser Durchführung: 1 Glasschale, 1 Messer 1 kleines Stück Na, Phenolphtalein, Wasser Na in Glasschale mit Wasser und Phenolphtalein werfen Ergänzung: Wie wird elementares Na aufbewahrt? Gefahren? Abfluß Demoexperiment 5 Erhitzen von Schwefel Durchführung: Reagenzglas, Reagenzglas-Klammer, Spatel, Brenner, 150 ml Becherglas Schwefelpulver (Schwefelblüte) Becherglas ca. 5 cm hoch mit Wasser füllen, Reagenzglas zu ¼ mit Schwefel füllen, Reagenzglas in die nicht leuchtende Brennerflamme bringen und unter permanentem Schütteln erhitzen. Sobald der Temperaturbereich der 2. flüssigen Modifikation erreicht ist, den flüssigen Schwefel durch umgießen in das Wasser abschrecken, Schwefel herausnehmen und durch auseinanderziehen und die plastischen Eigenschaften demonstrieren. Ergänzung:: Was versteht man unter intramolekularen Allotropen beim Schwefel? Restmüll 3

4 Demoexperiment 6 Schwarze Banane Becherglas, Spatel 70 g Zucker + 50 ml konzentrierte Schwefelsäure (96%) Durchführung: zum Zucker im Reagenzglas wird die konzentrierte Schwefelsäure unter Rühren mit einem Spatel zugegeben. Danach beginnt diese langsam mit dem Zucker unter Gasbildung zu reagieren: Ergänzung: Wie kann man Schwefelsäure mit Wasser verdünnen? Restmüll Demoexperiment 7 Herstellung von Chlor & Bleichwirkung von Chlor Durchführung: Gasentwicklungsapparat, Gummischlauch, Winkelrohr, Standzylinder, Glasplatte Kaliumpermanganat KMnO4, Salzsäure HCl, Kalilauge KOH Kaliumpermanganat wird in den Kolbengegeben. Ein Tropftrichter mit Salzsäurefüllung wird aufgesetzt. Das Auslassrohr wird in einen Standzylinder getaucht. Standzylinder mit Glasplatte abdecken. Salzsäure langsam zu tropfen lassen.. Farbiges Papier oder Pflanzenblätter in den Standzylinder einbringen. Ergänzung: Was ist Halit? Sicherheitshinweis: Nur im Abzug arbeiten! Chlorgas ist giftig! Salzsäure : Behälter I Nichtverwendetes Chlorgas wird mit Kalilauge absorbiert: Behälter II 4

5 Demoexperiment 8 Die Chlorknallgasreaktion Plastikbeutel, Blitzlampe Cl 2, H 2 Durchführung: Eine Mischung aus Chlor und Wasserstoff wird in einen transparenten Plastikbeutel gefüllt und vor einer Blitzlampe positioniert, die dann gezündet wird Ergänzung: Was ist ein Radikal, wie funktioniert die Chlorknallgasreaktion? Sicherheitshinweis: Quellen: Gruppenexperiment 1 Säure Base Indikator Versuch Herstellung einer Lackmus Lösung: 0,5 g Lackmus Pulver in 50 ml Ethanol + 50 ml Aqua Dest. lösen Herstellung von Kalkwasser: 2 kleine Spatelspitzen Ca(OH)2 im Becherglas mit 50 ml Aqua Dest. lösen Einige Tropfen Lackmus-Lösung wird in das Becherglas mit Kalkwasser gegeben. Farbe: Herstellung von Salzsäure: 4 große Spatelspitzen Kochsalz + 1 kleine Spatelspitze NaHSO4 in ein Reagenzglas füllen, mit Stopfen verschließen., welcher von von einem gebogenen Glasrohr durchdrungen wird, das mit der langen Seite in einem weiteren Reagenzglas mündet, welches zu einem Viertel mit Agua Dest gefüllt ist, dem einige Tropfen Lackmus Lösung zugesetzt wurden und das mit Watte verschlossen wird. Nach Erhitzen des Feststoffgemisches unter Schwenken in der Bunsenflamme entsteht HCl Gas welches sich im Wasser löst und somit den ph-wert absenkt. Das Reagenzglas mit dem Wasser/HCl Gas Gemisch wird abgezogen. Vermeiden Sie, dass durch Unterdruck im Reagenzglas mit Feststoffgemisch die Lösung hinüber wandert! Farbe der Lösung vor Erhitzen des Feststoffgemisches: Farbe der Lösung nach Erhitzen des Feststoffgemisches: Synthesegleichung: 5

6 Gruppenexperiment 1 Versuchsaufbau G1 Gruppenexperiment 1 ph-wert Messungen ph-papier Coca-Cola, Haushaltsessig, Kaffee, Seifenwasser, Kartoffelpüree, etc Durchführung: Messen Sie den ph-wert der Substanzen mittels ph-papier! Beobachtungen: in Tabelle zusammenfassen Ergänzung: Was versteht man unter einem ph-wert? 6

7 Gruppenexperiment 1 ph-werte im Alltag Mineralwasser (Aldi) 6-7 Leitungswasser 6-7 Kaugummilösung 6 Neutralreiniger 6 Apfelsaft (Albi) 5 Sprite 5 Müller-Fructif Multivitaminsaft 4-5 Ascorbinsäure 3-4 Volvic Cocos-Limette 3 Gummibärchenlösung 3 Zitronenbonbonlösung 2 Essigreiniger 1 Ethanol 6 Gruppenexperiment 2 Zersetzen von Wasser Durchführung: Messbecher, Batterie, 2 Eisennägel mit Halterung, Anschluss, Zuleitungsdrähte, Spatel 50 ml destilliertes Wasser, 2 Spatelspitzen Natron (NaHCO 3 ), 2 Spatelspitzen NaCl (a) Messbecher zur Hälfte mit Aqua Dest. füllen, Nägel mit Batterie und Halterung verbinden, Einführen in den Messbecher ohne, dass sich die Nägel berühren. (b) wie (a) aber mit Leitungswasser (c) wie (b) und mit 2 Spatelspitzen Natron (d) wie (b) und mit 2 Spatelspitzen Kochsalz (a) H 2 O dest + - (b) H 2 O Leitung + - (c) H 2 O Leitung + NaHCO (d) H 2 O Leitung + NaCl + - Ergänzung: Was versteht man unter der elektrochemischen Spannungsreihe? Erläutern Sie die Korrosionsvorgänge beim Eisennagel! Abfluss 7

8 Gruppenexperiment 2 Versuchsaufbau G2 Gruppenexperiment 3 Molekülbaukasten 1 Strukturen aus der allgemeinen Chemie Bauen Sie mit dem Molekülkasten folgende Moleküle und skizzieren Sie sie: H 2 O, NH 3, (Methan) CH 4, (Ethan)C 2 H 6, (Propan)C 3 H 8, (Butan)C 4 H 10, (Pentan)C 5 H 12, (Hexan)C 6 H 14, (Cyclohexan)C 6 H 12, (Cyclohexen)C 6 H 10, (Cyclohexadien) C 6 H 8 (Benzol) C 6 H 6, und folgende Gitter:: Diamant, Graphit 8

9 Gruppenexperiment 4 Molekülbaukasten 2 Strukturen der Zuckermoleküle Bauen Sie mit dem Molekülkasten je ein Traubenzucker - und ein Rohrzuckermolekül α-glucose β-glucose Gruppenexperiment 5 Zuckernachweis 4 Reagenzgläser, 1 Spatel, 1 Bunsenbrenner 1 kl. Spatelspitze CuSO 4 x 5 H 2 O, 1 kl. Spatelspitze Zitronensäure 4 kl. Spatelspitzen Natriumcarbonat, Destilliertes Wasser, Zuckerlösung. Traubenzuckerlösung Durchführung: Lösen Sie 1 kl. Spatelspitze CuSO 4 x 5 H 2 O und 1 kl. Spatelspitze Zitronensäure in einem Reagenzglas mit Wasser (Füllhöhe 2cm) auf. Dies ergibt Reagenz 1.Lösen Sie 4 kl. Spatelspitzen Natriumcarbonat in einem neuen Reagenzglas mit Wasser (Füllhöhe 2cm) auf. Dies ergibt Reagenz 2. Gießen Sie sehr langsam beide Reagenzien ineinander. Nehmen Sie Reagenzglas 3 und 4 und fügen Sie jeweils das soeben hergestellte Reagenz hinein (Füllhöhe 2 cm). Fügen Sie in Reagenzglas 3 etwas Traubenzuckerlösung und in Reagenzglas 4 etwas Rohrzuckerlösung hinzu. Ergänzung: Was für eine Zuckerart ist Haushaltszucker? Cu-salzhaltige Lösungen separat entsorgen! 9

10 Demoexperiment 8 Brennende Stahlwolle 1 Eisenschale, Stahlwolle, 1 Batterie Durchführung: Stahlwolle locker zupfen, Batterie hineinlegen, Ergänzung: Wie wurde das Feuer im Kernkraftwerk Tschernobyl gelöscht? Welche Probleme traten dabei auf? 10