Wie lässt sich Stickstoff gewinnen, welche Eigenschaften hat er?
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- Günther Friedrich
- vor 7 Jahren
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1 Naturwissenschaften - Chemie - Anorganische Chemie - 2 Luft und andere Gase (P753800) 2.6 Stickstoff - Darstellung und Eigenschaften Experiment von: P753900D Gedruckt: :54:2 intertess (Version 3.2 B24, Export 2000) Aufgabe Aufgabe Wie lässt sich Stickstoff gewinnen, welche Eigenschaften hat er? Gewinne Stickstoff aus der Luft und untersuche seine Eigenschaften. Raum für Notizen Wenn Sie als Lehrer angemeldet sind, finden Sie nachstehend eine Schaltfläche für Zusatzinformationen. - -
2 Zusatzinformationen Lernziele Stickstoff lässt sich als Hauptbestandteil der Luft aus dieser durch Entfernen des Sauerstoffs gewinnen. Stickstoff besitzt charakteristische Eigenschaften, an denen er erkannt werden kann. Namensgebend ist seine Fähigkeit, Flammen zu ersticken. Hinweise zu Aufbau und Durchführung Anmerkungen zu den Schülerversuchen Es empfiehlt sich die Durchführung des Experiments in Kleingruppen, bei der ein Schüler/eine Schülerin für die kontinuierliche Luftzufuhr sorgt, während andere das Erhitzen der Eisenwolle und das Abfüllen der Restluft in die Reagenzgläser besorgen. Achten Sie darauf, dass Glas-Gummi-Verbindungen mit Glycerin gleitend gemacht werden. Das Gaseinleitungsrohr muss vor Beendigung des Erhitzens aus der pneumatischen Wanne entfernt werden, da sonst Wasser in das heiße Verbrennungsrohr steigt und dieses zerspringen lässt. Gefahren Beim Glühen der Eisenwolle entstehen hohe Temperaturen. Schutzbrille tragen! Gummi-Glas-Verbindungen mit Glycerin gleitend machen. Keine Gewalt anwenden! Hinweise Die Versuche können auch mit Stickstoff aus Stahlflaschen durchgeführt werden, es entfällt dann aber der Zusammenhang mit dem Versuch zur Luftanalyse. Methodische Bemerkungen Dieser Versuch leitet sich direkt aus dem Versuch zur Ermittlung der Luftbestandteile ab. Dieser kann deshalb hier noch einmal thematisiert und einem tieferen Verständnis zugeführt werden. Es sollte - insbesondere durch Bearbeitung der Aufgabe 2- für die Schüler/Innen klar werden, dass sie im strengen Sinn nicht die Eigenschaften des Stickstoffs, sondern der Restluft untersuchen. Hieran kann ein Aspekt der Problematik der Analytik generell behandelt werden
3 Entsorgung Die oxidierte Eisenwolle kann zu den Schwermetallabfällen gegeben werden
4 Material Material Material aus "TESS Chemie Set Anorganische Chemie" (Bestellnr ) Position Material Gummischlauch, Innen-d = 6 mm Bestellnr Menge 2 Doppelmuffe Universalklemme, Stellschraube an beweglicher Seite Schutzbrille, farblose Scheiben Stativfuß, variabel Reagenzglasbürste, d = 25 mm, l = 270 mm Stativstange Edelstahl, l = 400 mm Wanne, mm, Kunststoff Gummigebläse -Doppelgebläse Reagenzglasgestell mit 6 Bohrungen, d = 22 mm, Holz Reagenzglas, d = 8 mm, l = 80 mm, 0 Stück (3) 0 Gummistopfen 7/22, Bohrung 7 mm Glasröhrchen, 80 mm, 0 Stück (2) 2 Verbrennungsrohr, l = 20 mm, SB Glasröhrchen mit Spitze, 200 mm, 0 Stück () Chemikalien, zusätzliches Material Position Material Bunsenbrenner mit Nadelventil, Erdgas, DIN-Ausführung Bestellnr Menge Sicherheits-Gasschlauch, DVGW Holzspäne, l = 35 cm, d = 3 mm, 200 Stück () Glycerin, 99%, 250 ml Calciumhydroxidlösung, 000 ml Stahlwolle (Eisen), fein, 200 g Für das Experiment benötigte Materialien - 4 -
5 - 5 -
6 Aufbau Aufbau Gefahren Beim Glühen der Eisenwolle entstehen hohe Temperaturen. Schutzbrille tragen! Gummi-Glas-Verbindungen mit Glycerin gleitend machen. Keine Gewalt anwenden! Aufbau Baue das Stativ nach Abb. - Abb. 7 auf. Abb. Abb. 2 Abb. 3 Abb
7 Abb. 5 Abb. 6 Abb. 7 Befestige an der rechten Stativstange zwei Muffen mit zwei Universalklemmen rechtwinklig zueinander (Abb. 8 - Abb. ). Abb. 8 Abb. 9 Abb. 0 Abb
8 Spanne das Verbrennungsrohr an der linken Stativstange an einem Ende ein (Abb. 2). Gib eine dichter gepackte Menge Eisenwolle in die Mitte des Verbrennungsrohres (Abb. 3). Verschließe dieses auf beiden Seiten mit einem Stopfen (Abb. 5 + Abb. 6) in dem sich jeweils ein kurzes Glasröhrchen befindet (Abb. 4). Schiebe auf das rechte Glasröhrchen ein kurzes Schlauchstück (Abb. 7) und verbinde dieses Schlauchstück mit einem Glasröhrchen mit Spitze, so dass ein "Gaseinleitungsrohr" entsteht (Abb. 8). Abb. 2 Abb. 3 Abb. 4 Abb. 5 Abb. 6 Abb
9 Abb. 8 Verbinde das linke Glasröhrchen mit dem Doppelgebläse (Abb. 9). Stelle den Brenner unter das Verbrennungsrohr und verschiebe es in der Höhe passend (Abb. 20). Abb. 9 Abb. 20 Fülle die pneumatische Wanne zur guten Hälfte mit Wasser. Lege drei Reagenzgläser in die Wanne, so dass sie vollständig mit Wasser gefüllt sind
10 Durchführung Durchführung Ablauf Erhitze die Eisenwolle kräftig (Abb. 2). Leite beim ersten Glühen mit Hilfe des Gebläses langsam Luft darüber (Abb. 22). Sorge für einen regelmäßigen Luftstrom während des Erhitzens. Abb. 2 Abb. 22 Lege das Gaseinleitungsrohr in die Wanne (Abb. 23). Verschließe nacheinander die mit Wasser gefüllten Reagenzgläser mit dem Daumen, halte sie in der Wanne mit der Öffnung nach unten, so dass kein Wasser ausfließt (Abb. 24) und leite nach etwa zwei Minuten das Gas pneumatisch in die Reagenzgläser, bis diese ganz mit Gas gefüllt sind (Abb. 25). Entnimm erst das Gaseinleitungsrohr, beende dann das Erhitzen! Abb. 23 Abb. 24 Abb
11 Entnimm ein Reagenzglas und führe einen brennenden Holzspan ein. Spanne die beiden anderen Reagenzgläser, eines mit der Öffnung nach oben, das andere nach unten, an der rechten Stativstange ein (Abb. 26). Führe auch hier nach etwa einer Minute einen brennenden Holzspan ein. Abb. 26 Entsorgung Die Eisenwolle als Schwermetallabfall entsorgen. - -
12 Auswertung Auswertung Frage : Notiere deine Beobachtungen. Die Eisenwolle glüht stärker auf, wenn der Luftstrom darübergeleitet wird, sie färbt sich im Laufe der Reaktion schwarz. Der brennende Holzspan erlischt im ersten Reagenzglas, ebenso in dem, das mit der Öffnung nach unten eingespannt wurde. Im Reagenzglas, das nach oben eingespannt wurde brennt der Span im oberen Drittel weiter
13 Fragen und Aufgaben Fragen und Aufgaben Frage : Ziehe die Schlussfolgerungen aus den Beobachtungen. Trage die beobachteten Eigenschaften in den Stoff-Steckbrief ein, ergänze ihn, indem du die fehlenden Angaben aus dem Lehrbuch heraussuchst. Stoff-Steckbrief: Stoffname: chemisches Symbol: Farbe: Aggregatzustand: Schmelzpunkt: Siedepunkt: weitere Eigenschaften: nnnnnnnnnnnnnnnnnnnn nnnnnnnnnnnnnnnnnnnn nnnnnnnnnnnnnnnnnnnn nnnnnnnnnnnnnnnnnnnn nnnnnnnnnnnnnnnnnnnn nnnnnnnnnnnnnnnnnnnn Vorkommen: Verwendung: - 3 -
14 Stickstoff erstickt die Verbrennung, daher rührt auch sein Name. Er muss eine geringere Dichte als Luft aufweisen, da er nach oben aus dem geöffneten Reagenzglas entweicht, jedoch nicht nach unten. Stoff-Steckbrief: Stoffname: Stickstoff chemisches Symbol: N Farbe: farblos Aggregatzustand: gasförmig Schmelzpunkt: -20,5 C Siedepunkt: -96 C weitere Eigenschaften: Erstickt die Verbrennung; geringere Dichte als Luft; geruchlos Vorkommen: Bestandteil der Luft; stickstoffhaltige Verbindungen Verwendung: Kältetechnik (flüssiger Stickstoff); in Verbindungen z.b. als Düngemittel Frage 2: Welche Stoffe wurden noch im Reagenzglas aufgefangen? Warum können auf diese Weise trotzdem die Eigenschaften des Stickstoffs untersucht werden? - 4 -
15 Da aus der Luft nur der Sauerstoff entfernt wurde, befinden sich in der aufgefangenen Restluft noch Edelgase und Kohlendioxid. Da die Restluft aber zu ca. 99% aus Stickstoff besteht, spielen die anderen Stoffe bei der Ermittlung der Eigenschaften von Stickstoff keine wesentliche Rolle
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