Bei einer chemischen Reaktion entsteht ein neuer Stoff mit neuen Eigenschaften. Es findet ein Energieumsatz statt.

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1 Musterlösung zum Fragebogen Chemische Reaktion 1. Wie lautet die Definition einer chemischen Reaktion? Bei einer chemischen Reaktion entsteht ein neuer Stoff mit neuen Eigenschaften. Es findet ein Energieumsatz statt. 2. Bei welchen der folgenden Vorgänge findet keine chemische Reaktion statt? X Filtern von Teichwasser Verbrennen von Holz X Mischen von Eisen und Schwefelpulver Lösen von Brausepulver in Wasser 3. Welche der chemischen Reaktionen sind exotherm? Nenne mindestens eine Beobachtung an der dies erkennbar ist. X Verbrennung von Magnesium an der Luft helle Flamme, starke Reaktion, die auch ohne weitere Energiezufuhr stattfindet X Reaktion von Wasserstoff mit Sauerstoff Knall, heftige Reaktion Gewinnung von Kupfer aus Kupferoxid X Neutralisation von Schwefelsäure mit Kalilauge Lösung wird warm 4. Warum ist die Reaktion von blauem Kupfersulfathydrat zu weißem Kupfersulfat endotherm? Um Wasser aus dem blauen Kupfersulfathydrat abzuspalten, muss ständig Energie hinzugefügt werden. Das Wasser verdampft anschließend und weißes, wasserfreies Kupfersulfat bleibt zurück. 5. Wie lautet die Definition einer Redox-Reaktion? Bei einer Redox-Reaktion finden Oxidation und Reduktion gleichzeitig statt. Es werden Elektronen abgegeben und aufgenommen. Eine Redox-Reaktion ist eine Elektronenübertragung.

2 Was versteht man unter einer Oxidation? X Abgabe von Elektronen Aufnahme von Elektronen Abgabe von Sauerstoff X Aufnahme von Sauerstoff 7. Die Abbildung zeigt ein Daniell-Element (Kupfer- und Zinkelektrode). Vervollständige die Abbildung, indem du die jeweiligen Atome und Ionen benennst (Kreise beschriften). Stelle die Reduktions-, Oxidations- und Redoxreaktion auf. Zn (s) Cu (s) Zn 2+ (aq) Cu 2+ (aq) Reduktion: Cu 2+ (aq) + 2 e - Cu (s) Oxidation: Zn (s) Zn 2+ (aq) + 2 e - Redox: Zn (s) + Cu 2+ (aq) Cu (s) + Zn 2+ (aq) 8. Notiere die Reaktionsgleichung zur Elektrolyse von Wasser. Ist diese Reaktion umkehrbar? Erläutere. 2 H2O (l) 2 H2 (g) + O2 (g) Ja, sie ist umkehrbar. Durch die Knallgasreaktion entsteht aus Wasserstoff(-molekülen) und Sauerstoff(-molekülen) wieder Wasser(-moleküle). Diese Reaktion ist exotherm. 9. Nenne mindestens zwei Nachweisreaktionen. Welche Stoffe werden damit nachgewiesen? Kalkwasser zum Nachweis von Kohlenstoffdioxid. Glimmspanprobe zum Nachweis von Sauerstoff.

3 Bei der Zerlegung von 464 mg Silberoxid werden 432 mg Silber und Sauerstoff gebildet. Wie groß ist die Masse der entstehenden Sauerstoffportion? (Tipp: Nutze das Massenerhaltungsgesetz) 464 mg 432 mg = 32 mg Die Masse der entstehenden Sauerstoffportion beträgt 32 mg ,64 g Sauerstoff reagieren mit Wasserstoff. a) Stelle die Reaktionsgleichung auf. b) Wie viel Gramm Wasserstoff muss mindestens vorhanden sein, damit die gesamte Sauerstoffportion umgesetzt wird? a) O2 (g) + 2 H2 (g) 2 H2O (g,l) b) 1 mol Sauerstoffmoleküle reagieren mit 2 mol Wasserstoffmolekülen zu 2 mol Wassermolekülen. 1 mol Sauerstoffmoleküle wiegen 32g. 0,02 mol Sauerstoffmoleküle wiegen 0,64g. Man benötigt also 0,04 mol Wasserstoffmoleküle. 1 mol Wasserstoffmoleküle wiegen 2g. 0,04 mol Wasserstoffmoleküle wiegen 0,08g. Es werden 0,08g Wasserstoff benötigt, um die gesamte Sauerstoffportion umzusetzen. 12. Wie färbt sich eine Universalindikatorlösung bei Zugabe einer alkalischen Lösung? rot grün X blau gelb 13. Welche Teilchen sind in Salzsäurelösung enthalten? X Wasserstoffionen/Hydroniumionen Wasserstoffmoleküle X Chloridionen Salzsäuremoleküle

4 Kreuze Zutreffendes an. Laugen haben einen ph-wert kleiner als 7 X leiten den elektrischen Strom lösen Kalkstein auf X sind ätzend 15. Notiere die Neutralisationsreaktion einer Säure mit einer Lauge deiner Wahl in Worten und chemischen Symbolen (Formeln). Salzsäure + Natronlauge HCl (aq) + NaOH(aq) Kochsalzlösung NaCl (aq) + H2O (l)

5 Musterlösung zum Fragebogen Struktur der Materie 1. Zu welcher Hauptgruppe gehört Eisen? Alkalimetalle Erdalkalimetalle Metalle X zu keiner 2. Wie viele Außenelektronen besitzt ein Magnesiumatom? 1 X Wie viele Protonen, Neutronen und Elektronen besitzt ein Aluminiumatom? 13 Protonen 14 Neutronen 13 Elektronen 4. Ordne den Stoffen die zugehörigen Begriffe zu: Begriffe: Element, Gemisch, Verbindung Messing Eisen Eisenoxid Kohlenstoff Kohlenstoffdioxid Gemisch Element Verbindung Element Verbindung 5. Welche Aussagen gelten nach dem Daltonschen Atommodell? X Jedes Element besteht aus kleinsten, nicht mehr teilbaren Teilchen, den Atomen X Ein Molekül besteht aus mindestens zwei Atomen Metalle bestehen aus Molekülen Eine Verbindung besteht immer aus Molekülen

6 Stoffe können aus Atomen, Ionen oder Molekülen aufgebaut sein. Ordne jedem Stoff die entsprechende Teilchenart zu. Kupfer: Atome Zinkbromid: Ionen Sauerstoff: Moleküle Kohlenstoffdioxid: Moleküle Natriumbromid: Ionen 7. Zeichne deine Modellvorstellung von einem Natriumchloridkristall. 8. Kreuze die richtigen Aussagen an. Salze bestehen aus negativ geladenen Kationen und positiv geladenen Anionen aus mindestens zweiatomigen Molekülen X einer Verbindung von Nichtmetall- und Metallionen X negativ geladenen Anionen und positiv geladenen Kationen 9. Zeichne deine Modellvorstellung vom Lösen von Kochsalz in Wasser.

7 Warum haben Salze hohe Schmelz- und Siedetemperaturen? Aufgrund der hohen Anziehungskräfte zwischen den Salzmolekülen X Aufgrund des hohen Zusammenhalts der Ionen im Ionengitter Aufgrund der hohen Anziehungskräfte zwischen den negativ und positiv geladenen Atomkernen Aufgrund der Elektronenpaarbindungen zwischen den Atomen 11. Welche Stoffeigenschaft wird bei den jeweiligen Trennverfahren genutzt? a) Filtrieren Teilchengröße b) Destillieren Siedepunkt c) Extrahieren Löslichkeit 12. Ordne die zwischenmolekularen Kräfte aufsteigend nach ihrer Stärke. Wasserstoffbrückenbindung, Van-der-Waals-Kräfte, Dipol-Dipol- Wechselwirkungen Van-der-Waals-Kräfte Dipol-Dipol-Wechselwirkungen Wasserstoffbrückenbindungen 13. Beschreibe deine Modellvorstellung von der elektrischen Leitfähigkeit von Metallen. In einem Metallatomgitter sind die Elektronen delokalisiert, d. h. sie können sich im Metallgitter wie ein Gas bewegen. Daher wird auch von einem Elektronengas gesprochen. Durch diese hohe Beweglichkeit der Elektronen zwischen den Atomrümpfen können Metalle den elektrischen Strom leiten. Dabei werden die Elektronen vom Minuspol zum Pluspol geschoben. 14. Zeichne deine Modellvorstellung von einem Messingkristall (Kupfer-Zink- Legierung).

8 Warum geht das Wasserstoffatom nur eine Elektronenpaarbindung ein? Das Wasserstoffatom geht nur eine Elektronenpaarbindung ein, da es nur ein Außenelektron besitzt und dann die Edelgaskonfiguration erreicht hat. 16. Was besagt die Edelgasregel? Die Atome werden durch Abgabe bzw. Aufnahme von Elektronen zu Edelgasen X Atome anderer Elemente als die der Edelgase gehen chemische Reaktionen ein und weisen dadurch die gleiche Elektronenanzahl und verteilung in den Schalen auf wie ein Edelgasatom Edelgase gehen gerne Elektronenpaarbindungen ein Jedes Edelgas hat 8 Außenelektronen

9 Musterlösung zum Fragebogen Energie 1. Nenne drei fossile und drei regenerative Energieträger. Fossile: Kohle, Erdöl, Erdgas Regenerative: Wind, Sonnenstrahlung, Wasserdampf 2. Was passiert bei der Verbrennung eines Brennstoffs Der brennbare Stoff wird vollkommen in Energie umgewandelt X Man benötigt Energie beim Brennen eines Brennstoffs X Es findet eine exotherme Reaktion statt X Es entstehen energiearme Verbrennungsprodukte 3. Stelle die Reaktionsgleichung für folgende Reaktionen auf: a) Verbrennung von Kohle C (s) + O2 (g) CO2 (g) b) Verbrennung von Wasserstoff 2 H2 (g) + O2 (g) 2 H2O (g,l) c) Verbrennung von Methan. CH4 (g) + 2 O2 (g) 2 H2O (g,l) + CO2 (g) 4. Bei welchen Gasen handelt es sich um Treibhausgase? X Kohlenstoffdioxid Stickstoff X Methan X Wasserdampf 5. Erkläre, wie der Treibhauseffekt zustande kommt und was er bewirkt. Kurzwellige Sonnenstrahlen erreichen die Oberfläche der Erde und werden dort absorbiert. Die Erdoberfläche erwärmt sich. Durch diese Erwärmung sendet die Erdoberfläche langwellige, infrarote Strahlung aus. Diese Strahlung entweicht aber nicht vollständig in den Weltraum, sondern wird von bestimmten Stoffen, den so genannten treibhauswirksamen Gasen, in der Atmosphäre absorbiert und zum Teil wieder zum Erdboden emittiert.

10 159 Durch den natürlichen Treibhauseffekt ist die Temperatur auf der Erde so hoch, dass Leben möglich ist. Eine erhöhte Konzentration von Treibhausgasen, insbesondere von Kohlenstoffdioxid, kann jedoch zu einem Anstieg der globalen Durchschnittstemperatur führen. 6. Kreuze die richtigen Aussagen an. Bei exothermen Reaktionen X sind die Produkte energieärmer als die Edukte sind die Edukte energieärmer als die Produkte besitzen die Produkte keine Energie mehr X wird Energie frei 7. Was versteht man unter Aktivierungsenergie? X Die für einen Reaktionsstart notwendige Energie Energie, die aufgewendet werden muss, um aus Kohle Aktivkohle herzustellen Energie, die freigesetzt wird, wenn ein Stoff aktiv ist X Energie, mit der die Teilchen für das Eintreten der Reaktion mindestens zusammenstoßen müssen 8. Welche Funktion hat ein Abgaskatalysator (im Auto)? Kohlenwasserstoffe und Kohlenstoffmonooxid reagieren am Katalysator zu Wasserstoff und Kohlenstoffdioxid X Kohlenwasserstoffe, Kohlenstoffmonooxid und Stickstoffoxide reagieren am Katalysator zu Wasser, Kohlenstoffdioxid und Stickstoff X Schadstoffe aus den Abgasen werden teilweise in unschädlichere Stoffe umgewandelt Filtriert Schadstoffe aus den Abgasen 9. Kennst du noch einen weiteren Katalysator? Wenn ja, beschreibe seine Funktionsweise. Wenn nein, beschreibe das allgemeine Funktionsprinzip eines Katalysators. Enzyme sind biochemische Katalysatoren. Sie ermöglichen, dass lebenswichtige Reaktionen auch schon bei der relativ geringen Körpertemperatur stattfinden. Ein Katalysator ist ein Stoff, der eine Reaktion beschleunigt und die Aktivierungsenergie herabsetzt. Er liegt am Ende der Reaktion unverändert vor.

11 Welches der Energiediagramme kennzeichnet einen Katalysator? a) b) c) d) E E E E E Zeit Zeit Zeit Zeit 11. Warum wird beim Destillieren Wärmeenergie benötigt? Bei der Destillation wird die Vorlage vom flüssigen in den gasförmigen Zustand überführt. Dazu wird Wärmeenergie benötigt. Durch die Temperaturerhöhung erhöht sich die Teilchenbewegung. Der Abstand zwischen den Wasserteilchen wird immer größer, so dass sie schließlich in die Gasphase übergehen. 12. Wird ein Eis-Wasser-Gemisch erhitzt, beträgt die Temperatur solange 0 C, bis kein Eis mehr vorhanden ist. Stimmt das? X Ja, weil die Wärmeenergie genutzt wird, um das Eis zu schmelzen. Ja, weil beim Gefrieren von Wasser Energie benötigt wird. Nein, weil das Gemisch erhitzt wird und somit die Temperatur ansteigen muss. Nein, weil das Gemisch keine Temperatur von 0 C ha ben kann, da Wasser bei dieser Temperatur als Eis vorliegt. 13. Welche Energieumwandlungsprozesse finden beim Leuchten einer Glühlampe statt? Elektrische Energie Wärme- und Lichtenergie 14. Beschreibe einen Vorgang, bei dem mechanische Energie in elektrische Energie umgewandelt wird. Beim Fahrradfahren mit eingeschaltetem Dynamo wird die Drehbewegung des Fahrradreifens auf den Dynamo übertragen (mechanische Energie). Mithilfe eines Elektromagneten im Dynamo wird die Bewegungsenergie in elektrische Energie umgewandelt. Eine Lampe kann betrieben werden.

12 Was verstehst du unter chemischer Energie? Chemische Energie bezeichnet die in einem Stoff gespeicherte Energie. Sie ist z.b. abhängig von der jeweiligen Bindungsart, den zwischenmolekularen Kräften oder der Energie der Atomkerne. 16. Bei Galvanischen Zellen wird chemische Energie in elektrische Energie umgewandelt. Erläutere mithilfe der Abbildung. Zn Zn 2+ Cu Cu 2+ Da Zink unedler als Kupfer ist, haben die Zinkatome eine höhere Tendenz als Ionen in Lösung zu gehen. Die Zinkatome werden zu energieärmeren Zinkionen oxidiert. An der Zinkelektrode entsteht ein höherer Elektronendruck als an der Kupferelektrode. Dieser wird durch einen elektrischen Stromfluss ausgeglichen. Elektronen fließen von der Zink- zur Kupferelektrode. Ein zwischengeschalteter Motor kann betrieben werden. An der Kupferelektrode werden die Kupferionen aus der Lösung durch Elektronenaufnahme zu energiereicheren Kupferatomen reduziert.