Übungen Chemie. Sicherheitsvorschriften: Liste der Experimente. Demoexperiment 10. Gruppenexperimente G Sitzordnung beachten!! Chemisches Rechnen 2

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1 Übungen Chemie Demoexperimente D Gruppenexperimente G Sitzordnung beachten!! Chemisches Rechnen R Nach jeder Übung D / G / R ist ein Protokoll zu fertigen und zum nächsten Übungstermin abzugeben!! Das Protokoll ist handschriftlich und in Einzelarbeit anzufertigen! Sitzordnung G: zwischen 2 Gruppen mind. 2 Bänke freilassen immer 1 Bankreihe freilassen Sicherheitsvorschriften: Kittel tragen, eventuell Schutzhandschuhe Schutzbrille tragen! Anweisungen der Laborleiter folgen! Nicht essen, nicht trinken, nicht schminken Nicht mit offenen Wunden arbeiten! Reagenzgläser nicht auf den Nachbarn zielen Versuchsvorschriften nicht eigenhändig ändern. Nur mit kleinsten Mengen arbeiten! Geräte hinterher nach Anweisung reinigen!!! Liste der Experimente Demoexperiment 1 Flammenfärbung Demoexperiment 2 Aluminium + Brom Demoexperiment 3 Wasserstoff Darstellung / Knallgasreaktion Demoexperiment 4 Natrium + Wasser Demoexperiment 5 Schwefelschmelze Demoexperiment 6 Schwarze Banane Demoexperiment 7 Chlorgasherstellung Demoexperiment 8 Bleichwirkung von Chlor Demoexperiment 9 Brennende Stahlwolle Demoexperiment 10 Radioaktivität Gruppenexperiment 1 Säuren Basen ph werte Gruppenexperiment 2 Prüfröhrchen Gruppenexperiment 3 Molekülbaukasten 1 Gruppenexperiment 4 Molekülbaukasten 2 Gruppenexperiment 5 Zuckernachweis Chemisches Rechnen 1 Statistik, Regressionsgerade, Orbital Chemisches Rechnen 2 Konzentrationen, ph Werte

2 Demoexperiment 1 Flammenfärbung Name Vorname Matrikelnr. Experimentator: Ort: Uhrzeit: Lehrziel: Geräte: Bunsenbrenner, Gasanzünder, Magnesiastäbchen, Uhrglas Chemikalien: Salzsäure (HCl) Natriumchlorid (NaCl), Kaliumchlorid (KCl), Kupferchlorid (CuCl 2 ), Durchführung: Bariumchlorid (BaCl 2 ), Calciumchlorid (CaCl 2 ), Magnesiumchlorid (MgCl 2 ) HCl auf das Uhrglas geben, Magnesiastäbchen ausglühen heißes Magnesiastäbchen in Salzsäure tauchen, anschließend feuchtes, heißes Magnesiastäbchen in eines der Salze tauchen, Stäbchen mit dem Salz in die nichtleuchtende Flamme des Bunsenbrenners halten und die spezifische Flammfärbung notieren Beobachtung: Element Farbe Erklärung: Entsorgung:

3 Ergänzungen: 1. ) Erstellen Sie eine Tabelle mit den physikalischen Eigenschaften der verwendeten Elemente! Element Aggregatzustand bei RT Dichte [ g/cm 3 ] Siedepunkt [ C ] Schmlzpkt [ C ] 2. ) Beschreiben Sie die Temperaturzonen im Bunsenbrenner!

4 Demoexperiment 2 Exotherme Reaktion: Al & Br Name Vorname Matrikelnr. Experimentator: Ort: Uhrzeit: Lehrziel: Geräte: Reagenzglas (Duran), Stativ mit Klemme, Trichter, Schüssel mit Löschsand, Schutzscheibe, Schutzbrille, Schutzhandschuhe, Pinzette Chemikalien: Brom, Aluminiumfolie Durchführung: Ein Reagenzglas wird in ein Stativ über einer Schüssel mit Löschsand senkrecht eingespannt und vorsichtig ca. 1 1,5 cm hoch mit Brom befüllt (Trichter verwenden). Ein kleines Stück Aluminiumfolie auf ein erbsengroßes Kügelchen zusammendrücken und mit einer Pinzette ins Reagenzglas geben. Abzug sofort schließen! Beobachtung: Reaktionsgleichung: Erklärung: Entsorgung:

5 Ergänzungen: 1.) Was versteht man unter einer Redoxreaktion? 2.) Was versteht man unter einer exothermen Reaktion? 3.) Was versteht man unter einem Reaktionsumsatz? 4.) Was ist ein Salz?

6 Demoexperiment 3 H 2 Darstellung und Knallgasreaktion Name Vorname Matrikelnr. Experimentator: Ort: Uhrzeit: Lehrziel: Geräte: KIPP scher Apparat, 2 gebohrte Stopfen, Reagenzgläser, Glasrohr winkelig, Feuerzeug Chemikalien: Zink (Zn Granulat), Verdünnte (1:10) Schwefelsäure, H 2 SO 4, Kupfer(II) sulfat Penta Hydrat, CuSO 4 5 H 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 halten, Hahn nach einigen Minuten öffnen, nach einer Weile Flamme mit Feuerzeug an Reagenzglas halten Beobachtung: Reaktionsgleichung: Erklärung: Entsorgung:

7 Ergänzungen: 1.) Wann entsteht eine Knallgasexplosion? 2.) Erläutern Sie den Mechanismus im Detail (Startreaktion, Kettenreaktion, Abbruch)!

8 Demoexperiment 4 Na & H 2 O Name Vorname Matrikelnr. Experimentator: Ort: Uhrzeit: Lehrziel: Geräte: 1 Glasschale, 1 Messer Chemikalien: 1 kleines Stück Na, Phenolphtalein, Wasser Durchführung: Na in Glasschale mit Wasser und Phenolphtalein werfen Beobachtung: Reaktionsgleichung: Erklärung: Entsorgung:

9 Ergänzungen: 1.) Wie wird elementares Na aufbewahrt? 2.) Welche Gefahren birgt die Lagerung von Na Metall? 3.) Was versteht man unter einer Lauge bzw. einer alkalischen Lösung? 4.) Was versteht man unter dem ph Wert?

10 Demoexperiment 5 Schwefelschmelze Name Vorname Matrikelnr. Experimentator: Ort: Uhrzeit: Lehrziel: Geräte: Reagenzglas, Reagenzglas Klammer, Spatel, Brenner, 150 ml Becherglas Chemikalien: Schwefelpulver (Schwefelblüte) Durchführung: 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. Beobachtung: Erklärung: Entsorgung:

11 Ergänzungen: 1.) Was versteht man unter intramolekularen Allotropen beim Schwefel? 2.) Welche Phasen durchläuft der Schwefel beim Erhitzen? Erläutern Sie die Phasen im Detail

12 Demoexperiment 6 Schwarze Banane Name Vorname Matrikelnr. Experimentator: Ort: Uhrzeit: Lehrziel: Geräte: Becherglas, Spatel Chemikalien: 70 g Zucker + 50 ml konzentrierte Schwefelsäure (96% ig) 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 Beobachtung: Reaktionsgleichung: Erklärung: Entsorgung:

13 Ergänzungen: 1.) Wie kann man Schwefelsäure mit Wasser verdünnen? 2.) Geben Sie wesentliche Informationen vom Sicherheitsdatenblatt H 2 SO 4 wieder

14 Demoexperiment 7 Cl 2 Darstellung und Bleichwirkung Name Vorname Matrikelnr. Experimentator: Ort: Uhrzeit: Lehrziel: Geräte: Gasentwicklungsapparat, Gummischlauch, Winkelrohr, Standzylinder, Glasplatte Chemikalien: Kaliumpermanganat KMnO 4, Salzsäure HCl, Kalilauge KOH Durchführung: Kaliumpermanganat wird in den Kolben gegeben. 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. Beobachtung: Reaktionsgleichung: Erklärung: Entsorgung:

15 Ergänzungen: 1.) Was ist Halit? 2.) Was ist Steinsalz? 3.) Was ist Hirschhornsalz?

16 Demoexperiment 8 Cl 2 Knallgasreaktion Name Vorname Matrikelnr. Experimentator: Ort: Uhrzeit: Lehrziel: Geräte: Plastikbeutel, Blitzlampe Chemikalien: 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 Beobachtung: Reaktionsgleichung: Erklärung: Entsorgung:

17 Ergänzungen: 1.) Was ist ein Radikal? 2.) wie funktioniert die Chlorknallgasreaktion im Detail?

18 Demoexperiment 9 Brennende Stahlwolle Name Vorname Matrikelnr. Experimentator: Ort: Uhrzeit: Lehrziel: Geräte: 1 Eisenschale, 1 Batterie Chemikalien: Stahlwolle Durchführung: Stahlwolle locker zupfen, Batterie hineinlegen Beobachtung: Reaktionsgleichung: Erklärung: Entsorgung:

19 Ergänzungen: 1.) Was versteht man unter Korrosion? 2.) Erläutern Sie das Rosten von Eisen?

20 Demoexperiment 10 Radioaktivitätsmessungen Name Vorname Matrikelnr. Experimentator: Ort: Uhrzeit: Lehrziel: Geräte: 1 Gammadosisleistungsmessgerät, Al Platte; Pb Platte, Papier Chemikalien: 1 Uranmineral Durchführung: Gammadosisleistung ohne Mineral messen (Blindmessung) Gammadosisleistung bei verschiedenen Abständen zum Mineral messen Messungen mit verschiedenen Absorbern durchführen Beobachtung: Blindmessung [nsv/h]: Mittelwert Fehler Abstandsmessung [µsv/h]: Abstand [cm] Dosisleistung [µsv/h] Absorbermessung: [µsv/h] Absorber Abstand [cm] Dosisleistung [µsv/h]

21 Ergänzungen: 1.) Tragen Sie die Messwerte graphisch auf! DL vs r DL vs 1/r 2 2.) Wie groß ist die Gammaaktivität des Minerals? 3.) Welche Strahlungsarten werden ausgesendet? 4.) Woraus besteht ein Uranmineral?

22 SSB1 Chemisches Rechnen I und II 1. Statistik und Fehlerabschätzung 1.1 Addieren Sie folgende Zahlen: Bilden Sie den Mittelwert dieser Zahlenkolonne! 1.3 Benutzen Sie die statistische Funktion des Taschenrechners um den Mittelwert zu berechnen! 1.4 Was versteht man unter der Standardabweichung eines Mittelwertes? 1.5 Berechnen Sie die Standardabweichung der Zahlenkolonne unter 1.1 unter Zuhilfenahme der entsprechenden Taschenrechnerfunktion 1.6 Runden Sie die Zahl auf 2 Stellen nach dem Komma! 1.7 Berechnen Sie den mittleren Fehler des Mittelwertes aus der Zahlenkolonne unter Wellenfunktionen und Polarkoordinaten 2.0 Berechnen Sie die Funktionswerte der Funktion y = sin(x) zwischen 0 und 2pi in den Abständen von 15 Stellen Sie die Funktion graphisch dar! Fügen Sie Titel und Achsenbeschriftungen ein! Formatieren Sie die Achsen so, dass der Maximalwert der X Achse 360 beträgt, Minimal und Maximalwerte der Y Achse 1 bzw. +1 sind! 2.1 Zeichnen Sie die Funktion y = (sin(x)^2) im Wertebereich zwischen 0 und 2 *pi in Abständen von 15! Stellen Sie die Y Werte als Netzdiagramm dar! Was für einem Orbitaltyp entspricht das Netzdiagramm?

23 3. Atomphysik und Radioaktivität 3.0 Welche Aktivität hat ein Cs 137 Strahler nach 10,20, 100, 300, 400, 500, 600 Jahren, 3.1 Stellen Sie den Zerfall von Cs 137 graphisch dar als Aktivitätsabnahme über d. Zeit! 3.3 Tragen Sie die Aktivität in Abhängigkeit der Anzahl der vergangenen Halbwertszeiten auf! 3.4 Nach wie vielen Halbwertszeiten kann man das Nuklid als Zerfallen betrachten? 3.5 Welche Dosisleistungen haben ein Cs 137 bzw. ein Co 60 Strahler in Abständen von x m? x = 1E 3 bis 1,1 E 2 m, Schrittweite 0,5 E Tragen Sie für die Daten von Aufgabe 3.5 die Dosisleistung über 1/x^2 auf! Welche Form hat das Diagramm? 3.7 Bei welchem Abstand entspricht die Dosisleistung eines Cs 137 Strahlers von 1 GBq dem Grenzwert StrlSchV für Kat A? 3.8 Die Dosisleistung eines Cs 137 Strahlers beträgt in 3 m Abstand 9,8 µsv/h, wie gross ist die DL in 23,7 m Abstand? 4. Berechnungen zur anorganischen Chemie 4.0 Wieviel g K 40 ist in einem kg KCl enthalten? 4.1 Welches ist das Molekulargewicht von Kupfersulfat? 4.2 Wie groß ist die Löslichkeit von CuSO4 bzw. CuSO4*5H2O? 4.3a Wie stelle ich eine wässrige 0,37 molare CuSO4*5H2O Lösung her? 4.3b Welche Molarität besitzt konzentrierte Salzsäure? 4.4 Was ist die Elektronenkonfiguration von Antimon? Elementkategorie? 4.5 Was ist die Elektronenkonfiguration von Protactinium? Elementkategorie? 4.6 Was ist die Elektronenkonfiguration von K+? 4.7 Was ist die Elektronenkonfiguration von Cl? 4.8 Was ist die Elektronenkonfiguration von Ca2+? 4.9 Wieviel kg Fe2O3 entsteht aus 500 kg Eisen 4.10 Wieviel kg FeO entsteht aus 500 kg Fe? 4.11 Wie gross ist der Volumenzuwachs wenn l Wasser bei Standardbedingungen in H2 + O2 gespalten werden? 4.12 Wieviele Deuterium Atome sind in einem Liter Wasser?

24 5. Berechnungen zur organischen Chemie 5.0 Welches ist die chemische Formel von Pikrinsäure? 5.1 Welches ist das Molekulargewicht von Pikrinsäure? 5.2 Welche besondere Eigenschaft hat Pikrinsäure? Warum kann man den Stoff nicht einfach bei Merck Chemikalien bestellen? 5.3 Benennen Sie 7 Isomere des Heptans und stellen Sie diese in der linearisierten Schreibweise dar! 6. Berechnungen zur Thermodynamik 6.1 Wie groß ist das Volumen von 204,33 Molen eines idealen Gases bei Standardbedingungen? 6.2 Wie groß ist die innere Energie von 0,29 Mol Krypton bei Normalbedingungen? 6.3 Ein Cowboy schießt mit seiner Pistole eine Bleikugel von 1 g mit einer Geschossgeschwindigkeit von 200 m/s in eine Holzwand. Die Kugel bleibt ohne Verformung dort stecken. Wie warm wird die Kugel, wenn die Wärmekapazität von Blei c = 0,13 J/(g.K) beträgt? Die Erwärmung der Wand soll vernachlässigt werden Hängt die Temperaturerhöhung von der Masse der Bleikugel ab? 6.4 Wird Eistee hergestellt oder Tee Eis? Zu 3 Liter Tee mit einer Temperatur von 20 C sollen 0,5 kg Eis mit einer Temperatur von 10 C hinzugegeben werden. Welche Temperatur stellt sich ein? ch2o(l) = cw = 4,18 J/(g.K); ch2o(s) = ce = 2,1 J/(g.KSchmelzenergie: Es = 333 kj/kg

25 Gruppenexperiment 1a ph Messungen Name Vorname Matrikelnr. Experimentator: Ort: Uhrzeit: Lehrziel: Geräte: PH Papier, Becherglas, Reagenzglas Chemikalien: diverse Lebensmittel und Haushaltsmittel Durchführung: Zu den Lebensmitteln bzw. Substanzen wird ggfs. Wasser hinzugefügt und der ph Wert gemessen. Die ergebnisse sollen tabellarisch zusammengefasst werden Beobachtung: Artikel ph Wert Artikel ph Wert Schlussfolgerung: Entsorgung:

26 Ergänzungen: 1.) Was versteht man unter einem ph Wert? 2.) Warum sind überwiegend saure Lebensmittel nicht zu empfehlen? 3.) Was versteht man unter saurem Regen? Wodurch wird er verursacht, was sind die Folgen?

27 Gruppenexperiment 1b HCl Synthese Name Vorname Matrikelnr. Experimentator: Ort: Uhrzeit: Lehrziel: Geräte: ph Papier, Brenner, 2 Reagenzgläser, Winkelrohr, 2 Holzklammern Chemikalien: Lackmus Lösung, Aqua dest., Ca(OH) 2, NaCl, NaHSO 4 1. Teil: Herstellung von Kalkwasser 2 kleine Spatelspitzen Ca(OH)2 im Becherglas mit 50 ml Aqua Dest lösen. Einige Tropfen Lackmus Lösung werden in das Becherglas mit Kalkwasser gegeben. Farbe: Schlussfolgerung: 2. Teil: 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 mit Aqua Dest (+ einige Tropfen Kalkwasserlösung) gefüllt ist, so daß das Winkelrohr darin einmünden kann 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: Beobachtungen: Reaktionsgleichung:

28 Versuchsaufbau: (Skizze) Entsorgung: Ergänzungen: 1.) Welches sind die Gefahren von HCl? 2.) Wieviel %ig ist konzentrierte HCl? 3.) Welche molare Konzentration hat eine konzentrierte Salzsäure? Ergebnis in Mol/Liter 4.) Welche molale Konzentration hat eine konzentrierte Salzsäure? Ergebnis in Mol/kg

29 Gruppenexperiment 2 Prüfröhrchen Name Vorname Matrikelnr. Experimentator: Ort: Uhrzeit: Lehrziel: Geräte: Reagenzgläser, Prüfröhrchen mit Zubehör Chemikalien: Reagenzglas 1 mit Aceton (A), Reagenzglas 2 mit Ethanol (E) 1. Schritt Lesen Sie die Beschreibung der Prüfröhrchen und der Probenahme Apparatur durch 2. Schritt 1. Testen Sie mit dem Prüfröhrchen für Aceton Reagenzglas E 2. Testen Sie mit dem Prüfröhrchen für Ethanol Reagenzglas A 3. Testen Sie mit dem Prüfröhrchen für Aceton Reagenzglas A 4. Testen Sie mit dem Prüfröhrchen für Ethanol Reagenzglas E 1 Photo (oder Zeichnung) der vier Röhrchen nach Gebrauch Schlussfolgerung: Was ist das Ergebnis, was ist zu folgern?

30 Ergänzung: 1.) Skizzieren Sie den Aufbau eines Prüfröhrchens! 2.) Wann werden Prüfröhrchen eingesetzt? 3.) Was versteht man unter AGW? 4.) Was versteht man unter BGW?

31 Gruppenexperiment 3 & 4 Molekülbaukasten Name Vorname Matrikelnr. Experimentator: Ort: Uhrzeit: Lehrziel: Geräte: Molekülbaukasten 1.) Lesen Sie die Beschreibung des Molekülbaukastens durch! 2.) Bauen Sie mit dem Molekülkasten die u.a. Moleküle, stellen Sie im Protokoll folgende Informationen zusammen: Name, Summenformel, Strichformel, Keilstrichformel

32 Name Summenformel Strichformel Keilstrichformel Wasser Ammoniak C Diamant) C (Graphit) Methan

33 Ethan Propan Butan Pentan Hexan

34 Cyclohexan Cyclohexen Cyclohexadien Benzol Fluorchlorbrommethan

35 a L Glukose a D Glukose b L Glukose b D Glukose

36 Rohrzucker Ergänzung: 1.) Was versteht man unter sp2 bzw. sp3 Hybridisierung am Kohlenstoff? 2.) Welche Auswirkungen hat die Hybridisierung auf die räumliche Struktur?

37 Gruppenexperiment 5 Zuckernachweis Name Vorname Matrikelnr. Experimentator: Ort: Uhrzeit: Lehrziel: Geräte: 4 Reagenzgläser, 1 Spatel, 1 Bunsenbrenner Chemikalien: 1 kl. Spatelspitze CuSO4 x 5 H2O, 1 kl. Spatelspitze Zitronensäure, 4 kl. Spatelspitzen Natriumcarbonat, destilliertes Wasser, Zuckerlösung. Traubenzuckerlösung Durchführung: Reagenzglas 1: 1 kl. Spatelspitze CuSO4 x 5 H2O und 1 kl. Spatelspitze Zitronensäure in einem Reagenzglas mit Wasser (Füllhöhe 2cm) Reagenzglas 2: 4 kl. Spatelspitzen Natriumcarbonat in Wasser (Füllhöhe 2cm) Gießen Sie sehr langsam die Reagenzien 1 und 2 ineinander. Reagenzglas 3 bzw. 4: (Zucker bzw. Traubenzuckerlösung) fügen Sie jeweils das soeben hergestellte Reagenz (1+2) hinzu (Füllhöhe 2 cm). Erhitzen Sie jeweils Reagenzgläser 3 und 4 und achten Sie auf Farbumschläge! Beobachtung: Schlussfolgerung: Reaktionsgleichung:

38 Versuchsaufbau: (Skizze) Entsorgung: Ergänzungen: 1.) Was für eine Zuckerart ist Haushaltszucker? 2.) Was versteht man unter Mutarotation?