3.6 Thermische Zersetzung von Salzen. Aufgabe. Wie verhalten sich Salze beim Erhitzen? Naturwissenschaften - Chemie - Säuren, Basen, Salze - 3 Salze

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1 Naturwissenschaften - Chemie - Säuren, Basen, Salze - 3 Salze (P759900) 3.6 Thermische Zersetzung von Salzen Experiment von: Phywe Gedruckt: :22:38 intertess (Version 3.06 B200, Export 2000) Aufgabe Aufgabe Wie verhalten sich Salze beim Erhitzen? Untersuche das Verhalten verschiedener Salze beim Erhitzen. Raum für Notizen Wenn Sie als Lehrer angemeldet sind, finden Sie nachstehend eine Schaltfläche für Zusatzinformationen. - -

2 Zusatzinformationen Lernziele Salze lassen sich thermisch zerlegen. Dies geschieht im Regenfall schon bei niedrigen Temperaturen, wenn gasförmige Zersetzungsprodukte auftreten. Hinweise zu Aufbau und Durchführung Vorbereitungen Trocknen Sie Natrium- und Kaliumchlorid einen Tag vorher bei ca. 80 C im Trockenschrank, da sonst die in den Salzen enthaltene Feuchtigkeit den falschen Eindruck erweckt, dass eine Zersetzung stattfindet. Anmerkungen zu den Schülerversuchen Achten Sie auf vorsichtiges und auf langsames Erhitzen besonders im ersten Versuchsteil, da sonst die unterschiedliche Färbung des Indikatorpapiers nicht deutlich gezeigt wird. Das Erhitzen kann in Versuchsteil abgebrochen werden, sobald sich beide Indikatorpapierstreifen verfärbt haben. In Versuchsteil 4 sollte das Erhitzen beim ersten Blaufärben des Kupfersulfats abgebrochen werden. Achten Sie darauf, dass zuerst das Winkelrohr aus dem Kalkwasser entfernt wird. H- und P-Sätze Ammoniumchlorid: H302: Gesundheitsschädlich bei Verschlucken. H39: Verursacht schwere Augenreizung. P305 + P35 + P338: BEI KONTAKT MIT DEN AUGEN: Einige Minuten lang behutsam mit Wasser spülen. Vorhandene Kontaktlinsen nach Möglichkeit entfernen. Weiter spülen

3 Kupfersulfat: H39: Verursacht schwere Augenreizung. H35: Verursacht Hautreizungen. H302: Gesundheitsschädlich bei Verschlucken. H40: Sehr giftig für Wasserorganismen mit langfristiger Wirkung. P273: Freisetzung in die Umwelt vermeiden. P305 + P35 + P338: BEI KONTAKT MIT DEN AUGEN: Einige Minuten lang behutsam mit Wasser spülen. Vorhandene Kontaktlinsen nach Möglichkeit entfernen. Weiter spülen. Gefahren Gummi-Glas-Verbindungen mit Glycerin gleitend machen. Bei den Versuchen entstehen reizende und giftige Substanzen. Gase nicht einatmen! Versuchsteil unter dem Abzug durchführen! Schutzbrille aufsetzen! Hinweise Bei genügender Brennerleistung schmilzt Kaliumchlorid (Schmelzpunkt: 768 C). Schon bei tieferen Temperaturen erfolgt die Zerlegung von Ammoniaksalzen, Carbonaten und vergleichbaren Salzen aufgrund der Bildung energiearmer Zersetzungsprodukte, welche von einer thermodynamischen Perspektive stabil sind, sowie aufgrund der Entropieerhöhung durch die erfolgende Aggregatzustandsänderung. Methodische Bemerkungen Je nach Vorwissen der Lerngruppe eignet sich der Versuch auch zu ersten Betrachtung des chemischen Gleichgewichts, da Versuchsteil und besonders Versuchsteil 4 die Umkehrreaktion der Salzbildung darstellen. Entsorgung Kalium- und Natriumchlorid gegebenenfalls für weitere Versuche wiederverwenden. Restliche Salze und Lösungen in den Sammelbehälter für Säuren und Laugen geben

4 Material Material Material von "TESS Chemie Set Säuren / Basen / Salze" (Bestellnummer ) Position Material Schutzbrille, farblose Scheiben Bestellnr Menge 2 Reagenzglasgestell, 2 Bohrungen; d = 22 mm, Holz Spritzflasche, 250 ml, Kunststoff Laborschreiber, wasserfest Pulverspatel, Stahl, l = 50 mm Glasröhrchen, rechtwinklig, l = mm, 0 Stück () 7 Gummistopfen, d = 22/7 mm, Bohrung 7 mm Reagenzglas, d = 20 mm, l = 80, DURAN, SB Reagenzglashalter bis d = 22 mm Indikatorpapier, ph -4, Rolle Reagenzglas, d = 8, l = 80 mm, 0 Stück (4) 2 Pinzette, l = 30 mm, gerade, stumpf Stativfuß, variabel Doppelmuffe Universalklemme, Stellschraube an beweglicher Seite Stativstange Edelstahl 8/8, l = 400 mm, d = 0 mm Chemikalien, Hilfsmaterial - 4 -

5 Position Material Bunsenbrenner, für Erdgas, DIN-Ausführung Sicherheits-Gasschlauch, DVGW, lfd, Meter Ammoniumchlorid, reinst, 250 g Glycerin, 99%, 250 ml Kaliumchlorid, reinst, 250 g Hatriumhydrogencarbonat, 500 g Natriumchlorid, reinst, 250 g Wasser, destilliert, 5 l Calciumhydroxidlösung (Kalkwasser), 000 ml Kupfer(II)-sulfat, wasserfrei, 250 g Watte, weiß, 200 g Indikatorpapier, ph -4, Rolle Für das Experiment benötigte Materialien Bestellnr Menge - 5 -

6 Aufbau Aufbau Gefahren Gummi-Glas-Verbindungen mit Glycerin gleitend machen. Bei den Versuchen entstehen reizende und giftige Substanzen. Gase nicht einatmen! Versuchsteil unter dem Abzug durchführen! Schutzbrille aufsetzen! Aufbau Baue das Stativ nach Abb. bis 4 auf. Abb. Abb. 2 Abb. 3 Abb. 4 Nummeriere die Reagenzgläser von bis 5 und stelle sie in das Reagenzglasgestell, wobei das DURAN-Reagenzglas Nummer 4 ist (Abb. 5)

7 - 7 - Abb. 5

8 Durchführung Durchführung Ablauf Gib in das Reagenzglas einen Löffel Ammoniumchlorid (Abb. 6). Benutze die Pinzette um einen mit destilliertem Wasser angefeuchteten Streifen Universalindikatorpapier an der Glaswand des Reagenzglases anzuheften, cm über das Ammoniumchlorid (Abb. 7). Stecke ein ca. cm langen Wattebausch in das obere Drittel des Reagenzglases hinein (Abb. 8). Befestige hierüber einen zweiten Streifen Universalindikatorpapier an der Wand des Reagenzglases (Abb. 9). Abb. 6 Abb. 7 Abb. 8 Abb. 9 Halte mit der Reagenzglasklammer das Reagenzglas mit dem unteren Teil in die Brennerflamme. Erhitze es erst langsam, dann etwas stärker (Abb. 0). Stelle das Reagenzglas im Abzug ab. Notiere deine Beobachtungen

9 Abb. 0 Fülle Reagenzglas 2 mit einem Löffel Natriumchlorid und Reagenzglas 3 mit einem Löffel Kaliumchlorid (Abb. ). Erhitze beide Salze nacheinander kräftig in der Brennerflamme (Abb. 2). Abb. Abb. 2 Drehe den kurzen Schenkel des Winkelrohres in den Gummistopfen (mit Glycerin gleitend machen) (Abb. 3). Fülle Reagenzglas 4 mit einem Löffel Natriumhydrogencarbonat (Abb. 4). Abb. 3 Abb. 4 Spanne das Reagenzglas waagerecht am Stativ ein (Abb. 5). Gib in das vordere Drittel des Reagenzglases eine Spatelspitze wasserfreies Kupfersulfat (Abb. 6) und verschließe das Reagenzglas mit dem Gummistopfen (Abb. 7)

10 Abb. 5 Abb. 6 Abb. 7 Fülle Reagenzglas 5 zur Hälfte mit Kalkwaser (Abb. 8) stelle es so unter das Winkelrohr, dass der lange Schenkel des Winkelrohrs in die Lösung eintaucht (Abb. 9). Erhitze das Natriumhydrogencarbonat erst langsam, dann stärker etwa 3 min lang (Abb. 20). Entferne zuerst das Winkelrohr aus dem Kalkwasser, bevor das Erhitzen beendet ist. Abb. 8 Abb

11 Abb. 20 Entsorgung Inhalt aller Reagenzgläser in den Sammelbehälter für Säuren und Laugen geben. - -

12 Auswertung Auswertung Frage : Notiere deine Beobachtungen. Reagenzglas : Reagenzglas 2: Reagenzglas 3: Reagenzglas 4/5: - 2 -

13 Reagenzglas : Nach kurzem Erhitzen steigen aus dem Salz nebelbildende Gase auf. Das obere Universalindikatorpapier färbt sich blau, der untere Streifen rot. Reagenzglas 2: Es ist keine Reaktion feststellbar. Reagenzglas 3: Es ist keine Reaktion feststellbar (Das Kaliumchlorid schmilzt). Reagenzglas 4/5: Wird das Natriumhydrogencarbonat erhitzt, so konzentrieren am kalten Teil des Reagenzglases wässrige Tröpfchen, die das wasserfreie Kupfersulfat blau färben. Das aus dem Winkelrohr austretende Gas bildet mit Kalkwasser einen weißen Niederschlag

14 Fragen und Aufgaben Fragen und Aufgaben Frage : Ziehe die Schlussfolgerungen aus deinen Beobachtungen. Reagenzglas : Reagenzglas 2: Reagenzglas 3: Reagenzglas 4/5: - 4 -

15 Reagenzglas : Ammoniumchlorid zersetzt sich, wobei am feuchten Universalindikatorpapier eine Säure und eine Lauge entstehen. Hierbei handelt es sich um Salzsäure und Ammoniumhydroxid. Letzteres steigt aufgrund seiner geringeren Masse schneller auf, sodass sich das obere Indikatorpapier blau, das untere rot färbt Reagenzglas 2: Natriumchlorid zersetzt sich unter diesen Versuchsbedingungen nicht. Reagenzglas 3: Kaliumchlorid zersetzt sich unter diesen Versuchsbedingungen nicht (es schmilzt lediglich.) Reagenzglas 4/5: Natriumhydrogencarbonat zersetzt sich. Dabei entsteht Wasser, nachweisbar durch die Blaufärbung des Kupfersulfats, und Kohlenstoffdioxid, was sich an der Trübung des Kalkwassers zeigt. Es bleibt ein Natriumcarbonat Niederschlag. Frage 2: Beantworte die Ausgangsfrage, versuche eine Begründung für das abweichende Verhalten bei den Versuchsteilen 2 und 3 zu finden. Welche Gemeinsamkeit zeigen die Versuchsteile und 4? - 5 -

16 Salze lassen sich häufig thermisch zersetzen. Hierzu sind aber teilweise sehr hohe Temperaturen nötig, die der Bunsenbrenner nicht erreicht. Zersetzungen finden leichter statt, wenn gasförmige Reaktionsprodukte auftreten, was bei den Versuchsteilen und 4 der Fall ist. Frage 3: Formuliere für die Versuchsteile bis 4 die Reaktionsgleichungen. Part : NH 4 Cl NH 3 + HCl Part 4: 2 NaHCO 3 Na 2 CO 3 + H 2 O + CO 2 Frage 4: Das im Backpulver enthaltene Hirschhornsalz ist chemisch gesehen Ammoniumcarbonat. Erläutere die Wirkung des Backpulvers, formuliere eine entsprechende Reaktionsgleichung

17 Ammoniumcarbonat zersetzt sich beim Erhitzen. Hierbei entstehen als gasförmige Produkte Ammoniak, Wasser und Kohlenstoffdioxid, die den Teig auflockern und in die Höhe treiben (Treibgas). (NH 4 ) 2 CO 3 2 NH 3 + H 2 O + CO 2-7 -

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