B E I S P I E L A R B E I T / Lösungen. Kultusministerium

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1 Kultusministerium Name, Vorname: Klasse: Schule: Seite 1 von 6

2 Aufgabe 1: Stoffe und ihre Eigenschaften a) Die Naturwissenschaft Chemie untersucht u. a. die Eigenschaften der Stoffe und ordnet diese danach. Ordne die folgenden Stoffe auf zwei verschiedene Arten. Gib jeweils an, wonach du geordnet hast. (1) Eisen (2) Holz (3) Kochsalz (4) Luft (5) Milch (6) Olivenöl (7) Sauerstoff (8) Wasser Möglichkeit 1: Ordnen nach den Aggregatzuständen bei Zimmertemperatur fest: Kochsalz, Eisen, Holz; flüssig: Öl, Wasser, Milch; gasförmig: Sauerstoff, Luft Möglichkeit 2: Ordnen nach reinen Stoffen und Stoffgemischen reine Stoffe: Kochsalz, Sauerstoff, Eisen, Wasser; Stoffgemisch: Öl, Holz, Luft, Milch Möglichkeit 3: Ordnen nach Element oder nicht Element: Sauerstoff, Eisen; keine Elemente: Kochsalz, Öl, Holz, Wasser, Luft, Milch Möglichkeit 4: Ordnen nach Lichtdurchlässigkeit lichtdurchlässig: Öl, Sauerstoff, Wasser, Luft, Licht undurchlässig: Kochsalz, Eisen, Holz, Milch b) Ergänze mithilfe des Tafelwerkes die folgende Tabelle: Dichte Schmelztemperatur Siedetemperatur spezifische Wärmekapazität Aluminium g 2,7 3 cm 660 C 2447 C 0,90 kj kg K Quecksilber g 13,5 3 cm kj -39 C 357 C 0,14 kg K c) Maria und Jens finden beim Aufräumen des Dachbodens bei der Oma zwei Würfel aus unterschiedlichen Materialien. Nur ein Würfel ist aus Metall. Nenne drei Eigenschaften, anhand derer sie diesen Würfel eindeutig ermitteln können. Metalle leiten elektrischen Strom und Wärme; sie glänzen metallisch. Seite 2 von 6

3 Aufgabe 2: Blutzuckerspiegel im Körper a) Im Blut gesunder Menschen schwankt die Konzentration des Traubenzuckers. Der Traubenzucker gibt Signale für die Regulation des Blutzuckerspiegels. Sinkt der Blutzuckerspiegel, verspüren wir Hunger. Ist er zu hoch, wird Insulin mobilisiert. Es veranlasst eine Speicherung von Zucker in Form von Speicherstärke (Glycogen) in Leber und Muskulatur. 130 mg/dl Konzentration des Blutzuckers 100 mg/dl Normalwert Frühstück Mittagessen Abendessen Uhr Uhr Uhr Uhr Uhr Beschreibe den im Diagramm dargestellten Sachverhalt. Zusammenhängende Beschreibung mit folgenden Aussagen: Aufnahme Nahrungsmittel, Anstieg des Blutzuckerspiegels nach der Nahrungsaufnahme, Abnahme des Blutzuckerspiegels über mehrere Stunden, Wiederholung dieser Abschnitte Ziehe aus dem Diagramm eine Schlussfolgerung über die Zusammensetzung der aufgenommenen Nahrung. Schlussfolgerung, z. B.: Da ein Anstieg der Kurve nach der Nahrungsaufnahme zu erkennen ist, vermute ich, dass z. B. kohlenhydratreiche Nahrung (traubenzuckerhaltig) aufgenommen wurde. b) Es werden verschiedene Grundnährstoffe für die Ernährung des Menschen benötigt. Besondere Bedeutung kommt den Kohlenhydraten (Traubenzucker ist ein Kohlenhydrat) zu. Du bekommst die Aufgabe in einer Reihe von Lebensmitteln die herauszusuchen, welche Traubenzucker enthalten. Dazu werden Nachweisexperimente durchgeführt und die Ergebnisse in der unten stehenden Tabelle zusammengefasst: Nachweismittel Brot Butter Apfel Marmelade Fehling sche Lösung I und II (gemischt) Iod-Kaliumiodidlösung keine Reaktion keine Reaktion ziegelroter Niederschlag blauschwarze Färbung keine Reaktion blauschwarze Färbung ziegelroter Niederschlag keine Reaktion Welche Lebensmittel enthalten Traubenzucker. Begründe deine Zuordnung. Apfel und Marmelade, Begründung, z. B.: Da sich bei diesen Nahrungsmitteln als Reaktion mit Fehling scher Lösung ein ziegelroter Niederschlag zeigte, denn dieser gilt als Nachweis für Traubenzucker. Nenne zwei weitere Grundnährstoffe. Fette, Eiweiße c) Für den Transport des Traubenzuckers ist das Blut verantwortlich. Welche der folgenden Aussagen nennt die Voraussetzung für diese Feststellung? Kreuze an. A Blut besteht aus festen Bestandteilen. B Blut besitzt rote und weiße Blutzellen. C + Blut besteht zu 55 % aus flüssigen Bestandteilen. D Blut dient der Infektionsabwehr. Seite 3 von 6

4 Aufgabe 3: Bestimmung einer unbekannten Flüssigkeit Während eines Projektes finden Schülerinnen und Schüler im Schrank drei Flaschen mit durchsichtigen, farblosen Flüssigkeiten. Die Etiketten haben sich von den Flaschen gelöst und liegen ungeordnet vor diesen. Benzin Dichte: 0,70 g/cm 3 Siedetemperatur: 126 C spez. Wärmekapazität: 2,1 kj / kg K Als sie ihre Lehrerin fragen, welches Etikett zu welcher Flasche gehört, sagt diese: Das könnt ihr doch durch Experimente selbst herausfinden. Die Schülerinnen und Schüler haben zuerst folgendes Experiment durchgeführt: Sie wählen eine Flasche aus und erwärmten einen Teil der Flüssigkeit. Beim Erwärmen haben sie aller zwanzig Sekunden die Temperatur gemessen: t in s ϑ in C Aufgaben a) Stelle die Messwerte in einem ϑ(t) - Diagramm dar. (2) b) Beschreibe den Verlauf des Graphen. Beschreibung, z. B.: Der Graph steigt linear die ersten 80 s an (die Temperatur steigt proportional zur Zeit) und verläuft dann waagerecht (die Temperatur bleibt konstant). Erkläre den Verlauf des Graphen im Intervall 80 s bis 120 s. Alkohol Dichte: 0,79 g/cm 3 Siedetemperatur: 78 C spez. Wärmekapazität: 2,4 kj / kg K Erklärung, z. B.: Im Intervall 80 s bis 120 s wird die jetzt noch zugeführte Energie zur Veränderung des Aggregatzustandes (zur Überwindung der Anziehungskräfte der Flüssigkeitsteilchen untereinander) genutzt. c) Entscheide mithilfe des Diagramms, welche Flüssigkeit sich in der ersten Flasche befindet. Begründe deine Entscheidung. Entscheidung: Die Flüssigkeit in der ausgewählten Flasche ist Alkohol. Terpentin Dichte: 0,86 g/cm 3 Siedetemperatur: 154 C spez. Wärmekapazität: 2,2 kj / kg K Begründung, z. B.: Im zweiten Teil des Diagramms steigt die Temperatur nicht mehr an, da die Siedetemperatur erreicht ist. Diese beträgt 78 C. Von den drei möglichen Flüssigkeiten hat nur Alkohol diese Siedetemperatur. d) Beschreibe ein anderes physikalisches Experiment, mit dem du auch ohne Erwärmung entscheiden kannst, welche Flüssigkeit in der ersten Flasche ist. Beschreibung, z. B.: Man könnte die Dichte ermitteln, indem man die Masse von 100 ml der Flüssigkeit aus der ausgewählten Flasche mit einer Waage bestimmt und dann die m Dichte berechnet: ρ =. Das Ergebnis wird mit den Angaben auf den Etiketten verglichen. V ϑ in C t in s Seite 4 von 6

5 Aufgabe 4: Brandbekämpfung 4.1 Verbrennen ist ein chemischer Vorgang a) Charakterisiere die Verbrennung eines Stoffes als chemische Reaktion. Charakterisierung, z. B.: Bei einer Verbrennung kommt es zur Stoffumwandlung und Energiefreisetzung. Die entstehenden Produkte haben andere Eigenschaften als die Ausgangsstoffe. b) Begründe aus chemischer Sicht folgende Regeln der Brandbekämpfung: - Entfernen des brennbaren Materials Begründung, z. B.: Ein Reaktionspartner wird entzogen, damit kann die Reaktion nicht mehr stattfinden. - Herabsetzen der Temperatur Begründung, z. B.: Die notwendige Reaktionstemperatur wird nicht erreicht, deshalb reagieren die Stoffe nicht miteinander. - Unterbinden der Sauerstoffzufuhr Begründung, z. B.: Ein Reaktionspartner steht nicht zur Verfügung, deshalb kann die Reaktion nicht stattfinden. 4.2 Wasser als Löschmittel a) Beschreibe was mit dem Löschwasser passiert, wenn es auf brennendes Holz trifft. Nutze dazu das Bild. Beschreibung, z. B.: Wenn Löschwasser auf brennendes, d. h. sehr heißes Holz trifft, dann wird das Wasser sehr stark erwärmt. Es wird sich zum großen Teil in Dampf umwandeln. b) Nenne zwei Gründe dafür, dass Wasser als Löschmittel bei vielen Bränden (z. B. bei Holz, Papier) sehr gut geeignet ist. Gründe, z. B.: - Wasser steht fast überall zur Verfügung. - Wasser kann als Flüssigkeit auch aus großer Entfernung auf den Brandherd gebracht werden. - Wasser dringt in kleinste Hohlräume ein. - Wasser hat gegenüber anderen Flüssigkeiten den Vorteil, eine sehr große Wärmekapazität zu haben, also viel Wärme aufnehmen und damit dem brennenden Material entziehen zu können. - Wasser ist selbst nicht brennbar. Seite 5 von 6

6 4.3 Kohlenstoffdioxid und seine Wirkung Bei vielen Bränden entsteht das Gas Kohlenstoffdioxid. Eine erhöhte Konzentration dieses Gases in der Atemluft führt zu Atemnot und zum Ansteigen des Blutdrucks. Ein Kohlenstoffdioxid-Gehalt von ca. 8 % führt zu Benommenheit, von mehr als 20 % zu tiefer Narkose und zum Tod durch Lähmung des Atemzentrums im Gehirn. Formuliere zwei Schlussfolgerungen aus der Wirkung von Kohlenstoffdioxid für das Verhalten von Personen bei Bränden. Schlussfolgerungen, z. B.: - Personen sollten Räume, in denen es brennt, schnell verlassen und ihre Atemwege schützen. - Brandhelfer (Feuerwehrleute) sollten in Gebäuden einen Atemschutz benutzen. 4.4 Brände von elektrischen Geräten Wenn elektrische Geräte brennen, darf Wasser nicht als Löschmittel verwendet werden, da es den elektrischen Strom leitet. a) Kreuze die entscheidende Begründung an. Wasser darf bei Elektrobränden nicht eingesetzt werden, weil A B C D die elektrischen Geräte zerstört werden. + die Gesundheit der Brandhelfer gefährdet wird. das Wasser einen Kurzschluss hervorruft. dadurch eine Explosion hervorgerufen werden kann. b) Nenne zwei Möglichkeiten, einen Elektrobrand zu löschen. Begründe deine Antwort. CO 2 -Feuerlöscher oder Decke Begründung, z. B.: Mit beiden Varianten wird die Sauerstoffzufuhr von einem nichtleitenden Material unterbunden. Seite 6 von 6