2.7 Kohlenstoffdioxid - Darstellung und Eigenschaften

Naturwissenschaften - Chemie - Anorganische Chemie - 2 Luft
und andere Gase (P7153900)
2.7 Kohlenstoffdioxid - Darstellung und
Eigenschaften
Experiment von: P7153900D
Gedruckt: 24.03.2014 10:47:04
interTESS (Version 13.12 B214, Export 2000)
Aufgabe
Aufgabe
Welche Eigenschaften besitzt Kohlenstoffdioxid, wie ist es außer aus Luft
darstellbar?
Stelle aus Marmor Kohlenstoffdioxid dar und untersuche seine Eigenschaften.
Raum für Notizen
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Zusatzinformationen.
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Zusatzinformationen
Lernziele
• Kohlenstoffdioxid lässt sich aus Carbonaten (hier Marmor) durch Zusatz von
Säuren gewinnen.
• Kohlenstoffdioxid besitzt charakteristische Eigenschaften, an denen es erkannt
werden kann. Hierzu gehören die sehr hohe Dichte und die Fähigkeit, die
Flammen zu ersticken.
Hinweise zu Aufbau und Durchführung
Vorbereitungen
Verdünnen Sie die in der Chemikalienliste angegebene Salzsäure durch Zugabe des
doppelten Volumens an Wasser auf eine etwa 10%ige Säure. Füllen Sie aus
Sicherheitsgründen nach Aufbau der Apparatur gegebenenfalls die Säure selbst in
den Tropftrichter.
Anmerkungen zu den Schülerversuchen
Achten Sie darauf, dass beim Einführen der Glasgeräte in die Gummistopfen keine
Gewalt angewendet wird. Verbindungen mit Glycerin gleitend machen, Geräte drehend
einführen.
Die Gasentwicklung muss kontinuierlich durch gleichmäßiges Zutropfen der Säure
erfolgen. Gegebenenfalls den Erlenmeyerkolben etwas schütteln.
Mit Kohlenstoffdioxid gefüllte Bechergläser müssen vorsichtig bewegt werden, da
sonst das Kohlenstoffdioxid hinausdiffundiert.
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H- und P- Sätze
Salzsäure:
H314:
H335:
H290:
P280:
Verursacht schwere Verätzungen der Haut und Augenschäden.
Kann die Atemwege reizen.
Kann Metalle korrodieren.
Schutzhandschuhe/Schutzkleidung/Augenschutz/Gesichtsschutz
tragen.
P301 + P330 + P331: BEI VERSCHLUCKEN: Mund ausspülen. KEIN Erbrechen herbeiführen.
P309 + P310:
BEI Exposition oder Unwohlsein: Sofort GIFTINFORMATIONSZENTRUM
oder Arzt anrufen.
P305 + P351 + P338:BEI BERÜHRUNG MIT DEN AUGEN: Einige Minuten lang vorsichtig
mit Wasser ausspülen. Evtl. vorhandene Kontaktlinsen entfernen,
sofern leicht möglich. Weiter ausspülen.
Gefahren
• Salzsäure und Kalkwasser wirken ätzend. Spritzer auf der Haut mit viel Wasser
abwaschen!
• Schutzbrille aufsetzen!
• Gummi-Glas-Verbindungen mit Glycerin gleitend machen. Keine Gewalt
anwenden!
Hinweise
Calciumcarbonat (Marmor) wird wie andere Carbonate durch starke Säuren unter
CO2-Bildung zersetzt.
CaCO3 + 2 HCl → CaCl2 + H2O + CO2
Methodische Bemerkungen
Auch bei diesem Versuch ließe sich wieder chemisch reines Calciumcarbonat
verwenden. Die Verwendung von natürlichem Calciumcarbonat (Marmor) besitzt aber
den Vorteil zeigen zu können, dass Kohlenstoffdioxid als Luftbestandteil
mineralisierend gewirkt hat. Hieran kann sich eine Diskussion über die Zunahme des
Kohlenstoffdioxidanteils in der Luft durch Verbrennungsvorgänge, Treibhauseffekt,
Photosynthese etc. anschließen.
Entsorgung
• Restliche Salzsäure in den Scheidetrichtern in gekennzeichnetem Behälter
sammeln und für ähnliche Versuche wiederverwenden.
• Flüssigkeit im Erlenmeyerkolben und Kalkwasser in den Sammelbehälter für
Säuren und Laugen geben, restliche Marmorstücke vorher auffangen.
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Material
Material
Material aus "TESS Chemie Set Anorganische Chemie" (Bestellnr. 13301-88)
Position Material
Bestellnr. Menge
1
Gummischlauch, Innen-d = 6 mm
39282-00
1
2
Doppelmuffe
02043-00
2
3
Universalklemme, Stellschraube an beweglicher Seite 37715-00
2
4
Schutzbrille, farblose Scheiben
39316-00
1
5
Stativfuß, variabel
02001-00
1
6
Stativstange Edelstahl, l = 400 mm
02039-00
1
7
Erlenmeyerkolben, 100 ml, Weithals, SB 29
36428-00
1
8
Becherglas DURAN®, niedrige Form, 250 ml
36013-00
1
8
Gummistopfen 26/32, 2 × Bohrung 7 mm
39258-02
1
9
Becherglas DURAN®, hohe Form, 250 ml
36004-00
1
10
Tropftrichter, 50 ml, Tropfspitze, NS 19
36912-00
1
11
Glasröhrchen, rechtwinklig, 85 × 60, 10 Stück
36701-52
(1)
Chemikalien, zusätzliches Material
Position Material
Bestellnr. Menge
Glycerin, 99%, 250 ml
30084-25
Marmor, Stücke, 1000 g
30140-70
Salzsäure, 10%, herzustellen auf der Basis von 30214-70
Calciumhydroxidlösung, 1000 ml
Kerzen, 3 Stück (1, 2, 3 cm hoch)
Teelicht
Für das Experiment benötigte Materialien
-5-
31458-70
-6-
Aufbau
Aufbau
Gefahren
• Salzsäure und Kalkwasser wirken ätzend. Spritzer auf der Haut mit viel Wasser abwaschen!
• Schutzbrille aufsetzen!
• Gummi-Glas-Verbindungen mit Glycerin gleitend machen!
Aufbau
Baue das Stativ nach Abb. 1- Abb. 4 auf und befestige daran den Erlenmeyerkolben so, dass
er gesichert auf dem Arbeitsplatz steht (Abb. 5 + Abb. 6).
Abb. 1
Abb. 2
Abb. 3
Abb. 4
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Abb. 5
Abb. 6
Führe das Winkelrohr drehend in den Stopfen ein (mit Glycerin gleitend machen) (Abb. 7),
anschließend in die zweite Bohrung den Tropftrichter, so dass ein Teil des Ausflusses aus dem
Stopfen herausragt (Abb. 8). Bringe an dem Winkelrohr ein ca. 15 cm langes Schlauchstück an
(Abb. 9).
Abb. 7
Abb. 8
Abb. 9
Fülle den Erlenmeyerkolben mit 5 mittelgroßen Marmorstückchen (Abb. 10) und verschließe
ihn fest mit dem Stopfen (Abb. 11).
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Abb. 10
Abb. 11
Sichere den Tropftrichter mit einer Universalklemme (Abb. 12 - Abb. 14)
Abb. 12
Abb. 13
Abb. 14
Verschließe den Hahn des Tropftrichters (Abb. 15) und fülle ihn zu mehr als der Hälfte mit
verdünnter Salzsäure (Abb. 16).
-9-
Abb. 15
- 10 -
Abb. 16
Durchführung
Durchführung
Ablauf
Fülle das hohe 250 ml Becherglas zu einem Drittel mit Kalkwasser. Öffne den Hahn des
Tropftrichters so weit, dass tropfenweise Salzsäure auf die Marmorstücke gelangt (Abb. 17).
Bringe das Schlauchende in das Kalkwasser ein (Abb. 18). Stoppe nach etwa 30 Sekunden die
Gasentwicklung durch Beenden des Zutropfens, nimm den Schlauch aus dem Kalkwasser und
reinige ihn.
Abb. 17
Abb. 18
Bringe die drei Kerzen mit Hilfe von Wachstropfen nebeneinander auf dem Boden des niedrigen
250 ml Becherglases an (Abb. 19 + 20). Lege das Schlauchende auf den Boden des Becherglases
(Abb. 21), entzünde die Kerzen und starte erneut die Gasentwicklung.
Abb. 19
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Abb. 20
Abb. 21
Entferne die drei Kerzen. Lege das Teelicht in das hohe 250 Becherglas und entzünde es
(Abb. 22). Fülle das niedrige 250 ml Becherglas mit Kohlenstoffdioxid (Abb. 23) und gieße es
dann vorsichtig wie eine Flüssigkeit in das Becherglas mit dem brennenden Teelicht (Abb. 24).
Abb. 22
Abb. 23
Abb. 24
Entsorgung
Restliche Salzsäure im Erlenmeyerkolben und Kalkwasser in den Sammelbehälter für Säuren
und Laugen geben.
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Auswertung
Auswertung
Frage 1:
Notiere deine Beobachtungen.
Beim Auftropfen der Salzsäure auf die Marmorstücke schäumen diese auf, es entsteht
ein farbloses Gas, das beim Einleiten in Kalkwasser dieses trübt. Leitet man das Gas
in das Becherglas mit den drei Kerzen, so gehen diese nacheinander (die kleinste
zuerst) aus. Beim Umgießen des Kohlendioxids auf das brennende Teelicht erlischt
dieses.
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Fragen und Aufgaben
Fragen und Aufgaben
Frage 1:
Ziehe die Schlussfolgerungen aus den Beobachtungen. Trage die beobachteten Eigenschaften
in den allgemeinen Stoff-Steckbrief ein, ergänze ihn, indem du die fehlenden Angaben aus
dem Lehrbuch heraussuchst.
Stoff-Steckbrief
Stoffname:
nnnnnnnnnnnnnnnnnnnn
chemisches Symbol:
nnnnnnnnnnnnnnnnnnnn
Farbe:
nnnnnnnnnnnnnnnnnnnn
Aggregatzustand:
nnnnnnnnnnnnnnnnnnnn
Schmelzpunkt:
nnnnnnnnnnnnnnnnnnnn
Siedepunkt:
nnnnnnnnnnnnnnnnnnnn
weitere Eigenschaften:
Vorkommen:
Verwendung:
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Bei Zugabe von Säuren zu Marmor entsteht Kohlenstoffdioxid, was sich an der Trübung
des Kalkwassers zeigt. Kohlenstoffdioxid ist farblos und erstickt wie Stickstoff die
Verbrennung. Es muss eine wesentlich höhere Dichte als Luft besitzen, da es erst die
kleine Kerze löscht und sich fast wie eine Flüssigkeit umgießen lässt.
Stoff-Steckbrief:
Stoffname: Kohlenstoffdioxid
chemisches Symbol: CO2
Farbe: farblos
Aggregatzustand: gasförmig
Schmelzpunkt: Kohlenstoffdioxid sublimiert bei 78,5 °C
Schmelzpunkt: Kohlenstoffdioxid sublimiert
weitere Eigenschaften: erstickt die Verbrennung; erheblich größere Dichte als Luft;
geruchslos
Vorkommen: Bestandteil der Luft; Carbonate
Verwendung: in Feuerlöschern (Löschschaum); als Treibmittel
Frage 2:
Bei welchen Vorgängen entsteht immer Kohlenstoffdioxid? Aus welchen Stoffen kann
Kohlenstoffdioxid entsprechend dem obigen Versuch noch hergestellt werden?
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Kohlenstoffdioxid entsteht immer, wenn organisches Material, das Kohlenstoff enthält,
verbrannt wird. Der Mensch z.B. atmet Kohlenstoffdioxid aus. Kohlenstoffdioxid lässt
sich aus allen Carbonaten durch Säurezusatz herstellen. Bei dem Versuch "Nachweis
von CO2" wurde z.B. Calciumcarbonat verwendet.
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