Chemische Schulversuche für die 7. und 8. Jahrgangsstufe

Transcription

Chemische Schulversuche
für die
7. und 8. Jahrgangsstufe
Lokale Lehrerfortbildung des Staatlichen Schulamts
im Landkreis Weilheim-Schongau
Zeit:
Montag, 29.03.2004 von 14.30 bis 17.00 Uhr
Leitung:
Jürgen Große, Lehrer
Dienstanschrift:
Volksschule Schongau - Hauptschule
Bgm.-Lechenbauer-Str. 5
86956 Schongau
Tel: 08861 8584
Privatanschrift:
Raiffeisenstraße 19 b
86978 Hohenfurch
Tel: 08861 909645
E-Mail: [email protected]
Jahrgangsstufe 7 und 8
Inhaltsverzeichnis
1
Einführung ...................................................................................................................... 3
1.1
1.2
1.3
2
Zusammensetzung der Luft ............................................................................................ 5
2.1
2.2
2.3
2.4
3
Allgemeines ........................................................................................................... 13
Nachweisreaktionen für Säuren ............................................................................. 13
Nachweisreaktionen für Laugen ............................................................................. 14
Elektrische Leitfähigkeit von Säuren und Laugen................................................... 15
Reaktion von Säuren mit Metallen.......................................................................... 16
Reaktion von Säuren mit Kalk (Marmor)................................................................. 17
Wirkung von Laugen auf organische Stoffe ............................................................ 18
Herstellung von Schwefeliger Säure....................................................................... 19
Herstellung von Kohlensäure ................................................................................. 20
Herstellung von Natronlauge aus Natriumhydroxid-Plätzchen ................................ 21
Herstellung von Natronlauge aus elementarem Natrium ........................................ 22
Salze ............................................................................................................................ 23
5.1
5.2
5.3
5.4
5.5
5.6
6
Allgemeines ............................................................................................................. 7
Tochterflamme einer Kerze ...................................................................................... 7
Löschen einer Kerze mit Kohlenstoffdioxid............................................................... 8
Rosten als Form der Oxidation................................................................................. 9
Verbrennen von Stahlwolle .................................................................................... 10
Verbrennen von Magnesium .................................................................................. 11
Verbrennen von Schwefel ...................................................................................... 12
Säuren und Laugen ...................................................................................................... 13
4.1
4.2
4.3
4.4
4.5
4.6
4.7
4.8
4.9
4.10
4.11
5
Allgemeines ............................................................................................................. 5
Knallgasprobe – Nachweis von Wasserstoff............................................................. 5
Glimmspanprobe – Nachweis von Sauerstoff........................................................... 6
Trübung von Kalkwasser – Nachweis von Kohlenstoffdioxid .................................... 6
Luft – Voraussetzung für die Verbrennung...................................................................... 7
3.1
3.2
3.3
3.4
3.5
3.6
3.7
4
Sicherheitsvorschriften und Entsorgungshinweise.................................................... 3
Weiterführende Informationen .................................................................................. 3
Motivation – „Farborgel“ ........................................................................................... 4
Allgemeines ........................................................................................................... 23
Elektrische Leitfähigkeit von Kochsalz.................................................................... 23
Flammenfärbung .................................................................................................... 24
Kristalle züchten..................................................................................................... 25
Herstellung von Salz durch Neutralisation .............................................................. 26
Herstellung von Salz aus Metall und Säure ............................................................ 26
Anhang ......................................................................................................................... 27
6.1
6.2
6.3
Entsorgungshinweise ............................................................................................. 27
Folien und Arbeitsblätter ........................................................................................ 29
Notizen............................................................... Fehler! Textmarke nicht definiert.
-2
-
1 Einführung
1.1
Sicherheitsvorschriften und Entsorgungshinweise
Bei eigenständigem Experimentieren im PCB-Unterricht kommen die Schüler immer wieder
mit chemischen und physikalischen Geräten sowie Chemikalien in Berührung. Um Unfälle
und langfristige Schäden zu vermeiden, müssen die Sicherheitsvorschriften gemäß der
„Empfehlung für Richtlinien zur Sicherheit im Unterricht“ (Beschluss der Kultusministerkonferenz vom 9. September 1994 in der Fassung vom 28. März 2003), die am 01. Januar
2004 in Kraft getreten ist, beachtet werden. Sie ersetzt die Bekanntmachung des
Bayerischen Staatsministeriums für Unterricht, Kultus, Wissenschaft und Kunst über
"Richtlinien zur Sicherheit im naturwissenschaftlichen Unterricht an den Schulen in Bayern“
vom 30. März 1995 (KWMBl I S. 233).
Im Internet sind hierzu nähere Informationen unter den Adressen
http://www.km.bayern.de/km/amtsblatt/amtsblatt_2003/18-18.html
und
http://www.km.bayern.de/km/lehrer/informationen/index.shtml
erhältlich.
Eine Aufstellung über die verschiedenen Maßnahmen zur umweltgerechten Entsorgung ist
dem Anhang beigefügt. Bei den einzelnen Versuchen wird daher nicht näher auf die
Entsorgung eingegangen.
1.2
Weiterführende Informationen
Zusätzliche Informationen zu möglichen Stundenbildern mit Kopiervorlagen sind in den
jeweiligen Lehrerhandbüchern zu den meisten Schulbüchern sowie in der ergänzenden
Literatur (z.B. Unterrichtssequenzen PCB, Auer-Verlag, Donauwörth) abgedruckt.
Im Internet lässt sich ebenfalls eine Reihe von Sammlungen mit Versuchsbeschreibungen
und Unterrichtsmaterialien finden. Hier einige Beispiele:
•
Zentrale für Unterrichtsmedien im Internet e.V.
http://www.zum.de
•
Didaktik der Chemie – Universität Bayreuth (unter Skripten)
http://www.uni-bayreuth.de/departments/didaktikchemie/
•
Prof. Blumes Bildungsserver für Chemie (Universität Bielefeld)
http://dc2.uni-bielefeld.de/
•
Universität Regensburg, Linkliste zu Experiment-Beschreibungen (einzeilig
eingeben!)
http://www.uni-regensburg.de/Fakultaeten/nat_Fak_IV/
Organische_Chemie/Didaktik/Keusch/link-d.htm
-3
-
•
Chemie-Master
http://www.chemie-master.de
•
Sicherheitssymbole und –hinweise:
http://www.chemie.de
1.3
Motivation – „Farborgel“
Versuchsart:
•
Lehrerdemonstration
Versuchsmaterial:
•
8 Bechergläser (250ml)
Chemikalien:
•
Wasser
•
Phenolphthalein-Lösung
•
Natronlauge 30%
•
Kaliumpermanganat KMnO4
•
Konzentrierte Schwefelsäure H2SO4
•
Eisen(II)-sulfat-Lösung FeSO4
•
Kaliumthiocyanat-Lösung KSCN
•
Kaliumhexacyanoferrat-II-Lösung K4[Fe(CN)]6
•
Bechergläser in dieser Reihenfolge aufstellen und
Versuchsanleitung:
Chemikalien zugeben:
Nr.Lösung:
1
2
3
4
5
6
7
8
Färbung: Grund:
Beide Komponenten
2-3 Tr. NaOH
farblos
farblos.
2-3 Tr. Phenolphthalein rotviolett Indikatorreaktion basisch.
2-3 Tr. Schwefelsäure farblos Indikatorreaktion sauer.
einige Kristalle KMnO4 violett
Farbe des Permanganats.
Reduktion von MnO4- zu
5 Tr. Fe-II-sulfat
farblos
Mn2+.
2-3 Tr. KSCN
rot
Fe-SCN-Komplex.
1-2 Tr. Kaliumblau
Berliner Blau.
hexacyanoferrat-II
Fe-SCN-Komplex
1ml NaOH
rot
rückgebildet.
• In Becherglas Nr. 1 ca. 150ml Wasser für die Zuschauer
sichtbar einfüllen, danach stets ins nächste umgießen.
Beobachtung:
•
Farbumschläge gemäß obiger Tabelle
Hintergrund:
•
Siehe Kurzerläuterungen in obiger Tabelle
-4
-
2 Zusammensetzung der Luft
2.1
Allgemeines
Die uns umgebende Luft besteht aus verschiedenen Gasen. Den Großteil nimmt davon
Stickstoff mit rund 78% ein, gefolgt von Sauerstoff mit 21%. Der Rest sind Kohlenstoffdioxid
(ca. 0,3%) und die verschiedenen Edelgase wie Helium, Neon, Argon, Krypton, Xenon,…
2.2
Knallgasprobe – Nachweis von Wasserstoff
Versuchsart:
•
Lehrerdemonstration, mit geübten Klassen auch als
Schülerdemonstration
Versuchsmaterial:
•
Reagenzglas
•
Gasbrenner
•
passender
•
Feuerzeug
Gummistopfen
•
Schutzbrille
•
Reagenzglashalter
Sicherheitsmaßnahmen:
•
Schutzbrille
Versuchsanleitung:
•
Gasbrenner entzünden, Reagenzglas in Halter
befestigen
•
Im Reagenzglas das zu untersuchende Gas auffangen
•
Reagenzglas mit dem Gummistopfen verschließen, kurz
schütteln
•
Reagenzglas nach unten halten, in die Nähe der
Brennerflamme bringen und Stopfen entfernen
•
Gas verbrennt mit lautem Knall bzw. Pfeifen,
Wasserdampf schlägt sich im Inneren des Glases nieder
Hintergrund:
•
Brenner abschalten
•
Die Knallgasprobe ist die Umkehrung zur
Wasserzersetzung in die Elemente.
Es reagieren Wasserstoff und Sauerstoff zu
Wasser(dampf), erkennbar an dem Beschlagen des
Reagenzglases.
•
Reaktionsgleichung:
2 H2 + O2
-5
2 H2O
-
2.3
Glimmspanprobe – Nachweis von Sauerstoff
Versuchsart:
•
Schülerübung
Versuchsmaterial:
•
Reagenzglas
•
Gasbrenner
•
passender Gummistopfen
•
Feuerzeug
•
Holzstab
•
Zu untersuchendes Gas mit Reagenzglas auffangen, mit
Versuchsanleitung:
Stopfen verschließen
•
Gasbrenner entzünden
•
Holzstab kurz anbrennen, dann löschen
•
Gasbrenner löschen
•
Stopfen vom Reagenzglas entfernen
•
Glimmenden Holzspan in das Reagenzglas eintauchen
Beobachtung:
•
Span entzündet sich wieder / leuchtet zumindest auf
Hintergrund:
•
Sauerstoff ist neben dem eigentlichen Brennstoff die
wichtigste Voraussetzung für eine Verbrennung. Liegt er in
reiner Form vor fördert er eine Verbrennung stark, wie man
an dem Aufleuchten des glimmenden Holzspans erkennen
kann.
2.4
Trübung von Kalkwasser – Nachweis von Kohlenstoffdioxid
Versuchsart:
•
Schülerübung
Versuchsmaterial :
•
1 Reagenzglas
•
1 rechtwinklig
•
Schutzbrille
gebogenes Glasrohr
Chemikalien
•
Kalkwasser (Calciumhydroxid-Lösung Ca(OH)2),
•
Schutzbrille
Versuchsdurchführung:
•
Reagenzglas zu 1/3 mit Kalkwasser füllen
•
zu untersuchendes Gas mit Glasrohr einleiten
z.B. durch Ausatmen in das Glasrohr
ACHTUNG: Spritzgefahr! Schutzbrille!
Hintergrund
•
Deutliche Trübung der Lösung
•
Das CO2 reagiert mit dem Ca(OH)2 zu Calciumcarbonat.
•
Reaktionsgleichung:
CO2 + Ca(OH)2
-6
-
CaCO3 + H2O
3 Luft – Voraussetzung für die Verbrennung
3.1
Allgemeines
Für eine erfolgreiche Verbrennung müssen drei Bedingungen erfüllt werden:
3.2
•
Es muss ein Brennstoff vorhanden sein.
•
Es muss Sauerstoff vorhanden sein.
•
Die Entzündungstemperatur des Brennstoffs muss erreicht werden.
Tochterflamme einer Kerze
Versuchsart:
•
Schülerübung
Versuchsmaterial:
•
kurzes Glasrohr
•
Kerze
•
Feuerzeug bzw. Streichholz
•
Kerze anzünden und ein wenig brennen lassen
•
Glasrohr in die Nähe des Dochtes bringen
•
Wachsdampf am Ende des Rohrs anzünden
•
Der Wachsdampf wird durch das Rohr geleitet und kann dort
Versuchsaufbau:
Versuchsanleitung:
Hintergrund:
entzündet werden.
•
Wachs besteht aus organischen Verbindungen wie z. B.
Parafin. Allgemein lässt sich daher die Summenformel
schreiben als CXHY.
•
Reaktionsgleichung:
CXHY + O2
CO2 + H2O
-7
-
3.3
Löschen einer Kerze mit Kohlenstoffdioxid
Versuchsart:
•
Schülerübung
Versuchsmaterial:
•
Becherglas 250ml
•
Feuerzeug
•
Kerze (Teelicht)
•
Holzspan zum Anzünden
•
Natriumhydrogencarbonat (NaHCO3)
•
Essig oder Zitronensäure
•
Kerze in das Becherglas stellen
•
NaHCO3 um die Kerze streuen
•
Kerze mit Holzspan anzünden
•
Säure über NaHCO3 gießen
•
Aus NaHCO3 entsteht beim Übergießen mit Säure
Chemikalien
Versuchsaufbau:
Versuchsanleitung:
Hintergrund:
Kohlenstoffdioxid.
•
Kohlenstoffdioxid ist schwerer als Luft und verdrängt diese.
•
Der für die Verbrennung benötigte Sauerstoff fehlt dann.
•
Reaktionsgleichung:
HCO3- + H3O+
-8
CO2 + 2 H2O
-
3.4
Rosten als Form der Oxidation
Versuchsart:
•
Schülerübung, Langzeitversuch
Versuchsmaterial:
•
2 Reagenzgläser
Chemikalien:
•
Stahlwolle
•
Wasser
•
Stahlwolle in zwei murmelgroße Portionen einteilen
•
Eine Portion Stahlwolle mit Wasser anfeuchten
•
Stahlwolle jeweils in ein Reagenzglas geben und bis zum
•
1 Becherglas
Versuchsaufbau:
Versuchsanleitung:
Boden schieben
•
Becherglas zu einem Drittel mit Wasser füllen
•
Beide Reagenzgläser mit der Öffnung nach unten in das
Becherglas stellen
Beobachtung:
•
Feuchte Stahlwolle beginnt zu rosten
Hintergrund:
•
Durch das Vorhandensein von Sauerstoff und Wasser, in
dem sich – durch die von den im Wasser gelösten Salzen
begünstigte Autoprotolyse – auch H3O+-Ionen befinden
(Säureeigenschaft), setzt der Rostvorgang ein.
•
Reaktionsgleichungen:
Fe2+ + 2e-
Fe
2H3O+ + 2e-
H2 + 2H2O
-----------------------------------Fe + 2H3O+
Fe2+
Fe2+ + H2 + 2H2O
Fe3+ + e-
4x
O2 + 4e- + 2H2O
4OH-
-----------------------------------2+
4Fe + O2 + 2H2O
2H2O
Säure nötig!
4x
Sauerstoff nötig!
3+
4Fe + 4OH- 1x
H3O+ + OH- 8x
------------------------------------9
-
Wasser nötig!
4Fe + 8H3O+ + 4Fe2+ + O2 + 18H2O
4Fe2+ + 4Fe(OH)3 + 4H2 + 8H3O+ + 8H2O
4Fe + O2 + 10H2O
2Fe(OH)3
•
4Fe(OH)3 + 4H2
Fe2O3 * H2O + 2H2O
Rost
Jede Verbrennung ist chemisch gesehen eine Oxidation, d.h.
eine Reaktion, bei der ein Stoff eine Verbindung mit Sauerstoff eingeht. Umgekehrt ist nicht jede Oxidation eine Verbrennung, wie man am Beispiel des Rostvorgangs erkennen
kann. Man spricht hierbei von einer „stillen Oxidation“, da sie
ohne erkennbare Wärmeabgabe und –aufnahme abläuft.
3.5
Verbrennen von Stahlwolle
Versuchsart:
•
Schülerübung
Versuchsmaterial:
•
1 Balkenwaage
•
ein Stück Draht
•
Tariersatz
•
Alufolie als Unterlage
•
Pinzette
•
Feuerzeug
Chemikalien:
•
Stahlwolle
Versuchsanleitung:
•
Faustgroßes Stück Stahlwolle zu Bausch zupfen und mit
Draht an Waagschale befestigen
•
Alufolie als Schutz auf Waagschale legen (dient auch zum
Auffangen von herabfallenden Eisen(oxid)teilchen)
•
Waage austarieren
•
Stahlwolle mit Feuerzeug anzünden
Beobachtung:
•
Stahlwolle wird durch das Verbrennen schwerer
Hintergrund:
•
Die Stahlwolle reagiert mit dem Luftsauerstoff zu Eisen(II)oxid.
•
Reaktionsgleichung:
2 Fe + O2
2 FeO (grau)
Versuchsablauf:
Beginn: austariert
Ablauf
- 10
-
Ende
3.6
Verbrennen von Magnesium
Versuchsart:
•
Lehrerdemonstration
Versuchsmaterial:
•
Tiegelzange
•
Gasbrenner
•
Feuerfeste Unterlage
•
Feuerzeug
(oder Standzylinder mit
Sand)
Chemikalien:
•
Magnesiumband
•
Nicht direkt in die Flamme schauen!
•
Schutzbrille!
•
Gasbrenner entzünden
•
Ein Stück Magnesiumband (ca. 5-8cm) wird mit der
Versuchsanleitung:
Tiegelzange in die Brennerflamme gehalten und
angezündet
•
Brennendes Band über feuerfeste Unterlage halten
Beobachtung:
•
Magnesium verbrennt zu einem weißen Pulver
Hintergrund:
•
Das Magnesium reagiert mit dem Luftsauerstoff zu
Magnesiumoxid (Magnesia).
•
Reaktionsgleichung:
2 Mg + O2
- 11
2 MgO
-
3.7
Verbrennen von Schwefel
Versuchsart:
•
Lehrerdemonstration
Versuchsmaterial:
•
Verbrennungslöffel
•
Gasbrenner
•
Feuerzeug
Chemikalien:
•
Schwefel
•
Abzug! Dämpfe nicht einatmen!
•
Schutzbrille!
•
Eine kleine Menge Schwefel in den Verbrennungslöffel
Versuchsanleitung:
geben
•
Gasbrenner entzünden und damit Schwefel anzünden
Beobachtung:
•
„Weißer Rauch“, der stechend riecht, entsteht
Hintergrund:
•
Der Schwefel reagiert mit dem Luftsauerstoff zu
Schwefeldioxid.
•
Reaktionsgleichung:
S + O2
SO2
- 12
-
4 Säuren und Laugen
4.1
Allgemeines
Säuren werden in einem vereinfachten Modell als Protonendonatoren (Protonenspender)
bezeichnet, da sie den so genannten Säurewasserstoff sehr leicht in Form von Protonen
abgeben. Basen (Laugen) dagegen sind Protonenakzeptoren (Protonenempfänger).
In wässrigen Lösungen führt dies zu einer Verschiebung des Gleichgewichts zu Gunsten der
Oxonium-Ionen (H3O+) bei Säuren bzw. der Hydroxid-Ionen (OH-) bei Basen.
Als Laugen bezeichnet man Basen-Lösungen.
4.2
Nachweisreaktionen für Säuren
Versuchsart:
•
Schülerübung
Versuchsmaterial:
•
Bechergläser
Chemikalien:
•
Zitronensaft
•
Universalindikator
•
Verdünnte Salzsäure
•
Blaue Lackmuslösung
•
Verdünnte Essigsäure
•
Universalindikatorpapier
•
Blaukrautsaft
•
Blaues Lackmuspapier
•
Schwarzer Tee
•
Schutzbrille!
Versuchsanleitung:
•
Becherglas mit der zu überprüfenden Lösung zu ca. 1/3
füllen
•
Einen Streifen Testpapier in die Lösung halten oder einige
Tropfen Universalindikator bzw. blaue Lackmuslösung
zugeben
•
Farbe mit Farbskala vergleichen
Bei Schwarzem Tee und Blaukrautsaft:
Beobachtung:
•
Indikatorflüssigkeit in Becherglas geben
•
Einige Tropfen Säure zufügen
•
Färbung der Lösung beachten
•
Universalindikator und blaue Lackmuslösung schlagen bei
Anwesenheit von Säure nach einem Rotton um
•
Schwarzer Tee: Bei Anwesenheit von Säure hellt sich die
Farbe auf
•
Blaukrautsaft: Verfärbung nach rot in saurem Milieu (z.B.
Apfelstücke im Kraut
- 13
-
Rotkraut)
Hintergrund:
•
Durch die in Säuren vorhandenen Ionen ergibt sich in den
Indikatoren (meist Komplexverbindungen) eine
Verschiebung der Elektronen(wolken) in den Molekülen.
•
Dies äußert sich in einer Farbveränderung, die meist auf
einen bestimmten pH-Bereich festgelegt ist.
•
Beim Universalindikator werden mehrere Indikatoren
parallel verwendet, die in der Farbmischung ein
eindeutiges Ergebnis liefern.
4.3
Nachweisreaktionen für Laugen
Versuchsart:
•
Schülerübung
Versuchsmaterial:
•
Bechergläser
Chemikalien:
•
Seifenlauge
•
Universalindikator
•
Verdünnte Natronlauge
•
Rote Lackmuslösung
•
…
•
Universalindikatorpapier
•
Rotes Lackmuspapier
•
•
Schutzbrille!
Versuchsanleitung:
•
Becherglas mit der zu überprüfenden Lösung zu ca. 1/3
füllen
•
Einen Streifen Testpapier in die Lösung halten
•
Oder
•
Einige Tropfen Universalindikator, rote Lackmuslösung
bzw. Phenolphthalein-Lösung zugeben
Beobachtung:
•
Farbe mit Farbskala vergleichen
•
Universalindikator und rote Lackmuslösung schlagen bei
Anwesenheit von Basen nach einem Blauton um
Hintergrund:
•
Phenolphthalein ergibt eine Rotfärbung
•
Siehe 4.2
- 14
-
4.4
Elektrische Leitfähigkeit von Säuren und Laugen
Versuchsart:
•
Schülerübung
Versuchsmaterial:
•
Bechergläser (250ml)
•
2 Kohleelektroden mit Halterung bzw. Krokodilklemmen
•
Stromquelle
•
Stromessgerät
•
Kabel
•
Destilliertes Wasser
•
•
Verdünnte Schwefelsäure
•
•
•
Schutzbrille!
•
Stromkreis laut Versuchsskizze aufbauen
•
Becherglas bis zu 1/3 mit der zu prüfenden Flüssigkeit
Chemikalien:
Versuchsaufbau:
Versuchsanleitung:
füllen
•
Elektroden in die Flüssigkeit tauchen und Messgerät
beobachten
Beobachtung:
Hintergrund:
•
Kein Zeigerausschlag bei destilliertem Wasser
•
Die anderen Lösungen leiten den elektrischen Strom
•
Säure- und Basenlösungen enthalten Ionen, die den
elektrischen Strom leiten, z. B.
H3O+ und Cl- bei Salzsäure
Na+ und OH- bei Natronlauge.
- 15
-
4.5
Reaktion von Säuren mit Metallen
Versuchsart:
•
Schülerübung
Versuchsmaterial:
•
Reagenzgläser
•
Reagenzglasständer
•
Spatel
•
•
Eisenpulver
•
•
Magnesiumpulver
•
Verdünnte Schwefelsäure
•
Zinkpulver
•
Schutzbrille!
Versuchsanleitung:
•
Jeweils 3 Reagenzgläser mit einer Lösung ca. 1/3 füllen
•
Von jedem Metall jeweils eine kleine Spatelspitze voll in
Chemikalien:
jede Lösung geben (insgesamt drei Mal)
Beobachtung:
Hintergrund:
•
Wasser reagiert nicht sichtbar mit den Metallen
•
Die Säuren lösen unter Gasbildung die Metalle auf
•
Unedle Metalle werden von den verwendeten Säuren
angegriffen und unter Wasserstoffentwicklung aufgelöst.
•
Es entsteht eine Salzlösung.
•
Mögliche Reaktionsgleichungen:
Zn + 2 HCl
ZnCl2 + H2
Mg + H2SO4
Ausweitung:
•
MgSO4 + H2
Durchbohrten Stopfen mit rechtwinkligem Glasrohr auf
das Reagenzglas stecken
•
Entweichendes Gas in weiterem Reagenzglas auffangen
und nach o. g. Nachweisreaktion als Wasserstoff
identifizieren.
- 16
-
4.6
Reaktion von Säuren mit Kalk (Marmor)
Versuchsart:
•
Schülerübung
Versuchsmaterial:
•
Reagenzgläser
•
Reagenzglasständer
•
Spatel
•
•
•
•
Kalkstein bzw.
•
Verdünnte
Chemikalien:
Marmorteilchen
Schwefelsäure
•
Schutzbrille!
Versuchsanleitung:
•
Reagenzgläser mit jeweils einer Lösung zu ca. 1/3 füllen
•
Eine kleine Probe Kalkstein in jede Lösung geben
•
Wasser reagiert nicht sichtbar mit dem Kalk
•
Die Säuren lösen unter Gasbildung den Kalk auf
•
Kalk wird von den verwendeten Säuren angegriffen und
Beobachtung:
Hintergrund:
unter Kohlenstoffdioxidentwicklung aufgelöst.
•
Es entsteht eine Salzlösung.
•
Typische Reaktionsgleichung:
CaCO3 + 2 HCl
Ausweitung:
•
CaCl2 + CO2 + H2O
Durchbohrten Stopfen mit rechtwinkligem Glasrohr auf
das Reagenzglas stecken.
•
Entweichendes Gas in weiterem Reagenzglas auffangen
und nach o. g. Nachweisreaktion als Kohlenstoffdioxid
identifizieren.
- 17
-
4.7
Wirkung von Laugen auf organische Stoffe
Versuchsart:
•
Schülerübung, Langzeitversuch
Versuchsmaterial:
•
1 Reagenzglas
•
Reagenzglasständer
•
•
Haar
•
Schutzbrille!
Versuchsanleitung:
•
Reagenzgläser zur Hälfte mit Natronlauge füllen
•
Eine Haar in die Lösung geben
Beobachtung:
•
Natronlauge löst das Haar sehr langsam auf
Hintergrund:
•
Organische Stoffe (Haare, Wolle) sowie Fette und Öle
Chemikalien:
werden von Laugen angegriffen und aufgelöst.
•
Verwendung von Laugen als Reinigungsmittel (z.B.
Rohrreiniger).
- 18
-
4.8
Herstellung von Schwefeliger Säure
Versuchsart:
•
Lehrerdemonstration
Versuchsmaterial:
•
Verbrennungslöffel
•
Gasbrenner
•
Feuerzeug
•
Schwefel
•
Wasser
•
Universalindikator
•
Abzug! Dämpfe nicht einatmen!
•
Schutzbrille!
•
Den Standzylinder zu einem Drittel mit Wasser füllen
•
Einige Tropfen Universalindikator zugeben
•
Eine kleine Menge Schwefel in den Verbrennungslöffel
Chemikalien:
Versuchsanleitung:
•
Standzylinder mit Deckel
geben
•
Gasbrenner entzünden und damit Schwefel anzünden
•
Verbrennungslöffel in Standzylinder halten und mit Deckel
abdecken
Beobachtung:
Hintergrund:
•
„Weißer Rauch“, der stechend riecht, entsteht (s. o.)
•
Wasser färbt sich langsam von grün nach rot
•
Der Schwefel reagiert mit dem Luftsauerstoff zu
Schwefeldioxid, das sich langsam im Wasser löst.
•
Dadurch entsteht schweflige Säure, die den
Universalindikator rot färbt.
•
S + O2
SO2
SO2 + H2O
- 19
H2SO3
-
4.9
Herstellung von Kohlensäure
Versuchsart:
•
Schülerübung
Versuchsmaterial:
•
2 Reagenzgläser
•
Spatel
•
1 Gummistopfen mit
•
Reagenzglasständer
Bohrung
Chemikalien:
Versuchsanleitung:
•
Rechtwinkliges Glasrohr
•
Natriumhydrogencarbonat (NaHCO3)
•
Essig oder Zitronensäure
•
•
Universalindikator
•
Ein Reagenzglas zur Hälfte mit Wasser füllen und in den
Reagenzglasständer stellen
•
Rechtwinkliges Glasrohr mit kurzem Schenkel in den
durchbohrten Stopfen stecken
•
In das andere Reagenzglas etwas Natriumhydrogencarbonat geben und mit Säure übergießen
•
Sofort mit dem Stopfen verschließen und den langen
Schenkel des Glasrohres in das Wasser des ersten
Reagenzglases eintauchen
•
Nach dem Abebben der Reaktion einige Tropfen
Universalindikator in das Wasser zugeben
Beobachtung:
•
Natriumhydrogencarbonat schäumt auf und nach dem
Einleiten in das Wasser verfärbt sich dieses von grün
nach rot
Hintergrund:
•
Das Natriumhydrogencarbonat reagiert mit der zugefügten Säure und es entsteht Kohlenstoffdioxid (s. o.), das
sich langsam im Wasser löst.
•
Dadurch entsteht Kohlensäure, die den Universalindikator
rot färbt.
•
HCO3- + H3O+
CO2 + H2O
- 20
CO2 + 2 H2O
H2CO3
-
4.10 Herstellung von Natronlauge aus Natriumhydroxid-Plätzchen
Versuchsart:
•
Lehrerdemonstration
Versuchsmaterial:
•
Becherglas (100ml – 250ml)
•
Spatel
•
Glasstab
•
Natriumhydroxid-Plätzchen (NaOH)
•
•
Universalindikator
•
Schutzbrille!
Versuchsanleitung:
•
Ein Becherglas zur Hälfte mit Wasser füllen
•
1-2 Natriumhydroxid-Plätzchen mit Spatel zugeben
•
Mit Glasstab umrühren
•
Chemikalien:
Universalindikator in die Lösung geben
Beobachtung:
Hintergrund:
•
Natriumhydroxid löst sich auf
•
Blaufärbung nach Zugabe von Universalindikator
•
Das Natriumhydroxid löst sich in dem Wasser.
•
Dadurch entsteht Natronlauge, die den Universalindikator
blau färbt.
•
Reaktionsgleichung:
+H2O
NaOH
(NaOH)aq
- 21
-
4.11 Herstellung von Natronlauge aus elementarem Natrium
Versuchsart:
•
Lehrerdemonstration
Versuchsmaterial:
•
Becherglas (500ml) oder Kristallierschale
•
Messer
•
Filterpapier (Rundfilter)
•
Pinzette
•
Natrium (elementar)
•
•
•
Schutzbrille!
Versuchsanleitung:
•
Das Becherglas zur Hälfte mit Wasser füllen
•
Vorsichtig ein bisschen Natrium aus der Schutzflüssigkeit
Chemikalien:
entnehmen und auf dem Filter ablegen
•
Mit dem Messer ein ca. erbsengroßes Stück abschneiden
•
Den Rest wieder in das Vorratsgefäß geben.
•
Natrium Stück in das Wasser geben
•
Phenolphthalein-Lösung zugeben
Beobachtung:
Hintergrund:
•
Natrium flitzt auf dem Wasser herum und „löst sich auf“
•
Evtl. hell leuchtende Flamme
•
Rotfärbung nach Zugabe von Phenolphthalein
•
Das Natrium reagiert heftig mit dem Wasser unter
Wasserstoffentwicklung.
•
Dadurch entsteht Natronlauge, die durch das
Phenolphthalein rot gefärbt wird.
•
ACHTUNG! Der Wasserstoff kann sich unter Umständen
durch die entstehende Temperatur entzünden.
•
Reaktionsgleichung:
2 Na + 2 H2O
- 22
-
2 NaOH + H2
5 Salze
5.1
Allgemeines
Salze bestehen aus Ionen, die in einem starren Gitter miteinander in Wechselwirkung treten.
Sie lassen sich in einen Metallanteil (Kation) und einen Säureanteil (Anion) aufteilen.
5.2
Elektrische Leitfähigkeit von Kochsalz
Versuchsart:
•
Schülerübung
Versuchsmaterial:
•
•
Stromquelle
•
2 Kohleelektroden mit
•
Stromessgerät
Halterung bzw.
•
Kabel
•
Zinkchlorid (ZnCl2)
Krokodilklemmen
Chemikalien:
•
•
Natriumchlorid (NaCl)
•
Stromkreis laut Versuchsskizze aufbauen
•
Festes Salz in ein Becherglas geben
•
Elektroden in das Salz tauchen und Messgerät
Versuchsaufbau:
Versuchsanleitung:
beobachten
•
Salz mit Wasser auflösen
•
Elektroden in die Flüssigkeit tauchen und Messgerät
beobachten
Beobachtung:
Hintergrund:
•
Kein Zeigerausschlag bei festem Salz
•
Salzlösung leitet den elektrischen Strom
•
In der festen Form liegt das Salz als Ionengitter vor. Die
Ionen sind hier so stark gebunden, dass sie sich nicht frei
bewegen können. Ein angelegter Strom kann nicht
weitergeleitet werden.
•
In der Lösung ist das Kristallgitter zerstört, die Ionen (z. B.
Na+, Cl-, Zn2+, …) sind frei beweglich. Strom kann
weitergeleitet werden.
- 23
-
5.3
Flammenfärbung
Versuchsart:
•
Schülerübung
Versuchsmaterial:
•
Magnesiastäbchen
•
Gasbrenner
•
Becherglas (100ml)
•
Feuerzeug
•
Uhrgläser
•
Kobaltglas
•
Konzentrierte Salzsäure
•
Strontiumchlorid (SrCl2)
•
Lithiumchlorid (LiCl)
•
Kaliumchlorid (KCl)
•
Natriumchlorid (NaCl)
•
Bariumchlorid (BaCl2)
•
Calciumchlorid (CaCl2)
•
Kupferchlorid (CuCl2)
•
Schutzbrille!
Versuchsanleitung:
•
Testsubstanzen in Uhrgläser geben
•
Salzsäure in Becherglas abfüllen
•
Gasbrenner anzünden und nichtleuchtende (=blaue)
Chemikalien:
Flamme einstellen
•
Magnesiastäbchen ausglühen und in Salzsäure tauchen,
solange bis keine Färbung der Flamme mehr auftritt
•
Mit feuchtem Magnesiastäbchen einige Kristalle einer
Testsubstanz aufnehmen und in Brennerflamme halten
•
Bei Kalium die Flammenfärbung durch das blaue
Kobaltglas betrachten
•
Vor erneutem Test Magnesiastäbchen abbrechen und
erneut ausglühen
Beobachtung:
•
Flamme färbt sich jeweils unterschiedlich
Hintergrund:
•
Jedes Metall färbt die Flamme charakteristisch.
Möglichkeit zur Analyse.
•
Flammenfärbungen:
Natrium
leuchtend gelb
Kalium
rotviolett
Lithium
karminrot
Strontium
karminrot
Calcium
ziegelrot
Barium
gelbgrün
Kupfer
grün
- 24
-
5.4
Kristalle züchten
Versuchsart:
•
Schülerübung
Versuchsmaterial:
•
•
Pinzette
•
Holzstab
•
Gasbrenner oder
•
Faden
Heizrührer
•
Chemikalien:
Spatel
•
•
Kaliumaluminiumsulfat KAl(SO4)2 * 12 H2O L=110g/l
•
Kaliumchromsulfat KCr(SO4)2 * 12 H2O
•
Kupfersulfat CuSO4 * 5 H2O L=317g/l
•
Herstellen einer gesättigten Lösung:
L=250g/l
Versuchsaufbau:
Versuchsanleitung:
Wasser auf ca. 40°C erwärmen, Salz im Überschuss
zugeben und darin auflösen.
Abkühlen lassen und nach Bildung von Bodensatz in
neues Glas dekantieren.
Ca. 1 Woche stehen lassen.
•
Impfkristall aus Bodensatz aussuchen.
•
Züchtung der Kristalle:
Impfkristall an Fadenknüpfen und am Stab aufhängen.
An ruhigem und nicht zu trockenem Ort wachsen lassen.
Hinweise:
•
Möglicher Schutz des Kristalls durch Haarlack.
•
Weitere gut geeignete Salze:
rotes und gelbes Blutlaugensalz
(Kaliumhexacyanoferrate),
Ammoniumaluminiumsulfat,
Kaliumnatriumtartrat
•
Mischung der Alaune:
Erst Cr-Alaun wachsen lassen, dann in Al-Alaun
umhängen.
Oder:
Verschiedene Mischungsverhältnisse Cr:Al
1:10, 1:20, 1:50 bis 1:200
Töne.
- 25
-
verschiedene Bordeaux-
5.5
Herstellung von Salz durch Neutralisation
Versuchsart:
•
Schülerübung
Versuchsmaterial:
•
Becherglas (100ml)
•
Tropfpipette
•
Objektträger
•
Verdünnte Natronlauge (bis 2%)
•
Verdünnte Salzsäure (bis 10%)
•
Universalindikator-Lösung
•
Schutzbrille!
Versuchsanleitung:
•
20ml Natronlauge in das Becherglas geben
•
Einige Tropen Indikator zugeben
•
Mit der Pipette solange Salzsäure zutropfen und
Chemikalien:
umschütteln bis der Indikator pH 7 anzeigt.
•
Einen Tropfen der Flüssigkeit auf einen Objektträger
geben und verdunsten lassen
Beobachtung:
•
Auf dem Objektträger bleibt ein Salzrand zurück
Hintergrund:
•
Die Natronlauge und die Salzsäure neutralisieren sich
gegenseitig und es entsteht eine Natriumchlorid-Lösung
•
Das Wasser aus der Lösung verdunstet, zurück bleibt
Natriumchlorid (Kochsalz)
•
Reaktionsgleichung:
NaOH + HCL
5.6
NaCl + H2O
Herstellung von Salz aus Metall und Säure
Siehe Versuch 4.5 Reaktion von Säuren mit Metallen.
Wortgleichung und Beispiel:
Metall + Säure
Zink + Salzsäure
Salz + Wasserstoff
Zinkchlorid + Wasserstoff
- 26
-
6 Anhang
6.1
Entsorgungshinweise
- 27
-
Aus: Beck, Wolfgag, et.al., Chemie 1, Lehrerband, Oldenbourg-Verlag, München, 1992
- 28
-
6.2
Folien und Arbeitsblätter
Folgende Folien und Arbeitsblätter werden bei den beschriebenen Versuchen eingesetzt:
•
Gefahrensymbole
•
Aufbau eines Gasbrenners (Teclubrenner) und Benutzungshinweise
•
Wichtige Geräte im Chemieunterricht
•
Lösungen der Arbeitsblätter
- 29
-
Gefahrensymbole
Symbol
Kurzbeschreibung
Erläuterung und Verhaltensregeln
- 30
-

Chemische Schulversuche für die 7. und 8. Jahrgangsstufe

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