Die Stoffklasse der Metalle - asset.klett.de Reaktionen Sauerstoff.pdf · Die Stoffklasse der Metalle 1. Metalle sind wichtige Werk-, Gebrauchs- und Baustoffe. Vom kleinsten Nagel
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Die Stoffklasse der Metalle
1. Metalle sind wichtige Werk-, Gebrauchs- und Baustoffe. Vom kleinsten Nagel bis zur größten Brücke reicht der Einsatzbereich der Metalle. Sie haben gemeinsame Eigenschaften. Betrachte die Fotos und fülle die Kästen aus.
2. Wann spricht man von einer Stoffgruppe?
3. Metalle werden aufgrund ihrer Dichte eingeteilt. Erläutere.
Leichtmetall:
4. Warum werden Metalle oft in elektrischen Geräten verwendet?
.
5. Warum werden Metalle gerne für Schmuckstücke verwendet?
6. Welche Epochen in der Geschichte tragen die Namen von Metallen bzw. Legierungen?
7. Gold und Silber kommen „gediegen“, d. h. in metallischer Form vor; woraus müssen die übrigen Metalle gewonnen werden?
Vor Versuchsbeginn mit der Lehrkraft Sicherheitsmaß-nahmen und Entsorgung durchsprechen!
a) Stelle eine brennende Kerze auf eine Holzplatte. Stülpe ein Glasrohr über die Kerze. Decke das obere Ende des Glasrohrs mit einer Glasplatte ab.
b) Wiederhole den Versuch und stelle das Glasrohr auf zwei Holzklötzchen. Lasse das Glasrohr oben offen.
Beobachtung:
b) Die Kerzenflamme brennt weiter.
Auswertung:
Versuchsanleitung V2:
Gib in ein Reagenzglas 2 Streichhölzer mit dem Zündkopf nach unten und erhitze über der Bren-nerflamme.
Beobachtung:
Auswertung:
Aufgabe:
Auf einer Metallplatte liegen ein Stück Pappe, ein Holzstück, ein Stück Kohle und Zündhölzer. Mite einer Brennerflamme wird die Plattenmitte von unten erhitzt. Was zündet zuerst?
Versuchsprotokoll: Die Bedingungen einer Verbrennung
An einer Tankstelle ist zu lesen: Rauchen, offenes Licht und Feuer verboten. Was macht den Um-gang mit Benzin so gefährlich? In der Presse wird öfters von Staubexplosionen berichtet. Wie kommt es dazu?
1. Auf dem Foto ist ein Versuch mit Benzin zu sehen. Ergänze den Lückentext, der ihn beschreibt.
Oben auf der schräg angeordneten Blech-
rinne befindet sich ein mit Wundbenzin
getränkter Nähert man dem
unteren Ende der Rinne eine
, so die , die
sich in der Metallrinne angesammelt haben,
sofort von unten nach oben.
Auswertung (der Begriff Flammtemperatur muss benutzt werden)
2. Eine Stoffportion wird durch einen Würfel dargestellt. Was passiert, wenn die Stoffportion zerteilt wird?
Wird eine Portion eines Feststoffes (der Würfel) so bleibt zwar seine
(Volumen) erhalten, aber seine sich.
3. Ein Würfel, hat die Seitenlänge 1 cm.
a) Wie groß ist die Gesamtoberfläche des Würfels?
b) Wie groß ist die gesamte Oberfläche, wenn der Würfel in acht Würfel geteilt wird?
4. Wenn man die Aussagen zur Oberfläche auf Verbrennungsvorgänge überträgt, was könnte man dann annehmen? Was passiert beispielsweise, wenn man einen Holzklotz, Holzspäne und Holzstaub anzündet?
1. Beim Löschen von Bränden muss dafür gesorgt werden, dass mindestens eine der Voraus- setzungen für einen Brand nicht mehr gegeben ist. Vervollständige die Tabelle.
Voraussetzung einer Verbrennung
Maßnahmen zur Brand- bekämpfung (allgemein)
Beispiele zur Brand- bekämpfung
2. Die Tabelle gibt eine Übersicht über die Brandklassen und die geeigneten Löschmittel. Vervoll-ständige die Tabelle. Trage die Buchstaben der Brandklassen bei den Symbolen ein.
Rätsel zum Thema FeuerEin kleines Buchstabenrätsel über das Thema Feuer führt zu einer wichtigen Aussage. Versuche zuerst die Fragen zu beantworten und trage die Buchstaben der Lösungs- wörter in die dafür vorgesehenen Kästchen ein. Die gefundenen Buchstaben sind dann mithilfe der Zahlen in die Lösungszeilen einzutragen (Ä = AE).
1. Macht Menschen von Tages- und Nachtzeit unabhängig
1 2 3 4 5
2. Bietet Schutz vor Kälte und Frost
6 11 10 8 9 10
3. Das Schmelzen von Erzen dient der
9 10 5 11 1 1 12 10 6 2 13 13 14 13 12
4. Spielen an Weihnachten und Geburtstagen eine Rolle
15 10 8 16 10 13
5. Wird oft als Abschluss bei Volksfesten zur Freude Aller eingesetzt
17 10 14 10 8 6 10 8 15
R
6. Motoren in Verkehrsmitteln dienen der
17 18 8 5 19 10 6 10 12 14 13 12
7. Begleiterscheinung eines Gewitters
19 1 2 5 16
8. Unachtsamkeit und Leichtsinn führen dazu
19 8 11 13 20
9. Abgase der Benzinverbrennung in Kraftwagen führen dazu
14 9 6 10 1 5 19 10 1 11 21 5 14 13 12
Lösung: Diese Schritte waren für die Entwicklung der Menschheit von großer Bedeutung!
1. In den Sommermonaten kommt es immer wieder zu verheerenden Waldbränden. Die Fotos dokumentieren einen solchen Waldbrand. Beschreibe die Fotos mit den verschiedenen Maß-nahmen zur Bekämpfung des Brandes und beschreibe sie in einem Text.
Vor Versuchsbeginn mit der Lehrkraft Sicherheitsmaßnahmen und Entsorgung durchsprechen!
1. Wiege das leere Porzellanschälchen und notiere die Masse in der Tabelle.2. Gib Eisenwolle in das Porzellanschälchen und wiege erneut. Berechne die Masse der Eisenwolle.
Beschreibe Aussehen und Festigkeit in der Tabelle.3. Stelle das Porzellanschälchen mit der Eisenwolle neben die Waage, entzünde den Gasbrenner
und erhitze die Eisenwolle vorsichtig von der Seite mit der schwach rauschenden Flamme. Was kann man beobachten?
4. Stelle das Porzellanschälchen mit der Eisenwolle nach dem Abkühlen wieder auf die Waage und bestimme die Masse des Reaktionsproduktes (Tabelle).
5. Verreibe das Verbrennungsprodukt und vergleiche dessen Farbe und Festigkeit mit der Eisen-wolle vor dem Glühen (Tabelle).
Beobachtung:
Zu 3:
Vor dem Versuch (Beispiel) Nach dem Versuch (Beispiel)
Masse des leeren Porzellanschälchens in g
Masse des leeren Porzellan-schälchens in g
Masse des Porzellanschälchens mit Eisenwolle in g
Masse des Porzellanschälchens mit Eisenwolle in g
Masser der Eisenwolle in gMasse des Reaktionsproduktes in g
1. Die Grafik zeigt die Zusammensetzung tro-ckener, reiner Luft, d. h. die Luftfeuchtigkeit wurde nicht berücksichtigt. Beschreibe die Grafik. Beginne dabei mit dem Bestandteil, der den meisten Raum einnimmt.
2. In geringem Umfang kann die Zusammenset-zung der Luft auf der Welt schwanken: erläu-tere.
78,08 l = 0,93 l =
0,04 l = 20,95 l =
3. Trage 5 Eigenschaften der Luftbestandteile in die Tabelle ein.
4. Ergänze die Tabelle über die Verwendung der Luftbestandteile.
1. Ergänze den Lückentext zum Thema Wertigkeit. Sie wird durch die Steckmöglichkeit der Bausteine dargestellt.
Der Begriff Wertigkeit ist ein Hilfsmittel, mit dem man Formeln erstellen kann. Die Wertigkeit
eines Atoms gibt an, Wasserstoffatome dieses Atom binden kann. Das Wasserstoffatom
ist immer (e B 1). Ein Sauerstoffatom kann Wasserstoffatome binden (e B 2), also
ist es selbst . In einer Verbindung sind alle Wertigkeiten ausgeglichen oder „abgesät-
tigt“ (e B 3). Sind mehrere gleichartige Atome in der Verbindung vorhanden, so wird ihre Zahl in
der Formel tiefgestellt hinter das Symbol geschrieben. Man erhält also die Formel H2O.
2. Was kann aus (e B 4) abgeleitet werden?Atom Symbol Wertigkeit
Wasserstoff H I
Magnesium Mg II
Sauerstoff O II
Aluminium Al III
Kupfer Cu I, II
Kohlenstoff C II, IV
Schwefel S II, IV, VI
Stickstoff N II, III, V
Die Formel müsste lauten: Mg1O1, weil sich 1 Magnesiumatom mit 1 Sauerstoffatom ver-bunden hat. Die „1“ wird aber nicht geschrie-ben, daher lautet die „richtige“ Formel .
1. Formuliere für die Reaktion von Zink mit Schwefel mithilfe von Bausteinen (e B 1) die Reaktionsgleichung.
Das Reaktionsschema:
Ein II-wertiges Zinkatom bindet ein II-wertiges Schwefelatom. Die Wertigkeiten gleichen sich aus.
Die Reaktionsgleichung:
2. Formuliere mithilfe von (e B 2) für die Reaktion von Aluminium mit Schwefel zu Aluminium- sulfid die Reaktionsgleichung. Zunächst das Reaktionsschema:
Die Wertigkeit von Aluminium ist vorgegeben: die Wertigkeit von Schwefel gegenüber Aluminium ist
Die Reaktionsgleichung kann erst nach Ermittlung der richtigen Formel aufgestellt werden. Sie steht auf der rechten Seite der Gleichung
+ x
Die linke Seite der Reaktionsgleichung ergibt sich aus den einzeln aufgezählten Teilchen der Formel:
+ x Al2S3
3. Für die Reaktion von Aluminium mit Sauerstoff zu Aluminiumoxid soll die Reaktionsgleichung abgeleitet werden. Das Reaktionsschema lautet:
Was ist aus e B 3 für den Reaktionspartner Sauerstoff zu entnehmen?
Wie lautet die Formel für Aluminiumoxid?
Wie viele Aluminiumatome müssen für die drei Sauerstoffmoleküle (bzw. 6 Sauerstoffatome) ein-gesetzt werden? Wie lautet die Reaktionsgleichung?
SZn + Zn
S
Aluminium (Al)III-wertig
Sauerstoff (O)II-wertig
Die Wertigkeit festlegen
Nun in einzelnen Schritten die Wertigkeit ausgleichen
Formel ablesen
a) b) c) d)
?
?
e)
?
f) g)
Al
AlAl Al Al
O OO
O
O
O
O
AlO
Al
O OAl
O
Al AlO
AlO
O
O
Al AlO O
Alle Wertigkeiten sind „abgesättigt“.Die Zusammensetzung stimmt. Aus 2x Alund 3x S wird die richtige Formel Al2S3
1. Beim starken Erhitzen von Silberoxid im Reagenzglas (1) entsteht ein feinpulvriger, weißer Rück-stand an der Reagenzglaswand. Hält man einen glimmenden Holzspan in das Reagenzglas, so leuchtet er im freigesetzten Sauerstoff hell auf (2). Die Glimmspanprobe zeigt an, dass Sauerstoff entstanden ist (2). Der weiße Rückstand lässt sich zu einem Silberkügelchen zusammenschmel-zen (3). Aus Silberoxid ist durch ständige Energiezufuhr metallisches Silber und Sauerstoff ent-standen. Silberoxid hat Sauerstoff abgegeben. Diesen Vorgang nennt man Reduktion.
2. Notiere das Reaktionsschema und gib den Energieverlauf an.
3. Die Reduktion ist eine Umkehrung der Oxidation. Fülle die Tabelle aus.
Oxidation: + x Metalloxid
Reduktion: Metalloxid
x +
4. Hält man ein brennendes Magnesiumband in einen Standzylinder mit Kohlenstoffdioxid, so wird die Flamme nicht erstickt. Sie brennt viel-mehr knisternd und grell-leuchtend in einer heftigen Reaktion weiter.
5. Was ist zu beobachten und wie kann es erklärt werden? Ergänze den Lückentext.
Die Reaktion ist . Es entsteht weißes (1), und
an der Glaswand setzen sich Flocken (2) von ab.
Also muss das Magnesium dem Kohlenstoffdioxid seinen
haben. Magnesium hat in dieser Reaktion das Kohlenstoffdio-
xid zu Kohlenstoff . Magnesium ist bei dieser Reaktion also ein
.
6. Schreibe das Reaktionsschema der Reaktion von Kohlenstoffdioxid mit Magnesium auf.
1. Die Abbildung zeigt einen Versuchsaufbau für eine Reaktion, in der Kupferoxid durch Wasser-stoff reduziert wird. Kupferoxid kann durch Wärmezufuhr nicht reduziert werden. Deshalb setzt man ein Reduktionsmittel ein. Hier ist es Wasserstoff.
2. Ergänze den Lückentext.
(1) strömt aus der Druckflasche über schwarzes (3). Der Wasserstoff
lässt sich, nachdem alle Luft aus der Apparatur wurde ( probe!), an der Glas-
spitze (5). Am Kupferoxid erfolgt zunächst Veränderung. Erst durch Zufuhr von
mit dem Gasbrenner (4) setzt eine ein. Der Brenner kann entfernt
werden. Am Kupferoxid zeigt eine typische die Bildung von metallischem (2)
an. Die an der Glasspitze wird kleiner. Offensichtlich wird bei der Reaktion
verbraucht. Im gekühlten U-Rohr sammelt sich eine klare (6) an. Sie kann mit
Watesmopapier als identifiziert werden. Das Kupferoxid hat also seinen an
den abgegeben, es wurde reduziert. Der Wasserstoff wurde durch die Aufnahme von
zu oxidiert.
3. Formuliere das Reaktionsschema.
4. Bei der Reaktion laufen zwei Vorgänge gleichzeitig ab. Ergänze die Tabelle und den Text.
Reduktion
Oxidation (= Wasser)
Reduktion und Oxidation ergeben zusammen die .
Wasserstoff reduziert Kupferoxid. Wasserstoff ist hier ein mittel.
Kupferoxid oxidiert Wasserstoff. Kupferoxid ist hier ein mittel.
Vor Versuchsbeginn mit der Lehrkraft Sicherheitsmaßnahmen und Entsorgung durchsprechen!
a) Prüfe durch Biegen mithilfe einer Pinzette die Elastizität einer Rasierklinge (e B 1).b) Fasse die Rasierklinge mit einer Tiegelzange und lasse sie in der rauschenden Brennerflamme
durchglühen, "Ausglühen" (e B 2).c) Tauche die noch glühende Rasierklinge in eine Schale mit kaltem Wasser, "Abschrecken"
(e B 3). Prüfe wie bei a) die Elastizität.d) Nimm eine weitere Rasierklinge, lasse sie durchglühen und tauche sie dann in kaltes Wasser.
Halte nun die Rasierklinge in die schwach leuchtende Brennerflamme, bis sie gerade zu glühen anfängt ("Anlassen"; e B 4). Prüfe nach dem Erkalten erneut ihre Elastizität.