3.10 Wasser, ein Oxid. Aufgabe. Ist Wasser ein Element oder eine Verbindung?

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1 Naturwissenschaften - Chemie - Anorganische Chemie - 3 Wasser, Wasserbestandteile und Wasserreinigung (P755400) 3.0 Wasser, ein Oxid Experiment von: Seb Gedruckt: :4:25 intertess (Version 3.2 B24, Export 2000) Aufgabe Aufgabe Ist Wasser ein Element oder eine Verbindung? Stelle fest, bei welchen Vorgängen Wasser entsteht. Raum für Notizen Wenn Sie als Lehrer angemeldet sind, finden Sie nachstehend eine Schaltfläche für Zusatzinformationen. - -

2 Zusatzinformationen Lernziele Bei der Verbrennung wasserstoffhaltiger Substanzen entsteht Wasser. Wasser ist also ein Oxid und demnach eine Verbindung. Hinweise zu Aufbau und Durchführung Vorbereitungen Statt Eiswasser kann auch gekühltes Wasser (aus dem Kühlschrank) verwendet werden. Bei Verwendung von Wasser mit Raumtemperatur als Kühlmittel ist der Kondensationseffekt sehr gering. Die Verwendung einer Wasserstrahlpumpe ist nicht zwingend, es kann auch mit einem Pipettierball oder Peleusball Verbrennungsgas angesaugt werden oder ganz auf Unterdruck verzichtet werden. Hierbei entstehen aber nur geringste Mengen kondensiertes Wasser, die allerdings mit entwässertem Kupfersulfat nachgewiesen werden können. Anmerkungen zu den Schülerversuchen Um den zeitaufwendigen Abbau der Versuchsapparatur zu vermeiden, können die Verbrennungsprodukte auch über die Kühlfalle abgesaugt werden. Hierbei muss allerdings das Reagenzglas gewechselt werden, auch kann die Kondensation an kalten Oberflächen nicht gezeigt werden. H- und P- Sätze Brennspiritus: H225: Flüssigkeit und Dampf leicht entzündbar. P20: Von Hitze/Funken/offener Flamme/heißen Oberflächen fernhalten. Nicht rauchen. Gefahren Brennspiritus ist leichtentzündlich. Alle offenen Flammen löschen! Schutzbrille tragen! Gummi-Glas-Verbindungen mit Glycerin gleitend machen. Keine Gewalt anwenden! - 2 -

3 Methodische Bemerkungen Anhand der Klärung des Charakters der Verbindung Wasser als Oxid ist insbesondere Aufgabe 4 in eine Wiederholung der Begriffe Reduktion/Reduktionsmittel möglich, die hier erstmals auf eine Flüssigkeit angewandt werden. Diese Wiederholung erfordert bei den Schüler/Innen ein gewisses Umdenken, da in ihrer Vorstellungswelt sehr schnell die Begriffe Oxid/Reduktionsmittel etc. mit Feststoffen gleichgesetzt werden. Die Vorgehensweise: Identifizierung als Verbindung - Analyse - Synthese entspricht streng naturwissenschaftlicher Methodik und sollte auch so im problemorientierten Unterrichtsgespräch den Schülern vermittelt werden

4 Material Material Material aus "TESS Chemie Set Anorganische Chemie" (Bestellnr ) Position Material Gummischlauch, Innen-d = 6 mm Bestellnr Menge Gummischlauch-Vakuum-, Innen-d = 6 mm Doppelmuffe Universalklemme, Stellschraube an beweglicher Seite Schutzbrille, farblose Scheiben Stativfuß, variabel Reagenzglasbürste, d = 25 mm, l = 270 mm Stativstange Edelstahl, l = 400 mm Messzylinder, 0 ml, PP Wasserstrahlpumpe, Kunststoff Tiegelzange, Edelstahl, l = 200 mm Reagenzglasgestell mit 6 Bohrungen, d = 22 mm, Holz Gummistopfen 7/22, Bohrung 7 mm Abdampfschale 75 ml, d = 80 mm Trichter, d = 80 mm, Glas Reagenzglas, d = 20 mm, l = 80 mm, SB 9, mit Ansaugstutzen Becherglas DURAN, hohe Form, 250 ml Glasröhrchen, rechtwinklig, , 0 Stück () Chemikalien, zusätzliches Material Position Material Bunsenbrenner mit Nadelventil, Erdgas, DIN-Ausführung Bestellnr Menge Sicherheits-Gasschlauch, DVGW Holzspäne, l = 35 cm, d = 3 mm, 200 Stück () Glycerin, 99%, 250 ml Ethanol, Lösemittel (Brennspiritus), 000 ml Eiswasser Für das Experiment benötigte Materialien - 4 -

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6 Aufbau Aufbau Gefahren Brennspiritus ist leicht entzündlich. Alle offenen Flammen löschen! Schutzbrille aufsetzen! Gummi-Glas-Verbindungenm mit Glycerin gleitend machen. Keine Gewalt anwenden! Aufbau Baue das Stativ nach Abb. - Abb. 4 mit zwei Muffen auf. Bringe die Universalklemmen im rechten Winkel zueinander an (Abb. 5 + Abb. 6). Abb. Abb. 2 Abb. 3 Abb

7 Abb. 5 Abb. 6 Gib einen Tropfen Glycerin auf das Ende des Winkelrohres (Abb. 7) und drehe es mit dem langen Schenkel vorsichtig in die Bohrung des Stopfens (Keine Gewalt anwenden!) (Abb. 8). Abb. 7 Abb. 8 Spanne das Reagenzglas in die untere Universalklemme ein (Abb. 9). Verschließe mit dem Stopfen das Reagenzglas (Abb. 0) und drehe das Winkelrohr soweit in den Stopfen, dass der lange Schenkel fast den Boden berührt. Spanne den Trichter in die andere Universalklemme ein (Abb. ). Verbinde mit einem längeren Schlauchstück den Glastrichter und das offene Ende des Winkelrohres, so dass eine durchgehend geschlossene Apparatur entsteht (Abb. 2). Abb. 9 Abb

8 Abb. Abb. 2 Senke die Apparatur ab, so dass das Reagenzglas zu einem Drittel in das daruntergestellte Becherglas mit Eiswasser eintaucht (Fig. 3). Abb

9 Durchführung Durchführung Ablauf Schließe die Wasserstrahlpumpe über den Vakuumschlauch an den Ansatzstutzen des Reagenzglases an (Abb. 4) und stelle einen milden Unterdruck ein. Abb. 4 Halte die Sparflamme des Brenners unter den Trichter und lass die Verbrennungsprodukte ca. 5 Minuten durch die Apparatur strömen (Abb. 5). Abb. 5 Gieße das Eiswasser aus und trockne das Becherglas. Lösche die Brennerflamme. Fülle die Abdampfschale mit ca. 3 ml Brennspiritus (Abb. 6), entferne die Abfüllflasche und den Messzylinder. Entzünde den Holzspan, lösche alle anderen Flammen und entzünde mit dem Holzspan den Brennspiritus (Abb. 7). Halte mit der Tiegelzange den Boden des trockenen und noch kühlen Becherglases über die Brennspiritusflamme (Abb. 8)

10 Abb. 6 Abb. 7 Abb

11 Auswertung Auswertung Frage : Notiere deine Beobachtungen. a) Bunsenbrennerflamme: b) Brennspiritusflamme: a) Bunsenbrennerflamme: Sobald die Flamme unter die Trichteröffnung gehalten wird, beschlägt der Trichter. Die kondensierte Flüssigkeit verdampft nach einiger Zeit wieder und kondensiert im Winkelrohr, bis sie sich schließlich im gekühlten Reagenzglas sammelt. b) Brennspiritusflamme: Das kalte Becherglas beschlägt in der Brennspiritusflamme, es bilden sich an der Oberfläche kleine wässrige Tropfen. - -

12 Fragen und Aufgaben Fragen und Aufgaben Frage : Ziehe die Schlussfolgerungen aus den Beobachtungen. Bei der Verbrennung von Erdgas (Stadtgas) oder Brennspiritus an Luft entsteht Wasser, das in der Kälte kondensiert. Wasser ist also ein Verbrennungsprodukt. Frage 2: Zu welcher Stoffklasse gehört nach dem Versuchsergebnis Wasser? Beantworte anhand der Schlussfolgerungen die Ausgangsfrage. Da Wasser ein Verbrennungsprodukt ist, muss es also ein (bei Raumtemperatur flüssiges) Oxid sein. Demnach ist Wasser also eine Verbindung und kein Element

13 Frage 3: Wie lässt sich beweisen, dass es sich bei der entstandenen Flüssigkeit tatsächlich um Wasser handelt? Man könnte den Schmelz-/Siedepunkt der Flüssigkeit feststellen oder wasserfreies Kupfersulfat als Nachweismittel einsetzen. Frage 4: Wie ließen sich der andere/die anderen Bestandteile des Wassers ermitteln? Da Wasser nach dem Ergebnis des Versuchs ein Oxid ist, müsste es sich wie die anderen Oxide durch ein Reduktionsmittel zum Element reduzieren lassen

14 Frage 5: Am Auspuff eines Autos bildet sich beim Starten an kalten Tagen Nebel. Erkläre diese Beobachtung