2. Säuren - Adler Verlag Holberg GbR

2. Säuren
2.1. Herstellung von Chlorwasserstoff und Salzsäure
Informationen für die Schüler
- Am Lehrerpult stehen Versuche mit gefährlichen Stoffen an.
- Hier gilt es einiges zu beobachten und zu besprechen.
- Anschließend werden Aufgaben an die Arbeitsgruppen vergeben.
Die Ergebnisse werden noch heute kontrolliert,
die erfolgreichsten Gruppen bekommen einen Leistungspunkt.
- Die Schüler sollen jetzt nach vorne kommen (Sitzordnung D).
1. Zentraler Versuch
Der Lehrer stellt die vorbereitete Versuchsapparatur auf das Lehrerpult.
Das gebogene Glasrohr soll im Becherglas knapp über der Wasseroberfläche enden.
Der Lehrer informiert:
- In den Erlenmeyerkolben wird Kochsalz gegeben (einige Spatellöffel).
- In den Tropftrichter kommt konzentrierte Schwefelsäure.
(Schülerversuche mit konzentrierter Schwefelsäure sind verboten.)
(Als Tropftrichter eignen sich ggf. auch der Zylinder eines Kolbenprobers.)
- In das Becherglas wird Leitungswasser eingefüllt.
- Es sind zwei Reaktionen zu beobachten.
A = Ausgangsstoffe
P = Produkte
Reaktion 1: A1 + A2 → P1 + P2
Reaktion 2: A3 + A4 → P3 + P4
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2. Chronologische Abfolge der Versuchsschritte
PrÄfung des pH – Wertes von Wasser in einem Becherglas:
Das Wasser ist neutral
PrÄfung der elektrischen LeitfÇhigkeit des Wassers:
Beobachtung:
Die GlÄhlampe leuchtet nicht, das Wasser leitet
keinen elektrischen Strom / bzw. schlecht.
Deutung:
Es enthÇlt keine / bzw. zu wenig Ionen.
In den Erlenmeyerkolben kommen einige SpatellÉffel Kochsalz.
In den Tropftrichter kommt konzentrierte SchwefelsÇure.
In ein leeres Becherglas unter dem Glasrohr wird soviel Wasser geschÄttet,
so dass ein kleiner Spalt bleibt.
Eigenschaften des entstehenden Rauches (Gases):
- Der Rauch (das Gas) verursacht in der Nase ein Stechen.
(Abstand / bzw. Abzug)
In den Rauch wird nasses Indikatorpapier gehalten
→ Farbumschlag
→ Der Rauch / das Gas bildet mit Wasser SÇure.
Schlussfolgerungen:
SchwefelsÇure bildet mit Kochsalz Gas / Rauch.
(Das entstehende H Cl bildet mit der Luftfeuchtigkeit feine SalzsÇuretrÉpfchen / Rauch.)
Das Gas bildet mit Wasser SÇure. (Definition von SÇuren → nÇchste Stunde.)
Das Gas heiÖt Chlorwasserstoff, bzw. Wasserstoffchlorid. (Tafelnotiz).
H Cl / Chlorwasserstoff / Wasserstoffchlorid bildet mit Wasser SÇure: SalzsÇure.
(Der Name SalzsÇure rÄhrt daher, da SalzsÇure durch Reaktion von SchwefelsÇure mit Salz entsteht.)
Das Wasser wurde zu einer SÇure.
Das Gas Chlorwasserstoff bildet mit Wasser SalzsÇure.
(2. Reaktion)
PrÄfung der elektrischen LeitfÇhigkeit der SalzsÇure:
Beobachtung: Die GlÄhlampe leuchtet, die SalzsÇure leitet
elektrischen Strom.
Deutung: Die SÇure enthÇlt Ionen.
Erinnerung: Die Ausgangsstoffe H Cl und Wasser sind
Atombindungen, erst durch Reaktionen
miteinander entstehen Ionen.
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Die Schüler sollen sich nach den Beobachtungen direkt gemäß Sitzordnung B setzen.
Gruppenwettbewerb um Pluspunkte
Arbeitsphase:
Die Schüler bekommen das Arbeitsblatt
und arbeiten diskursiv an den Lösungen.
Die Aussicht auf Belohnung soll sie
besonders motivieren, alles Gesagte zu
rekapitulieren und sich in die
Reaktionsgleichungen zu vertiefen.
Ihnen wird etwas für sie völlig neues
abverlangt:
Hier wechseln nicht Elektronen von
einem Reaktionspartner zum anderen,
sondern Protonen.
Diese Erkenntnis innerhalb der
Gruppenarbeit vielleicht selbst zu
erlangen, dürfte Stolz hervorrufen.
Kontroll– und Wertungsphase:
Auf Geheiß des Lehrers tauschen
Nachbargruppen je eine Person aus.
Diese Person ist Kontrolleur
und nimmt sich ein Lösungsblatt der zu
kontrollierenden Gruppe.
Im Lehrer-Schüler-Gespräch werden
Eintragungen gehört und kommentiert.
Für jede akzeptable Lösung gibt der
Kontrolleur einen Punkt.
Die korrekten Lösungen sind von den
Schülern mitzuschreiben.
Lehrertisch
Lehrertisch
Während die Kontrolleure die Lösungen überprüfen, zeigt sich volle Aufmerksamkeit beim
Auswerten durch alle Beteiligten. Jede Gruppe registriert mit Freude, wenn eine Lösung als
richtig gewertet wird.
Nach der Kontrollphase summieren die Kontrolleure alle Punkte des von ihnen kontrollierten
Arbeitsblattes. Der Lehrer erfragt von allen Gruppen die Gesamtpunkte, notiert sich
diese und gibt die (5?) Siegergruppen bekannt.
Möglicherweise treten Gleichstände bei den erreichten Punkten auf, so dass mehr als 5
Gruppen Sieger werden. Das darf sein, weil eher mehr als weniger Schüler Erfolge
verbuchen sollen.
Die jetzt nicht erfolgreichen Schüler hegen den Wunsch, dass ein nächster Wettbewerb
kommt, um dann besser abzuschneiden. Die Erfolgreichen haben ein Hochgefühl und
wollen dies bestimmt bei einem nächsten Mal nicht missen.
Der Lehrer kann zu Hause in Ruhe die Pluspunkte für jene Schüler notieren, die laut seinen
Notizen zu den Siegergruppen gehören.
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R1
R2
Aufgaben:
Herstellung von Chlorwasserstoff und Salzsäure
A1 + A2 → P1 + P2
SchwefelsÅure + Kochsalz → Natriumsulfat + Wasserstoffchlorid
(Chlorwasserstoff)
H2 SO4 + 2 Na Cl → → L + 2 H Cl
A3 + A4 → P3 + P4
Wasser + Wasserstoffchlorid → Hydronium - Ion + Chlorid - Ion
δ + δ- + δ + δ-
H2 O + H Cl → → L + Cl −
1. Mache die fehlenden Eintragungen bei P1 und bei P3.
2. a. Wie entsteht das Hydronium – Ion?
b. Welche Kraft wirkt hierbei und was bewirkt diese Kraft?
→ Lehrerband
→ Lehrerband
A = Ausgangsstoffe
P = Produkte
Reaktion 1: A1 + A2 → P1 + P2
Reaktion 2: A3 + A4 → P3 + P4
S a l z s Ç u r e
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R1
R2
Aufgaben:
Herstellung von Chlorwasserstoff und Salzsäure
A1 + A2 → P1 + P2
SchwefelsÅure + Kochsalz → Natriumsulfat + Wasserstoffchlorid
(Chlorwasserstoff)
H2 SO4 + 2 Na Cl → + 2 H Cl
A3 + A4 → P3 + P4
Wasser + Wasserstoffchlorid → Hydronium - Ion + Chlorid - Ion
δ + δ- + δ + δ-
H2 O + H Cl → + Cl −
1. Mache die fehlenden Eintragungen bei P1 und bei P3.
2. a. Wie entsteht das Hydronium – Ion?
b. Welche Kraft wirkt hierbei und was bewirkt diese Kraft?
a.
b.
A = Ausgangsstoffe
P = Produkte
Reaktion 1: A1 + A2 → P1 + P2
Reaktion 2: A3 + A4 → P3 + P4
S a l z s Ç u r e
47

Folgende Materialien sollten griffbereit sein:
- Schwefelsäure und ein Trichter
- Kochsalz und ein Löffelspatel
- Versuchsaufbau wie abgebildet
- Indikatorpapier mit Farbskala
- Apparatur zur Prüfung
der elektrischen Leitfähigkeit
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2.2. Säuren durch Reaktion von Wasser mit Halogenwasserstoff
SÇuren kÉnnen zu gefÇhrlichen UnfÇllen fÄhren.
Ein solcher Vorfall soll am Anfang der Stunde betrachtet werden.
Erste Folienvorlage
Der Unfall mit FlusssÇure berÄhrt sogar als Bericht.
Er kurbelt damit GedankengÇnge an und die SchÄler versuchen sich Szenarien mit FlusssÇure
vorzustellen.
Das bahnt eine wichtige Funktion fÄr den Unterrichtseinstieg:
Die SchÄler werden interessiert sein, mehr Äber diese Thematik zu erfahren.
Zweite Folienvorlage
Neben der Darstellung einiger Fakten zur FlusssÇure soll auf den wirksamen Bestandteil der (einer)
SÇure hingeleitet werden:
Wie verÇndert SÇure ein Metall und durch welchen Bestandteil einer SÇure findet diese VerÇnderung
statt?
Zu sehen ist das allgemeine Reaktionsschema:
Metall + Fluorwasserstoff → Metallfluorid + Wasserstoff
Die SchÄler sollen die Ladungen der Ionen des Salzes Mg F nennen: Mg 2+ + 2 F −
Magnesium verliert also durch Reaktion mit FlusssÇure Elektronen.
Die SchÄler kennen bereits das Hydronium-Ion als positiv geladenen Teil der SalzsÇure. Sie sollen
vermuten, dass auch H F mit Wasser dieses Ion bildet, das Metallen Elektronen entziehen kann.
Tafelbild
Bei 1a ergeben sich fÄr die SchÄler mehrere AuftrÇge.
Wer LÉsungen anbieten kann, soll sie an die Tafel schreiben.
- MÄndlich: ErlÇutert den Reaktionsverlauf.
- Stellt H2O als Lewis – Formeln dar.
- Stellt H F als Lewis – Formeln dar.
- Stellt H3O + als Lewis – Formeln dar.
- Stellt F − als Lewis – Formeln dar.
Der Lehrer zeichnet den Wechsel des Protons vom HF zum H2O an die Tafel.
Nun ist die Definition von SÇuren anzusprechen:
Nach BrÉnsted bezeichnen Chemiker Stoffe als SÇuren, die wie HF Protonen (H + ) abspalten
(Protonen spenden).
(→ SÇure – Base – Definitionen nach BrÉnsted)
Chemiker bezeichnen deshalb bereits HF als SÇure und nicht erst dessen LÉsung in Wasser.
Der entsprechende Text unter Aufgabe 1a kann den SchÄlern diktiert werden.
AuÖerdem wird darauf eingegangen, dass in ChemiebÄchern H3O + zur Vereinfachung beim
Schreiben oft als H + (aq) oder gar nur als H + erscheint.
Das bestehende Tafelbild wird weggewischt und
das Raster und die Wortgleichung fÄr die Aufgabe 1b an die Tafel angeschrieben.
SchÄler dÄrfen zu zweit nach vorne kommen (ohne ihre Unterlagen) und Formeln entsprechend dem
vorherigen Schema anschreiben.
Die Aufgaben 1c und 1d kÉnnen noch in der Stunde begonnen werden.
Reicht die Zeit nicht aus, sollen die SchÄler sie zu Hause beenden.
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Chemieunfall bei einer Spedition im Osnabrücker Hafen
© ZEIT online, Tagesspiegel | 20.11.2008 18:00
Am Donnerstag war ein
Container mit Flusssäure
beschädigt worden.
Selbst kleinste Mengen Flusssäure
verursachen schwerste
Verletzungen an der Haut und
den Atemwegen.
13 Menschen sind verletzt
worden,
einige von ihnen schwer.
Feuerwehrleute in Spezialanzügen vor dem leckgeschlagenen Säure-Container.
Ihnen gelang es, die Säure in einen anderen Behälter abzupumpen und
die ausgelaufene Chemikalie mit Kalk zu neutralisieren und zusammenzufegen.
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Flusssäure
HF (Fluorwasserstoff)
T+ sehr giftig
C Çtzend
Hautresorption
mÉglich!
farblose FlÄssigkeit
FlusssÇure lÉst Glas und
viele Metalle auf.
AufbewahrungsbehÇlter
mÄssen
KunststoffbehÇlter aus
Polyethylen oder aus
Polypropylen sein.
kÉrperlicher Kontakt mit FlusssÇure →
Schon in geringen Mengen diffundiert FlusssÇure fast unbemerkt durch
die Haut und zerstÉrt Gewebe und Knochen.
Nur sofortige Behandlung kann sie aufhalten, sonst hat sie schwer
heilbare GeschwÄre zur Folge.
Die Fluoridionen blockieren im KÉrper Calcium- und Magnesiumionen
und hemmen wichtige Enzyme. Dadurch kommt es zu bedrohlichen
StoffwechselstÉrungen, Leber- und NierenschÇden.
Metall + FlusssÇure → Metallfluorid + Wasserstoff
- Wie verÇndert sich z. B. Mg durch Einwirkung von FlusssÇure?
- Welcher Bestandteil von FlusssÇure verÇndert Metallatome?
Die meisten Metalle (auÖer Blei, Silber, Gold und Platin) werden von Flusssäure aufgelÉst.
Herstellung:
Calciumfluorid wird mit konzentrierter SchwefelsÇure versetzt und erhitzt:
CaF2 + H2SO4 ― 300°C → 2 HF + CaSO4
Als Rohstoff wird dafÄr das Mineral Flussspat (Fluorit, Calciumfluorid) in groÖen Mengen benÉtigt.
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Tafelbild:
Entstehung von SÇuren
1. Wasser + Halogenwasserstoff → SÅure
a. Wasser + Fluorwasserstoff → FluorwasserstoffsÅure
(FlusssÅure)
H2 O + H F → H3 O + + F −
Chemiker bezeichnen Stoffe, die wie HF Protonen (H + ) abspalten (Protonen spenden), als SÇuren.
Sie bezeichnen deshalb bereits HF als SÇure und nicht erst dessen LÉsung in Wasser.
SÇuren zerfallen (dissoziieren) im Wasser in Wasserstoff - Ionen und SÇurerest – Ionen.
H2 O
Vereinfachte Schreibweise: H F → H + (aq) + F − (aq)
b. Wasser + Chlorwasserstoff → ChlorwasserstoffsÅure
(SalzsÅure)
H2 O + H Cl → H3 O + + Cl −
Je nach verbleibender Unterrichtszeit:
→
→
H + (aq) + Cl − (aq)
c. Wasser + Bromwasserstoff → BromwasserstoffsÅure
H2 O + H Br → H3 O + + Br −
H + (aq) + Br − (aq)
d. Wasser + Iodwasserstoff → IodwasserstoffsÅure
H2 O + H J → H3 O + + I −
H + (aq) + I − (aq)
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2.3. Säuren durch Reaktion von Wasser mit Nichtmetalloxid
Einstieg
Den SchÄlern wird mitgeteilt, dass heute SchÄlerversuche und GruppenauftrÇge anstehen.
Am Ende der Stunde wird von jeder Gruppe ein Arbeitsblatt eingesammelt.
Welcher SchÄler sein Arbeitsblatt abzugeben hat, entscheidet kurz vorher ein Los.
Der Lehrer teilt die Versuchsanleitung „Reaktion von Kohlenstoffdioxid mit Wasser“ aus.
Sie wird gemeinsam gelesen.
Die SchÄler sollen beweisen, dass sie versuchstechnische Fertigkeiten haben oder demonstrieren
kÉnnen. Bei Erfolg bekommen sie zwei Leistungspunkte auf dem anschlieÖenden Arbeitsblatt
gutgeschrieben.
(Die SchÄler bewÇltigen die praktische Aufgabe in der Regel maximal bis zur 30. Minute.)
Die SchÄler sollen sich in Vierergruppen zusammensetzen (gemÇÖ Sitzordnung B).
(Ggf. kÉnnen die SchÄler auch in Doppelgruppen gemÇÖ Sitzordnung C zusammenarbeiten.)
...........
Nur eine Person jeder Gruppe holt die bereitgestellten Materialien vom Rolltisch vorne ab. ...........
Die zu den Materialien kommenden SchÄler werden angewiesen, alles persÉnlich vor dem Ende des
Unterrichts wieder zurÄckzubringen, und zwar an die gleiche Stelle des Labortisches mit der
Nummer ihrer Arbeitsgruppe.
Natron ist am Pult in ein Reagenzglas zu fÅllen.
Betreuung der Schülerversuche
Der Lehrer begutachtet bei allen Gruppen die HandlungsablÇufe und ist fÄr Fragen ansprechbar.
Manchen SchÅlern dÅrfte bekannt sein, dass CO2 mit Wasser SÇure (KohlensÇure) bildet.
Bei einigen ist es aber verborgenes Wissen und wird erst durch neue Anregung bewusst.
AuÖerdem ist das ggf. vorhandene Wissen, dass CO2 mit Wasser SÇure (KohlensÇure) bildet,
hypothetisch. Wenn diese Hypothese von den SchÄlern noch nicht selbst ÄberprÄft worden ist,
besteht die Berechtigung ein Experiment durchfÄhren zu lassen.
Die experimentelle Erfahrung führt zum Aha-Effekt und erzeugt bei Schülern einen
Antrieb, die Reaktion theoretisch zu ergründen.
Die SchÄlerÄbung berÄcksichtigt auÖerdem die affektive Lernzielebene. SchÄler entwickeln Freude
und auch Stolz, wenn Versuche gelingen. Teamarbeit gestattet aktiv helfen zu kÉnnen oder sich
helfen zu lassen. Die Phantasie wird in Gang gesetzt, der Motor schlechthin fÄr Denkprozesse.
Zudem entwickeln die SchÄler Verantwortungsbewusstsein und andere ArbeitsqualitÇten, die von
ihnen in der Arbeitswelt erwartet werden.
Motivierend erweist sich neben dem SchÄlerexperiment die ausstehende Bewertung der LÉsungen.
Unterricht ist erfolgreich, wenn Ziele gesetzt werden. Die SchÄler sind durch das motivierende
Experiment ohnehin bereits angeregt sich untereinander auszutauschen, was durch die Zielsetzungen
noch verstÇrkt wird.
Die Arbeitsgruppen geben nach und nach die Materialien und die Versuchsanleitung zurÄck und
bekommen das Arbeitsblatt „Wasser bildet mit Nichtmetalloxiden SÇuren“.
Schluss
6-8 min. vor Schluss zieht der Lehrer mit Hilfe von 4 Karten eine Nummer von 1 - 4.
Vor dem Klingeln geben die SchÄler mit der entsprechenden Platznummer das Arbeitsblatt ab.
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Reaktion von Kohlenstoffdioxid mit Wasser
Die erfolgreiche BewÇltigung des Versuchs ergibt zwei Punkte fÄr den Wettbewerb.
1. FÄllt kaltes Wasser in ein Becherglas und
prÄft mit rotem Lackmuspapier
und mit blauem Lackmuspapier,
ob das Wasser alkalische (Lauge blÇut.)
oder saure Eigenschaft zeigt (SÇure rÉtet.).
2. Gebt in Reagenzglas 1 zwei Spatel Natron / Natriumhydrogencarbonat (Na H CO3).
FÄllt das Reagenzglas 2 zur HÇlfte mit dem oben geprÄften Wasser.
Montiert die ReagenzglÇser am Stativ gemÇÖ Abbildung.
Das gebogene Glasrohr soll fast bis zum Boden von RG 2 reichen.
Erhitzt Reagenzglas 1 fÄr 3 - 4 Minuten.
Beobachtet: Durch Erhitzen von Natron wird CO2 frei.
Achtung: Flamme wegziehen, wenn es im RG 2 zu sehr sprudelt.
3. SchÄttet das Wasser von RG 2 in ein
Becherglas und prÄft es wieder mit den
Lackmuspapieren.
Haltet dafÄr die Lackmuspapiere
30 – 60 sec. in dieses Wasser.
Welche neue Eigenschaft bekam das
Wasser durch die Reaktion mit CO2?
Querstange
Klemme
Montiert alles auseinander und rÇumt es perfekt zurÄck.
Gebt diese Versuchsanleitung unversehrt zurÄck.
Nehmt das Arbeitsblatt mit den schriftlichen Aufgaben entgegen.
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Wasser bildet mit Nichtmetalloxiden Säuren
Name: Klasse: Gruppe:
Punkte: Bewertung: Punkte / �:
1. In den Reaktionsgleichungen 3 -5 sind einige LÉcken, fÉllt sie (mit Bleistift) aus.
2. NÅchste Stunde = PrÉfungsstunde. Lernt die dargestellten Fakten und VorgÅnge.
H2 O + CO2 → H2 CO3
Wasserstoff SÅurerest
1 MolekÉl
Wasser + Kohlenstoff di oxid → KohlensÅure
H2 O + N2 O5 → 2 H NO3
Wasserstoff SÅurerest
2 MolekÉle
Wasser + Di stickstoff pent oxid → SalpetersÅure
H2 O + SO2 → → L → L
Wasserstoff SÅurerest
1 MolekÉl
Wasser + Schwefel di oxid → schwefelige SÅure
H2 O + SO3 → → L → L
Wasserstoff SÅurerest
1 MolekÉl
Wasser + → L → → L
6 H2 O + P4O10 → → L → L
Wasserstoff SÅurerest
4 MolekÉle
Wasser + Tetra phosphor deca oxid → → L
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Wasser bildet mit Nichtmetalloxiden Säuren
Name: Klasse: Gruppe:
Punkte: Bewertung: Punkte / �:
1. In den Reaktionsgleichungen 3 -5 sind einige LÉcken, fÉllt sie (mit Bleistift) aus.
2. NÅchste Stunde = PrÉfungsstunde. Lernt die dargestellten Fakten und VorgÅnge.
H2 O + CO2 → H2 CO3
Wasserstoff SÅurerest
1 MolekÉl
Wasser + Kohlenstoff di oxid → KohlensÅure
H2 O + N2 O5 → 2 H NO3
Wasserstoff SÅurerest
2 MolekÉle
Wasser + Di stickstoff pent oxid → SalpetersÅure
H2 O + SO2 →
Wasserstoff SÅurerest
1 MolekÉl
Wasser + Schwefel di oxid → schwefelige SÅure
H2 O + SO3 →
Wasser + →
6 H2 O + P4O10 →
Wasser + Tetra phosphor deca oxid →
Wasserstoff SÅurerest
1 MolekÉl
Wasserstoff SÅurerest
4 MolekÉle
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Materialien
8 – mal auf dem Rolltisch
01. Stativ mit drei Doppelmuffen und einer Querstange
02. 2 Klemmen
03. 2 Reagenzgläser (Hitzebeständig / Duran)
04. 1 durchbohrter Stopfen
05. 1 gebogenes Glasrohr
06. 1 Gasbrenner
07. 1 Feuerzeug
08. 1 kleines Becherglas
09. 1 Streifen rotes Lackmuspapier
10. 1 Streifen rotes Lackmuspapier
11. 1 Reagenzglashalter
Am Pult:
Natron mit einem Spatel
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2.4. Säuren / pH-Wert
Einleitung
Die SchÄler werden informiert, dass zunÇchst Kenntnisse zu den Gleichungen geprÄft werden und
Äber die Inhalte der zurÄckliegenden Stunde zu berichten ist.
Erst nach KlÇrung aller Aspekte bekommen die Gruppen ihre bewerteten ArbeitsblÇtter zurÄck.
5-mal dürfen SchÄler nach vorne kommen.
Die ganze Klasse bekommt den Auftrag alle Unterlagen zu schlieÖen,
- um den SchÄlern bei ihren VortrÇgen vorne 100 % - ig zuzuhÉren,
- um ihnen nicht unfair mit offenen Unterlagen bei der Besprechung im Vorteil zu sein,
- um selber erarbeitete Kenntnisse unter Beweis stellen zu kÉnnen.
Erster Schüler:
Er soll die Wortgleichung „Wasser + Kohlenstoffdioxid → KohlensÇure“ an die Tafel schreiben.
Er soll Äber den Versuch dazu in der letzten Stunde berichten.
Er soll die entsprechende Formelgleichung unter die Wortgleichung schreiben.
- Im Anschluss daran kÉnnen andere SchÄler Stellung beziehen.
- Bei Erfolg bekommt der Schüler einen Pluspunkt aufgeschrieben.
Zweiter Schüler:
Er soll die Wortgleichung „Wasser + Distickstoffpentoxid → SalpetersÇure (2 MolekÄle)“ an die
Tafel schreiben.
Er soll die entsprechende Formelgleichung unter die Wortgleichung schreiben...
Dritter Schüler:
Er soll die Wortgleichung „Wasser + Schwefeldioxid → schwefelige SÇure“ an die Tafel schreiben.
Er soll die entsprechende Formelgleichung unter die Wortgleichung schreiben...
Vierter Schüler:
Er soll die Wortgleichung „Wasser + Schwefeltrioxid → SchwefelsÇure“ an die Tafel schreiben.
Er soll die entsprechende Formelgleichung unter die Wortgleichung schreiben...
Fünfter Schüler:
Er soll die Wortgleichung
„6 MolekÄle Wasser + Tetraphosphordecaoxid → 4 MolekÄle PhosphorsÇure“ an die Tafel schreiben.
Er soll die entsprechende Formelgleichung unter die Wortgleichung schreiben...
Die Merkmale von Säuren werden abgeklärt:
Vorweg ist immer Wasserstoff gegeben und angehÇngt existiert ein SÇurerest.
Rückgabe der bewerteten Arbeitsblätter
Die ArbeitsblÇtter sind auf Richtigkeit zu prÄfen und wo nÉtig zu korrigieren.
Tafelbild / Erörterungen:
der pH-Wert, die pH-Werte von SÇurelÉsungen
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Der pH-Wert, die pH-Werte von Säurelösungen
Erste Anschrift eines Tafelbildes
LeitfÇhigkeit von SÇurelÉsungen
3,5%
H Cl
Frage: Ursache der grÉÖeren LeitfÇhigkeit von 3,5% -iger SalzsÇure gegenÄber 0,35% -iger
SalzsÇure?
Erinnerung: In einer Unterrichtsstunde wurde H Cl in Wasser eingeleitet und die elektrische
LeitfÇhigkeit gegenÄber Leitungswasser ohne H Cl geprÄft.
LÉsung: Die elektrische LeitfÇhigkeit im Versuch wurde auf die Bildung von Ionen
zurÄckgefÄhrt.
H Cl bildet im Wasser H3O + - Ionen.
3,5% -ige SalzsÇure bildet mehr Hydronium-Ionen als 0,35% -ige SalzsÇure und ist
dadurch mehr leitfÇhig und saurer.
H2 CO3 ist sehr schwach leitfÇhig, bildet also sehr wenig Hydronium-Ionen.
Fortsetzung des Tafelbildes
LeitfÇhigkeit von SÇurelÉsungen
3,5%
H Cl
0,35%
H Cl
Mineralwasser
H2 CO3
0 1 2 3 4 5 6
1 mol
H3O +
pro
l Wasser
10 0 mol
0,35%
H Cl
H3O +
1
10
pro
l Wasser
mol
10 – 1 mol
Mineralwasser
1
1.000.000 mol
H3O +
pro
l Wasser
10 – 6 mol
H2 CO3
In 0,35% - iger SalzsÇure liegen 10 – mal weniger H3O + (und Cl − ) Ionen vor, als in 3,5% - iger
SalzsÇure. Im Mineralwasser liegen 1 Mio. – mal weniger H3O + vor.
Besprechungen / Diktat:
Der pH-Wert beschreibt die Konzentration der Hydronium-Ionen (H3O + ) in einer FlÄssigkeit.
Er gibt den negativen dekadischen Logarithmus der Hydronium-Ionenkonzentration (H3O + ) an.
Um die umstÇndlichen Zehnerpotenzen zu vermeiden, notiert man nur deren Hochzahlen, und zwar positiv.
Der dekadische Logarithmus von 10 – 6 = – 6. Der negative Logarithmus von – 6 = 6.
Die Hydronium – Ionen haben eine bereits besprochene Kraft, bspw. Metallen Elektronen zu entziehen.
(Vgl. Kapitel 2.2., Unterrichtsstunde mit der Thematisierung der FlusssÇure.)
Die Bezeichnung „pH“ kommt von den lateinischen Worten
„potentia“ = Kraft (Macht) und „hydrogenii“ = Wasserstoff.
Weitere pH-Werte von SÇuren:
BatteriesÇure: pH 0,5 – Zitronensaft: pH 2,4 – Essig: pH 3
Orangensaft: pH 3,5 – Wein: pH 4 – Bier: pH 5
pH - Werte
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2.5. Säuren / Reaktionen mit Metallen
Anweisungen
Die SchÄler werden informiert, dass sie zunÇchst eine Versuchsreihe durchfÄhren sollen.
Sie bekommen das Blatt: „VersuchsdurchfÄhrung: Reaktionen von SalzsÇure mit Metallen.“
Das Arbeitsblatt wird besprochen.
Wenn mit Stoffen sparsam umzugehen ist, sollen sie fÄr die VersuchsdurchfÄhrungen
Sitzordnung C einnehmen.
Sitzordnung C
Wenn diese Sitzordnung eingenommen
wurde, holt ein SchÄler jeder
Doppelgruppe die Materialien vom
Rolltisch ab.
Die SchÄler arbeiten selbstÇndig und
beenden diese Arbeitsphase mit dem
AufrÇumen.
Sitzordnung B
Die SchÄler setzen sich gemÇÖ
Sitzordnung B um und bekommen erst
danach die AufgabenblÇtter.
Sie arbeiten bis zum Schluss der Stunde an
den Aufgaben.
Am Schluss lost der Lehrer eine Nummer
von 1 – 4 aus. Wird bspw. die Nummer 2
gezogen, dann muss aus jeder Gruppe der
SchÄler mit der entsprechenden
Platznummer sein Aufgabenblatt abgeben.
Auch die VersuchsdurchfÄhrungen werden
eingesammelt.
Lehrertisch
Lehrertisch
Die Versuche sind einfach durchzufÄhren, erfÄllen aber dennoch wertvolle Kriterien.
Bei der Reaktion von SÇuren mit Metallen entsteht als Gas Wasserstoff. Das sollen die SchÄler
selbst feststellen, indem sie dieses Gas auf Brennbarkeit prÄfen. Der aufgefangene Wasserstoff
verbrennt explosiv mit einem mehr oder weniger pfeifenden GerÇusch.
Dieses Erlebnis erheitert und prÇgt sich ein. Lernprozesse werden angeregt durch sinnliche
Erfahrungen. Des Weiteren kÉnnen die SchÄler auf diese Weise motiviert werden, sich mit den
VorgÇngen theoretisch auseinanderzusetzen.
Da am Ende der Stunde jede Gruppe ein Blatt mit LÉsungen abgeben muss, dass bewertet wird,
besteht volle Bereitschaft zur Arbeit an den gegebenen Aufgaben.
MÉglicherweise kann noch eine Zusatzaufgabe an die Tafel geschrieben werden.
Die SchÄler sollen sie auf die RÄckseite ihres Arbeitsblattes Äbertragen und dort auch lÉsen:
Ersetze bei den Aufgaben 1, 2 und 4
Mg durch 2 Atome Na und notiere die Wort- und Formelgleichungen.
60

Versuchsdurchführung: Reaktionen von Salzsäure mit Metallen
In alphabetischer Reihenfolge zu verwendende Metalle: Findet keine Reaktion zwischen
Metall und Salzsäure statt,
1. Calcium Ca als Körnchen (vom Pult)
2. Kupfer Cu als Band
3. Magnesium Mg als Band
4. Silber Ag als Band
1. Schütte einmal am Pult verdünnte
Salzsäure mit einem Trichter zur Hälfte in
ein Reagenzglas.
3. Findet eine Reaktion mit Gasbildung statt?
Dann fange sofort dieses Gas mit dem
kurzen Reagenzglas wie folgt auf.
Räumt alles perfekt auf.
dann schüttet die Salzsäure in ein
leeres Reagenzglas um,
entnehmt das Metall mit der
Pinzette und spült es ab.
2. Gib das erste Metallstück in die Salzsäure.
Calcium ist mit einer Pinzette zu führen.
4. Halte das Reagenzglas mit dem Gas über
die Brennerflamme und teste so, ob das
Gas reagiert.
Gebt diese Arbeitsblätter bitte unversehrt zurück.
Lasst euch die Aufgabenblätter geben und arbeitet an den Lösungen.
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Aufgaben: Reaktionen von Salzsäure mit Metallen
Name: Gruppe: Punkte: Punkte / �:
1. VerdÄnnte SalzsÇure greift etliche Metalle an, beispielsweise Magnesium.
Notiere zur Wortgleichung die Formelgleichung, die hier in einer „Kurzform“ erscheint.
2 MolekÄle
SalzsÇure
+
1 Atom
Magnesium
→
1 MolekÄl
Magnesiumchlorid
+
1 MolekÄl
eines Gases
→ L + → L → → L + → L
2. Magnesium wird durch verdÄnnte SalzsÇure zerstÉrt. Infolge der Reaktion entsteht das
Salz Magnesiumchlorid. Es ist eine Ionenverbindung.
Notiere fÄr die Ionen die Ladungen. → L → L
3. Wenn SalzsÇure in Wasser gelÉst wird entstehen die Hydronium-Ionen einer SÇure.
Notiere die Formelgleichung.
2 MolekÄle
SalzsÇure
+
2 MolekÄle
Wasser
→
2 Hydronium-
Ionen
+
2 Chlorid-
Ionen
→ L + → L → → L + → L
4. Notiere fÄr die folgende Wortgleichung die (reale) Formelgleichung.
2 Hydronium-
Ionen
+
1 Atom
Magnesium
→ 2 MolekÄle
Wasser
+
1 Ion
Magnesium
+
1 MolekÄl
Gas
→ L + → L → → L + → L + → L
5. Zwischen Hydronium-Ionen der SÇure und Magnesium findet eine Redoxreaktion statt.
FÄr welchen Ausgangsstoff findet eine Oxidation statt und wie wirkt sich das aus?
→ L
FÄr welchen Ausgangsstoff findet eine Reduktion statt und wie wirkt sich das aus?
→ L
6. Welche Eigenschaft haben die gegen SalzsÇure stabilen Metalle?
→ L
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Aufgaben: Reaktionen von Salzsäure mit Metallen
Name: Gruppe: Punkte: Punkte / �:
1. VerdÄnnte SalzsÇure greift etliche Metalle an, beispielsweise Magnesium.
Notiere zur Wortgleichung die Formelgleichung, die hier in einer „Kurzform“ erscheint.
2 MolekÄle
SalzsÇure
+
1 Atom
Magnesium
→
1 MolekÄl
Magnesiumchlorid
+ → +
+
1 MolekÄl
eines Gases
2. Magnesium wird durch verdÄnnte SalzsÇure zerstÉrt. Infolge der Reaktion entsteht das
Salz Magnesiumchlorid. Es ist eine Ionenverbindung.
Notiere fÄr die Ionen die Ladungen. Mg 2 Cl
3. Wenn SalzsÇure in Wasser gelÉst wird entstehen die Hydronium-Ionen einer SÇure.
Notiere die Formelgleichung.
2 MolekÄle
SalzsÇure
+
2 MolekÄle
Wasser
→
2 Hydronium-
Ionen
+ → +
4. Notiere fÄr die folgende Wortgleichung die (reale) Formelgleichung.
2 Hydronium-
Ionen
+
1 Atom
Magnesium
→ 2 MolekÄle
Wasser
+
1 Ion
Magnesium
+ → + +
+
+
2 Chlorid-
Ionen
1 MolekÄl
Gas
5. Zwischen Hydronium-Ionen der SÇure und Magnesium findet eine Redoxreaktion statt.
FÄr welchen Ausgangsstoff findet eine Oxidation statt und wie wirkt sich das aus?
FÄr welchen Ausgangsstoff findet eine Reduktion statt und wie wirkt sich das aus?
6. Welche Eigenschaft haben die gegen SalzsÇure stabilen Metalle?
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Lösung der Zusatzaufgabe
MÉglicherweise konnte noch eine Zusatzaufgabe an die Tafel geschrieben werden.
Die SchÄler sollten sie auf die RÄckseite ihres Arbeitsblattes Äbertragen und dort auch lÉsen:
„Ersetze bei den Aufgaben 1, 2 und 4 Mg durch 2 Atome Na und notiere die Wort- und
Formelgleichungen.“
1. VerdÄnnte SalzsÇure greift etliche Metalle an, beispielsweise Magnesium.
Notiere zur Wortgleichung die Formelgleichung, die hier in einer „Kurzform“ erscheint.
2 MolekÄle
SalzsÇure
+
2 Atome
Natrium
→
2 MolekÄle
Natriumchlorid
+
1 MolekÄl
Wasserstoff
→ L + → L → → L + → L
2. Natrium wird durch verdÄnnte SalzsÇure zerstÉrt. Infolge der Reaktion entsteht das Salz
Natriumchlorid. Es ist eine Ionenverbindung.
Notiere fÄr die Ionen die Ladungen. → L → L
4. Notiere fÄr die folgende Wortgleichung die (reale) Formelgleichung.
2 Hydronium-
Ionen
+
2 Atome
Natrium
→
2 MolekÄle
Wasser
+
2 Ionen
Natrium
+
1 MolekÄl
Wasserstoff
→ L + → L → → L + → L + → L
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Materialien
4 – mal auf dem Rolltisch
01. 1 ReagenzglasstÇnder mit 2 ReagenzglÇsern
02. 1 Schale mit
- 1 Cu – Band
- 1 Mg – Band (ca. 4 cm genÄgen)
- 1 Ag – Band
03. 1 Pinzette
04. 1 durchbohrter Stopfen mit einem Glasrohr
05. 1 Reagenzglashalter
06. 1 Gasbrenner mit Feuerzeug
Auf dem Lehrerpult
01. verdÄnnte SalzsÇure und 1 Trichter
02. Ca - KÉrner
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2.6. Bedeutungen von stark oxidierenden Säuren
Informationen für die Schüler
ZunÇchst ist Äber die Inhalte der zurÄckliegenden Stunde zu berichten.
Erst nach KlÇrung aller Aspekte werden die bewerteten ArbeitsblÇtter ausgeteilt.
Mehrmals sollen / dÄrfen SchÄler nach vorne kommen.
Die ganze Klasse bekommt den Auftrag alle Unterlagen zu schlieÖen,
- um den ausgelosten SchÄlern bei ihren VortrÇgen vorne 100 % - ig zuzuhÉren,
- um ihnen nicht unfair mit offenen Unterlagen bei der Besprechung im Vorteil zu sein,
- um selber erarbeitete Kenntnisse unter Beweis stellen zu kÉnnen.
Prüfungen
Auftrag fÄr die ersten zwei SchÄler:
- Notiert die Formelgleichung fÄr 2 MolekÄle SalzsÇure + 1 Atom Magnesium.
- Sprecht Äber diese Gleichung und Äber die Produkte.
- Im Anschluss daran kÉnnen andere SchÄler Stellung beziehen.
- Beim Erfolg notiert der Lehrer je einen Pluspunkt.
Er spricht Lob oder Ermutigung aus.
Auftrag fÄr die nÇchsten zwei SchÄler:
Hinweis:
Von der SalzsÇure reagieren die im Wasser entstehenden Hydronium-Ionen mit Metall.
Der Lehrer erinnert an den Ausdruck: „potentia hydrogenii“ fÄr pH.
- Notiert die Formelgleichung fÄr 2 MolekÄlen SalzsÇure + 2 MolekÄlen Wasser.
. . . . . . .
Auftrag fÄr die nÇchsten zwei SchÄler:
- Notiere die Formelgleichung fÄr 2 Hydronium-Ionen + 1 Atom Magnesium.
. . . . . . .
Ein Freiwilliger kann die Reaktion von SalzsÇure mit Natrium an die Tafel schreiben…
Thematisierung der elektrochemischen Spannungsreihe der Metalle.
Rückgabe der Arbeitsblätter
Falls der Lehrer die Punkte der ArbeitsblÇtter fÄr eine Jahreswertung registriert, informiert
er Äber den bisherigen Punktestand. Fehler sind zu korrigieren.
Fortsetzung der Stunde
1. Folie mit den inneren Organen: Thematisierung der MagensÇure / GesprÇch
2. Folie mit SalpetersÇure: Thematisierung sehr stark oxidierender SÇuren / GesprÇch / Heftnotizen
3. Ggf. Folie zur Reaktion von Kalk mit H Cl
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1. Folie
Die SalzsÇure im Magen: Magensaft (pH = 1,2 - 3,0).
Der Magensaft
- leitet die EiweiÖverdauung ein,
- zerlegt bspw. problemlos eine HÄhnerkeule,
- wÄrde sogar Metallteile in wenigen Stunden vollstÇndig auflÉsen,
- tÉtet mit der Nahrung aufgenommene Bakterien.
Der Magen produziert tÇglich rund 2,5 Liter sauren Magensaft.
Warum wird der Magen nicht selbst angegriffen?
Eine Schleimschicht an der Magenwand schÄtzt vor dieser SÇure.
Was passiert, wenn MagensÇure in die SpeiserÉhre gelangt, die keine magensaftresistente
Schleimschicht hat? (Der Mageneingang kann schlecht schlieÖen.)
→ Die SpeiserÉhre „brennt“: Sodbrennen
→ Wiederholtes Sodbrennen fÄhrt zu Blutungen, EntzÄndungen und ggf. zu SpeiserÉhrenkrebs.
Abhilfe?
Neutralisation der Säure. → Das ist ein kommendes Unterrichtsthema.
Bestimmte Nahrung und GetrÇnke,
die die SÇureproduktion anregen,
sollten gemieden werden:
- kohlensÇurehaltige GetrÇnke
- Alkohol
- Kaffee
- scharf gewÄrzte Speisen
- fette Speisen
2. Folie
Magen schonend:
- Kartoffelbrei
- GeflÄgel
- Fisch
SalpetersÇure ist sehr stark oxidierend und reagiert auch mit Kupfer und Silber, lediglich
nicht mit den Edelmetallen Gold und Platin.
Juweliere nutzen SalpetersÇure, um Goldschmuck von Imitationen zu unterscheiden.
DafÄr werden minimale Metallabriebe mit SalpetersÇure zusammengebracht.
LÉsen sich die Metallabriebe nicht auf, handelt es sich um echtes Gold.
Mit SalpetersÇure trennt (scheidet) man auch Gold von Silber in Legierungen.
Konzentrierte SalpetersÇure heiÖt deshalb auch Scheidewasser.
Eine Mischung aus drei Teilen konzentrierter SalzsÇure und einem Teil konzentrierter
SalpetersÇure heiÖt KÉnigswasser und lÉst sogar Gold und Platin auf.
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Kalk reagiert mit SalzsÇure unter Gasentwicklung.
Ca CO3 + 2 H Cl → Ca Cl2 + H2 O + ?
Ein Mineraliensammler unterscheidet mit diesem Nachweisverfahren Calcit von Quarz.
KalkrÄckstÇnde an Fliesen kÉnnen mit SalzsÇure sehr gut beseitigt werden.
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