Abitur Hamburg Chemie 2026 · GK · Herstellung und Verwendung von Gasen im Labor

2 Material

Material 1: Herstellung von Gasen mithilfe einer einfachen Gasentwicklungsapparatur [1], [2]

Gase können auf unterschiedliche Art und Weise hergestellt werden. Eine für den Laborgebrauch geeignete Methode ist die Reaktion einer Flüssigkeit mit einem Feststoff (Tab. 1).

Tab. 1: Ausgewählte Gasentwicklungsreaktionen Nr. · vorgelegter Feststoff · zugegebene Flüssigkeit · Reaktionsprodukte

1 · Zink · Salzsäure · Wasserstoff und Zink(II)-chlorid-Lösung

2 · Natriumchlorid · Schwefelsäure, konz. · Chlorwasserstoff und Natriumsulfat (Na 2 SO 4)

In der Schule wird dafür häufig eine einfache Gasentwicklungsapparatur genutzt (Abb. 1). Durch Auftropfen von konz. Schwefelsäure auf Natriumchlorid entsteht Chlorwasserstoff und entweicht über den seitlichen Ansatz.

Der mit dieser Methode hergestellte Chlorwasserstoff kann aufgefangen und anschließend in Wasser eingeleitet werden, wobei sich Salzsäure bildet. Die Stoffmengenkonzentration der Lösung kann im Anschluss experimentell bestimmt werden.

Material 2: Bestimmung der Stoffmengenkonzentration von Salzsäure

Bei einem Experiment wurde auf die in Material 1 beschriebene Weise Salzsäure hergestellt, die eine Stoffmengenkonzentration von $c = 0{,}3\ \mathrm{\frac{mol}{L}}$ haben soll.

Experimentell kann die Angabe für diese Lösung überprüft werden, indem eine Titration von $25\ \mathrm{mL}$ dieser Lösung mithilfe einer Natriumhydroxid-Lösung der Stoffmengenkonzentration $c = 1{,}0\ \mathrm{\frac{mol}{L}}$ unter Verwendung eines geeigneten Indikators durchgeführt wird.

Material 3: Herstellung von Gasen mit dem Kipp’schen Apparat [1] – [3]

Der Kipp'sche Apparat ist ein Glasgerät, das sich in vielen Schullaboren findet. Er besteht aus einem Kugeltrichter, der fast bis auf den Boden des unteren Geräteteils reicht. Dieser Kugeltrichter dient als Vorratsgefäß für die Flüssigkeit (hier Salzsäure) und wird auf den unteren Geräteteil gesetzt.

Der untere Geräteteil besteht aus einem kugelförmigen Gefäß mit seitlichem, verschließbarem Gasableitungsrohr. Im kugelförmigen Gefäß befindet sich eine für Flüssigkeiten durchlässige Lochplatte, auf der das grobe, in der Flüssigkeit unlösliche Material (hier Zinkkörner) liegt.

Wird der Hahn am Gasableitungsrohr geöffnet, strömt die Flüssigkeit aus dem Kugeltrichter in den unteren Geräteteil und steigt dort bis zu den Zinkkörnern auf, wodurch die Reaktion einsetzt. Beim Schließen des Hahns drängt das entstehende Gas die Flüssigkeit wieder in das Vorratsgefäß zurück und die Gasbildungsreaktion kommt zum Erliegen.

1.1

Formulieren Sie jeweils die Reaktionsgleichung für die beiden Gasbildungsreaktionen (Tab. 1 in M 1), bei Nummer 2 unter Verwendung der Aggregatzustände.

1.2

Berechnen Sie die notwendige Masse an Natriumchlorid für die Herstellung eines Liters Chlorwasserstoff bei $T = 298{,}15\ \text{K}$ und $p = 101{,}325\ \text{kPa}$ (M 1).

2 Material

Material 1: Herstellung von Gasen mithilfe einer einfachen Gasentwicklungsapparatur [1], [2]

Gase können auf unterschiedliche Art und Weise hergestellt werden. Eine für den Laborgebrauch geeignete Methode ist die Reaktion einer Flüssigkeit mit einem Feststoff (Tab. 1).

Tab. 1: Ausgewählte Gasentwicklungsreaktionen Nr. · vorgelegter Feststoff · zugegebene Flüssigkeit · Reaktionsprodukte

1 · Zink · Salzsäure · Wasserstoff und Zink(II)-chlorid-Lösung

2 · Natriumchlorid · Schwefelsäure, konz. · Chlorwasserstoff und Natriumsulfat (Na 2 SO 4)

In der Schule wird dafür häufig eine einfache Gasentwicklungsapparatur genutzt (Abb. 1). Durch Auftropfen von konz. Schwefelsäure auf Natriumchlorid entsteht Chlorwasserstoff und entweicht über den seitlichen Ansatz.

Der mit dieser Methode hergestellte Chlorwasserstoff kann aufgefangen und anschließend in Wasser eingeleitet werden, wobei sich Salzsäure bildet. Die Stoffmengenkonzentration der Lösung kann im Anschluss experimentell bestimmt werden.

Material 2: Bestimmung der Stoffmengenkonzentration von Salzsäure

Bei einem Experiment wurde auf die in Material 1 beschriebene Weise Salzsäure hergestellt, die eine Stoffmengenkonzentration von $c = 0{,}3\ \mathrm{\frac{mol}{L}}$ haben soll.

Experimentell kann die Angabe für diese Lösung überprüft werden, indem eine Titration von $25\ \mathrm{mL}$ dieser Lösung mithilfe einer Natriumhydroxid-Lösung der Stoffmengenkonzentration $c = 1{,}0\ \mathrm{\frac{mol}{L}}$ unter Verwendung eines geeigneten Indikators durchgeführt wird.

Material 3: Herstellung von Gasen mit dem Kipp’schen Apparat [1] – [3]

Der Kipp'sche Apparat ist ein Glasgerät, das sich in vielen Schullaboren findet. Er besteht aus einem Kugeltrichter, der fast bis auf den Boden des unteren Geräteteils reicht. Dieser Kugeltrichter dient als Vorratsgefäß für die Flüssigkeit (hier Salzsäure) und wird auf den unteren Geräteteil gesetzt.

Der untere Geräteteil besteht aus einem kugelförmigen Gefäß mit seitlichem, verschließbarem Gasableitungsrohr. Im kugelförmigen Gefäß befindet sich eine für Flüssigkeiten durchlässige Lochplatte, auf der das grobe, in der Flüssigkeit unlösliche Material (hier Zinkkörner) liegt.

Wird der Hahn am Gasableitungsrohr geöffnet, strömt die Flüssigkeit aus dem Kugeltrichter in den unteren Geräteteil und steigt dort bis zu den Zinkkörnern auf, wodurch die Reaktion einsetzt. Beim Schließen des Hahns drängt das entstehende Gas die Flüssigkeit wieder in das Vorratsgefäß zurück und die Gasbildungsreaktion kommt zum Erliegen.

2.1

Formulieren Sie die Reaktionsgleichung für die Reaktion von Chlorwasserstoff mit Wasser (M 1).

2.2

Erläutern Sie an diesem Beispiel das Säure-Base-Konzept nach Brønsted (M 1).

2 Material

Material 1: Herstellung von Gasen mithilfe einer einfachen Gasentwicklungsapparatur [1], [2]

Gase können auf unterschiedliche Art und Weise hergestellt werden. Eine für den Laborgebrauch geeignete Methode ist die Reaktion einer Flüssigkeit mit einem Feststoff (Tab. 1).

Tab. 1: Ausgewählte Gasentwicklungsreaktionen Nr. · vorgelegter Feststoff · zugegebene Flüssigkeit · Reaktionsprodukte

1 · Zink · Salzsäure · Wasserstoff und Zink(II)-chlorid-Lösung

2 · Natriumchlorid · Schwefelsäure, konz. · Chlorwasserstoff und Natriumsulfat (Na 2 SO 4)

In der Schule wird dafür häufig eine einfache Gasentwicklungsapparatur genutzt (Abb. 1). Durch Auftropfen von konz. Schwefelsäure auf Natriumchlorid entsteht Chlorwasserstoff und entweicht über den seitlichen Ansatz.

Der mit dieser Methode hergestellte Chlorwasserstoff kann aufgefangen und anschließend in Wasser eingeleitet werden, wobei sich Salzsäure bildet. Die Stoffmengenkonzentration der Lösung kann im Anschluss experimentell bestimmt werden.

Material 2: Bestimmung der Stoffmengenkonzentration von Salzsäure

Bei einem Experiment wurde auf die in Material 1 beschriebene Weise Salzsäure hergestellt, die eine Stoffmengenkonzentration von $c = 0{,}3\ \mathrm{\frac{mol}{L}}$ haben soll.

Experimentell kann die Angabe für diese Lösung überprüft werden, indem eine Titration von $25\ \mathrm{mL}$ dieser Lösung mithilfe einer Natriumhydroxid-Lösung der Stoffmengenkonzentration $c = 1{,}0\ \mathrm{\frac{mol}{L}}$ unter Verwendung eines geeigneten Indikators durchgeführt wird.

Material 3: Herstellung von Gasen mit dem Kipp’schen Apparat [1] – [3]

Der Kipp'sche Apparat ist ein Glasgerät, das sich in vielen Schullaboren findet. Er besteht aus einem Kugeltrichter, der fast bis auf den Boden des unteren Geräteteils reicht. Dieser Kugeltrichter dient als Vorratsgefäß für die Flüssigkeit (hier Salzsäure) und wird auf den unteren Geräteteil gesetzt.

Der untere Geräteteil besteht aus einem kugelförmigen Gefäß mit seitlichem, verschließbarem Gasableitungsrohr. Im kugelförmigen Gefäß befindet sich eine für Flüssigkeiten durchlässige Lochplatte, auf der das grobe, in der Flüssigkeit unlösliche Material (hier Zinkkörner) liegt.

Wird der Hahn am Gasableitungsrohr geöffnet, strömt die Flüssigkeit aus dem Kugeltrichter in den unteren Geräteteil und steigt dort bis zu den Zinkkörnern auf, wodurch die Reaktion einsetzt. Beim Schließen des Hahns drängt das entstehende Gas die Flüssigkeit wieder in das Vorratsgefäß zurück und die Gasbildungsreaktion kommt zum Erliegen.

3.1

Beschreiben Sie die Durchführung der Bestimmung der Stoffmengenkonzentration von Salzsäure mittels Titration (M 2).

3.2

Leiten Sie einen geeigneten Säure-Base-Indikator für dieses Experiment ab (M 2).

3.3

Ermitteln Sie den zu erwartenden Verbrauch an Natriumhydroxid-Lösung für dieses Experiment (M 2).

2 Material

Material 1: Herstellung von Gasen mithilfe einer einfachen Gasentwicklungsapparatur [1], [2]

Gase können auf unterschiedliche Art und Weise hergestellt werden. Eine für den Laborgebrauch geeignete Methode ist die Reaktion einer Flüssigkeit mit einem Feststoff (Tab. 1).

Tab. 1: Ausgewählte Gasentwicklungsreaktionen Nr. · vorgelegter Feststoff · zugegebene Flüssigkeit · Reaktionsprodukte

1 · Zink · Salzsäure · Wasserstoff und Zink(II)-chlorid-Lösung

2 · Natriumchlorid · Schwefelsäure, konz. · Chlorwasserstoff und Natriumsulfat (Na 2 SO 4)

In der Schule wird dafür häufig eine einfache Gasentwicklungsapparatur genutzt (Abb. 1). Durch Auftropfen von konz. Schwefelsäure auf Natriumchlorid entsteht Chlorwasserstoff und entweicht über den seitlichen Ansatz.

Der mit dieser Methode hergestellte Chlorwasserstoff kann aufgefangen und anschließend in Wasser eingeleitet werden, wobei sich Salzsäure bildet. Die Stoffmengenkonzentration der Lösung kann im Anschluss experimentell bestimmt werden.

Material 2: Bestimmung der Stoffmengenkonzentration von Salzsäure

Bei einem Experiment wurde auf die in Material 1 beschriebene Weise Salzsäure hergestellt, die eine Stoffmengenkonzentration von $c = 0{,}3\ \mathrm{\frac{mol}{L}}$ haben soll.

Experimentell kann die Angabe für diese Lösung überprüft werden, indem eine Titration von $25\ \mathrm{mL}$ dieser Lösung mithilfe einer Natriumhydroxid-Lösung der Stoffmengenkonzentration $c = 1{,}0\ \mathrm{\frac{mol}{L}}$ unter Verwendung eines geeigneten Indikators durchgeführt wird.

Material 3: Herstellung von Gasen mit dem Kipp’schen Apparat [1] – [3]

Der Kipp'sche Apparat ist ein Glasgerät, das sich in vielen Schullaboren findet. Er besteht aus einem Kugeltrichter, der fast bis auf den Boden des unteren Geräteteils reicht. Dieser Kugeltrichter dient als Vorratsgefäß für die Flüssigkeit (hier Salzsäure) und wird auf den unteren Geräteteil gesetzt.

Der untere Geräteteil besteht aus einem kugelförmigen Gefäß mit seitlichem, verschließbarem Gasableitungsrohr. Im kugelförmigen Gefäß befindet sich eine für Flüssigkeiten durchlässige Lochplatte, auf der das grobe, in der Flüssigkeit unlösliche Material (hier Zinkkörner) liegt.

Wird der Hahn am Gasableitungsrohr geöffnet, strömt die Flüssigkeit aus dem Kugeltrichter in den unteren Geräteteil und steigt dort bis zu den Zinkkörnern auf, wodurch die Reaktion einsetzt. Beim Schließen des Hahns drängt das entstehende Gas die Flüssigkeit wieder in das Vorratsgefäß zurück und die Gasbildungsreaktion kommt zum Erliegen.

4 Erklären Sie die Funktionsweise des Kipp'schen Apparats und erläutern Sie, dass die Reaktion nach dem Schließen des Hahns zum Erliegen kommt (M 1, M 3).

Begründen Sie, dass für den Einsatz im Kipp'schen Apparat grobkörnige und in der verwendeten Flüssigkeit schlecht lösliche Feststoffe bevorzugt werden (M 1, M 3).

[7 BE]