Abitur Hessen Chemie 2026 · LK · Herstellung und Verwendung von Gasen im Labor

Material 1: Herstellung von Gasen mithilfe einer einfachen Gasentwicklungsapparatur [1] – [4]

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 [1], [2]

Nr. · vorgelegter Feststoff · zugegebene Flüssigkeit · Reaktionsprodukte

1 · Natriumchlorid · Schwefelsäure, konz. · Chlorwasserstoff und Natriumsulfat

2 · Chlorkalk, vereinfacht $\text{CaCl(OCl)}$ (Calciumchloridhypochlorit) · Salzsäure · Chlor, Calciumchlorid und Wasser

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.

Tab. 2: Thermodynamische Daten ausgewählter Verbindungen (bei $T = 298{,}15\text{ K}$, $p = 101{,}325\text{ kPa}$) [3]

· $\Delta_{\text{f}}H^\circ\text{ in }\frac{\text{kJ}}{\text{mol}}$ · $S^\circ\text{ in }\frac{\text{J}}{\text{K}\cdot\text{mol}}$

$\text{NaCl (s)}$ · $-411$ · $72$

$\text{HCl (g)}$ · $-92$ · $187$

$\text{H}_2\text{SO}_4\text{ (l)}$ · $-814$ · $157$

$\text{Na}_2\text{SO}_4\text{ (s)}$ · $-1387$ · $150$

1 Formulieren Sie die Reaktionsgleichung für die Herstellung von Chlorwasserstoff unter Angabe von Aggregatzuständen (M 1).

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).

Leiten Sie das Vorzeichen der Änderung der Entropie für die Herstellung von Chlorwasserstoff aus den Versuchsbeobachtungen ab (M 1).

Berechnen Sie die Änderung der Enthalpie und die Änderung der Entropie für die Herstellung von Chlorwasserstoff (M 1).

Material 1: Herstellung von Gasen mithilfe einer einfachen Gasentwicklungsapparatur [1] – [4]

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 [1], [2]

Nr. · vorgelegter Feststoff · zugegebene Flüssigkeit · Reaktionsprodukte

1 · Natriumchlorid · Schwefelsäure, konz. · Chlorwasserstoff und Natriumsulfat

2 · Chlorkalk, vereinfacht $\text{CaCl(OCl)}$ (Calciumchloridhypochlorit) · Salzsäure · Chlor, Calciumchlorid und Wasser

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.

Tab. 2: Thermodynamische Daten ausgewählter Verbindungen (bei $T = 298{,}15\text{ K}$, $p = 101{,}325\text{ kPa}$) [3]

· $\Delta_{\text{f}}H^\circ\text{ in }\frac{\text{kJ}}{\text{mol}}$ · $S^\circ\text{ in }\frac{\text{J}}{\text{K}\cdot\text{mol}}$

$\text{NaCl (s)}$ · $-411$ · $72$

$\text{HCl (g)}$ · $-92$ · $187$

$\text{H}_2\text{SO}_4\text{ (l)}$ · $-814$ · $157$

$\text{Na}_2\text{SO}_4\text{ (s)}$ · $-1387$ · $150$

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

Wenden Sie das Donator-Akzeptor-Prinzip auf diese Reaktion an und bestimmen Sie den Reaktionstyp.

a)

b)

c)

Material 1: Herstellung von Gasen mithilfe einer einfachen Gasentwicklungsapparatur [1] – [4]

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 [1], [2]

Nr. · vorgelegter Feststoff · zugegebene Flüssigkeit · Reaktionsprodukte

1 · Natriumchlorid · Schwefelsäure, konz. · Chlorwasserstoff und Natriumsulfat

2 · Chlorkalk, vereinfacht $\text{CaCl(OCl)}$ (Calciumchloridhypochlorit) · Salzsäure · Chlor, Calciumchlorid und Wasser

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.

Tab. 2: Thermodynamische Daten ausgewählter Verbindungen (bei $T = 298{,}15\text{ K}$, $p = 101{,}325\text{ kPa}$) [3]

· $\Delta_{\text{f}}H^\circ\text{ in }\frac{\text{kJ}}{\text{mol}}$ · $S^\circ\text{ in }\frac{\text{J}}{\text{K}\cdot\text{mol}}$

$\text{NaCl (s)}$ · $-411$ · $72$

$\text{HCl (g)}$ · $-92$ · $187$

$\text{H}_2\text{SO}_4\text{ (l)}$ · $-814$ · $157$

$\text{Na}_2\text{SO}_4\text{ (s)}$ · $-1387$ · $150$

2 Formulieren Sie die Reaktionsgleichung für die Reaktion von Salzsäure mit Chlorkalk (M 1).

Wenden Sie das Donator-Akzeptor-Prinzip auf diese Reaktion an und bestimmen Sie den Reaktionstyp.

a)

b)

c)

Material 2: Bestimmung der Stoffmengenkonzentration von Salzsäure

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

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

a)

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

b)

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

c)

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

Material 1: Herstellung von Gasen mithilfe einer einfachen Gasentwicklungsapparatur [1] – [4]

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 [1], [2]

Nr. · vorgelegter Feststoff · zugegebene Flüssigkeit · Reaktionsprodukte

1 · Natriumchlorid · Schwefelsäure, konz. · Chlorwasserstoff und Natriumsulfat

2 · Chlorkalk, vereinfacht $\text{CaCl(OCl)}$ (Calciumchloridhypochlorit) · Salzsäure · Chlor, Calciumchlorid und Wasser

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.

Tab. 2: Thermodynamische Daten ausgewählter Verbindungen (bei $T = 298{,}15\text{ K}$, $p = 101{,}325\text{ kPa}$) [3]

· $\Delta_{\text{f}}H^\circ\text{ in }\frac{\text{kJ}}{\text{mol}}$ · $S^\circ\text{ in }\frac{\text{J}}{\text{K}\cdot\text{mol}}$

$\text{NaCl (s)}$ · $-411$ · $72$

$\text{HCl (g)}$ · $-92$ · $187$

$\text{H}_2\text{SO}_4\text{ (l)}$ · $-814$ · $157$

$\text{Na}_2\text{SO}_4\text{ (s)}$ · $-1387$ · $150$

Material 3: Herstellung von Gasen mit dem Kipp'schen Apparat [1], [2], [4], [5]

Der Kipp'sche Apparat ist ein Glasgerät, das in vielen Schullaboren verwendet wird. Seine Handhabung wird hier am Beispiel der Herstellung von Chlor veranschaulicht. 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 Chlorkalkstücke) liegt.

Die Reaktion wird durch das Öffnen des Hahns gestartet und sie kommt zum Erliegen, wenn der Hahn wieder geschlossen wird.

4 Erklären Sie die Funktionsweise eines Kipp'schen Apparats und erläutern Sie, dass die Reaktion nach dem Schließen des Hahns zum Erliegen kommt (M 1, M 3). [7 BE]

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).