Aufgabe 4 · Abitur NRW Chemie LK · Herstellung und Verwendung von Gase 2026

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).