Massenverhältnisse_Atome

Chemie-Arbeitsblatt _ _ Klasse _ _ _ Name __________________________________________________________________Datum _ _ ._ _._ _

In welchen Massenverhältnissen verbinden sich Atome? (I)

Versuch 1: In ein Reagenzglas mit seitlichem Ansatz wird zu 10 ml verdünnter Salzsäure ein Stück Magnesium-Band gegeben, dessen Länge vor dem Versuch exakt gemessen werden muss. Das Reagenzglas wird nach dem Einwerfen des Magnesium-Bandes möglichst schnell verschlossen. Das Wasserstoff-Volumen wird dann abgelesen, wenn keine Gasbildung mehr stattfindet.

Versuch 2: In einem Hoffmann-Wasserzersetzungsapparat wird Wasser, das mit Schwefelsäure versetzt ist, elektrolysiert. Die entstehenden Gase werden aufgefangen und ihre Volumina [in ml] nach mehreren Zeitabständen oder mehreren Versuchswiederholungen notiert. Nach Beendigung der Messungen werden die Gase nachgewiesen.

Arbeitsaufträge zur Auswertung:

1. Beschrifte die beiden Versuchsskizzen!

2. An welchem Pol entsteht in Versuch 2 welches Gas:
- Pol: ___________________ + Pol: _____________________

3. Trage zunächst deine/eure Versuchsergebnisse und dann den berechneten Mittelwert (MW) aller Gruppen in Tabelle 1 bzw. Tabelle 2 ein.

4. Berechne für Versuch 1 die Masse des entstandenen Wasserstoffs aus dem Volumen V und der Dichte k von Wasserstoff nach der Formel m = V*k und trage die Werte in die Tabelle ein. Berechne das Massenverhältnis m(Wasserstoff) : m(Magnesium) = 1 : ____________ .

5. Übertrage die Werte aller Schülergruppen auf einem Millimeter-Papier in ein Diagramm ein. Auf der x-Achse wird m(Magnesium) aufgetragen, die linke (1.) y-Achse stellt m(Wasserstoff) [g], die rechte (2.) y-Achse V(Wasserstoff) [ml] dar. Die Achsen müssen entsprechend skaliert werden! Die Einheiten nicht vergessen!

6. Notiere bei V2 die Volumina von Sauerstoff und Wasserstoff, rechne mit Hilfe der Dichten die Volumina in Massen um und berechne das Massenverhältnis m(Wasserstoff) : m(Sauerstoff) = 1 : ________ .

7. Erstelle mit den Werten aller Schülergruppen ein Diagramm auf Millimeter-Papier: x-Achse = m(Wasserstoff) [g], linke (1.) y-Achse = m(Sauerstoff) [g]. Die Einheiten nicht vergessen!

8. Formuliere für beide Versuche die entsprechenden Reaktionsschemata.

Weitere Daten für die Auswertung: k(Wasserst.) = 0,083 g/l bei 20°C; k(Sauerstoff): 1,33 g/l bei 20°C
10 mm Magnesiumband = 1 cm = ___________ mg Magnesium!

Tabelle 1 zu V1: In Kursiv: berechnete Werte! Alle Werte mit maximal 3 Nachkommastellen in exponentieller Schreibweise!

V-Nr.	m (Magnesium) [g]	V (Wasserstoff) [ml]	m (Wasserstoff) [g]	MV m(Wasserstoff) = m(Magnesium)
Dein Versuch				1 : __________________
MW

Tabelle 2 zu V2: Alle berechneten Zahlenwerte sind in exponentieller Schreibweise darzustellen!

V-Nr.	V (Wasserstoff) [ml]	*m(Wasserstoff) [g]*	V (Sauerstoff) [ml]	*m (Sauerstoff) [g]*	*MV m(Wasserstoff) = m(Sauerstoff)*
Dein Versuch					1: _______________
MW

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Anmerkung: Ich danke dem Buchner-Verlag Bamberg für die Genehmigung zur Benutzung der Abbildung 3 aus dem Chemie-Buch "Chemie - Stoff, Formel, Umwelt" von Tausch/von Wachtendonk bzw. aus dem dazugehörigen Material-Manager: Chemie .

Lösungen:

zu 2: Am Minus-Pol entsteht Wasserstoffgas, am Plus-Pol Sauerstoffgas

zu 3: Aus den einzelnen Schülergruppen ergeben sich beispielsweise die Werte der folgenden Tabelle:

V-Nr.	m(Magnesium) [g]	V(Wasserstoff) [ml]	m(Wasserstoff) [g]	m(Wasserst.) : m(Magnsium)
0	0	0	0	0
1	0,022	19,5	1,62E-03	13,593
2	0,029	31,0	2,57E-03	11,271
3	0,045	44,0	3,65E-03	12,322
4	0,054	49,0	4,07E-03	13,278
5	0,068	66,5	5,52E-03	12,320
6	0,073	69,5	5,77E-03	12,655
7	0,085	83,0	6,89E-03	12,339
8	0,092	86,0	7,14E-03	12,889
Mittelwert	0,0585	56,0625	0,0047	12,5832

Die Masse m(Wasserstoff) wird über die Dichte umgerechnet: k(Wasserst.) = m/V =0,083 g/l

Auflösung nach m(Wasserstoff) ergibt den Term: m = k(Wasserst.) * V(Wasserstoff). Die Ergebnisse werden exponentiell ausgedrückt.

Ein entsprechendes Diagramm könnte so aussehen:

Es zeigt die proportionale Beziehung zwischen der Masse des eingesetzten Magnesiums (Ausgangsstoff) und der Masse des entstandenen Wasserstoffes (Endstoff) im Massenverhältnis 1 : 12,6 .

6. Für Versuch 2 könnten folgende Werte als Beispiel dienen:

V-Nr.	V(Wasserst.) [ml]	V(Sauerst.) [ml]	m(Wasserst.) [g]	m(Sauerst.) [g]	m(Wasserst.):m(Sauerstoff)
	0	0	0	0	0
1	18,0	8,3	1,62E-03	1,19E-02	7,327
2	33,4	16,6	3,01E-03	2,37E-02	7,897
3	38,6	19,4	3,47E-03	2,77E-02	7,986
4	8,0	3,8	7,20E-04	5,43E-03	7,547
5	22,0	10,6	1,98E-03	1,52E-02	7,656
6	30,8	15,4	2,77E-03	2,20E-02	7,944
Mittelwert	25,133	12,350	2,262E-03	1,766E-02	7,726

Die graphische Umsetzung ergibt das folgende Diagramm:

Auch zeigt sich - wie erwartet - das lineare proportionale Verhältnis zwischen Wasserstoff und Sauerstoff im Massenverhältnis 1 : 8 .

Zusammenfassung:

a. Bei der Reaktion Magnesium mit Salzsäure stehen die Massen des Endprodukts Wasserstoff zu den Massen des Ausgangsstoffes Magnesium
im Massenverhältnis 1 : 12,6 . Damit steht eine Masseneinheit Wasserstoff zu einer Masseneinheit Magnesium im Verhältnis 1 : 12,6, oder: eine Masseneinheit Magnesium ist 12,6-mal so schwer wie eine Masseneinheit Wasserstoff,

b) Bei der Elektrolyse von Wasser stehen die beiden Endprodukte Wasserstoff und Sauerstoff im Massenverhältnis 1 : 8. Eine Masseneinheit Sauerstoff ist 8 mal so schwer wie eine Masseneinheit Wasserstoff.

c). Wichtig bei der Versuchsauswertung ist die konsequente Benutzung der Einheiten.

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