Direkt zum Inhalt

Versuche

Saure Lösungen mit Nichtmetall-Oxiden herstellen

Zielsetzung

  • Mit diesem Experiment erfährst du, wie saure Lösungen gebildet werden können.

Hinweise zum Experiment

Damit in Chemie bzw. beim Experimentieren keine Unfälle passieren, musst du auf die Sicherheit achten. Die Sicherheit ist immer wichtig, wenn du in einem Fachraum oder Labor bist. Bitte beachte bei allen Experimenten die Hinweise zur Sicherheit im LaborDie Durchführung des Experiments erfordert eine Gefährdungsbeurteilung durch die Lehrkraft.

Material

  • 3 Standzylinder
  • 3 Schliffdeckel
  • 3 Verbrennungslöffel
  • Spatel
  • Gasbrenner

Chemikalien

  • Schwefel
  • Phosphor
  • Kohlenstoff
  • Sauerstoff
  • Wasser
  • Universalindikator
Direkt zur Versuchsbeschreibung

Edukte

Stoffname Summenformel Gefahrenhinweise
Schwefel $\ce{S}$
GHS02 - Entzündlich GHS07 - Giftig Kat. 4 (Gesundheitsschädlich), Ätz- oder Reizwirkung Kat. 2, niedrigere systemische Gesundheitsgefährdung
H228: Entzündbarer Feststoff. H315: Verursacht Hautreizungen.
P210: Von Hitze, heißen Oberflächen, Funken, offenen Flammen sowie anderen Zündquellen fernhalten. Nicht rauchen. P240: Behälter und zu befüllende Anlage erden. P241: Explosionsgeschützte elektrische/Lüftungs-/Beleuchtungs-/… Geräte verwenden. P264: Nach Gebrauch Haut gründlich waschen. P280: Schutzhandschuhe/Schutzkleidung/Augenschutz/Gesichtsschutz tragen. P302+P352: BEI BERÜHRUNG MIT DER HAUT: Mit viel Wasser und Seife waschen.
Link zur GESTIS-Stoffdatenbank
Phosphor, roter $\ce{P4}$
H228 H412
P210 P233 P273 P280
Link zur GESTIS-Stoffdatenbank
Kohlenstoff $\ce{C}$ Link zur GESTIS-Stoffdatenbank
Schwefel
$\ce{S}$
GHS02 - Entzündlich GHS07 - Giftig Kat. 4 (Gesundheitsschädlich), Ätz- oder Reizwirkung Kat. 2, niedrigere systemische Gesundheitsgefährdung
H228: Entzündbarer Feststoff. H315: Verursacht Hautreizungen.
P210: Von Hitze, heißen Oberflächen, Funken, offenen Flammen sowie anderen Zündquellen fernhalten. Nicht rauchen. P240: Behälter und zu befüllende Anlage erden. P241: Explosionsgeschützte elektrische/Lüftungs-/Beleuchtungs-/… Geräte verwenden. P264: Nach Gebrauch Haut gründlich waschen. P280: Schutzhandschuhe/Schutzkleidung/Augenschutz/Gesichtsschutz tragen. P302+P352: BEI BERÜHRUNG MIT DER HAUT: Mit viel Wasser und Seife waschen.
Phosphor, roter
$\ce{P4}$
H228 H412
P210 P233 P273 P280
Kohlenstoff
$\ce{C}$

Produkte

Stoffname Summenformel Gefahrenhinweise
Schwefeldioxid $\ce{SO2}$
GHS05 - Ätzend etc. Kat. 1 GHS06 - Giftig Kat. 1 - 3
H314 H331 EUH07
P260 P280 P315 P403 P405 P304+P340+P315 P303+P361+P353+P315 P305+P351+P338+P315
Link zur GESTIS-Stoffdatenbank
Phosphorpentoxid $\ce{P4O10}$
GHS05 - Ätzend etc. Kat. 1
H314
P260 P280 P308+P310 P301+P330+P331 P305+P351+P338
Link zur GESTIS-Stoffdatenbank
Kohlenstoffdioxid (als Reaktionsprodukt) \(\ce {CO_2} \)
Kein gefährlicher Stoff nach GHS.
P403: An einem gut belüfteten Ort aufbewahren.
Link zur GESTIS-Stoffdatenbank
Dihydrogensulfit $\ce{H2SO3}$
GHS05 - Ätzend etc. Kat. 1 GHS07 - Giftig Kat. 4 (Gesundheitsschädlich), Ätz- oder Reizwirkung Kat. 2, niedrigere systemische Gesundheitsgefährdung
H314 H332
P280 P310 P302+P352 P304+P340 P301+P330+P331 P305+P351+P338
Link zur GESTIS-Stoffdatenbank
Phosphorsäure \(\ce{H3PO4}\)
GHS05 - Ätzend etc. Kat. 1 GHS07 - Giftig Kat. 4 (Gesundheitsschädlich), Ätz- oder Reizwirkung Kat. 2, niedrigere systemische Gesundheitsgefährdung
H290 H302 H314
P234 P270 P280 P301+P312 P303+P361+P353 P305+P351+P338
Link zur GESTIS-Stoffdatenbank
Schwefeldioxid
$\ce{SO2}$
GHS05 - Ätzend etc. Kat. 1 GHS06 - Giftig Kat. 1 - 3
H314 H331 EUH07
P260 P280 P315 P403 P405 P304+P340+P315 P303+P361+P353+P315 P305+P351+P338+P315
Phosphorpentoxid
$\ce{P4O10}$
GHS05 - Ätzend etc. Kat. 1
H314
P260 P280 P308+P310 P301+P330+P331 P305+P351+P338
Kohlenstoffdioxid (als Reaktionsprodukt)
\(\ce {CO_2} \)
Kein gefährlicher Stoff nach GHS.
P403: An einem gut belüfteten Ort aufbewahren.
Dihydrogensulfit
$\ce{H2SO3}$
GHS05 - Ätzend etc. Kat. 1 GHS07 - Giftig Kat. 4 (Gesundheitsschädlich), Ätz- oder Reizwirkung Kat. 2, niedrigere systemische Gesundheitsgefährdung
H314 H332
P280 P310 P302+P352 P304+P340 P301+P330+P331 P305+P351+P338
Phosphorsäure
\(\ce{H3PO4}\)
GHS05 - Ätzend etc. Kat. 1 GHS07 - Giftig Kat. 4 (Gesundheitsschädlich), Ätz- oder Reizwirkung Kat. 2, niedrigere systemische Gesundheitsgefährdung
H290 H302 H314
P234 P270 P280 P301+P312 P303+P361+P353 P305+P351+P338

Versuchsaufbau/Durchführung

  1. Fülle jeden Standzylinder mit Wasser etwa \(\ce{30 ml}\) hoch (Abb. 1.1).
  2. Füge jeweils 3-4 Tropfen Universalindikator hinzu.
  3. Befülle jeden Standzylinder mit Sauerstoff (Abb. 1.2). Halte dabei die Öffnung des Zylinders mit dem Schliffdeckel halb zu. Wenn der Zylinder mit Sauerstoff befüllt ist, verschließt du die Öffnung des Zylinders mit dem Schliffdeckel.
  4. Gib eine Spatelspitze des Schwefels in einen Verbrennungslöffel.  
  5. Entzünde den Gasbrenner und stelle die rauschende Flamme ein.
  6. Halte den Verbrennungslöffel mit dem Schwefel in die Flamme des Gasbrenners (Abb. 1.3). Erhitze den Schwefel, bis er geschmolzen ist und mit schwach bläulicher Flamme zu brennen beginnt.
  7. Öffne einen kleinen Spalt mit dem Schliffglas auf dem Standzylinder. Halte den Verbrennungslöffel in den Sauerstoff im Zylinder (Abb. 1.4).
  8. Nimm den Verbrennungslöffel wieder heraus und verschließe den Standzylinder wieder mit dem Schliffglas.
  9. Schüttle den Standzylinder (Abb. 1.5).
  10. Wiederhole die Durchführung mit dem Phosphor und dem Kohlenstoff.

Hinweise zur Entsorgung

Die wässrigen Lösungen kannst du nach dem Neutralisieren in den Abfluss geben.

Aufgabe
Aufgabe

Führe das Experiment durch und notiere deine Beobachtungen.

Erkläre welche Reaktionen stattgefunden haben.

Lösung

Beobachtung

Wenn du den Standzylinder schüttelst, nachdem du den Verbrennungslöffel hineingehalten hast, färbt sich der Universalindikator in der wässrigen Lösung rot.

Ergebnis

Schwefel, Phosphor und Kohlenstoff reagieren mit dem Sauerstoff zu Oxiden. Diese Nichtmetall-Oxide sind in Wasser löslich. Zusammen mit Wasser reagieren die Nichtmetall-Oxide zu sauren Lösungen. Deswegen färbt sich der Universalindikator rot und zeigt einen sauren pH-Wert an.

Schwefel

Schwefel und Sauerstoff reagieren zu Schwefeldioxid.

$\ce{S + O2 -> SO2}$

Schwefeldioxid und Wasser stehen im Gleichgewicht mit schwefliger Säure.

$\ce{SO2 + H2O <=> H2SO3}$

Phosphor

Phosphor und Sauerstoff reagieren zu Phosphorpentoxid.

$\ce{P4 + 5 O2 -> P4O10}$

Phosphorpentoxid und Wasser stehen im Gleichgewicht mit Metaphosphorsäure.

$\ce{P4O10 + H2O <=> H4P4O12}$

Metaphosphorsäure und Wasser stehen im Gleichgewicht mit Polyphosphorsäure.

$\ce{H4P4O12 + 2 H2O <=> 2 H4P2O7}$

Polyphosphorsäure und Wasser stehen im Gleichgewicht mit Orthophosphorsäure.

$\ce{H4P2O7 + H2O <=> 2 H3PO4}$

Kohlenstoff

Kohlenstoffdioxid und Wasser stehen im Gleichgewichtmit Dihydrogencarbonat.

$\ce{CO2 + H2O <=> H2CO3}$

Aufgabe
Aufgabe

a) Recherchiere und beschreibe, welche Reaktionen beim Kohlenstoffkreislauf in den Ozeanen unserer Erde stattfinden.

b) Diskutiere, welche Auswirkungen ein erhöhter Ausstoß von Kohlenstoffdioxid auf die Ozeane hat.

Lösung

a) Siehe dir hierzu das Video in Abbildung 2 zum Kohlenstoffdioxid-Kreislauf an (siehe unten).

b) Je mehr Kohlenstoffdioxid ausgestoßen wird – das heißt, in unsere Luft gelangt – desto mehr Kohlenstoffdioxid steht im Gleichgewicht mit der Kohlensäure in dem Wasser der Ozeane. Die Ozeane können einen großen Teil des Kohlenstoffdioxids speichern. Dabei löst sich Kohlenstoffdioxid als Gas. Die Meerespflanzen können wachsen, indem sie mithilfe der Photosynthese Kohlenstoffdioxid und Wasser zu Glucose/Traubenzucker und Sauerstoff reagieren lassen.

Die Ozeane können nicht unbegrenzt Kohlenstoffdioxid speichern. Der andere Teil bleibt als Treibhausgas in unserer Luft.

Wenn mehr Kohlenstoffdioxid in der Luft ist, steht auch mehr Kohlenstoffdioxid mit dem Wasser im Gleichgewicht zu der Kohlensäure. Je mehr Kohlensäure gelöst ist, desto niedriger sinkt der pH-Wert des Wassers und desto mehr versauern die Ozeane. Eine Veränderung des pH-Wertes der Ozeane hat fatale Folgen für die Lebewesen dort. Lerne mehr hierüber in dem Modellversuch zur Versauerung der Ozeane.