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Methan-Analyse
 

Arbeitsaufträge: Notiere zu den folgenden Versuchen deine Beobachtungen!
V1: Ein Standzylinder wird mit der Öffnung nach unten über eine Bunsenbrenner-Flamme gehalten.
Beobachtung: _________________________________________________________
Danach wird er mit einer Glasscheibe abgedeckt, etwas Kalkwasser dazugegeben und geschüttelt.
Beobachtung: _________________________________________________________
V2: Die beim Verbrennen von Erdgas entstehenden Gase werden mit Hilfe einer Wasserstrahlpumpe durch die rechts abgebildete Apparatur gesaugt. Zu der sich im gekühlten U-Rohr sammelnden Flüssigkeit wird weißes Kupfersulfat* gegeben.

Beobachtung: _________________________

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Arbeitsaufträge zur Auswertung:
a) Welches Verbrennungsprodukt wird mit Kalkwasser angezeigt?
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Welches in Methan chemisch gebundene Element wird dadurch nachgewiesen?

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Formuliere die entsprechenden Reaktionsgleichungen!

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b) Welche Flüssigkeit entsteht als Verbrennungsprodukt von Methan?
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Welches Element wird dadurch nachgewiesen?

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Zur Information: weißes Kupfersulfat ist ein Nachweismittel für Wasser! Formuliere die entsprechenden Reaktionsgleichungen!

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c) Formuliere die Summenformel von Methan: qualitative und quantitative Zusammensetzung:
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Quelle: Tausch, v. Wachtendonk: Chemie I, Bamberg 1996

 

Lösungen

Beobachtung zu V1: Der Standzylinder beschlägt, d.h. es kondensiert ein Gas/Dampf als Flüssigkeit. Nach Zugabe von Kalkwasser trübt sich dieses milchig-weiß. Das deutet darauf hin, dass sich ein unlöslicher Stoff bildet. der mit dem Wasser eine Suspension (heterogenes Gemisch) bildet.

Beobachtung zu V2: Im eisgekühlten U-Rohr sammelt sich eine Flüssigkeit. Das Kalkwasser in der Gaswaschflasche wird zuerst intensiv milchig-weiß getrübt, später hellt sich der Niederschlag wieder auf. Weißes Kupfersulfat wird im Kontakt mit der Flüssigkeit türkis-grün-blau.

Arbeitsaufträge zur Auswertung:
a) Kalkwasser zeigt als Verbrennungsprodukt Kohlenstoffdioxid CO2 an. Da der Sauerstoff aus der Luft kommt, stellt sich die Frage, woher kommt der dafür notwendige Kohlenstoff: er kann nur aus dem Methan kommen. Also enthält Methan chemisch gebunden das Element Kohlenstoff.

Reaktionsgleichungen:   C (aus Methan)  + O2 (aus der Luft)   ---> CO2(g)

CO2(g) + Ca(OH)2(aq)  ---> CaCO3(s)  + H2O(l) zuerst gebildeter intensiver milchig weißer Niederschlag

CO2(g) + CaCO3(s)  + H2O(l)  ---> Ca(HCO3)2(aq) Aufhellung des ersten Niederschlags durch Bildung von löslichem Ca-hydrogencarbonat

b) Nur zwei Flüssigkeiten reagieren mit weißem Kupfersulfat unter eine türkis-grün-blauen Farbe: Wasser und Ethanol. Da Wasser als Verbrennungsprodukt von Wasserstoff = Wasserstoffoxid mit weißem Kupfersulfat entsprechend reagiert hat, stellt sich die Frage, woher der Wasserstoff kommt: er kann nur aus dem Methangas selbst stammen.

Reaktionsgleichungen:      H (aus Methan) + O2 (aus der Luft)   ---> H2O(l)

CuSO4(s)                +      5 H2O(l)  ---> CuSO4 *5 H2O(s)
weißes Kupfersulfat                                blaues Kupfersulfat: Wasser ist als Kristallwasser gebunden!

c) Qualitativ nachgewiesen wurde nun die Existenz der Elemente Kohlenstoff und Wasserstoff. Daher besitzt Methan die qualitative Zusammensetzung CH.

Entsprechend der Wertigkeit = Bindigkeit der Elemente kann dann die einfachste quantitative Formel = Summenformel nur CH4 sein .


update: 22.11.2020                                        zurück        zur Hauptseite