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Dr. Anja Dombrowski

Alkane einfache

Kohlenwasserstoff e

Handlungsorientierter Chemieunterricht an Stationen

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http://www.auer-verlag.de/go/dl7647

Dieser Download ist ein Auszug aus dem Originaltitel

ber diesen Link gelangen Sie zur entsprechenden Produktseite im Web.Lernzirkel Fossile Rohstoffe

1

Materialaufstellung und Hinweise

Allgemeine HinweiseDas Experimentiermaterial sollte an festen Pltzen ausliegen. Fr einen mobilen Einsatz an den Schlertischen ist die Verwendung von Materialkrbchen, in denen sich das bentigte Material be-findet, empfehlenswert.

Die verwendeten Chemikalien sind ordnungsgem zu entsorgen. Es empfiehlt sich, entsprechende Sammelbehlter passend gekennzeichnet gut sichtbar aufzustellen und die Lernenden darauf hinzu-weisen.

Da sich die Lernenden einen wichtigen Bereich der organischen Chemie eigenstndig aneignen sol-len, empfiehlt sich das Fhren eines Labortagebuchs, in dem fr jede Station kurze Anmerkungen zu folgenden Impulsen notiert werden:

An dieser Station habe ich gelernt,

Mir ist noch nicht klar,

Mich wrde zustzlich interessieren,

Das Labortagebuch bleibt in der Schule und kann von der Lehrkraft eingesehen werden.

Die Seiten 2 bis 19 sind in entsprechender Anzahl zu vervielfltigen und den Schlern bereitzulegen. Als Mglichkeit zur Selbstkontrolle knnen Lsungsseiten erstellt werden.

S. 2 Station 1 Methan der einfachste KohlenwasserstoffS. 4 Station 2 Methan ein Gas, viele NamenS. 6 Station 3 Die homologe Reihe der AlkaneS. 9 Station 4 Alkane-Domino: Scheren und Kleber in angemessener AnzahlS. 10 Station 5 Verzweigte Alkane IsomerieS. 12 Station 6 Verzweigte Alkane BenennungsregelnS. 15 Station 7 Verzweigte Alkane HeptanisomereS. 16 Station 8 Die Welt der Kohlenwasserstoffe Vielfalt und OrdnungS. 18 Lernzielkontrolle

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Leonie war in der letzten Chemiestunde krank. Die Hausaufgabe lautet: Formuliere die Verbren-nungsgleichung von Methan. Um den Unterrichtsstoff nachholen und die Hausaufgabe erledigen zu knnen, hat sich Leonie Benedikts Heft ausgeliehen. Benedikt ist Klassenbester in Chemie und hat sich Folgendes aufgeschrieben:

Kohlenwasserstoffe Elementaranalyse

Versuch: Methan (CH4) wird verbrannt.

Ergebnis: Mit diesem Versuch haben wir eindeutig nachgewiesen, dass Methan aus den Ele-menten Kohlenstoff und Wasserstoff zusammengesetzt ist.

Aufgabe 1Leonie kann mit Benedikts Hefteintrag nicht viel anfangen. Sie fragt bei ihm nach.Ergnze die Lcken im Dialog.

L: Also Benedikt, ich verstehe nicht, wie du auf dieses Ergebnis kommst. Solltest du nicht ein vollstndiges Protokoll fr diesen Versuch anfertigen, so, wie wir das immer machen in Chemie?

B: Ja, eigentlich schon, aber das war mir zu viel Arbeit. Das Bild reicht doch.

L: Mir reicht es nicht. Wie kommst du auf dieses Ergebnis und welche Problemfrage steht eigentlich hinter diesem Versuch?

B: Na gut, ich erklre es dir. Wir haben uns doch in den vorangegangenen Stunden mit Kohlenwasserstoffen beschftigt. Und wie der Begriff Elementaranalyse schon sagt, war die Problemfrage dieser Stunde:

L: Und wie kann man das mit diesem Versuch herausfinden? In dem Versuch wird das Methan doch gar nicht in Kohlenstoff und Wasserstoff zerlegt.

B: Stimmt. Der Beweis verluft indirekt ber die .

Methan der einfachste Kohlenwasserstoff (1)

Name:Station 1

Verbrennungsproduktegasfrmig

Eis-wasser

Kupfersulfat wird blau Kalkwasser wird trb

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L: Das bedeutet, die Verbrennungsprodukte werden durch den Trichter aufgefangen und dann in das U-Rohr geleitet. Wozu ist denn da das Kupfersulfat drin?

B: Denk mal an die Nachweisreaktionen, die wir kennen. Damit sich weies Kupfersulfat blau

frbt, muss es mit reagieren.

L: Stimmt, ich erinnere mich. Damit haben wir dann ein Verbrennungsprodukt des Methans nachgewiesen. Und in der Gaswaschflasche befindet sich eine trbe Lsung. War die von Anfang an trb?

B: Nein, natrlich nicht. Die Kalkwasserlsung war ganz klar. Bei der Verbrennung von Methan

entsteht nicht nur H2O, sondern auch .

L: Genau, die Kalkwasserprobe! Wenn eine klare Kalkwasserlsung sich trbt, haben wir CO2

nachgewiesen. Also entstehen bei der Verbrennung und

. Das verstehe ich jetzt.Aber damit haben wir doch nicht nur Wasserstoff und Kohlenstoff, sondern auch die An-wesenheit von Sauerstoff nachgewiesen. Ist Methan doch kein reiner Kohlenwasserstoff?

B: Denk doch mal nach. Das Methan wird doch verbrannt.

L: Eine Verbrennung ist eine Reaktion mit , das habe ich nicht mit-bedacht. Jetzt ist mir alles klar. Ich kann sogar die Hausaufgabe lsen.

B: Gut, du hast es verstanden. Und ich wei jetzt, wozu ein ausfhrliches Protokoll gut sein kann.

Aufgabe 2 Leonie setzt sich gleich an ihre Hausaufgaben und formuliert die Verbrennungsgleichung fr die Ver-brennung von Methan. Ergnze die Lcken.

Wortgleichung: +

+

Formelgleichung: + +

Nach dem Gesprch schreibt Leonie zu dem Versuch ein Protokoll, damit sie bei der Vorbereitung fr die nchste Lernkontrolle noch genau nachvollziehen kann, worum es bei diesem Experiment ging. Dabei bemerkt sie, dass sie gar nicht mit Benedikt darber gesprochen hat, warum das U-Rohr in einer Wanne mit Eiswasser steht. Sie schreibt ihm schnell noch eine SMS.

Aufgabe 3 Formuliere die Antwort, die sie von Benedikt erhlt.

Methan der einfachste Kohlenwasserstoff (2)

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Methan (CH4) ist der einfachste Kohlenwasserstoff. Es ist ein farbloses, geruchloses und geschmack-loses Gas, das in Wasser kaum lslich ist. Seine Dichte ist mit 0,72 g / l geringer als die von Luft (1,3 g / l). Sein Siedepunkt befindet sich bei 161 C, whrend seine Schmelztemperatur bei 182 C liegt.

Bei der Verbrennung von Methan wird viel Energie freigesetzt. Zusammen mit Luft oder Sauerstoff kann Methan explosive Gemische bilden. Es ist daher die Ursache fr viele Grubenunglcke. Berg-leute sprechen dabei von Schlagwetterexplosionen.

In Verbrennungsmotoren wird gerade diese Eigenschaft der Alkane genutzt, um die in den Kohlen-wasserstoffen gebundene chemische Energie in Bewegungsenergie umzuwandeln.

Methan verbrennt im Gegensatz zu Erdl und Kohle nahezu rckstandsfrei zu Kohlenstoffdioxid u