Das Kupferblech im Praktikum
AFB I–IILea glüht ein Kupferblech in der Brennerflamme, bis es schwarz ist. Dann hält sie es heiß in ein Reagenzglas mit wenig Butan-1-ol. Das Blech wird sofort kupferrot-blank, am Glasrand bilden sich feine Tröpfchen, und es riecht stechend.
- Beschreibe die Veränderungen am Kupferblech während des gesamten Versuchs.
- Stelle die Reaktionsgleichung für die Reaktion von Butan-1-ol mit Kupferoxid in Halbstrukturformeln auf.
- Deute den Versuch als Redoxreaktion: Welcher Stoff wird oxidiert, welcher reduziert?
Hinweise
Hinweis zu Aufgabe a)
Hinweis zu Aufgabe b)
Hinweis zu Aufgabe c)
Erwartungshorizont
Erwartungshorizont zu Aufgabe a)
Beim Glühen wird das rotbraune Kupfer schwarz (Kupfer(II)-oxid bildet sich). Im Butan-1-ol wird das schwarze Blech wieder kupferrot und blank, weil das Oxid zu Kupfer reduziert wird.
Erwartungshorizont zu Aufgabe b)
\(\ce{CH3-CH2-CH2-CH2-OH + CuO -> CH3-CH2-CH2-CHO + Cu + H2O}\); Produkt ist Butanal, die Tröpfchen sind Wasser.
Erwartungshorizont zu Aufgabe c)
Kupferoxid gibt Sauerstoff ab und wird zu Kupfer reduziert (Oxidationsmittel). Butan-1-ol gibt zwei H-Atome ab und wird zu Butanal oxidiert (Reduktionsmittel). Beide Vorgänge laufen gleichzeitig ab — eine Redoxreaktion.
Drei Flaschen ohne Etikett
AFB II–IIIIn der Sammlung stehen drei Flaschen A, B und C. Laut Inventarliste enthalten sie Butan-1-ol, Butan-2-ol und 2-Methylpropan-2-ol (alle C₄H₁₀O). Ein Schüler taucht in jede Probe ein heißes, schwarzes Kupferblech.
| Flasche | A | B | C |
|---|---|---|---|
| Kupferblech | wird blank | wird blank | bleibt schwarz |
Siedetemperaturen: Butan-1-ol 118 °C, Butan-2-ol 100 °C, 2-Methylpropan-2-ol 82 °C.
- Ordne Flasche C einen Stoff begründet zu.
- Begründe, warum der Kupferoxid-Test allein nicht zeigt, ob in A oder B Butan-1-ol ist.
- Entwickle ein Experiment, mit dem man A und B sicher unterscheiden kann.
Hinweise
Hinweis zu Aufgabe a)
Hinweis zu Aufgabe b)
Hinweis zu Aufgabe c)
Erwartungshorizont
Erwartungshorizont zu Aufgabe a)
Flasche C enthält 2-Methylpropan-2-ol: Das C-Atom mit der OH-Gruppe hat drei C-Nachbarn und kein H-Atom. Es kann keine zwei H-Atome abgeben, das CuO bleibt schwarz.
Erwartungshorizont zu Aufgabe b)
Butan-1-ol (primär → Butanal) und Butan-2-ol (sekundär → Butanon) reagieren beide mit CuO; in beiden Fällen wird das Blech blank. Die Beobachtung ist gleich, die Produkte sehen nicht verschieden aus.
Erwartungshorizont zu Aufgabe c)
Z. B. Siedetemperatur bestimmen: je eine Probe im Reagenzglas mit Siedesteinchen im Wasserbad bzw. Heizblock langsam erhitzen, Thermometer im Dampf. Siedet die Probe bei etwa 118 °C, ist es Butan-1-ol, bei etwa 100 °C Butan-2-ol. (Wasserbad reicht nur bis 100 °C — daher Heizblock/Ölbad; Schutzbrille, keine offene Flamme.)