Die Kerze unter dem Glas
AFB I–IIEine brennende Kerze wird mit einem trockenen Becherglas überdeckt. Die Innenwand beschlägt, kurz darauf wird die Flamme klein und gelb, am Glas setzt sich ein schwarzer Belag ab, dann erlischt sie. Schüttelt man anschließend Kalkwasser im Glas, wird es trüb. Kerzenwachs lässt sich vereinfacht als Pentacosan \(\ce{C25H52}\) beschreiben.
- Nenne die beiden Produkte der vollständigen Verbrennung von Kerzenwachs und je einen Nachweis.
- Stelle die Reaktionsgleichung für die vollständige Verbrennung von Pentacosan auf.
- Erkläre den schwarzen Belag und das Erlöschen der Flamme.
Hinweise
Hinweis zu Aufgabe a)
Hinweis zu Aufgabe b)
Hinweis zu Aufgabe c)
Erwartungshorizont
Erwartungshorizont zu Aufgabe a)
Kohlenstoffdioxid (Kalkwasser wird trüb) und Wasser (Watesmo-Papier färbt sich blau; der Beschlag ist nur ein Hinweis).
Erwartungshorizont zu Aufgabe b)
25 C → 25 \(\ce{CO2}\) (50 O); 52 H → 26 \(\ce{H2O}\) (26 O); 76 O-Atome = 38 \(\ce{O2}\): \(\ce{C25H52 + 38 O2 -> 25 CO2 + 26 H2O}\).
Erwartungshorizont zu Aufgabe c)
Die Flamme verbraucht den Sauerstoff im Glas, neuer strömt nicht nach. Bei Sauerstoffmangel verbrennt das Wachs unvollständig: Es entstehen Ruß (schwarzer Belag, gelbes Leuchten) und CO. Reicht der Sauerstoff gar nicht mehr aus, erlischt die Flamme.
Die Ölheizung im Keller
AFB II–IIIHeizöl lässt sich vereinfacht als Hexadecan \(\ce{C16H34}\) beschreiben. Bei der jährlichen Messung stellt der Schornsteinfeger fest: Die Flamme brennt gelb und rußt, im Abgas ist deutlich mehr Kohlenstoffmonooxid als erlaubt. Ursache ist eine verstopfte Luftzufuhr.
- Erläutere den Unterschied zwischen vollständiger und unvollständiger Verbrennung von Hexadecan mithilfe von zwei Reaktionsgleichungen (unvollständig: nur CO statt CO₂).
- Deute die Messergebnisse des Schornsteinfegers.
- Beurteile die Aussage eines Hausbewohners: „Solange es im Keller nicht nach Abgas riecht, ist die Heizung sicher.“
Hinweise
Hinweis zu Aufgabe a)
Hinweis zu Aufgabe b)
Hinweis zu Aufgabe c)
Erwartungshorizont
Erwartungshorizont zu Aufgabe a)
Vollständig: \(\ce{2 C16H34 + 49 O2 -> 32 CO2 + 34 H2O}\). Unvollständig: \(\ce{2 C16H34 + 33 O2 -> 32 CO + 34 H2O}\). Bei Sauerstoffmangel stehen je Molekül nur 16,5 statt 24,5 O₂ zur Verfügung; der Kohlenstoff wird nur zu CO (oder Ruß) oxidiert.
Erwartungshorizont zu Aufgabe b)
Die verstopfte Luftzufuhr führt zu Sauerstoffmangel. Das Öl verbrennt unvollständig: Glühende Rußteilchen färben die Flamme gelb, zusätzlich entsteht CO. Ein Teil der chemischen Energie bleibt ungenutzt, weil CO und Ruß noch brennbar wären.
Erwartungshorizont zu Aufgabe c)
Die Aussage ist falsch und gefährlich: CO ist farb- und geruchlos und schon in kleinen Mengen giftig, weil es den Sauerstofftransport im Blut blockiert. Geruch ist kein Warnsignal; sicher sind nur regelmäßige Wartung, freie Luftzufuhr und ein CO-Melder.