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Brennbarkeit und Löslichkeit

Kerzen auf dem Schulfest und Kristalle in der Düngerkanne — Brennbarkeit und Löslichkeit im Alltag.

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Deko für das Schulfest

AFB I–II

Für das Schulfest soll die Aula geschmückt werden. Auf der Liste stehen: Papiergirlanden, Kerzen, Glasvasen, Tischdecken aus Baumwolle, Blumentöpfe aus Ton, Luftballons und Kerzenständer aus Metall.

Der Hausmeister verlangt, dass die Kerzen nur in Gläsern brennen und nichts Brennbares in ihrer Nähe liegt.

  1. Gib an, welche Gegenstände aus brennbaren und welche aus nicht brennbaren Stoffen bestehen.
  2. Beschreibe, wie man im Chemieraum an einem kleinen Stück Stoff der Tischdecke prüft, ob er brennbar ist.
  3. Begründe die Regel des Hausmeisters, Kerzen nur in Gläsern brennen zu lassen.
  4. Ordne die Kerzenständer aus Metall ein: Sind sie eine gute Wahl? Beziehe dich auf die Brennbarkeit.

Hinweise

Hinweis zu Aufgabe a)
Überlege bei jedem Gegenstand, woraus er besteht.
Hinweis zu Aufgabe b)
Denk an Schutzbrille, Tiegelzange und die heißeste Flamme.
Hinweis zu Aufgabe c)
Was ist das Glas für ein Stoff — brennbar oder nicht?
Hinweis zu Aufgabe d)
Was passiert mit Metall in einer Flamme?

Erwartungshorizont

Erwartungshorizont zu Aufgabe a)

Brennbar: Papier (Girlanden), Kerzenwachs, Baumwolle (Tischdecken), Gummi der Luftballons. Nicht brennbar: Glas (Vasen), Ton (Blumentöpfe), Metall (Kerzenständer).

Erwartungshorizont zu Aufgabe b)

Schutzbrille aufsetzen, auf feuerfester Unterlage arbeiten. Ein kleines Stück Stoff mit der Tiegelzange (oder auf dem Verbrennungslöffel) in die rauschende Brennerflamme halten, dann herausnehmen. Brennt es mit eigener Flamme weiter, ist der Stoff brennbar. Reste auf der Unterlage ausbrennen lassen.

Erwartungshorizont zu Aufgabe c)

Glas ist nicht brennbar. Es umgibt die Flamme, sodass Papier, Stoff oder Haare nicht direkt an die Flamme kommen. Fällt eine Kerze um, bleibt sie im Glas.

Erwartungshorizont zu Aufgabe d)

Metall ist nicht brennbar — der Ständer fängt kein Feuer. Er ist daher eine gute Wahl. Er kann allerdings heiß werden; deshalb sollte er auf einer festen, nicht brennbaren Unterlage stehen.

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Düngerlösung in der Gärtnerei

AFB II–III

Frau Kaya stellt in ihrer Gärtnerei Düngerlösung aus Kaliumchlorid her. Auf der Packung steht eine Tabelle:

Temperatur des Wassers0 °C20 °C40 °C60 °C80 °C
Kaliumchlorid, höchstens gelöst in 100 g Wasser28,0 g34,2 g40,1 g45,8 g51,3 g

Sie löst am Abend 45 g Kaliumchlorid in 100 g warmem Wasser von 60 °C. Die Kanne steht über Nacht im Gewächshaus, wo es auf 20 °C abkühlt. Am Morgen liegen Kristalle am Boden.

  1. Lies ab, wie viel Kaliumchlorid sich bei 20 °C und bei 80 °C höchstens in 100 g Wasser löst.
  2. Berechne, wie viel Gramm Kaliumchlorid am Morgen als Bodensatz in der Kanne liegen.
  3. Deute die Kristalle am Morgen: Warum lagen am Abend noch keine am Boden?
  4. Bewerte den Vorschlag eines Mitarbeiters: „Wir lösen einfach 50 g in 100 g Wasser von 80 °C, dann ist die Lösung stärker — und die bleibt dann auch so.“

Hinweise

Hinweis zu Aufgabe a)
Suche die Spalten 20 °C und 80 °C.
Hinweis zu Aufgabe b)
Gelöst bleibt bei 20 °C nur so viel, wie die Tabelle angibt.
Hinweis zu Aufgabe c)
Vergleiche die gelöste Menge mit der Löslichkeit bei 60 °C und bei 20 °C.
Hinweis zu Aufgabe d)
Was passiert, wenn die heiße Lösung wieder abkühlt?

Erwartungshorizont

Erwartungshorizont zu Aufgabe a)

Bei 20 °C: 34,2 g. Bei 80 °C: 51,3 g Kaliumchlorid in 100 g Wasser.

Erwartungshorizont zu Aufgabe b)

Gelöst bleiben bei 20 °C höchstens 34,2 g. Bodensatz: 45 g − 34,2 g = 10,8 g.

Erwartungshorizont zu Aufgabe c)

Bei 60 °C lösen sich bis zu 45,8 g — die 45 g waren also vollständig gelöst, die Lösung war noch nicht gesättigt. Beim Abkühlen sinkt die Löslichkeit auf 34,2 g. Was darüber hinausgeht, kann nicht gelöst bleiben und setzt sich als Kristalle ab.

Erwartungshorizont zu Aufgabe d)

Der Vorschlag hilft nicht dauerhaft. Bei 80 °C lösen sich die 50 g zwar vollständig (bis 51,3 g möglich), aber beim Abkühlen im Gewächshaus sinkt die Löslichkeit wieder. Bei 20 °C bleiben nur 34,2 g gelöst, der Rest (50 g − 34,2 g = 15,8 g) liegt als Bodensatz in der Kanne. Die Lösung ist dann nicht stärker als eine gesättigte Lösung bei 20 °C — der zusätzliche Dünger ist verschwendet.