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Übung AFB II

Jetzt verknüpfst du Waage, Atome und Stoffe in mehreren Schritten.

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Aufgabenblock — AFB II

Zehn Aufgaben mit Rechenwegen, Atom-Bilanzen und Zuordnungen. Die Tipps kommen stufenweise: erst der Ansatz, dann der Rechenweg, zuletzt die Lösung.

A1
Kupfer und Schwefel mit Rest
AFB II

In einem verschlossenen Reagenzglas liegen 12,7 g Kupfer und 5,0 g Schwefel. Nach dem Erhitzen findet man 15,9 g Kupfersulfid und einen gelben Rest.

a) Wie groß ist die Masse aller Stoffe nach der Reaktion?
b) Wie viel Gramm Schwefel sind übrig geblieben?

g
g
Im geschlossenen Gefäß ist die Masse nachher genauso groß wie vorher. Der gelbe Rest ist Schwefel.
Masse vorher: 12,7 g + 5,0 g. Rest = Masse nachher − Masse des Kupfersulfids.
a) 17,7 g, b) 17,7 g − 15,9 g = 1,8 g.
Vollständige Lösung
a) m(vorher) = 12,7 g + 5,0 g = 17,7 g; nach dem Gesetz von der Erhaltung der Masse ist das auch die Masse nachher. b) Kupfersulfid und Rest zusammen wiegen 17,7 g, also Rest = 17,7 g − 15,9 g = 1,8 g Schwefel. Es haben nur 3,2 g Schwefel reagiert.
A2
Mehr Kohle, mehr Gas
AFB II

Aus 1,2 g Kohlenstoff entstehen beim vollständigen Verbrennen 4,4 g Kohlenstoffdioxid. Ein Grillanzünder enthält 3,6 g Kohlenstoff.

a) Wie viel Gramm Kohlenstoffdioxid entstehen?
b) Wie viel Gramm Sauerstoff werden dafür verbraucht?

g
g
3,6 g ist das Dreifache von 1,2 g — dann entsteht auch dreimal so viel Produkt.
a) 3 · 4,4 g. b) Sauerstoff = Produkt − Kohlenstoff.
a) 13,2 g, b) 13,2 g − 3,6 g = 9,6 g.
Vollständige Lösung
a) 3,6 g : 1,2 g = 3, also 3 · 4,4 g = 13,2 g Kohlenstoffdioxid. b) Nach der Erhaltung der Masse: m(Sauerstoff) = 13,2 g − 3,6 g = 9,6 g. Das Gas ist also viel schwerer als die Kohle, obwohl man es nicht sieht.
A3
Kupfer im offenen Tiegel
AFB II

Ein leerer Tiegel wiegt 40,0 g. Mit Kupferpulver zeigt die Waage 43,2 g. Das Kupfer wird im offenen Tiegel stark erhitzt, bis es ganz schwarz ist; danach zeigt die Waage 44,0 g.

Berechne die Masse des Kupfers, die Masse des aufgenommenen Sauerstoffs und die Masse des entstandenen Kupferoxids.

g
g
g
Der Tiegel selbst reagiert nicht. Die Zunahme stammt aus der Luft: Sauerstoff wird gebunden.
Kupfer = 43,2 g − 40,0 g. Sauerstoff = 44,0 g − 43,2 g. Kupferoxid = 44,0 g − 40,0 g.
3,2 g Kupfer, 0,8 g Sauerstoff, 4,0 g Kupferoxid.
Vollständige Lösung
m(Kupfer) = 43,2 g − 40,0 g = 3,2 g. Die Masse steigt um 44,0 g − 43,2 g = 0,8 g — so viel Sauerstoff kam aus der Luft hinzu. m(Kupferoxid) = 44,0 g − 40,0 g = 4,0 g = 3,2 g + 0,8 g. Die Masse ist also erhalten; das offene Gefäß hat nur den Sauerstoff nicht mitgewogen.
A4
Atom-Bilanz: Wasser
AFB II

Ein Wasserstoff-Teilchen besteht aus zwei Wasserstoff-Atomen, ein Sauerstoff-Teilchen aus zwei Sauerstoff-Atomen. Ein Wasser-Teilchen enthält zwei Wasserstoff-Atome und ein Sauerstoff-Atom. Im Modell reagieren 6 Wasserstoff-Teilchen mit 3 Sauerstoff-Teilchen vollständig.

Rechne die Kette Schritt für Schritt: Erst wenn ein Schritt stimmt, wird der nächste freigeschaltet. Enter prüft.
  1. Anzahl der Wasserstoff-Atome vorher:
  2. Anzahl der Sauerstoff-Atome vorher:
  3. Anzahl der entstehenden Wasser-Teilchen:
  4. Anzahl aller Atome nachher:
Jedes Wasser-Teilchen braucht ein Sauerstoff-Atom — 6 Sauerstoff-Atome reichen für 6 Wasser-Teilchen, die zusammen genau 12 Wasserstoff-Atome enthalten.
Zähle erst die Atome jeder Sorte vorher. Diese Atome werden nur neu verbunden.
H: 6 · 2, O: 3 · 2. Jedes Wasser-Teilchen enthält ein O-Atom.
12 H-Atome, 6 O-Atome, 6 Wasser-Teilchen, 18 Atome.
Vollständige Lösung
Vorher: 6 · 2 = 12 Wasserstoff-Atome und 3 · 2 = 6 Sauerstoff-Atome. Mit 6 Sauerstoff-Atomen entstehen 6 Wasser-Teilchen; sie enthalten 6 · 2 = 12 Wasserstoff-Atome — genau die vorhandenen. Nachher: 6 · 3 = 18 Atome = 12 + 6 wie vorher. Keine Sorte geht verloren, keine kommt hinzu.
A5
Teilchenbilder beschreiben
AFB II

Die Beschreibungen gehören zu Teilchenbildern. Handelt es sich um ein Element, eine Verbindung oder ein Gemisch?

Setze in jeder Zeile das passende Kreuz — hier ist es genau eins pro Zeile. Enter setzt und löscht.
BildElementVerbindungGemisch
lauter Paare aus je zwei gleichen Atomen
lauter gleiche Dreier­gruppen aus zwei kleinen weißen und einem roten Atom
Paare aus gleichen Atomen und dazwischen einzelne Atome einer anderen Sorte
dicht gepackte, gleich große Kugeln einer einzigen Sorte
regelmäßiges Gitter, in dem sich zwei Teilchen­sorten ab­wechseln
Dreier­gruppen und Zweier­gruppen aus verschiedenen Atom­sorten bunt durcheinander
Zwei gleiche Atome ergeben noch keine Verbindung. Entscheidend ist: Wie viele Atomsorten — und sind alle Teilchen gleich?
Frage zuerst: Sind alle Teilchen gleich? Wenn nein → Gemisch.
Sind alle Teilchen gleich, zähle die Atomsorten darin: eine → Element, mehrere → Verbindung.
Element, Verbindung, Gemisch, Element, Verbindung, Gemisch.
Vollständige Lösung
1) Element (nur eine Atomsorte, z. B. Sauerstoff). 2) Verbindung (alle Teilchen gleich, zwei Atomsorten, z. B. Wasser). 3) Gemisch (zwei verschiedene Teilchenarten). 4) Element (Metall-Atomverband). 5) Verbindung (Salzgitter aus zwei Teilchensorten). 6) Gemisch (zwei verschiedene Teilchenarten).
A6
Reise durch den Wald
AFB II

Ein Kohlenstoff-Atom ist zunächst im Kohlenstoffdioxid der Luft. Bringe seine Stationen in die richtige Reihenfolge.

Ziehe die Karten in die richtige Reihenfolge — mit der Tastatur: ↑/↓ verschiebt, Shift+↑/↓ wechselt nur den Fokus.
1 Ein Eichhörnchen frisst die Buchecker.
2 Das Kohlenstoff-Atom steckt in einer Buchecker (Frucht der Buche).
3 Fotosynthese: Das Blatt einer Buche nimmt das Kohlenstoffdioxid auf.
4 Kohlenstoffdioxid in der Luft über einem Buchenwald
5 Atmung: Das Eichhörnchen atmet Kohlenstoffdioxid aus.
Der Kreis schließt sich: Das Atom ist wieder in der Luft — es war die ganze Zeit dasselbe Atom.
Wo wird Kohlenstoffdioxid aus der Luft zuerst gebunden?
Fotosynthese → Pflanzenteil → Nahrung → Atmung.
Luft, Fotosynthese, Buchecker, Eichhörnchen frisst, Atmung.
Vollständige Lösung
Luft → Fotosynthese im Buchenblatt → Buchecker → Nahrung des Eichhörnchens → Atmung zurück in die Luft. Das Kohlenstoff-Atom wechselt dabei mehrmals den Stoff, geht aber nie verloren.
A7
Beobachtung trifft Deutung
AFB II

Verbinde jede Beobachtung mit der passenden Deutung im Atommodell.

Klicke links einen Eintrag an und dann rechts den passenden — es entsteht eine Verbindungslinie. Mit der Tastatur: Enter zum Auswählen, ↑/↓ zum Wandern.
Das Atommodell erklärt, was die Waage und die Augen beobachten.
Frage bei jeder Beobachtung: Was passiert mit den Atomen — bleiben sie, gehen sie weg, werden sie neu verbunden?
Masse gleich → Atome alle da. Anderer Stoff, gleiche Atomsorten → umgruppiert. Offenes Gefäß leichter → Gas entweicht.
Kolben – alle Atome da; Kupfer/Gold – Atomsorten bleiben; Gase/Wasser – neue Eigenschaften; Holzkohle – Gas entweicht; Kupfer-Atom – Menge von Teilchen.
Vollständige Lösung
Waage gleich → alle Atome noch da, nur anders verbunden. Kein Gold aus Kupfer → Atomsorten bleiben erhalten. Gase werden flüssiges Wasser → neue Verbindung, neue Eigenschaften. Holzkohle offen leichter → Atome verlassen das Gefäß im gasförmigen Kohlenstoffdioxid. Einzelnes Kupfer-Atom nicht rotbraun → Stoffeigenschaften hat erst eine riesige Menge von Teilchen.
A8
Fehlersuche: Paulas Probe
AFB II

Paula untersucht eine unbekannte graue Probe. Drei Zeilen in ihrem Protokoll sind falsch.

In diesem Text stecken Fehler. Klicke genau die falschen Zeilen an — die richtigen musst du stehen lassen.
Erst das Gesamtbild aus mehreren Eigenschaften ordnet einen Stoff sicher ein.
Prüfe jede Zeile gegen das Eigenschafts-Muster der drei Stoffklassen und gegen die Sicherheitsregeln.
Achte auf „sicher“ nach nur einer Eigenschaft, auf die Steckdose und auf die Leitfähigkeit fester Salze.
Falsch sind Zeile 2, 5 und 7.
Vollständige Lösung
Falsch sind Zeile 2 (Glanz allein beweist nichts), Zeile 5 (Leitfähigkeit nie an der Steckdose prüfen) und Zeile 7 (feste Salze leiten nicht). Zerbröseln beim Hammerschlag spricht gegen ein Metall; mit Glanz und Leitfähigkeit passt Graphit.
A9
Kohlenstoff trifft Sauerstoff
AFB II

Im Modell liegen 5 Kohlenstoff-Atome und 8 Sauerstoff-Teilchen (je zwei Sauerstoff-Atome) vor. Sie reagieren zu Kohlenstoffdioxid-Teilchen (je ein Kohlenstoff- und zwei Sauerstoff-Atome), bis ein Edukt aufgebraucht ist.

a) Wie viele Kohlenstoffdioxid-Teilchen entstehen?
b) Wie viele Sauerstoff-Teilchen bleiben übrig?

Jedes Kohlenstoffdioxid-Teilchen braucht genau ein Kohlenstoff-Atom und ein ganzes Sauerstoff-Teilchen.
5 Kohlenstoff-Atome → höchstens 5 Kohlenstoffdioxid-Teilchen; dafür werden 5 von 8 Sauerstoff-Teilchen gebraucht.
a) 5, b) 8 − 5 = 3.
Vollständige Lösung
a) Jedes Kohlenstoff-Atom bildet mit einem Sauerstoff-Teilchen ein Kohlenstoffdioxid-Teilchen: 5. b) Verbraucht werden 5 Sauerstoff-Teilchen, übrig bleiben 8 − 5 = 3. Kontrolle: vorher 5 C + 16 O, nachher 5 C + 10 O im Produkt + 6 O im Rest.
A10
Die schwerer werdende Stahlwolle
AFB II

Ben verbrennt 3,0 g Stahlwolle (Eisen) offen auf der Waage. Danach zeigt die Waage 3,9 g an. Welche Schlussfolgerungen sind richtig?

Mehrere Antworten sind richtig. Markiere alle zutreffenden und klicke dann auf „Prüfen“.
Die Masse nimmt zu, weil das Edukt Sauerstoff aus der Luft hinzukommt — das Gesetz gilt trotzdem.
Welcher Stoff kommt im offenen Gefäß aus der Luft hinzu?
Differenz 3,9 g − 3,0 g. Im Atommodell: Eisen-Atome verbinden sich mit Sauerstoff-Atomen.
Richtig: 0,9 g Sauerstoff, verschlossen gleich, Produkt aus Eisen- und Sauerstoff-Atomen.
Vollständige Lösung
Die Zunahme um 0,9 g ist der gebundene Sauerstoff aus der Luft. Im verschlossenen Kolben wäre dieser Sauerstoff schon vorher mitgewogen worden — keine Änderung. Das Produkt enthält Eisen- und Sauerstoff-Atome. Falsch: Das Gesetz gilt immer (nur wurde nicht alles gewogen), es entstehen keine neuen Atome, und Wärme ändert die Masse nicht messbar.