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Übung AFB II

Hier musst du Wissen aus mehreren Unterkapiteln verknüpfen.

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Aufgabenblock — AFB II

Zehn Aufgaben mit mehreren Schritten: rechnen, auswerten, Fehler finden. Die Tipps bauen aufeinander auf — schau erst in den nächsten, wenn der vorige nicht reicht.

A1
Das Metallplättchen
AFB II

Ein quaderförmiges Metallplättchen ist 5 cm lang, 2 cm breit und 1 cm hoch; es hat die Masse 71 g. Tabelle: Zink 7,1 g/cm³ · Zinn 7,3 g/cm³ · Eisen 7,9 g/cm³ · Kupfer 8,9 g/cm³. Ermittle Volumen und Dichte und gib an, aus welchem Metall es sein kann.

cm³
g/cm³
Ein regelmäßiger Körper: Das Volumen folgt aus den Kantenlängen, die Dichte aus Masse und Volumen.
V = a · b · c = 5 cm · 2 cm · 1 cm; danach ρ = m : V.
V = 10 cm³, ρ = 7,1 g/cm³ → passt zu Zink.
Vollständige Lösung
V = 5 cm · 2 cm · 1 cm = 10 cm³. ρ = 71 g : 10 cm³ = 7,1 g/cm³. Das passt zu Zink; Zinn (7,3 g/cm³) und Eisen (7,9 g/cm³) weichen deutlich ab.
A2
Das Meer­wasser­aquarium
AFB II

Ein Aquarium ist innen 50 cm lang, 30 cm breit und 40 cm hoch und randvoll mit Meerwasser (1,03 g/cm³) gefüllt. Berechne das Volumen des Wassers und seine Masse in kg.

cm³
kg
Erst das Volumen aus den Maßen, dann mit der Dichte die Masse: m = ρ · V.
V = 50 cm · 30 cm · 40 cm; m = 1,03 g/cm³ · V in g, dann durch 1000 für kg.
V = 60 000 cm³, m = 61 800 g = 61,8 kg.
Vollständige Lösung
V = 50 cm · 30 cm · 40 cm = 60 000 cm³ (= 60 L). m = ρ · V = 1,03 g/cm³ · 60 000 cm³ = 61 800 g = 61,8 kg.
A3
Öl ohne Küchenwaage
AFB II

Für einen Kuchen braucht Mia 184 g Sonnenblumenöl (0,92 g/cm³), hat aber nur einen Messbecher. Berechne, wie viele Milliliter sie abmessen muss und welche Masse ein ganzer Liter dieses Öls hat.

mL
g
Gesucht ist einmal das Volumen (V = m : ρ) und einmal die Masse (m = ρ · V).
V = 184 g : 0,92 g/cm³; 1 L = 1000 cm³, also m = 0,92 g/cm³ · 1000 cm³.
V = 200 cm³ = 200 mL; m = 920 g.
Vollständige Lösung
V = m : ρ = 184 g : 0,92 g/cm³ = 200 cm³ = 200 mL. m = ρ · V = 0,92 g/cm³ · 1000 cm³ = 920 g. Ein Liter Öl ist also leichter als ein Liter Wasser.
A4
Wasserdampf kühlt ab
AFB II

Wasserdampf von 110 °C wird gleichmäßig abgekühlt, bis −10 °C erreicht sind. Bringe die Abschnitte der Abkühlkurve in die richtige Reihenfolge.

Ziehe die Karten in die richtige Reihenfolge — mit der Tastatur: ↑/↓ verschiebt, Shift+↑/↓ wechselt nur den Fokus.
1 Haltepunkt bei 0 °C: Das Wasser erstarrt.
2 Das flüssige Wasser kühlt ab.
3 Haltepunkt bei 100 °C: Der Dampf kondensiert.
4 Der Dampf kühlt ab, die Kurve fällt.
5 Das Eis kühlt weiter ab.
Die Abkühlkurve ist das Spiegelbild der Aufheizkurve: Kondensieren geschieht bei der Siedetemperatur, Erstarren bei der Schmelztemperatur.
Beginne im gasförmigen Zustand und frage dich, welche Zustandsänderungen nacheinander kommen.
Zwischen zwei fallenden Abschnitten liegt jeweils ein waagerechter Haltepunkt.
Dampf kühlt ab → Kondensieren bei 100 °C → Wasser kühlt ab → Erstarren bei 0 °C → Eis kühlt ab.
Vollständige Lösung
Dampf kühlt ab → Haltepunkt 100 °C (Kondensieren) → Wasser kühlt ab → Haltepunkt 0 °C (Erstarren) → Eis kühlt ab. Kondensieren und Erstarren finden bei denselben Temperaturen statt wie Sieden und Schmelzen.
A5
Welcher Zustand bei 90 °C?
AFB II

Alle Stoffe werden auf 90 °C gebracht. Bestimme mit den Kennwerten (Schmelz- / Siedetemperatur) ihren Aggregatzustand.

Setze in jeder Zeile das passende Kreuz — hier ist es genau eins pro Zeile. Enter setzt und löscht.
Stofffestflüssiggasförmig
Wasser (0 °C / 100 °C)
Ethanol (−114 °C / 78 °C)
Zinn (232 °C / 2602 °C)
Quecksilber (−39 °C / 357 °C)
Aceton (−95 °C / 56 °C)
Naphthalin (80 °C / 218 °C)
Liegt 90 °C unter der Schmelztemperatur, ist der Stoff fest; zwischen Schmelz- und Siedetemperatur flüssig; über der Siedetemperatur gasförmig.
Vergleiche 90 °C mit beiden Kennwerten jedes Stoffs.
Unter Schmelztemperatur → fest; zwischen beiden → flüssig; über Siedetemperatur → gasförmig.
Fest: Zinn. Flüssig: Wasser, Quecksilber, Naphthalin. Gasförmig: Ethanol, Aceton.
Vollständige Lösung
Zinn ist fest (90 °C < 232 °C). Wasser, Quecksilber und Naphthalin sind flüssig (90 °C liegt zwischen ihren Kennwerten). Ethanol und Aceton sind gasförmig (90 °C liegt über 78 °C bzw. 56 °C).
A6
Flasche ohne Etikett
AFB II

Im Badschrank steht eine Flasche ohne Etikett mit einer farblosen, flüssigen Probe. Messungen: Dichte 0,79 g/cm³, Siedetemperatur 56 °C. Tabelle: Wasser 1,00 g/cm³ / 100 °C · Ethanol 0,79 g/cm³ / 78 °C · Aceton 0,79 g/cm³ / 56 °C · Glycerin 1,26 g/cm³ / 290 °C. Welche Aussagen sind richtig?

Mehrere Antworten sind richtig. Markiere alle zutreffenden und klicke dann auf „Prüfen“.
Die Dichte schließt Wasser und Glycerin aus. Erst die Siedetemperatur trennt Ethanol und Aceton — die Kombination mehrerer Kennwerte macht die Probe eindeutig.
Geh wie ein Detektiv vor: nach jedem Kennwert die unpassenden Stoffe ausstreichen.
Dichte 0,79 g/cm³ → Ethanol oder Aceton; dann die Siedetemperatur vergleichen.
Nur Aceton siedet bei 56 °C.
Vollständige Lösung
Die Dichte 0,79 g/cm³ lässt Ethanol und Aceton übrig. Die Siedetemperatur 56 °C passt nur zu Aceton. Die Dichte allein reicht also nicht; von einem Gemisch sagen die Messungen nichts.
A7
Der große Kolbenprober
AFB II

In einem großen Kolbenprober werden 250 mL Luft so lange über heißes Kupfer geschoben, bis sich das Volumen nicht mehr ändert. Rechne Schritt für Schritt (Anteile: Sauerstoff 21 %, Stickstoff 78 %).

Rechne die Kette Schritt für Schritt: Erst wenn ein Schritt stimmt, wird der nächste freigeschaltet. Enter prüft.
  1. Wie viele mL Sauerstoff reagieren mit dem Kupfer? mL
  2. Welches Gasvolumen bleibt nach dem Abkühlen übrig? mL
  3. Wie viele mL davon sind Stickstoff? mL
Das Kupfer reagiert nur mit dem Sauerstoff. Das Restgas besteht fast nur aus Stickstoff, dazu ein wenig Edelgas und Kohlenstoffdioxid.
Nur der Sauerstoff wird verbraucht — der Rest bleibt im Kolbenprober.
Sauerstoff: 250 mL · 0,21; Rest: 250 mL − Sauerstoff; Stickstoff: 250 mL · 0,78.
52,5 mL — 197,5 mL — 195 mL.
Vollständige Lösung
Sauerstoff: 250 mL · 0,21 = 52,5 mL. Rest: 250 mL − 52,5 mL = 197,5 mL. Stickstoff: 250 mL · 0,78 = 195 mL; die übrigen 2,5 mL sind Edelgase und Kohlenstoffdioxid.
A8
Fehlersuche: Das unbekannte Gas
AFB II

Jonas untersucht ein farbloses Gas aus einem Gasentwickler. Drei Sätze in seinem Protokoll sind falsch.

In diesem Text stecken Fehler. Klicke genau die falschen Zeilen an — die richtigen musst du stehen lassen.
Nur die typische positive Beobachtung ist ein Nachweis. Hier ist das Gas weder Sauerstoff noch Kohlenstoffdioxid — es könnte zum Beispiel Stickstoff sein.
Prüfe bei jedem Schluss: Folgt er wirklich aus der Beobachtung?
Erlöschen → nur „kein Sauerstoff“. Klares Kalkwasser → „kein Kohlenstoffdioxid“.
Falsch sind Satz 3, 6 und 7.
Vollständige Lösung
Satz 3: Erlöschen ist kein Nachweis für Kohlenstoffdioxid. Satz 6: Klares Kalkwasser schließt Kohlenstoffdioxid aus, sagt aber nichts über Sauerstoff — der wurde schon durch das Erlöschen ausgeschlossen. Satz 7: Sauerstoff ist brandfördernd, brennt aber nicht selbst.
A9
Kohlen­stoff­dioxid im Becherglas
AFB II

Ein Becherglas fasst 500 mL. Dichten bei 20 °C: Kohlenstoffdioxid 1,8 g/L, Luft 1,2 g/L. Berechne die Masse der Gasfüllung, wenn das Glas einmal mit Kohlenstoffdioxid und einmal mit Luft gefüllt ist.

g
g
Bei Gasen steht die Dichte in g/L — rechne das Volumen also in Liter um.
500 mL = 0,5 L; m = ρ · V.
0,9 g und 0,6 g.
Vollständige Lösung
V = 500 mL = 0,5 L. m(Kohlenstoffdioxid) = 1,8 g/L · 0,5 L = 0,9 g; m(Luft) = 1,2 g/L · 0,5 L = 0,6 g. Kohlenstoffdioxid ist schwerer als Luft — deshalb sammelt es sich am Boden.
A10
Getrocknete Pilze
AFB II

Für eine Suppe werden 300 g frische Champignons im Dörrgerät getrocknet, bis sich die Masse nicht mehr ändert. Danach wiegen sie 27 g. Ermittle die Masse des Wassers und den Wasseranteil in Prozent.

g
%
Das ist eine Mengenbestimmung: Die fehlende Masse ist das Wasser.
m(Wasser) = 300 g − 27 g; Anteil = m(Wasser) : 300 g · 100 %.
273 g, also 91 %.
Vollständige Lösung
m(Wasser) = 300 g − 27 g = 273 g. Anteil: 273 g : 300 g = 0,91 = 91 %. Mit Watesmo-Papier hätte man nur erfahren, dass Wasser enthalten ist.