Tausalz im Straßengraben
AFB I–IINach einem strengen Winter untersucht die Umweltbehörde das Wasser eines Grabens neben einer Landstraße. Der Winterdienst hat dort Magnesiumchlorid (MgCl2) als Tausalz gestreut. Eine Wasserprobe wird mit verdünnter Salpetersäure angesäuert und mit Silbernitrat-Lösung versetzt.
- Gib an, welche Beobachtung du erwartest, wenn das Grabenwasser Tausalz enthält.
- Stelle auf: die Reaktionsgleichung mit Salzformeln und die Ionengleichung für den Nachweis.
- Begründe, warum die Behörde mit Salpetersäure und nicht mit Salzsäure ansäuert.
Hinweise
Hinweis zu Aufgabe a)
Hinweis zu Aufgabe b)
Hinweis zu Aufgabe c)
Erwartungshorizont
Erwartungshorizont zu Aufgabe a)
Es bildet sich ein weißer, käsiger Niederschlag (bzw. eine weiße Trübung) aus Silberchlorid.
Erwartungshorizont zu Aufgabe b)
\(\mathrm{MgCl_2 + 2\,AgNO_3 \longrightarrow 2\,AgCl + Mg(NO_3)_2}\)
Ionengleichung (ohne die Zuschauer-Ionen \(\mathrm{Mg^{2+}}\) und \(\mathrm{NO_3^-}\)): \(\mathrm{Ag^+ + Cl^- \longrightarrow AgCl}\)
Erwartungshorizont zu Aufgabe c)
Salzsäure enthält selbst Chlorid-Ionen. Mit ihr würde immer Silberchlorid ausfallen, auch wenn das Grabenwasser gar kein Tausalz enthielte — das Ergebnis wäre wertlos. Salpetersäure bringt nur Nitrat-Ionen mit, die mit Silber-Ionen keinen Niederschlag bilden.
Drei Flaschen ohne Etikett
AFB II–IIIIn der Chemiesammlung stehen drei Flaschen mit weißen Salzen, deren Etiketten abgefallen sind. Laut Inventarliste enthalten sie Lithiumiodid, Strontiumbromid und Magnesiumchlorid. Eine Schülergruppe untersucht Proben X, Y und Z.
| Probe | Flammenfärbung (mit Spektroskop) | angesäuert + Silbernitrat |
|---|---|---|
| X | karminrot; mehrere rote Linien und eine orange Linie | gelblich-weißer Niederschlag |
| Y | keine Färbung | weißer Niederschlag |
| Z | karminrot; nur eine Linie bei 671 nm | gelber Niederschlag |
- Ordne zu: Welche Probe enthält welches Salz? Gib zu jeder Zuordnung die entscheidenden Beobachtungen an.
- Beurteile, ob die Gruppe X und Z auch allein mit der Flammenfärbung und bloßem Auge hätte unterscheiden können.
- Eine vierte Flasche enthält entweder Natriumbromid oder Kaliumchlorid. Entwickle einen Untersuchungsplan mit beiden Nachweisen und gib die jeweils erwarteten Beobachtungen an.
Hinweise
Hinweis zu Aufgabe a)
Hinweis zu Aufgabe b)
Hinweis zu Aufgabe c)
Erwartungshorizont
Erwartungshorizont zu Aufgabe a)
X: Strontiumbromid — mehrere rote Linien und eine orange Linie passen zu Strontium, gelblich-weißer Niederschlag zu Bromid (AgBr).
Y: Magnesiumchlorid — keine Flammenfärbung (Magnesium), weißer Niederschlag zeigt Chlorid (AgCl).
Z: Lithiumiodid — nur die Linie bei 671 nm zeigt Lithium, gelber Niederschlag zeigt Iodid (AgI).
Erwartungshorizont zu Aufgabe b)
Nein. Lithium und Strontium färben die Flamme beide karminrot; mit bloßem Auge sind sie nicht sicher zu unterscheiden. Die Gruppe hätte X und Z aber über den Silbernitrat-Test trennen können (gelblich-weiß gegenüber gelb) — oder, wie geschehen, mit dem Spektroskop. Die Flammenfarbe allein reicht also nicht, die Kombination der Nachweise schon.
Erwartungshorizont zu Aufgabe c)
1. Flammenprobe: Magnesiastäbchen reinigen und ausglühen, Probe in die Flamme halten und durch ein Kobaltglas betrachten. Natriumbromid: kräftig gelb, durch das Kobaltglas keine Färbung. Kaliumchlorid: fahlviolett, auch durch das Kobaltglas violett.
2. Halogenid-Nachweis: Probe lösen, mit Salpetersäure ansäuern, Silbernitrat-Lösung zugeben, mit Referenzen vergleichen. Natriumbromid: gelblich-weißer Niederschlag (AgBr). Kaliumchlorid: weißer Niederschlag (AgCl).
Stimmen beide Ergebnisse überein, ist die Zuordnung doppelt abgesichert.