Streusalz im Winterdienst
AFB I–IIDer Winterdienst einer Stadt vergleicht drei Streusalze. Sie senken die Gefriertemperatur von Wasser unterschiedlich stark.
| Streusalz | wirksam bis etwa | Preis je Tonne |
|---|---|---|
| Natriumchlorid | −10 °C | ≈ 70 € |
| Calciumchlorid | −30 °C | ≈ 300 € |
| Magnesiumchlorid | −20 °C | ≈ 250 € |
- Gib die Ionen von Calciumchlorid mit ihren Ladungen an.
- Stelle die Verhältnisformeln von Calciumchlorid und Magnesiumchlorid auf.
- Berechne, wie viele Chlorid-Ionen in 500 Formeleinheiten Calciumchlorid enthalten sind.
- Erläutere, warum die Formel „CaCl“ falsch ist, obwohl beide Elemente darin vorkommen.
Hinweise
Hinweis zu Aufgabe a)
Hinweis zu Aufgabe b)
Hinweis zu Aufgabe c)
Hinweis zu Aufgabe d)
Erwartungshorizont
Erwartungshorizont zu Aufgabe a)
Calcium-Ionen Ca²⁺ (zweifach positiv) und Chlorid-Ionen Cl⁻ (einfach negativ).
Erwartungshorizont zu Aufgabe b)
Ca²⁺ und Cl⁻: 1 · (2+) = 2 · (1−) → CaCl₂. Magnesium steht ebenfalls in der II. Hauptgruppe: Mg²⁺ und Cl⁻ → MgCl₂.
Erwartungshorizont zu Aufgabe c)
Jede Formeleinheit CaCl₂ enthält 2 Cl⁻: 500 · 2 = 1000 Chlorid-Ionen (und 500 Calcium-Ionen).
Erwartungshorizont zu Aufgabe d)
„CaCl“ hätte die Gesamtladung (2+) + (1−) = 1+ und wäre nicht elektrisch neutral. Ein Salz muss aber insgesamt ungeladen sein; die Verhältnisformel gibt das Anzahlverhältnis 1 : 2 an, bei dem sich die Ladungen ausgleichen.
Minerale in der Industrie
AFB II–IIIViele Salze kommen in der Natur als Minerale vor und werden in der Technik genutzt. Die Tabelle nennt drei Beispiele mit ihren Ionen.
| Mineral | Verwendung | Ionen |
|---|---|---|
| Fluorit | Flussmittel in der Stahlherstellung | Ca²⁺, F⁻ |
| Periklas | feuerfeste Steine für Hochöfen | Mg²⁺, O²⁻ |
| Korund | Schleifmittel, als Rubin ein Edelstein | Al³⁺, O²⁻ |
- Leite die Verhältnisformeln von Fluorit und Periklas her.
- Überprüfe die Behauptung eines Mitschülers: „Aus Kalium und Stickstoff entsteht KN3, weil Stickstoff drei Elektronen aufnimmt.“
- Ermittle die Formeln von Oxid und Nitrid eines unbekannten Metalls E, dessen Chlorid die Formel ECl3 hat.
- Nimm Stellung zur Aussage: „Korund besteht aus Al2O3-Molekülen mit je fünf Atomen.“
Hinweise
Hinweis zu Aufgabe a)
Hinweis zu Aufgabe b)
Hinweis zu Aufgabe c)
Hinweis zu Aufgabe d)
Erwartungshorizont
Erwartungshorizont zu Aufgabe a)
Fluorit: Ca²⁺ und F⁻, kgV(2; 1) = 2 → 1 Ca²⁺ und 2 F⁻ → CaF2. Periklas: Mg²⁺ und O²⁻, kgV(2; 2) = 2 → 1 : 1 → MgO (nicht Mg2O2).
Erwartungshorizont zu Aufgabe b)
K⁺ und N³⁻: Die Aussage ist falsch. Ein N³⁻ braucht drei K⁺ zum Ausgleich: K3N. Der Mitschüler hat die Ladungszahl des Nitrids beim Nitrid statt beim Kalium als Index geschrieben; KN3 hätte die Ladung (1+) + 3 · (3−) = 8−.
Erwartungshorizont zu Aufgabe c)
Drei Cl⁻ gleichen ein Metall-Ion aus, also E³⁺. Oxid: E³⁺ und O²⁻, kgV 6 → E2O3. Nitrid: E³⁺ und N³⁻ → 1 : 1 → EN.
Erwartungshorizont zu Aufgabe d)
Die Aussage ist nicht haltbar. Korund ist ein Salz aus Al³⁺- und O²⁻-Ionen, die ein riesiges Ionengitter bilden; es gibt keine abgegrenzten Moleküle. Al2O3 ist eine Verhältnisformel: Sie gibt nur an, dass im Gitter auf 2 Al³⁺ genau 3 O²⁻ kommen. Richtig wäre: „Korund enthält Aluminium- und Oxid-Ionen im Verhältnis 2 : 3.“