Ziel des Versuchs: In dem Versuch soll den SuS verdeutlicht werden, welche Produkte bei einer Verbrennungsreaktion von Propan mit Sauerstoff entstehen.
| Thema: Vom Alkan zum Alkohol | Tags: Verbrennungsprodukte, Nachweis, Alkane | Klassenstufen: 9-10 | Versuchsart: LV |
Materialien
Gasbrenner, Stativ, Glastrichter, Schlauchstücke, Schlauchschellen, Hausvakuum (alterativ: Wasserstrahlpumpe), 500 ml Becherglas, Hexe, U-Rohr, Spatel
Chemikalien
Calciumhydroxid-Lösung, Kupfer(II)sulfat (wasserfrei), dest. Wasser, Eis
| Gefahrstoff | H-Sätze | P-Sätze | GHS |
|---|---|---|---|
| Propan | H220 | -- |   |
| Kupfer(II)-sulfat wasserfrei | H302-H319-H315-H410 | -- |   |
| Kupfer(II)-sulfat-5-H2O | H302-H319-H315-H410 | P280-P273-P302+P352-P305+P351+P338-P309+P311 | |
| Calciumhydroxid Pulver | H318 | P280-P305+P351+P338-P309+P310 |  |
| Calciumcarbonat | -- | -- |
Durchführung
Ein umgekehrter Glastrichter wird mit einem gekühlten U-Rohr und einer Waschflasche durch Schläuche verbunden (siehe Abbildung 3). Die Waschflasche ist am Hausvakuum angeschlossen, alternativ kann aber auch eine Wasserstrahlpumpe verwendet werden. 2-3 Spatelspitzen des wasserfreien Kupfer(II)-sulfats werden in das U-Rohr gegeben. Eine Calciumhydroxid-Lösung wird in die Waschflasche gefüllt und der Gasbrenner wird mit kleiner Flamme unter den Trichter gestellt.
Beobachtung
Das weiße Kupfersulfat färbt sich bläulich und es bilden sich Tropfen einer farblosen Flüssigkeit an der Innenseite des U-Rohrs. Die Calciumhydroxid-Lösung trübt sich weiß.
Deutung
Bei der Verbrennung von Propan entstehen die Verbrennungsprodukte Kohlenstoffdioxid und Wasser. Diese werden durch das Hausvakuum durch die Apparatur geleitet. Alternativ kann auch mit einer Wasserstrahlpumpe Vakuum erzeugt werden, falls in der Schule kein Hausvakuum zur Verfügung steht. Das Hausvakuum wird benötigt, um die Verbrennungsprodukte effektiv durch die Apparatur zu leiten. Ohne Vakuum sind die Nachweisreaktionen kaum zu erkennen.
Kupfer(II)-sulfat reagiert mit Wasser zu Kupfer(II)-sulfat-Pentahydrat, welches eine blaue Färbung hat. Beim Einleiten von Kohlenstoffdioxid in Calciumhydroxid-Lösung bildet sich Calciumcarbonat als weißer Niederschlag. Das Entstehen eines Kupferkomplexes sollte in der 9./10. Jahrgangsstufe nicht thematisiert werden. Die Erklärung würde zu weit führen und eventuell Verständnisschwierigkeiten verursachen. Aus diesen Gründen müsste didaktisch reduziert werden. Es sollte nur auf die Farbveränderung eingegangen werden und nicht auf die Bildung des Kupferkomplexes.
Reaktionsgleichungen:
Verbrennung von Propan:
C3H8 (g) + O2 (g) → 3 CO2 (g) + 4 H2O(l)
Komplexbildung bei der Reaktion von entstandenem Wasser mit Kupfer(II)-sulfat:
CuSO4 (s) + 5 H2O(l) → [Cu(H2O)4]SO4 · H2O(aq)
Ausfällen von Calciumcarbonat aus Calciumhydroxidlösung mit entstandenem Kohlenstoffdioxid:
Ca(OH)2 (aq) + CO2 (g) → CaCO3 (s) ↓ + H2O(l)
Entsorgung
Nicht brennbare Gase im Abzug entsorgen. Reste brennbarer Gase vorsichtig im Abzug abbrennen. Kupfer(II)-sulfat kann im anorganischen Abfall mit Schwermetallen entsorgt werden. Calciumcarbonat kann im Abfluss entsorgt werden.
Anmerkungen & Unterrichtsanschlüsse: Der Versuch dient als Einführung in die Alkane und veranschaulicht, dass Alkane aus Kohlenstoff- und Wasserstoffatomen aufgebaut sind. Es bietet sich nun an, dass einige Eigenschaften der Alkane und damit die homologe Reihe behandelt werden.
Literatur
Seilnacht, T. http://www.seilnacht.com/Lexikon/orgkohl.html
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