Die Abgase von Gas-/Kerzenflammen sollen auf Kohlenstoffdioxid untersucht werden

 

Gliederung:

1. Ziel und Zweck
2. Vorwissen
3. Experiment
  3.1. Skizze
  3.2. Geräte
  3.3. Chemikalien
  3.4. Sonstige Hilfsmittel
  3.5. Aufbau, Sicherheit und Entsorgung
4. Durchführung und Beobachtung
5. Auswertung
6. Ergebnis
7. Folgerung
8. Ausblick
9. Literatur

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Stichwort
   

1. Ziel und Zweck:

Bei der Verbrennung entstehen Abgase. Diese sollen auf vorhandenes Kohlenstoffdioxid mit Kalkwasser untersucht werden, um das "Verschwinden" von Stoffen auszuschließen.

 

 

2. Vorwissen:

Wenn man eine Kerze brennen lässt, scheint sie zu verschwinden. Über der Kerze flimmert die Luft. Kurz nach dem Ausblasen sieht man Rauch aufsteigen, der vermutlich von der Kerze stammt. Nähert man sich dem Rauch von oben mit einem brennenden Streichholz, so zündet der Rauch schon in eineigem Abstand vom Docht.

Wenn man eine Schwimmkerze in einem abgeschlossenen Luftraum brennen lässt, so verlöscht die Kerze nach kurzer Zeit Langsam. Es bleibt jedoch noch "Luft" übrig.

 

3. Experiment:

 

3.1. Skizze: Apparatur 8a24.gif

Bild 1: Untersuchung der Abgase von Flammen mit Kalkwasser

3.2. Geräte:

A Gas-Auffangtrichter
B Gasbrenner/Kerze
C Verbindungsstück
D Gaswaschflasche
E Kolbenprober

 

3.3 Chemikalien und Hilfsstoffe:

(1) Sparflamme eines Gasbrenners, einer Kerzenflamme oder Zuckerwürfel mit Zigarettenasche aktiviert;
(2) ca. 2mL Kalkwasser
(3) Restgas

3.4 Sonstiges:

(4) verd. Essigsäure c=2 mol/L (zur Reinigung)

3.5. Aufbau:

Die Apparatur (Bild 1) besteht aus einem Gasauffangtrichter, einem Verbindungsstück zur Gaswaschflasche und einem Kolbenprober, um die Abgase der Flamme in die Apparatur einzusaugen.

Alle Apparaturteile werden entsprechend der Versuchskizze (Bild 1) auf dem Tisch bereitgelegt. Anschließend werden die Dichtungen in den Schraubkappen auf Unversehrtheit geprüft und nötigenfalls ausgetauscht. Danach werden zuerst alle Schraubkappen lose auf die Glasgewinde gedreht. Die Apparaturteile werden auf dem Tisch liegend zur Apparatur zusammengebaut.
Anschließend wird die gesamte Apparatur von der Rückseite her mit Federklammern (runde Kunststoffseite) versehen. In die Stahlseite der Federklammern wird das Alu-Vierkantrohr eingelegt bis die Federklammern einrasten.
Zuletzt wird die komplette, an dem Alu-Vierkantrohr hängende Apparatur mit einer Vierkantmuffe an einem Bunsenstativ aufgehängt.

Als nächstes erfolgt die Probe auf Dichtigkeit. Dazu wird der Trichter mit dem Finger luftdicht verschlossen und am Kolbenprober gesaugt. Die Apparatur ist dicht, wenn beim Loslassen des Kolbens dieser wieder eingesaugt wird.

Sicherheit:

Beim Umgang mit unbekannten Chemikalien und Zweifelsfällen muss wie mit sehr giftigen Chemikalien gearbeitet werden!
Persönliche Schutzmaßnahmen: Beim Umgang mit Gefahrstoffen ist immer eine Schutzbrille zu tragen.

Beladen der Apparatur mit Chemikalien:

Man füllt das Kalkwasser (2) in den Apparaturteil (D).

Entsorgung:

Kalkwasser und die essigsaure Lösung können ins Abwasser gegeben werden.


 
4. Durchführung und Beobachtung:  

1. Blindprobe: Zunächst saugt man langsam ca. 50 mL Raumluft (eine Kolbenfüllung) durch das Kalkwasser, ohne dass eine Flamme in der Nähe des Auffangtrichters (A) steht.

Dabei verändert sich die Kalkwasserlösung nicht.

2. Der Kolben wird danach von der Apparatur getrennt und von der Raumluft entleert.
Anschließend hält man die Apparatur mit dem Gasauffangtrichter über eine Flamme (1) und saugt nun langsam ca. 50 mL Abgase ein.

Nach und nach bildet sich in der Kalkwasserlösung eine weiße Trübung.

3. Führt man den Versuch längere Zeit mit mehreren Kolbenprobern Abgas durch,

klart die Trübung etwas auf.

4. Wenn man das Verbindungsstück (C) von außen mit einem feuchten, kalten Filterpapier kühlt,

bildet sich innen ein Kondensat aus winzigen, farbloses Tröpfchen.

5. Nach dem Abkülen des Trichter, öffnet man die Gaswaschflasche (D) und gibt wenige Tropfen verdünnte Essigsäure zur Lösung mit dem weißen Niederschlg.

Sobald die Essigsäure den Niederschlag erreicht, löst sich die Trübung. Es entstehen winzige Gasblaschen, die nach oben steigen.

 

 

5. Auswertung:

1. Raumluft führt zu keiner merklichen Veränderung der Lösung. Jede danach eintretende Veränderung muss daher auf die Abgase zurückgeführt werden.

2. In den Abgasen der Flamme befindet sich ein gasförmiger Bestandteil, der mit Kalkwasser einen weißen Niederschlag ergibt.

3. Ein Überschuss an Abgasen macht den weißen Niederschlag wieder teilweise rückgängig. Es könnte noch um eine zweite oder Folgereaktion existieren.

4. Das Kondensat ist mit großer Wahscheinlichkeit eine farlose, geruch- und geschmacklose Flüssigkeit, die zudem noch ungiftig sein dürfte, da man problemlos viele Gas- oder Kerzenflammen brennen lassen kann, ohne irgendwelche "Belästigungen" im Raum zu bemerken. Vermutlich handelt es sich um kondensierten Wasserdampf.

5. In den Flammenabgasen befindet sich Kohlenstoffdioxid, da nur Kohlenstoffdioxid mit Kalkwasser einen weißen Niederschlag bildet, der sich schon mit der schwachen verdünnten Essigsäure auflöst.

 

 

6. Ergebnis:

Flammengase enthalten Kohlenstoffdioxid und eine leicht kondensierbare Flüssigkeit.

Vermutlich handet es sich dabei um Wasser, da noch nachgewiesen werden muss. Dazu eignen sich die Bestimmung von Schmelz- oder Siedetemperaturbestimmung oder der Nachweis von Wasser mit weißen Kupfersulfat.

 

7. Folgerung:

Alle Flammen aus organischem Material, sei es Holz, Kohle, Erdgas, Erdöl bilden Kohlenstoffdioxid. Dieses zählt zu den "Treibhausgasen" und wird mit für die der Klimaveränderung der Erde verantwortlich gemacht.

 

 

8. Ausblick:

Es muss noch das Wasser aus den Verbrennungsgasen nachgewiesen werden.

 

 

9. Literatur:

Methode: Bestimmung der Siedetemperatur HMTC