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Musterlösung

Luft und Verbrennung 1

Aufgabe 1

Ergänze bitte folgenden Lückentext mit den richtigen Begriffen aus der am Ende gegebenen Liste. Die Begriffe können auch gar nicht oder mehrfach verwendet werden.

Luft ist ein _____________________ aus unterschiedlichen _____________________. Der Hauptbestandteil von Luft ist _____________________, der als _____________________ vorkommt. Zu seinen Eigenschaften zählt, dass er _____________________ und _____________________ ist. Das zweithäufigste Gas in der Luft ist _____________________. Es ist notwendig für _____________________ und sein Anteil an der Luft beträgt _____________________. Weiterhin kommen noch verschiedene _____________________ in der Luft vor, deren häufigstes das _____________________ ist. Es findet Verwendung als _____________________. Ein weiteres wichtiges in der Luft enthaltenes Gas ist _____________________. Es entsteht bei der _____________________ und auch bei der _____________________ von _____________________.

Auswahlmöglichkeiten: Verbindung(en) / 78 % / Sauerstoff / (die) Atmung / Edelgase(n) / farblos / heterogenes Gemisch / Stickstoff / Chlorgas / 71 % / Schutzgas / Verbrennung / Xenon / Halogene(n) / zweiatomiges Molekül / Löschgas / Argon / Putzgas / Kohlenstoff / homogenes Gemisch / Flüssigkeiten / 31 % / inert / Kohlendioxid / Gasen / 38 % / Elemente(n) / 81 % / Helium / einzelnes Atom / Wasserstoff / Verdampfung / sehr reaktiv / 21 % / Wasser / Aerosol / Reinigung

Lösung

Luft ist ein homogenes Gemisch aus unterschiedlichen Gasen. Der Hauptbestandteil von Luft ist Stickstoff, der als zweiatomiges Molekül vorkommt. Zu seinen Eigenschaften zählt, dass er inert und farblos ist. Das zweithäufigste Gas in der Luft ist Sauerstoff. Es ist notwendig für die Atmung und sein Anteil an der Luft beträgt 21 %. Weiterhin kommen noch verschiedene Edelgase in der Luft vor, deren häufigstes das Argon ist. Es findet Verwendung als Schutzgas. Ein weiteres wichtiges in der Luft enthaltenes Gas ist Kohlendioxid. Es entsteht bei der Atmung und auch bei der Verbrennung von Kohlenstoff.

  • Schwierigkeitsgrad:  1
  • Zeit:  10 Minuten
  • Punkte:  8

Aufgabe 2

In der Luft sind einatomige Elemente, zweiatomige Elemente und Verbindungen enthalten.

  1. Gib jeweils Beispiele. Nenne dabei stets den Namen und das chemische Symbol.
    einatomiges Element:
    zweiatomiges Element:
    Verbindung:
  2. Warum treten manche Gase als zweiatomige und manche als einatomige Elemente auf? Erkläre.

Lösung

  1. einatomiges Element: Argon (Ar), Helium (\(\text {He}\)), Neon (\(\text {Ne}\))
    zweiatomiges Element: Stickstoff (\(\text N_2\)), Sauerstoff (\(\text O_2\))
    Verbindung: Kohlendioxid (\(\text {CO}_2\)), Methan (\(\text {NH}_4\))
  2. Sauerstoff und Stickstoff treten als zweiatomige Elemente auf, weil sie so stabiler sind. Sie erreichen durch gemeinsames Nutzen ihrer Valenzelektronen die Edelgaskonfiguration, die sehr stabil ist. Zwischen den Sauerstoffatomen existieren 2 Elektronenpaarbindungen, während es zwischen den Stickstoffatomen 3 sind. Argon, Helium und beispielsweise Neon sind bereits Edelgase und daher stabil. Sie treten daher als einatomige Elemente auf.  
  • Schwierigkeitsgrad:  2
  • Zeit:  8 Minuten
  • Punkte:  11

Aufgabe 3

Beantworte folgende Fragen:

  1. Welches Gas spielt bei Verbrennungen eine wichtige Rolle?
  2. Welche Produkte entstehen bei der Verbrennung von organischen Verbindungen wie etwa Wachs?
  3. Warum ist es bei einer Verbrennung wichtig, dass der Brennstoff möglichst fein verteilt ist?
  4. Wird bei einer Verbrennung Energie benötigt oder freigesetzt? Wie nennt man derartige Reaktionen?

Lösung

  1. Sauerstoff (\(\text O_2\))
  2. Kohlenstoffdioxid (\(\text {CO}_2\)) und Wasser (\(\text H_2\text O\))
  3. Je feiner zerteilt ein Brennstoff ist, desto höher ist sein Zerteilungsgrad. Je höher der ist, desto besser ist der Brennstoff mit Sauerstoff durchmischt und desto effektiver läuft die Verbrennung ab.
  4. Bei einer Verbrennung wird Energie freigesetzt. Man bezeichnet solche Reaktionen als exotherme Reaktionen.
  • Schwierigkeitsgrad:  2
  • Zeit:  7 Minuten
  • Punkte:  7

Aufgabe 4

Ein Abfalleimer steht in Flammen. Nenne zwei verschiedene Methoden, mit denen der Brand bekämpft werden kann, und beschreibe jeweils, wie bzw. warum sie funktioniert.
Methode 1:
Methode 2:

Lösung

Methode 1: Mithilfe eines Feuerlöschers, mit Löschsand oder einer Löschdecke. Durch diese Methode wird dem Brand der Sauerstoff entzogen und die Verbrennungsreaktion kann nicht mehr weiter ablaufen.

Methode 2: Mithilfe von Wasser. Durch diese Methode wird die Entzündungstemperatur unterschritten, die für das Ablaufen der Verbrennungsreaktion ausschlaggebend ist.

  • Schwierigkeitsgrad:  2
  • Zeit:  7 Minuten
  • Punkte:  6

Aufgabe 5

  1. Beim Entfachen eines Lagerfeuers zündet man zunächst kleine, dünne Holzstücke an, auf die dann die dickeren Scheite gelegt werden. Erkläre ausführlich, warum das so ist. 
  2. Nach einer Weile ist das Feuer heruntergebrannt und es liegen nur noch rot glühende Stücke darin. Warum schlagen sie keine Flammen mehr? Erkläre ausführlich, warum das so ist.

Lösung

  1. Kleine dünne Holzstücke weisen einen höheren Zerteilungsgrad auf als dickere Scheite. Das hat zur Folge, dass die kleineren Holzstücke viel leichter anfangen zu brennen, da sie besser mit dem Sauerstoff in der Luft reagieren können. Mit den brennenden kleinen Holzstücken hat man dann eine gute Basis für ein Lagerfeuer geschaffen, auf die dann die schwerer entzündlichen dickeren Holzscheite gelegt werden können.
  2. Die rot glühenden Stücke sind Überbleibsel der Verbrennung bzw. der zu verbrennenden Stoffe. Sie reagieren nicht mehr oder nur noch wenig mit dem Sauerstoff aus der Luft, sodass man auch keine Flammen mehr beobachten kann.
  • Schwierigkeitsgrad:  3
  • Zeit:  8 Minuten
  • Punkte:  8
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