Arbeitsblatt Name: Die chemischen Eigenschaften der Halogene Datum: Kapitel 1 Aufgabe: Setze die Begriffe richtig in den Text ein! heftigen – Aufnahme – sinken – reaktive – Fluor – Atomradien – zweiatomig – Eigenschaften – Nichtmetalle – siebten – Halogenide – Metallen – elementaren – giftig – hohen – Chlor – Iod – steigen Die Halogene, eine Elementfamilie Die Halogene gehören zur ____________ Hauptgruppe des PSE. Sie bilden eine Elementfamilie deren Mitglieder sehr ähnliche ______________________ haben. So sind die Halogene allesamt __________________ und leiten nicht den elektrischen Strom. Die Halogene sind sehr ______________ Elemente. Das___________ ist sogar das reaktivste Element überhaupt. Es verwundert deshalb nicht, dass sie in der Natur nicht in ihren __________________ Formen zu finden sind. Die Halogene verbinden sich zum Teil unter _________________ Reaktionen mit _________________ zu Salzen, den Halogeniden. Diese Eigenschaft verlieh den Halogenen auch ihren Namen, der soviel wie „Salzbildner“ bedeutet. Auch mit Wasserstoff gehen sie bereitwillig Verbindungen ein. Entsprechend ihrer ____________ Bereitschaft zur Bildung der ____________________ besitzen die Halogene unter den Elementen die höchste Elektronen- affinität. Dieses ist ein Maß für das Bestreben zur _________________ eines Elektrons durch ein Atom. Wie die Gase liegen auch die Halogene immer ___________ als Molekül vor. Auch dies zeugt von ihrer hohen Neigung, Elektronen aufzunehmen. Aufgrund ihrer hohen Reaktivität sind die gasförmigen Halogene Fluor und ____________ als sehr ______________ eingestuft. Auch Brom kann zu schweren Verätzungen der Haut führen. Beim Umgang mir elementaren Halogenen ist also immer Vorsicht geboten. Natürlich unterscheiden sich die Halogene auch in vielen ihrer Eigenschaften. Dabei lassen sich aber einige Gesetzmäßigkeiten feststellen. Die ____________________ sowie die Siede- und Schmelzpunkte ______________ mit der Teilchengröße der Halogene stetig an. So ist nur das _________ bei Raumtemperatur fest. Demgegenüber ________________ vom Fluor zum Iod die allgemeine Reaktivität, das Oxidationsvermögen und das Bindungsbestreben zum Wasserstoff. Die Verbindungen der Halogene sind weitverbreitet und begegnen uns auch ständig im Alltag, nicht nur in Form ihrer Salze. Fluor und Chlor Arbeitsblatt Name: Datum: Die Familie der Halogene Kapitel 1 In der Tabelle sind die Werte einiger Eigenschaften der vier wichtigen Halogene zusammengefasst. Es sind allerdings an verschiedenen Stellen Werte verloren gegangen. Aufgabe: Fülle die Lücken aus, indem du die fehlenden Werte schätzt! Daten und Eigenschaften der Halogene Farbe Fluor Chlor Brom Iod blassgelb gelbgrün braun violett gasförmig flüssig fest Aggregatzustand unter Normalbedingungen Smp (in °C) Sdp. (in °C) Atomradius (pm) -101 -188,1 113,6 58,8 72 133,4 Relative Atommasse (u) 79,904 Fluor und Chlor Arbeitsblatt Name: Datum: Halogene bilden Salze Kapitel 1 Der Name der Elementfamilie gibt einen Hinweis auf eine wichtige chemische Eigenschaft der Halogene. Sie bilden Salze: Halogen ≈ Salzbildner Aufgaben: 1. Beantworte die Fragen und fülle das Arbeitsblatt aus! Die Halogene verbinden sich durch eine chemische Reaktion mit ______________ zu Salzen. Diese Salze werden als __________________ bezeichnet. Wie nennen die Chemiker die einfachen Salze von: Fluor? __________________ Chlor? __________________ Brom? __________________ Iod? __________________ 2. Fülle die Tabelle aus! Halogen Chlor Metall Kalium Natrium Brom Iod Salz Natriumfluorid Zinkbromid Magnesium Eisen Fluor Eisenchlorid Kupfer 3. Begründet, warum die Halogene in der Natur nicht in elementarer Form vor kommen und fasst euere Erkenntnisse auf einem Plakat zusammen! ______________________________________________________________________ ______________________________________________________________________ ______________________________________________________________________ ______________________________________________________________________ ______________________________________________________________________ Fluor und Chlor Arbeitsblatt Name: Konkurrenten verdrängen sich (1) Datum: Kapitel 2 Aufgaben: 1. Sieh dir die Filmsequenz Kapitel 2.1 an und notiere Deine Beobachtungen! _____________________________________ _____________________________________ _____________________________________ _____________________________________ ______________________________________________________________________ 2. Auf welche Reaktionen schließt du aufgrund deiner Beobachtungen? Formuliere die entsprechenden Reaktionsgleichungen! ______________________________________________________________________ ______________________________________________________________________ ______________________________________________________________________ ______________________________________________________________________ 3. Dieser Versuch lässt einen Vergleich der Reaktivität der Halogene untereinan der zu. Liste anhand deiner Beobachtungen die Halogene ihrer Reaktivität nach auf (das reaktivste Halogen links …). Begründe deine Rangfolge mit Hilfe der Experimente! ______________________________________________________________________ 4. Die gezeigten Experimente können als Nachweisreaktionen genutzt werden. Welche Halogenide lassen sich mit Chlorwasser nachweisen? ______________________________________________________________________ 5. Welche Reaktionen erwartest du, wenn statt Chlor Fluor eingesetzt wird? ______________________________________________________________________ 6. Welche Reaktionen erwartest du, wenn statt Chlorwasser eine Iodlösung ein gesetzt wird? ______________________________________________________________________ Fluor und Chlor Arbeitsblatt Name: Datum: Konkurrenten verdrängen sich (2) Kapitel 2 Aufgaben: 1. Sieh dir die Filmsequenz Kapitel 2.1 an und notiere��������������������� Deine Beobachtungen! _____________________________________ _____________________________________ _____________________________________ _____________________________________ ______________________________________________________________________ 3. Auf welche Reaktionen schließt du aufgrund deiner Beobachtungen? ______________________________________________________________________ ______________________________________________________________________ 4. Erkläre die beobachtbaren Reaktionen anhand der Normalpotentiale der Halogene und formuliere entsprechende Redoxgleichungen! Normalpotential E° in V F2 / 2 F- + 2,87 Cl2 / 2 Cl- + 1,36 Br2 / 2 Br- + 1,07 I2 /2 I- + 0,54 ______________________________________________________________________ ______________________________________________________________________ ______________________________________________________________________ ______________________________________________________________________ 5. Welche Reaktionen erwartest du, wenn statt Chlor Fluor eingesetzt wird? Welche Reaktionen erwartest du, wenn statt des Chlorwassers eine Iodlösung benutzt wird? Begründe deine Vermutungen! ______________________________________________________________________ ______________________________________________________________________ Fluor und Chlor Arbeitsblatt Name: Datum: Konkurrenz um Elektronen Kapitel 2 Aufgaben: 1. Sieh dir die Filmsequenz Kapitel 2.1 an und notiere Deine Beobachtungen! _____________________________________ _____________________________________ _____________________________________ _____________________________________ ______________________________________________________________________ ______________________________________________________________________ 2. Auf welche Reaktionen schließt du aufgrund deiner Beobachtungen? Formuliere die entsprechenden Reaktionsgleichungen! ______________________________________________________________________ ______________________________________________________________________ ______________________________________________________________________ ______________________________________________________________________ 3. Bei den beobachtbaren Reaktionen handelt es sich um Redoxreaktionen. Welches Halogen ist in der Lage welchem Halogen Elektronen zu entziehen? ______________________________________________________________________ 4. Reihe die Halogene anhand des Experimentes ihrer Oxidationskraft nach auf! An welcher Stelle der Reihe wird vermutlich das Fluor zu finden sein? ______________________________________________________________________ 5. Begründe mit Hilfe Deiner Antworten der Aufgaben c) und d) welche Reakti onen zu erwarten sind, wenn statt Chlor Fluor und wenn statt des Chlor wassers eine Iodlösung benutzt wird! ______________________________________________________________________ ______________________________________________________________________ Fluor und Chlor Arbeitsblatt Name: Datum: Halogene als Bleichmittel Chlor Kapitel 2 Brom Außer Fluor werden Halogene oder ihre Verbindungen zum Bleichen oder zum Desinfizieren genutzt. 1. Recherchiert, für welche Zwecke Halogene oder Halogenverbindungen zur Desinfektion oder zum Bleichen eingesetzt werden! Erstellt eine Auflistung! ______________________________________________________________________ ______________________________________________________________________ ______________________________________________________________________ ______________________________________________________________________ ______________________________________________________________________ ______________________________________________________________________ ______________________________________________________________________ ______________________________________________________________________ ______________________________________________________________________ 2. Begründet, warum Fluor nicht benutzt wird! ______________________________________________________________________ ______________________________________________________________________ ______________________________________________________________________ ______________________________________________________________________ Fluor und Chlor Arbeitsblatt Name: Nachweis von Fluorid in Zahnpasta Datum: Kapitel 3 Aufgabe: Führe den Versuch durch, beobachte und verschriftliche die Auswertung! Materialien: ungefärbte Zahnpasta Eisen-III-Chlorid-Lösung (c≈0,5 mol/l)1, Xn gesundheitsschädlich, R: 22-38-41 S: 26-39 Kaliumthiocyanat-Lösung (c≈0,5 mol/l)2, Xn gesundheitsschädlich, S: (2)-13-61 R: 20/21/22-32-52/53 2 Bechergläser, Reagenzglas, Pipette Durchführung: 10 ml einer Kaliumthiocyanat-Lösung werden in einem Becherglas mit einigen Tropfen einer Eisen-III-Chlorid-Lösung versetzt und mit 50 ml Wasser verdünnt. In einem zweiten Becherglas schlämmt man etwa 1 cm Zahnpaste in 10 ml Wasser auf. Ein Reagenzglas wird zur Hälfte mit der verdünnten Kaliumthiocyanat-Lösung gefüllt und mit einigen Tropfen der Aufschlämmung versetzt. Beobachtung: ______________________________________________________________________ ______________________________________________________________________ Auswertung: ______________________________________________________________________ ______________________________________________________________________ ______________________________________________________________________ ______________________________________________________________________ ______________________________________________________________________ ______________________________________________________________________ ______________________________________________________________________ ______________________________________________________________________ 1 etwa 8,1 g / 100 ml 2 etwa 5 g / 100 ml Fluor und Chlor Arbeitsblatt Name: Datum: Nachweis von Fluorid im Speisesalz Kapitel 3 Aufgabe: Führe den Versuch durch, beobachte die Geschehnisse und verschriftliche die Auswertung! Materialien: Fluoriertes Speisesalz Eisen-III-Chlorid-Lösung (c≈0,5 mol/l)1, Xn gesundheitsschädlich, R: 22-38-41 S: 26-39 Kaliumthiocyanat-Lösung (c≈0,5 mol/l)2, Xn gesundheitsschädlich, R: 20/21/22-32-52/53 S: (2)-13-61 2 Bechergläser, Reagenzglas, Pipette Durchführung: 10 ml einer Kaliumthiocyanat-Lösung werden in einem Becherglas mit einigen Tropfen einer Eisen-III-Chlorid-Lösung versetzt und mit 50 ml Wasser verdünnt. Nun rührt man vorsichtig 10 g fluoriertes Speisesalz in die Lösung. Zur Probe kann ein Versuch mit unfluorierten Speisesalz parallel durchgeführt werden. Beobachtung: ______________________________________________________________________ ______________________________________________________________________ Auswertung: ______________________________________________________________________ ______________________________________________________________________ ______________________________________________________________________ ______________________________________________________________________ ______________________________________________________________________ ______________________________________________________________________ ______________________________________________________________________ ______________________________________________________________________ 1 etwa 8,1 g / 100 ml 2 etwa 5 g / 100 ml Fluor und Chlor Arbeitsblatt Name: Chlorgas beim Hausputz Datum: Kapitel 4 Aufgabe: Führe den Versuch durch und beobachte die Geschehnisse! Schreibe die Auswertung auf das Blatt und erkläre warum der Versuch nicht ganz bedenkenlos durchzuführen ist! Materialien: WC-Reiniger (hypochlorithaltig), Xn gesundheitsschädlich Essigreiniger, Xn gesundheitsschädlich Kaliumiodidlösung Becherglas, Filterpapier Durchführung: 100 ml eines hypochlorithaltigen WC-Reinigers werden in einem Becherglas mit einigen Tropfen Essigreiniger versetzt. Anschließend legt man ein mit Kaliumiodidlösung getränktes Filterpapier auf die Öffnung des Becherglases. Beobachtung: ______________________________________________________________________ ______________________________________________________________________ Auswertung: ______________________________________________________________________ ______________________________________________________________________ ______________________________________________________________________ ______________________________________________________________________ ______________________________________________________________________ ______________________________________________________________________ ______________________________________________________________________ ______________________________________________________________________ ______________________________________________________________________ ______________________________________________________________________ Fluor und Chlor Arbeitsblatt Name: Chlorknallgas (1) Datum: Kapitel 4 Aufgaben: 1. Bei diesem Experiment entsteht Chlor wasserstoff. Formuliere die chemische Gleichung der Reaktion und erstellt eine allgemeine Gleichung für die Reaktion der Halogene mit Wasserstoff! ____________________________________ ____________________________________ ______________________________________________________________________ ______________________________________________________________________ 2. Worauf lässt die Verfärbung des Indikatorpapiers schließen? ______________________________________________________________________ 3. Auch Fluor, Brom und Iod reagieren mit Wasserstoff. Welche dieser Reakti onen sind im Vergleich zum Chlor heftiger oder weniger heftig? Begründe deine Vermutung! ______________________________________________________________________ ______________________________________________________________________ ______________________________________________________________________ 4. Warum sollte keine Luft im Plastikbeutel vorhanden sein? ______________________________________________________________________ ______________________________________________________________________ ______________________________________________________________________ ______________________________________________________________________ 5. Chlorwasserstoffsäure (Salzsäure) ist eine viel verwendete Substanz. Erstellt eine MindMap über die Nutzung der Salzsäure! Fluor und Chlor Arbeitsblatt Name: Chlorknallgas (2) Datum: Kapitel 4 Aufgaben: 1. Formuliere die chemische Gleichung der beobachtbaren Reaktion! ___________________________________________ ___________________________________________ ______________________________________________________________________ ______________________________________________________________________ 2. Worauf lässt die Verfärbung des Indikatorpapiers schließen? ______________________________________________________________________ ______________________________________________________________________ 3. Die allgemeine Reaktivität nimmt in der Gruppe Halogene vom Fluor zum Iod hin ab. Gilt dies auch für die Umsetzung mit Wasserstoff? Vergleiche dazu dieses Experiment mit der Reaktion des Broms mit Wasserstoff (Bromknall gas). Formuliere anhand des Vergleiches eine Regel zur Reaktivität der Halo gene gegenüber Wasserstoff! ______________________________________________________________________ ______________________________________________________________________ ______________________________________________________________________ ______________________________________________________________________ 4. Das Experiment darf keinem Sonnenlicht ausgesetzt sein. Finde eine Erklä rung dafür! ______________________________________________________________________ ______________________________________________________________________ ______________________________________________________________________ ______________________________________________________________________ ______________________________________________________________________ Fluor und Chlor Arbeitsblatt Name: Chlorknallgas (3) Datum: Kapitel 4 Aufgaben: 1. Informiert euch über das Prinzip einer chemischen Kettenreaktion! ______________________________________ ______________________________________ ______________________________________ ______________________________________________________________________ 2. Erklärt mit eigenen Worten die Begriffe: - Startreaktion - Reaktionszyklus - Abbruchreaktion ______________________________________________________________________ ______________________________________________________________________ ______________________________________________________________________ ______________________________________________________________________ ______________________________________________________________________ 3. Auch die Chlorknallgas-Reaktion ist eine Kettenreaktion. Erklärt den Reakti onsverlauf und schreibt die möglichen Einzelreaktionen auf! ______________________________________________________________________ ______________________________________________________________________ ______________________________________________________________________ ______________________________________________________________________ ______________________________________________________________________ ______________________________________________________________________ ______________________________________________________________________ Fluor und Chlor Arbeitsblatt Name: Chlorknallgas – Eine Kettenreaktion (1) Datum: Kapitel 4 Chlor und Wasserstoff reagieren explosionsartig miteinander zu Chlorwasserstoff. Bei dieser Reaktion handelt es sich um eine Kettenreaktion. Wie jede chemische Kettenreaktion besteht der Reaktionsverlauf aus drei Schritten. Die Startreaktion Die Startreaktion zeichnet sich durch die Bildung eines Ions oder Radikals1 aus den Edukten aus. In unserem Fall der Knallgasreaktion spaltet ein Chlormolekül in zwei einzelne Chlorradikale auf (Cl2 2Cl•). Diese Spaltung wird durch UV-Licht (photochemisch) oder durch Wärmeenergie (thermisch) eingeleitet. Die Spaltung des Wasserstoffmoleküls läuft nicht ab, da dies mehr Energie erfordern würde. Die Kettenreaktion Bei der Kettenreaktion entstehen die eigentlichen Reaktionsprodukte. Entscheidend ist, dass bei jeder Reaktion jedesmal ein neues Radikal gebildet wird. So kann dieser Reaktionszyklus immer wieder von neuem starten. Daher auch der Name „Kettenreaktion“. Ein Ereignis löst die nächste Reaktion aus. In unserem Beispiel gibt es zwei mögliche Varianten: 1. Ein Chlorradikal reagiert mit Wasserstoff unter Bildung eines Wasserstoffradikals zu Chlorwasserstoff (Cl• + H2 HCl + H•) oder 2. Ein Wasserstoffradikal spaltet ein Chlormolekül unter Bildung eines Chlorradikals und Chlorwasserstoff (H• + Cl2 HCl + Cl•) Der Kettenabbruch Durch die Reaktion zweier Radikale miteinander wird die Kettenreaktion abgebrochen. Beim Chlorknallgas sind dafür in der Regel zwei Chlorradikale verantwortlich, die sich zu einem Chlormolekül vereinigen. Seltener ist ein Abbruch über die Bildung eines Chlorwasserstoffmoleküls (ein Chlorradikal verbindet sich mit einem Wasserstoffradikal) oder eines Wasserstoffmoleküls. Die folgende Grafik soll die Abläufe der Kettenreaktion einer Chlorknallgasreaktion veranschaulichen. 1 Ein Radikal ist ein Atom oder Molekül mit einem einzelnem freien Elektron, das oftmals sehr reaktionsfreudig sind. Fluor und Chlor Arbeitsblatt Name: Chlorknallgas – Eine Kettenreaktion (2) Aufgabe: Vervollständige die Beschriftung der Grafik! Fluor und Chlor Datum: Kapitel 4 Arbeitsblatt Name: Chlor reagiert mit Metallen Datum: Kapitel 4 Aufgaben: 1. Sieh dir die Filmsequenz Kapitel 4.2 an und notiere Deine Beobachtungen!� ______________________________________________________________________ ______________________________________________________________________ ______________________________________________________________________ ______________________________________________________________________ ______________________________________________________________________ 3. Auf welche Reaktionen schließt du bei diesen Experimenten? Stelle die möglichen Reaktionsgleichungen auf und benenne die Reaktionsprodukte! ______________________________________________________________________ ______________________________________________________________________ ______________________________________________________________________ ______________________________________________________________________ ______________________________________________________________________ ______________________________________________________________________ ______________________________________________________________________ ______________________________________________________________________ ______________________________________________________________________ Fluor und Chlor Arbeitsblatt Name: Datum: Kochsalz (1) Kapitel 4 Aufgaben: 1. Vergleiche die Eigenschaften von Natrium, Chlor und dem Reaktionsprodukt Kochsalz mit Hilfe der Tabelle! Natrium Chlor Kochsalz Metall Nichtmetall Salz Chemisches Symbol Smp. (°C) Sdp. (°C) Aggregatzustand unter Normalbedingungen Dichte (g / cm3) Leitfähigkeit Reaktion gegenüber Wasser Gefahrensymbol Fluor und Chlor Arbeitsblatt Name: Kochsalz (2) Datum: Kapitel 4 2. Kochsalz wird nicht über die direkte Reaktion von Natrium und Chlor herge stellt. Finde heraus, wie Natriumchlorid gewonnen wird und begründe, warum es nicht direkt aus den Elementen hergestellt wird! Gewinnung: ______________________________________________________________________ ______________________________________________________________________ ______________________________________________________________________ ______________________________________________________________________ ______________________________________________________________________ ______________________________________________________________________ ______________________________________________________________________ ______________________________________________________________________ ______________________________________________________________________ Begründung: ______________________________________________________________________ ______________________________________________________________________ ______________________________________________________________________ ______________________________________________________________________ ______________________________________________________________________ ______________________________________________________________________ ______________________________________________________________________ ______________________________________________________________________ ______________________________________________________________________ ______________________________________________________________________ Fluor und Chlor Arbeitsblatt Name: Kochsalz – Herstellung aus Chlor Datum: Kapitel 4 Aufgaben: 1. Sieh dir die Filmsequenz Kapitel 4.4 an und notiere Deine Beobachtungen! ____________________________________________ ____________________________________________ ____________________________________________ ____________________________________________ ______________________________________________________________________ 3. Schreibe die Reaktionsgleichung auf! ______________________________________________________________________ ______________________________________________________________________ 4. Alle Halogene reagieren bereitwillig unter Ausbildung einer Ionenbindung mit Natrium. Dabei nimmt die Heftigkeit der Reaktion vom Fluor zum Iod hin ab. Formuliert für dieses Verhalten innerhalb der Halogenfamilie eine Regel und findet mit Hilfe des PSE oder des Zusatzmaterials „Daten zu den Halogenen“ eine Begründung für diese Regel! ______________________________________________________________________ ______________________________________________________________________ ______________________________________________________________________ ______________________________________________________________________ ______________________________________________________________________ ______________________________________________________________________ ______________________________________________________________________ ______________________________________________________________________ ______________________________________________________________________ ______________________________________________________________________ Fluor und Chlor
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