Aufgaben: Gesetz von der Erhaltung der Masse (Lavoisier)

Ergänze den Satz mit den fehlenden Wörtern: „Bei jeder chemischen Reaktion ist die Gesamtmasse der $\dots$ gleich der Gesamtmasse der $\dots$: Masse wird weder erzeugt noch $\dots$, sie wird nur umgewandelt.“

Lea wiegt zwei Lösungen in einem geschlossenen Gefäß: Vor dem Mischen zeigt die Waage $185\ \text{g}$ an. Beim Zusammengießen entsteht ein weißer Niederschlag. Die Abbildung zeigt das geschlossene Gefäß auf der Waage vor und nach dem Mischen.

Was zeigt die Waage nach der Reaktion an? Begründe deine Antwort mit dem Gesetz von Lavoisier.

Wir lassen eine brennende Kerze im Freien auf einer Waage stehen und sehen, dass die Anzeige nach und nach sinkt, wie die Abbildung zeigt.

Bedeutet das, dass Materie zerstört wird? Wohin gelangt die Masse, die die Waage nicht mehr erfasst?

Bei einer Reaktion verbinden sich $12\ \text{g}$ Kohlenstoff genau mit $32\ \text{g}$ Sauerstoff, ohne dass etwas übrig bleibt, wie das Schema zeigt.

Welche Masse an Kohlenstoffdioxid entsteht?

Beim Erhitzen von $10\ \text{g}$ Kupfer an der Luft entstehen $12,5\ \text{g}$ Kupferoxid, wie das Schema zeigt.

Warum ist das Oxid schwerer als das Kupfer, aus dem es entstanden ist? Welche Masse an Sauerstoff hat sich verbunden?

Wenn wir mit Butangas kochen, verliert die Gasflasche nach und nach Masse. Bedeutet das, dass die Materie verschwindet? Erkläre, wo die Masse ist, die die Gasflasche verliert.

Ein Eiswürfel von $30\ \text{g}$ schmilzt vollständig in einem gut verschlossenen Glas. Wie viel wiegt das entstandene flüssige Wasser? Hat eine chemische Reaktion stattgefunden? Begründe deine Antworten.

Lukas backt einen Rührkuchen: Der rohe Teig wiegt $800\ \text{g}$, und nach dem Herausnehmen aus dem Ofen wiegt der Kuchen $750\ \text{g}$. Was ist mit den fehlenden $50\ \text{g}$ geschehen? Wurde diese Materie zerstört?

Wir lösen eine Brausetablette von $4\ \text{g}$ in einem offenen Glas mit $150\ \text{g}$ Wasser auf. Wenn das Sprudeln aufgehört hat, wiegt das Glas mit seinem Inhalt $152\ \text{g}$. Die Abbildung zeigt das offene Glas auf der Waage.

1. a) Welche Masse an Gas ist in die Luft entwichen?
2. b) Wie viel würde das Ganze wiegen, wenn der Versuch in einem geschlossenen Gefäß durchgeführt worden wäre?

Ein Magnesiumband von $6\ \text{g}$ verbrennt an der Luft, und man sammelt $10\ \text{g}$ Magnesiumoxid als Pulver.

1. a) Welche Masse an Sauerstoff aus der Luft hat sich mit dem Magnesium verbunden?
2. b) Wenn wir $12\ \text{g}$ Magnesium mit überschüssigem Sauerstoff verbrennen würden, welche Masse an Oxid würden wir erhalten?

In einer luftdichten Glasglocke befinden sich $250\ \text{g}$ Luft und eine Kerze von $20\ \text{g}$. Wir zünden sie an, und nach einer Weile wiegt die Kerze $14\ \text{g}$. Die Abbildung zeigt die geschlossene Glocke.

1. a) Wie groß ist die Gesamtmasse des Inhalts der Glocke zu diesem Zeitpunkt?
2. b) Um wie viel hat die Masse der Luft vermischt mit den entstandenen Gasen zugenommen?

In einem geschlossenen Gefäß mischen wir $100\ \text{g}$ einer Lösung mit $50\ \text{g}$ einer anderen, und es bildet sich ein fester Niederschlag von $8\ \text{g}$.

1. a) Wie groß ist die Gesamtmasse des Inhalts des Gefäßes nach der Reaktion?
2. b) Wenn wir danach filtern und den trockenen Niederschlag entfernen, welche Masse bleibt in der Flüssigkeit?

Ein Eisennagel von $28\ \text{g}$ wird im Freien liegen gelassen, und als er vollständig oxidiert ist, wiegt das entstandene Eisenoxid $40\ \text{g}$.

1. a) Welche Masse an Sauerstoff wurde aus der Luft gebunden?
2. b) Gib diese Masse an Sauerstoff in Milligramm an.

Auf einem Campingkocher werden $58\ \text{g}$ Butan verbrannt, wobei $208\ \text{g}$ Sauerstoff aus der Luft verbraucht werden.

1. a) Welche Gesamtmasse an Produkten (Kohlenstoffdioxid und Wasserdampf) entsteht?
2. b) Wenn das entstandene Wasser $90\ \text{g}$ beträgt, welche Masse an Kohlenstoffdioxid wurde freigesetzt?

Eine offene Flasche enthält $200\ \text{g}$ Wasserstoffperoxid, das sich langsam zersetzt und dabei Sauerstoffgas abgibt. Wenn die Zersetzung beendet ist, bleiben $184\ \text{g}$ Wasser übrig.

1. a) Welche Masse an Sauerstoff ist aus der Flasche entwichen?
2. b) Erkläre, warum dieses Ergebnis dem Gesetz von der Erhaltung der Masse nicht widerspricht.

Der Tank eines Motorrads verliert auf einer Fahrt $5\ \text{kg}$ Benzin, aber aus dem Auspuff kommen $22\ \text{kg}$ Gase.

1. a) Woher kommt die zusätzliche Masse, die der Auspuff ausstößt?
2. b) Berechne die Masse des Sauerstoffs aus der Luft, der an der Verbrennung beteiligt war.

In einem Kalkofen werden $100\ \text{kg}$ Kalkstein erhitzt, und man erhält $56\ \text{kg}$ Branntkalk.

1. a) Ein Arbeiter behauptet: „Es ist Masse verloren gegangen, also hat sich Lavoisier geirrt.“ Erkläre ihm, warum das nicht so ist.
2. b) Berechne die Masse an Kohlenstoffdioxid, die durch den Schornstein entwichen ist.
3. c) Wie würdest du den Versuch wiederholen, um das Gesetz von der Erhaltung der Masse direkt zu überprüfen?

Lavoisier erhitzte zwölf Tage lang Quecksilber in einer Retorte (einem geschlossenen Glasgefäß), die Luft enthielt. Das Quecksilber bedeckte sich mit einem roten Pulver und seine Masse nahm zu, während die Luft im Inneren einen Teil ihres Volumens verlor. Die Abbildung zeigt die geschlossene Retorte.

1. a) Warum nahm die Masse des Quecksilbers zu?
2. b) Woher stammte die Masse, die es gewonnen hat?
3. c) Erkläre, warum sich die Gesamtmasse der geschlossenen Retorte während des Experiments nicht veränderte.

Entwirf ein Experiment mit einer Flasche, einem Luftballon, Essig und Natron, um das Gesetz von der Erhaltung der Masse zu zeigen, obwohl bei der Reaktion ein Gas entsteht. Beschreibe den Aufbau Schritt für Schritt, sage voraus, was die Waage vor und nach der Reaktion anzeigt, und nenne zwei Versuchsfehler, die die Überprüfung verfälschen könnten.

Ein Holzscheit von $2\ \text{kg}$ brennt im Kamin und nach dem Erlöschen des Feuers bleiben nur $100\ \text{g}$ Asche übrig.

1. a) Bedeutet das, dass $1,9\ \text{kg}$ Materie verschwunden sind?
2. b) Erkläre, welche Produkte entstanden sind und wo sie sich jetzt befinden.
3. c) Was müsstest du messen, um zu überprüfen, dass die Masse erhalten bleibt?

Wir erhitzen auf einer Waage einen Knäuel Stahlwolle von $50\ \text{g}$, bis er verbrennt; der Rückstand wiegt $68\ \text{g}$. Die Abbildung zeigt die Waage vor und nach dem Verbrennen.

1. a) Hat die Masse zugenommen oder abgenommen? Woher kommt der Unterschied?
2. b) Sage voraus, was die Waage anzeigen würde, wenn wir auch die Luft wiegen könnten, die reagiert hat.
3. c) Erkläre, warum dieser Versuch mit Massenzunahme das Gesetz von Lavoisier ebenso bestätigt wie die Versuche mit Massenabnahme.

In einem abgedichteten Raumschiff verbraucht ein Astronaut etwa $840\ \text{g}$ Sauerstoff pro Tag und atmet etwa $1000\ \text{g}$ Kohlenstoffdioxid und etwa $400\ \text{g}$ Wasserdampf aus.

1. a) Die Masse des Ausgeatmeten übersteigt die des eingeatmeten Sauerstoffs: Woher kommt der Unterschied?
2. b) Ändert sich die Gesamtmasse des Raumschiffs mit seinem gesamten Inhalt? Begründe.
3. c) Wenn die Masse erhalten bleibt, warum braucht man dann ein System zur Reinigung der Kabinenluft?

Eine Schülergruppe überprüft die Erhaltung der Masse bei einer Fällungsreaktion und notiert: Masse vor dem Mischen $164,8\ \text{g}$; Masse nach dem Mischen $164,6\ \text{g}$.

1. a) Widerlegen diese Daten das Gesetz von Lavoisier?
2. b) Berechne die Differenz beider Messwerte und gib sie in Milligramm an.
3. c) Nenne zwei mögliche experimentelle Ursachen für diese kleine Abweichung.

Auf einem Fest brennt eine Wunderkerze von $80\ \text{g}$ vollständig ab und der feste Rückstand am Stab wiegt $52\ \text{g}$.

1. a) Welche Masse hat die Wunderkerze beim Abbrennen verloren?
2. b) Ein Freund sagt: „Da sie Masse verloren hat, gilt hier das Gesetz von der Erhaltung der Masse nicht.“ Korrigiere ihn.
3. c) Welche Rolle spielt der Sauerstoff der Luft für die Masse der entstehenden Rauchgase?