Aufgaben: Bestimmung des Sauerstoffgehalts

Nenne, wie viel Prozent der Luft etwa Sauerstoff sind, und nenne den Hauptbestandteil der Luft.

In einem Kolbenprober sind $100\ \text{mL}$ Luft eingeschlossen, die über erhitztem Kupfer hin und her geleitet werden.

1. a) Nenne den Stoff, der mit dem Sauerstoff reagiert.

1. b) Nenne das Produkt.

Im Kolbenprober wird Luft mehrmals über erhitztes Kupfer geleitet. Ergänze: „Nach der Reaktion ist das Gasvolumen $\dots$, weil der Sauerstoff als $\dots$ gebunden wurde.“

Im Kolbenprober sind zu Beginn $100\ \text{mL}$ Luft. Nach dem Versuch und Abkühlen messen wir $79\ \text{mL}$.

1. a) Berechne das Volumen des verbrauchten Sauerstoffs.

1. b) Berechne den Volumenanteil des Sauerstoffs in Prozent.

1. c) Nenne das Gas, das hauptsächlich übrig bleibt.

Zwei Kolbenprober mit je $50\ \text{mL}$ Luft werden mit Kupfer erhitzt. Die Messwerte: Probe 1: Rest $39{,}5\ \text{mL}$, Probe 2: Rest $39{,}0\ \text{mL}$.

1. a) Berechne den Sauerstoffanteil für beide Proben.

1. b) Berechne den Mittelwert.

1. c) Beschreibe die Beobachtung am Kupfer (Schwarzfärbung).

Kupfer reagiert mit Sauerstoff:

$2\,\text{Cu} + \text{O}_2 \rightarrow 2\,\text{CuO}$

1. a) Gib an, welcher Stoff oxidiert wird.

1. b) Erkläre, warum man das Kupfer im Überschuss einsetzt.

1. c) Erkläre, warum das Gas nach der Reaktion auf Raumtemperatur abgekühlt werden muss, bevor man das Volumen abliest.

Bei einem Versuch mit $100\ \text{mL}$ Luft misst Jonas einen Rest von $84\ \text{mL}$. Der Literaturwert beträgt $21\ \%$.

1. a) Berechne den gemessenen Sauerstoffanteil und die Abweichung in Prozentpunkten.

1. b) Nenne drei mögliche Fehlerquellen (z. B. unvollständige Reaktion, nicht abgekühlt, Leitungsvolumen).

1. c) Schlage Verbesserungen vor.

Ein Verfahren nutzt statt Kupfer ein Stück Eisenwolle in feuchter Luft in einem Messzylinder über Wasser. Nach einigen Tagen ist der Wasserstand im Zylinder gestiegen.

1. a) Erkläre den Anstieg des Wasserstands.

1. b) Erkläre, warum die Methode langsamer ist als der Kolbenprober.

1. c) Vergleiche beide Verfahren hinsichtlich Genauigkeit und Aufwand.

In einem Kolbenprober sind $120\ \text{mL}$ Luft. Davon befinden sich $10\ \text{mL}$ als Totvolumen in einem Rohr (Luft, die nicht mit dem Kupfer in Kontakt kommt und deshalb nicht reagiert). Nach der Reaktion liest man insgesamt $96\ \text{mL}$ ab.

1. a) Berechne den scheinbaren Sauerstoffanteil, wenn man das Totvolumen nicht berücksichtigt.

1. b) Erkläre, wie sich ein nicht reagierendes Totvolumen auf das Ergebnis auswirkt.

1. c) Beschreibe, wie man den Versuch auswertet, wenn das Totvolumen bekannt ist.