Lösungen: Anorganische Kohlenstoffverbindungen

1.  Als  Modifikationen bezeichnet man verschiedene Erscheinungsformen von Stoffen, wenn

     Sie die gleiche chemische Zusammensetzung besitzen. Ursache dafür ist eine

     unterschiedliche Struktur dieser Stoffe. Beim Kohlenstoff sind das Graphit, Diamant und

     die Fullerene.

 

2. Im Diamant sind alle 4 Außenelektronen in Atombindungen mit 4 weiteren

    Kohlenstoffatomen eingebracht. Damit gibt es keine frei beweglichen Elektronen mehr

    (keine frei beweglichen Ladungsträger) und Diamant ist nicht elektrisch leitend.

 

    Im Graphit sind nur 3 der 4 Außenelektronen in Atombindungen mit 3 weiteren     

    Kohlenstoffatomen eingebracht. Damit gibt es je Kohlenstoffatom ein frei bewegliches

    Außenelektron, das die Stromleitung ermöglicht. Deshalb ist Graphit elektrisch leitend.

 

3.

Diamat: Bohr- und Schneidwerkzeuge, weil sehr große Härte.

              Schmuck, weil hervorragende Lichtbrechung (Schönheit) und teuer.

Graphit: Elektrodenmaterial, weil elektrisch leitend.

              Schmiermittel, weil weich und gleitfähig.

 

4.

 

Name

Kohlenstoffdioxid

Kohlenstoffmonoxid

Formel

CO2

CO

Darstellungsreaktion

C + O2 CO2

C + CO2 2CO

Farbe

farblos

farblos

Geruch

geruchlos

geruchlos

Dichte im Vergleich

mit Luft

größer

annähernd gleich

Löslichkeit in Wasser

gut löslich

gering löslich

Giftigkeit

ungiftig

giftig

Verwendungen

Zusatz in Getränken

Feuerlöschmittel

Gewächshäusern

Heizgas

Synthesegas

 

5.

 

a) 2 CO + O2 2 CO2

b) CH4 + 2 O2 CO2 + 2 H2O

c) CS2 + 3 O2 CO2 + 2 SO2

d) C6H12O6 + 6 O2 6 CO2 + 6 H2O

e) 2 C2H2 + 5 O2 4 CO2 + 2 H2O

 

6. Kohlendioxid bildet mit Wasser Kohlensäure, die in Wasserstoff-Ionen und Carbonat-Ionen

    dissoziiert. Die Wasserstoff-Ionen bewirkrn die Rotfärbung von Unitest.

 

     CO2 + H2O →  H2CO3

 

     H2CO3 ↔ 2 H+ + CO32-  (↔ sei der Dissoziationspfeil)

 

7. Nachweis von Kohlendioxid

    Einleiten des zu untersuchenden Gases in Calciumhydroxid- oder Bariumhydroxidlösung.

    Beobachtung: Bildung eines weißen Niederschlages.

    CO2 + Ba(OH)2 BaCO3 + H2O bzw. CO2 + Ca(OH)2 CaCO3 + H2O oder

    CO2 + Ba2+ + 2 OH- BaCO3 + H2O  bzw. CO2 + Ca2+ + 2 OH- CaCO3 + H2O

    Nachweis der Carbonat-Ionen

    1. Schritt: Versetzen des zu untersuchenden Stoffes mit Salzsäure.

                     Beobachtung: Wenn es ein Carbonat ist, dann ist eine Gasentwicklung zu

                     beobachten.  CO32- + 2 H+ CO2 + H2O

   2. Schritt: Nachweis, dass das entstandene Gas CO2 ist.

                     Einleiten des zu untersuchenden Gases in Calciumhydroxid- oder

                     Bariumhydroxidlösung.

    Beobachtung: Bildung eines weißen Niederschlages.

    CO2 + Ba(OH)2 BaCO3 + H2O bzw. CO2 + Ca(OH)2 CaCO3 + H2O oder

    CO2 + Ba2+ + 2 OH- BaCO3 + H2O  bzw. CO2 + Ca2+ + 2 OH- CaCO3 + H2O

 

8.

Kalkbrennen :

Kalkstein (Calciumcarbonat) Branntkalk (Calciumoxid) + Kohlenstoffdioxid

CaCO3                                CaO                               + CO2

Kalklöschen:

Branntkalk (Calciumoxid) + Wasser Löschkalk (Calciumhydroxid)

CaO                               + H2O      Ca(OH)2

Abbinden:

Löschkalk (Calciumhydroxid) + Kohlenstoffdioxid Kalkstein (Calciumcarbonat) + Wasser

Ca(OH)2                                 +  CO2                      CaCO3                                + H2O     

 

9.

Das wasserunlösliche Calciumcarbonat kommt in der Natur mit in Wasser gelöstem Kohlenstoffdioxid (Kohlensäure) zusammen. In einer chemischen Reaktion bildet sich das lösliche Calciumhydrogencarbonat. Wenn das Wasser dann verdunstet oder verdampft bildet sich unter Freisetzung von Kohlenstoffdioxid der Kalkstein zurück.

CO2 + H2O →  H2CO3

CaCO3  + H2CO3 Ca(HCO3)2 bzw. CaCO3  +2 H+ + CO32-   Ca2+ + 2HCO3-

Ca(HCO3)2   CaCO3  + H2O + CO2