Chemie-Arbeitsblatt _ _ Klasse _ _ _ Name __________________________________________________________________Datum _ _ ._ _._ _

 
Der Stickstoffkreislauf
 
Elementarer Stickstoff_____ ist mit _____ Vol.% der Hauptbestandteil der Atmosphäre. Er ist sehr ____________- träge und reagiert mit ____ (g) erst bei elektrischen

Entladungen. Dabei bilden sich _____________-___________ _____ (________________) und ____ (______________________), die mit dem Regen

ausgewaschen werden.

V1: In einer Apparatur (s. Abb.) wird Luft einige Minuten lang einer Funkenstrecke ausgesetzt. Nach dem Abschalten der Hochspannung werden 10 mL Wasser in den Kolben gegeben, dieser kräftig geschüttelt und die Lösung mit einem Indikator geprüft.

Beobachtung: __________________________________________________________________________

Reaktionsgleichungen: __________________________________________________________________

______________________________________________________________________________________

Verbindungen des Stickstoffs sind in der Regel wesentlich reaktiver als Stickstoff. Dazu einige Versuche.

V2: In einem Rggl. werden 5 mL konz. Ammoniumchlorid-Lösung NH4Cl (aq) mit 2 Kaliumhydroxid-Plätzchen (KOH (s)) versetzt. Geruchsprobe:

______________________________________________________; Universalindikatorpapier: _________________ ==> _____________; an einem in konz.

Salzsäure (HCl(aq)) getauchten Glasstab ____________________________________________________________________
__________________________

Reaktionsgleichung: _____________________________________________________________________________________________________________

V3: Gleiche Anteile einer konz. Ammoniumchlorid-Lösung und einer Natriumnitrit-Lösung (NaNO2(aq)) werden gemischt und auf 2 Rggl. A und B verteilt. Zur Probe A werden 5 mL konz. Essigsäure dazugegeben. Beide Proben werden ca. 10 min. beobachtet. Ein glimmender Holzspan wird in den Gasraum gehalten.

Beobachtung: __________________________________________________________________________________________________________________

Reaktionsgleichung: ____________________________________________________________________________________________________________

V4: In einem trockenen Rggl. wird eine Spatelspitze festes Natriumnitrit mit einigen Tropfen verd. Schwefelsäure H2SO4(aq) versetzt. In das Rggl. wird ein Glasstab eingeführt, der mit einem feuchten Indikatorpapier umwickelt ist. Anschließend wird das Rggl. in eine Kältemischung getaucht.

Beobachtung: __________________________________________________________________________________________________________________

Reaktionsgleichung: ____________________________________________________________________________________________________________

V5: a). 2 mL einer verd. Natriumnitrit-Lösung, w=5% bzw. b). 2 mL einer verd. Natriumnitrat-Lösung NaNO3(aq), w=5%, werden mit wenigen Tropfen einer schwefelsauren Kaliumpermanganat-Lösung KMnO4(aq) versetzt.

Beobachtung zu a): ______________________________________________________________________________________________________________

Reaktionsgleichung: ____________________________________________________________________________________________________________

Beobachtung zu b): ______________________________________________________________________________________________________________

Reaktionsgleichung: _____________________________________________________________________________________________________________

V6: Eine Mischung aus Gartenerde und einem Teelöffel Harnstoff CO(NH2)2 wird etwa 4 cm hoch in einen Erlenmeyerkolben gefüllt. Er wird mit einem Stopfen so verschlossen, dass ein Streifen Universal-Indikatorpapier in das Kolbeninnere hängt. Der Kolben wird für 2-3 Tage an einem warmen Ort (20-30 °C) aufgestellt.

Beobachtung: _________________________________________________________________________________________________________________

Reaktionsgleichung: __________________________________________________________________________________________________________

Arbeitsauftrag:: Ordne die folgenden Moleküle und Ionen nach steigender Oxidationszahl des N-Atoms: NO, NO2, N2O3, N2O4, N2O, N2, NO2G, NO3G, NH3, H2N-CO-NH2, NH4+;

 

Lösungen:

Elementares Stickstoffgas: N2 (g); ca. 78%-Vol% der Luft, reaktionsträge; reagiert mit O2(g); Dabei bilden sich Stickoxide: NO (Stickstoffmonoxid) und NO2 (Stickstoffdioxid);

Beobachtung zu V1: Bildung eines braunen Gases, saure Reaktion;
Reaktionsgleichungen:

  •  O2(g) + N2(g) ---> 2 NO(g);
  •  2 O2(g) + N2(g) ----> 2 NO2(g);
  •  2 NO(g) + H2O(g) + 1/2 O2(g) --->2 HNO2(g);
  • 2 NO2(g) + H2O(g) + 1/2 O2(g) ---> 2 HNO3(g);
  • NO2(g) + H2O(g) ---> HNO2 (g) + HNO3(g)

Beobachtung zu V2: Bildung von stechend riechendem Ammoniak-Gas; mit dem Universalindikator Nachweis einer Lauge; mit konz. Salzsäure bildet sich ein weißer Nebel: NH4Cl(s);
Reaktionsgleichung
: NH4+ + OHb  ---> NH3  + H2O; Der Nachweis mit dem Universalindikator folgt der umgekehrten Reaktionsgleichung.

Beobachtung zu V3: Bei Zugabe von Essigsäure bildet sich in einer Redoxreaktion elementares Stickstoffgas, das den glimmenden Holzspan zum Erlöschen bringt. Die Lösung von Ammoniumchlorid reagiert als Lösung eines Salzes einer starken Säure (Salzsäure) mit einer schwachen Base (Ammoniak) basisch, die Lösung von Natriumnitrit reagiert als Lösung eines Salzes einer starken Lauge (Natriumhydroxid) mit einer schwachen Säure (salpetrige Säure) alkalisch, beide Lösungen zusammen ergeben eine neutral reagierende Lösung. Die zugesetzte Essigsäure verschiebt die Protolysengleichgewichte in den sauren Bereich: Stickstoffgas bildet sich dann schneller.
Reaktionsgleichung
: NH4+ + NO2b  ---> N2  + 2 H2O;

Beobachtung zu V4: Das Indikatorpapier zeigt eine saure Reaktion an, in der Kälte wird das braune Gas farblos bzw. der Farbton nimmt an Intensität ab.
Reaktionsgleichung
: NO2b
(s) + H+ (aq) --->  HNO2(aq);  3 HNO2(aq) ----> NO2(g)  +  HNO3(aq) +  H2O (l); 2 NO2(g)  <====> N2O4 (g/l)

Beobachtung zu V5: Kaliumpermanganat oxidiert Natriumnitrit zu Na-Nitrat und wird dabei zu farblosen Mangan-II-Ionen reduziert, also entfärbt sich die Lösung. Im Falle von Natriumnitrat-Lösung passiert nichts.
Reaktionsgleichung
: MnO4b (aq)  + 6 H+ (aq)   + 5 NO2b (aq)  ----->  2 Mn2+ (aq)   +  5 NO3b (aq) +  3 H2O(l)

Beobachtung zu V6: Durch bakterielle Tätigkeit entsteht Ammoniak-Gas, der den Streifen Universalindikator charakteristisch färbt und am Geruch erkennbar ist.

Reaktionsgleichung:

Arbeitsauftrag: Oxidationszahlen des Stickstoffatoms in den angegebenen Molekülen und Ionen
-III -II -I 0 +I +II +III +IV +V
NH3

NH4+

CO(NH2)2

    N2   NO NO2b NO2

N2O4

NO3b
N2O:         N2O3:

update am 12.11.2014                                                                                                                                                                            zurück      
zur Hauptseite