8. Berechnungen zu molaren Größen

a. Bedeutung der chemischen Gleichung

Beispiel: Stickstoff und Wasserstoff reagieren zu Ammoniak

Die Koeffizienten der Gleichung geben die jeweilige Stoffmengen in mol an:
Es wird 1 mol Stickstoff benötigt um vollständig mit 3 mol Wasserstoff zu 2 mol Ammoniak zu reagieren.

b. Berechnungen (Methode der 6 Schritte)

Beispiel:
Eisen verbrennt in Sauerstoff zu Eisenoxid Fe₃O₄ .
a. Berechne wie viel g Eisen man benötigt, um 15,00 g Eisenoxid zu erhalten!
b. Wie viel L Sauerstoffgas braucht man unter Normbedingungen, um diese Reaktion auszuführen?

Schritt 1: Aufstellen und Einrichten der Reaktionsgleichung und Anschreiben der Größen (? für die unbekannte Größe) 

3 Fe	+	2 O2	→	Fe3O4
? g				15,00 g

Schritt 2: Anschreiben des Verhältnisses der Stoffmenge des gesuchten Stoffes zur Stoffmenge des bekannten Stoffes

nFe   nFe3O4

=

3   1

Schritt 3: Auflösen nach der Stoffmenge des gesuchten Stoffes

n_Fe = 3 · n_Fe3O4

Schritt 4: Muss man Massen berechnen, dann wird n durch m/M ersetzt, muss man jedoch Volumen berechnen, dann wird n durch V/V_m ersetzt

mFe   MFe

=

3 · mFe3O4   MFe3O4

Schritt 5: Auflösen nach der gesuchten Größe

mFe =

3 · mFe3O4 · MFe   MFe3O4

Schritt 6: Einsetzen der Zahlenwerte (Einheiten in Klammern) und Berechnung

mFe =

3 · 15,00 (g) · 55,8 (g/mol)   231,4 (g/mol)

Durch Ausrechnen und Runden erhält man: m_Fe = 10,8|5... ≈ 10,9 g

Es werden etwa 10,9 g Eisen benötigt, um 15,00 g Eisenoxid herzustellen.

Für den zweiten Teil der Aufgabe benutzt man wieder die Methode der 6 Schritte.
b. Wie viel L Sauerstoffgas braucht man unter Normbedingungen, um diese Reaktion auszuführen?

Schritt 1: Aufstellen und Einrichten der Reaktionsgleichung und Anschreiben der Größen (? für die unbekannte Größe) 

3 Fe	+	2 O2	→	Fe3O4
		? L		15,00 g

Schritt 2: Anschreiben des Verhältnisses der Stoffmenge des gesuchten Stoffes zur Stoffmenge des bekannten Stoffes

nO2   nFe3O4

=

2   1

Schritt 3: Auflösen nach der Stoffmenge des gesuchten Stoffes

n_O2 = 2 · n_Fe3O4

Schritt 4: Muss man Massen berechnen, dann wird n durch m/M ersetzt, muss man jedoch Volumen berechnen, dann wird n durch V/V_m ersetzt

VO2   Vm

=

2 · mFe3O4   MFe3O4

Schritt 5: Auflösen nach der gesuchten Größe

VO2 =

2 · mFe3O4 · Vm   MFe3O4

Schritt 6: Einsetzen der Zahlenwerte (Einheiten in Klammern) und Berechnung

VO2 =

2 · 15,00 (g) · 22,4 (L/mol)   231,4 (g/mol)

Durch Ausrechnen und Runden erhält man: V_O2 = 2,90|4... ≈ 2,90 L

Es werden etwa 2,90 L Sauerstoff benötigt, um 15,00 g Eisenoxid herzustellen.

In diesem Fall hätte man das Resultat auch schneller mit Hilfe des Gesetzes von der Erhaltung der Masse berechnen können:

mFe	+	mO2	=	mFe2O3
10,85	+	mO2	=	15,00

Daraus erhält man: m_O2 = 15,00 - 10,85 = 4,15 g

VO2 = n · Vm =

m   M

· Vm =

4,15   32

· 22,4 ≈ 2,9 L

c. Aufgaben         

1. a. Wie viel g Schwefel braucht man mindestens, damit 1,82 g Kupfer vollständig zu Kupfer(I)-sulfid reagieren?



















b. Wie viel g Kupfer(I)-sulfid erhält man bei dieser Reaktion?






2. Wie viel L Wasserdampf entstehen wenn 1,44 L Sauerstoff mit genügend Wasserstoff reagieren?
















3. Magnesium reagiert mit Kohlenstoffdioxid zu Magnesiumoxid und Kohlenstoff.
a. Wie viel L Kohlenstoffdioxid werden benötigt damit man 9,6 g Kohlenstoff erhält?





















b. Wie viel g Magnesiumoxid werden bei dieser Reaktion gebildet?










4. Bei der Photosynthese werden aus Wasser und Kohlenstoffdioxid Sauerstoff und Zucker (C₆H₁₂O₆) gebildet.   

a. Wie viel g Wasser werden benötigt damit man 10,8 g Zucker erhält?





















b. Wie viel L Sauerstoffgas werden bei dieser Reaktion gebildet?










5. Phosphorsäure (H₃PO₄) reagiert mit Natriumcarbonat zu Natriumphosphat, Kohlenstoffdioxid und Wasser.
a. Wie viel g Natriumcarbonat werden benötigt damit 2,725 g Phosphorsäure vollständig reagieren?





















b. Wie viel g Natriumphosphat werden gebildet wenn 9,275 g Natriumcarbonat mit genügend Phosphorsäure reagieren?