8. Berechnungen zu molaren Größen

a. Bedeutung der chemischen Gleichung


Beispiel: Stickstoff und Wasserstoff reagieren zu Ammoniak

Stickstoff

  +  

Wasserstoff

  →  

Ammoniak

N2

  +  

3 H2

  →  

2 NH3

Stoffmengen:

1 mol

  +  

3 mol

    

2 mol

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

nFe = 3 · nFe3O4

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

nO2 = 2 · nFe3O4

Schritt 4: Muss man Massen berechnen, dann wird n durch m/M ersetzt, muss man jedoch Volumen berechnen, dann wird n durch V/Vm 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: VO2 = 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: mO2 = 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?


















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