+
N2 H2 NH3+
Edukte Produkte
Kontrolle 2 N 2 N 6 H 6 H 2 N, 6 H, 2 N, 6 H
3 2
+ +
NH3 Cl2 N2 HCl+ +
Edukte Produkte
Kontrolle 2 N 2 N 6 H 6 H 6 Cl 6 Cl
2 N, 6 H, 6 Cl 2 N, 6 H, 6 Cl
3 62
+ +
CH4 O2 CO2 H2O+ +
Edukte Produkte
Kontrolle 1 C 1 C 4 H 4 H 4 O 2 O 2 O
1 C, 4 H, 4 O 1 C, 4 H, 4 O
2 2
+ +
CH4 O2 CO2 H2O+ +
Edukte Produkte
2 2
Verbrennung von organischen Verbindungen mit C, H und O
• Reaktion mit Sauerstoff (O2)
• Produkte Kohlenstoffdioxid (CO2) und Wasser (H2O)
Benzin (C8H18)Alkohol (C2H6O)Haushaltzucker (C12H22O11)Fett (C18H36O2)
Reaktionsgleichungen
1. 2 Fe + 3 Cl2 2 FeCl3
2. 2 Mg + O2 2 MgO
3. 4 Al + 3 O2 2 Al2O3
4. 2 Al + 6 HCl 2 AlCl3 + 3 H2
5. Cu2S + 2 Cu2O 6 Cu + SO2
6. 2 WC + 5 O2 2 WO3 + 2 CO2
7. 2 NaN3 2 Na + 3 N2
8. P4 + 5 O2 2 P2O5
Salze
Reaktionsgleichungen
9. CH4 + 2 O2 CO2 + 2 H2O
10. C6H12O6 + 6 O2 6 CO2 + 6 H2O
11. NH3 + 3 F2 NF3 + 3 HF
12. I2O5 + 5 CO I2 + 5 CO2
13. 3 Fe + 4 H2O Fe3O4 + 4 H2
14. B2O3 + 3 C + 3 Cl2 2 BCl3 + 3 CO
15. B2H6 + 6 H2O 2 H3BO3 + 6 H2
16. 3 NO2 + H2O 2 HNO3 + NO
Umrechnungsfaktor u → g
1 u = 1.66 ∙10–24 g (Tabelle physikalische Konstanten)
T
mN
m
Berechnung der Anzahl Teilchen
N: Anzahl Teilchenm: Gesamtmasse (auf der Waage bestimmen)mT: Masse eines Teilchens (im PSE nachschauen)
Physikalische Konstanten
Atomare Masseneinheit Avogadro-Konstante Ruhemasse des Neutrons Ruhemasse des Protons Ruhemasse des Elektrons Elementarladung Faraday-Konstante Bohrscher Radius Boltzmann-Konstante Lichtgeschwindigkeit Umrechnung von eV in J Planck-Konstante Gaskonstante Molares Volumen bei O° C (101'300 Pa) Molares Volumen bei 25° C (101'300 Pa)
1u = 1.66053 . 10-24 g NA = 6.022169 . 1023 mol-1 mn = 1.008665 u = 1.67492 . 10-24 g mp = 1.007277 u = 1.67261 . 10-24 g me = 0.0005486 u = 9.1095 . 10-28 g e = 1.6022 . 10-19 C F = 96487 C . mol-1 ao = 52.918 pm k = 1.38062 . 10-23 J . K-1 c = 2.9979 . 108 m . s-1 1 eV = 1.602 . 10-19 J h = 6.6262 . 10-34 Js R = 8.3143 J . K-1 . mol-1 Vm = 22.4 l . mol-1 = 0.0224 m3 . mol-1 Vm = 24.45 l . mol-1 = 0.02445 m3 . mol-1
2. 6.022·1023
3. 3.3·1025
4. N(O) 2
2N(Pb) 1
PbO2
5. N(Na) 2
2N(S) 1
Na2S
6. a) m(Bi) = 217.7 g, b) m(Bi2S3) = 267.7 g
7. N(Fe) 2
0.6666N(O) 3
Fe2O3
8. a) m(H) = 21.4 g, b) m(NH3) = 121.4 g
9. N(K) 1
1N(N) 1
N(K) 1
0.5N(O) 2
KNO2
10. N(Na) 3
3N(Al) 1
N(Na) 1 3
0.5N(F) 2 6
Na3AlF6
Lösungen zu Kapitel 1.4.2.
Das Zählen von 10-Räpplern
Anzahl 10-Räppler N
Gesamtmasse m = 216 g
Teilchenmasse mT = ………………….
......... ................................N ......................
Anzahl Dutzend 10-Räppler nD
m = 216 g
MD = …………………………………..……..
MD: Dutzendmasse Einheit: g / Dutzend
D
........ .................................n ..............................
MD = …………………..……..
mT = ………………….
Das Zählen von Na-Atomen
Anzahl Na-Atome N
m = 230 g
mT = ……… = ……………………………………………….
= ………………….………..…...
........... ...................................................N
.................................
Anzahl mol Na-Atome n (Stoffmenge)
m = 230 g
M = …………………..………………………………….…..
= ………………………………………………
M: Molare Masse Einheit: g / mol
........ ............................n = = = .................................
23A
N ...............................n = = ......................
N 6.02 10 /mol
N = …………………………….
6.021023 6.021023 6.021023 6.021023 6.021023
6.021023 6.021023 6.021023 6.021023 6.021023
M = …………………..……..
1 mol enthält 6.02∙1023 Teilchen (Atome, Moleküle)
1 Dutzend enthält 12 Teilchen (Eier)
Avogadro-Konstante: NA = 6.02∙1023 / mol (Tabelle physikalische Konstanten)
Das Zählen von Teilchen in der Chemie
2. M(O3) = 3 16 g/mol = 48 g/mol
M(SO2) = 1 32.06 g/mol + 2 16 g/mol = 64.06 g/mol
3. m(Al) = n(Al) M(Al) = 5.8 mol 27 g/mol = 156.6 g
m(SO2) = n(SO2) M(SO2) = 12 mol 64.06 g/mol = 768.7 g
1. a) 9.381023 b) 1.558 mol
2 62 6
2 6
3 32 6 2 6 2
2 62 6
2 6
6
m(C H O) 1000g4. a) n(C H O) 21.74 mol
M(C H O) 46 g / mol
b) m(C H O) (C H O) V(C H O) 782kg / m ) 0.001m
0.782 kg 7
m(C H O) 782g n(C H O)
M(C H O) 46 g / mo
82 g
17 moll
m(C) 49.32g5. n(C) 4.11 mol
M(C) 12 g / mol
m(H) 6.85g n(H) 6.85 mol
M(H) 1 g / mol
m(O) 43.85g n(O) 2.74 mol
M(O) 16 g/mol
n(C) 4.11 mol 3 n(H) 6.85 mol 1.5 =
n(O) 2.74 mol 2 n(O) 2.
5
2.5 = 74 mol 2
Die Verhältnisformel lautet: C3H5O2
4
2 3
3
3
55.85g / molM(Fe)6. Massenanteil Fe 0.48 48%
M(FeCO ) 115.85g / mol
2 55.85g / mol2 M(Fe) Massenanteil Fe 0.699 69.9%
M
3 55.85g / mol3 M(Fe) Massenante
(Fe O )
il FeM(
159.7
Fe O )
g / o
23
m l
1.
0.724 72.4%
55g/ mol
Fe3O4 hat mit 72.4 % den höchsten Fe-Gehalt.
=
=
=
22
2
23 24
m(Cu O) 1000g7. a) n(Cu O) 6.99 mol
M(Cu O) 143.1g / mol
b) m(O) n(O) M(O) 6.99mol 16g / mol 111.8 g
c) n(Cu) = 2 6.99mol 13.98 mol
N(Cu)=13.98mol 6.02 10 / mol 8.42 10
8. 2 Al + 3 Br2 2 AlBr3
m (g) 2000 x M (g/mol) 27 159.8 n (mol) 74.07 111.105
m(Al) gn(Al) . mol
M(Al) g / mol
n(Br ) n(Al) . mol
m(Br ) n(Br ) M(Br ) . mol . g / mol g . kg
2
2 2 2
200074 07
27
3111 105
2
111 105 159 8 17755 17 8
Für die Umsetzung von 2 kg Aluminium werden 17.8 kg Brom benötigt.
9. a) C8H18 + 12.5 O2 8 CO2 + 9 H2O m (g) 1000 x M (g/mol) 114 44 n (mol) 8.77 70.16
m(C H ) gn(C H ) . mol
M(C H ) g / mol
n(CO ) n(C H ) . mol
m(CO ) n(CO ) M(CO ) . mol g / mol g . kg
8 188 18
8 18
2 8 18
2 2 2
10008 77
114
8 70 16
70 16 44 3087 3 087
Bei der Verbrennung von 1 kg Benzin entstehen 3.087 kg CO2.
9. b) C8H18 + 12.5 O2 8 CO2 + 9 H2O V (l) 800 m (g) 560‘000 x M (g/mol) 114 44
Benzinverbrauch: 8 Liter für 100 km 800 Liter für 10'000 km
Masse des Benzins: -3 3
m
V
m V 700 kg m 0.8m 560kg 560 '000g
m(C H ) ' gn(C H ) ' . mol
M(C H ) g / mol
n(CO ) n(C H ) ' . mol
m(CO ) n(CO ) M(CO ) ' . mol g / mol ' ' g ' kg
8 188 18
8 18
2 8 18
2 2 2
560 0004 912 3
114
8 39 298 2
39 298 2 44 1 729 123 1 729
Bei der Verbrennung von 560 kg Benzin entstehen 1729 kg CO2.
Treibhauseffekt durch fossile Brennstoffe
H 2O C
O 2 CO 2
CO 2
Ultraviolettkurzwellig
Infrarotlangwellig
C8H18 + 12½ O2 8 CO2 + 9 H2O
10. C9H20 + 14 O2 9 CO2 + 10 H2O
V (l) 2000 m (g) 1’428’000 x M (g/mol) 128 44
n (mol) 11'156 100'406.25
Masse des Öls: 3 3
m
V
m V 714 kg/m 2m 1428kg 1'428'000g
9 209 20
9 20
2 9 20
2 2 2
m(C H ) 1'428'000gn(C H ) 11'156.25 mol
M(C H ) 128g/mol
n(CO ) 9 n(C H ) 100'406.25 mol
m(CO ) n(CO ) M(CO ) 100'406.25mol 44g/mol 4'417'875 g 4'418 kg
Bei der Verbrennung von 2000 Liter Heizöl entstehen 4'418 kg CO2.
11. C2H6O + 3 O2 2 CO2 + 3 H2O
m (g) 50 x M (g/mol) 46 32
n (mol) 1.087 3.26
2 62 6
2 6
2 2 6
2 2 2
m(C H O) 50gn(C H O) 1.087 mol
M(C H O) 46g/mol
n(O ) 3 n(C H O) 3.26 mol
m(O ) n(O ) M(O ) 3.26mol 32g/mol 104.3 g
Bei der Verbrennung von 50 g Ethanol wurden 104.3 g Sauerstoff verbraucht.
12. a) x Cu + y S CuxSy
m (g) 3.05 0.75 3.8 M (g/mol) 63.54 32.06
n (mol) 0.048 0.0234
m(S) = m(CuxSy) – m(Cu) = 3.8 – 3.05 = 0.75 g
m(Cu) . gn(Cu) . mol
M(Cu) . g / mol
m(S) . gn(S) . mol
M(S) . g / mol
n(Cu) . mol x.
n(S) . mol y
3 050 048
63 54
0 750 0234
32 06
0 0048 22 05
0 0234 1
Die Formel lautet Cu2S.
b) . g . g
% Cu % . % % S % . %. g . g
3 05 0 75100 80 26 100 19 73
3 8 3 8
Cu2S enthält 80.26% Cu und 19.73 % S.
13. 2 X + O2 2 XO
m (g) 1.35 0.53 1.88
M (g/mol) x 32 n (mol) 0.03312 0.01656
m(O2) = m(XO) – m(X) = 1.88 – 1.35 = 0.53 g
2
m(O ) . gn(O ) . mol n(X) = 2 n(O ) . mol
M(O ) g / mol
m(X) . gM(X) . g / mol
n(X) . mol
22
2
0 530 01656 0 03312
32
1 3540 75
0 03312
Die molare Masse ist 40.75 g/mol, die Atommasse ist 40.75 u
es handelt sich um Ca.
14. EuCl2 + 2 AgNO3 2 AgCl + Eu(NO3)2
m (g) 1.0 1.29
M (g/mol) x + 2M(Cl) 143.32 n (mol) 0.0045 0.0090
2
m(AgCl) . gn(AgCl) . mol
M(AgCl) . g / mol
1n(EuCl ) = n(AgCl) . mol
2
m(EuCl )
M(Eu) M(EuCl ) M(Cl) . g / mol . g
. gM(EuCl ) . g / mol
n(
/ mol
EuCl ) . m
. g m
o
/
l
ol
22
2
2
1 290 0090
143 32
2 222 22
0 0045
1 0222 22
0 0045
2 35 45 151 32
Die molare Masse ist 151.32 g/mol, die Atommasse ist 151.3 u.
15. CaCO3 + 2 HCl CaCl2 + CO2 + H2O
m (g) x 0.511 M (g/mol) 100 36.45
n (mol) 0.007 0.014
3
3 3 3
m(HCl) 0.511gn(HCl) 0.014 mol
M(HCl) 36.45g/mol
n(HCl)n(CaCO ) 0.007 mol
2m(CaCO ) n(CaCO ) M(CaCO ) 0.007mol 100g/mol 0.7 g
Eine Rennie-Tablette enthält 0.7 g Calciumcarbonat.
16. 2 Ga + 3 S Ga2S3
m (g) x 50’000 M (g/mol) 32.1 235.6
2 32 3
2 3
2 3
m(Ga S ) 50'000gn(Ga S ) 212.22 mol
M(Ga S ) 235.6g/mol
n(S) 3n(Ga S ) 636.67 mol
m(S) n(S) M(S) 636.67mol 32.1g/mol 20'437.8 g 20.438kg
Für die Produktion von 50 kg Galliumsulfid werden 20.438 kg Schwefel benötigt.
17. CxHy + (x+ y/4)O2 x CO2 + y/2 H2O
m (g) 0.21 0.66 M (g/mol) 42 44
n (mol) 0.005 0.015
x yx y
x y
x y
m(C H ) . gn(C H ) . mol
M(C H ) g / mol
m(CO ) . gn(CO ) . mol
M(CO ) g / mol
n(CO ) . mol x x = 3
n(C H ) . mol
22
2
2
0 210 005
42
0 660 015
44
0 015 33
0 005 1 1
3 M(C) + y M(H) = M(C3Hy)
3 yM(C H ) - 3 M(C) g / mol g / moly y 6
M(H) g / mol
42 3 126
1
Die Formel lautet C3H6.
18. CxHyNz + (x+ y/4)O2 x CO2 + y/2 H2O + z/2 N2
m (g) 3.5 2.558 1.324
M (g/mol) 111 18 28 n (mol) 0.03153 0.1421 0.04729
x y zx y z
x y z
2 22 2
2 2
2
x y z
m(C H N ) 3.5 gn(C H N ) 0.03153 mol
M(C H N ) 111 g /mol
m(H O) m(N )2.558 g 1.324 gn(H O) 0.1421 mol n(N ) 0.04729 mol
M(H O) 18 g /mol M(N ) 28 g /mol
n(H O) 0.1421mol 9 y4.5
n(C H N ) 0.03153mol 2 2
2
x y z
y = 9
n(N ) 0.047285mol 3 z1.5 z = 3
n(C H N ) 0.03153mol 2 2
Berechnung von x: x M(C) + 9 M(H)+3 M(N) = M(CxH9N3)
x 9 3M(C H N ) - 9 M(H)-3 M(N) g /mol g /mol g /molx x
M(C) g /mol
111 9 1 3 145 5
12
Die Formel lautet C5H9N3
19. CxHyNz + (x+ y/4)O2 x CO2 + y/2 H2O + z/2 N2
m (g) 5.278 14.336 0.91 g M (g/mol) 162 44 28
n (mol) 0.03258 0.3258 0.0325
x y zx y z
x y z
x y z
m(C H N ) . gn(C H N ) . mol
M(C H N ) g / mol
m(CO ) m(N ). g . gn(CO ) . mol n(N ) . mol
M(CO ) g / mol M(N ) g / mol
n(CO ) . mol
n(C H N ) . mol
2 22 2
2 2
2
5 2780 03258
162
14 336 0 910 3258 0 0325
44 28
0 3258 1010
0 03258
x y z
x x = 10
n(N ) . mol z. z = 2
n(C H N ) . mol2
1 1
0 0325 10 998
0 03258 1 2
Berechnung von y: 10 M(C) + y M(H)+2 M(N) = M(C10HyN2)
10 y 2M(C H N ) - 10 M(C)-2 M(N) g / mol g / mol g / mol
yM(H) g / mol
y
162 10 12 2 1414
1
14
Die Formel lautet C10H14N2