+

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