Kann mir jemand bei Chemie helfen bitteeee?
Die Aufgabe lautet:
Ein Stückchen Calcium wird in 100 ml Salzsäure (c= 0, 1 mol/l) gegeben. Nach Beendigung der Reaktion werden 20 ml der verbliebenen Salzsäure-Lösung mit Natronlauge (c=0,1 mol/l) titriert. Man benötigt 12 ml der Lauge bis zur Neutralisation.
a) Berechne, welche Stoffmenge an Salzsäure durch die Reaktion mit Calcium verbraucht wurde.
b) Bestimme welche Masse des Calciumstück zu Beginn hatte.
Danke schonmal im voraus :)
3 Antworten
Moin,
mein Vorschlag für eine systematische Bearbeitung der Aufgaben ist folgende:
Zunächst stellst du mal die Reaktionsgleichungen der im Aufgabentext genannten Reaktionen auf. Das ist dazu gut, dass du siehst, wer mit wem in welchem Verhältnis zueinander reagiert.
1. Ein unedles Metall reagiert mit Säure zu einem Salz und Wasserstoff
Calcium und Salzsäure reagieren zu Calciumchlorid und Wasserstoff
Ca + 2 HCl ---> CaCl2 + H2↑
2. Säuren und Laugen reagieren zu Salz und Wasser (Neutralisationsreaktion)
Salzsäure und Natronlauge reagieren zu Natriumchlorid und Wasser
HCl + NaOH ---> NaCl + H2O
Anhand der ersten Reaktionsgleichung kannst du sehen, dass auf ein Calciumatom (Ca) zwei Moleküle Chlorwasserstoff (HCl) nötig sind, damit einerseits eine Formeleinheit Calciumchlorid (CaCl2) und ein Wasserstoffmolekül (H2) entstehen können.
Die zweite Reaktionsgleichung zeigt dir, dass auf ein Molekül Chlorwasserstoff (HCl) eine Formeleinheit Natriumhydroxid (NaOH) kommt, wenn daraus Natriumchlorid (NaCl) und Wasser (H2O) werden.
Als nächstes schreibst du auf, welche Informationen du außerdem noch gegeben hast.
- Die Anfangskonzentration der Salzsäure betrug c(HCl anfänglich) = 0,1 mol/L
- Die Konzentration der Natronlauge beträgt ebenfalls c(NaOH) = 0,1 mol/L
- 20 mL der Salzsäure (die zuvor mit dem Calcium reagiert hat) können mit 12 mL der Natronlauge neutralisiert werden.
Aber wozu sind all diese Informationen eigentlich gut?
Nun, du weißt dadurch, dass bei der Titration auf jedes HCl ein NaOH kommt, wenn es zur Neutralisation kommt (siehe Reaktionsgleichung 2).
Du weißt ferner, dass die Konzentration der Salzsäure durch die Reaktion mit dem Calcium kleiner wird. Das erkennst du einerseits daran, dass ein Teil des HCls mit dem Calcium am Anfang reagiert, also in Form von HCl "verschwindet" (siehe Reaktionsgleichung 1, andererseits daran, dass du für 20 mL der Salzsäure nur noch 12 mL Natronlauge für die Neutralisation brauchst. Wäre die Konzentration der Salzsäure immer noch 0,1 mol/L, bräuchtest du 20 mL Natronlauge, weil die ja auch 0,1 mol/L konzentriert ist.
Was du nun noch brauchst, sind Formeln, mit denen du herausfinden kannst, wie groß die Stoffmenge der Salzsäure ist, die bei der Reaktion mit dem Calcium verbraucht wurde, und welche Masse das Calciumstück hatte, das am Anfang eingesetzt wurde!?
Eine Formel, in der sowohl Masse (m) und Stoffmenge (n) vorkommen, ist zum Beispiel folgende Beziehung:
n = m / M
wobei M die molare Masse ist, die man für jedes Element in Formelsammlungen oder in einem guten Periodensystem der Elemente (PSE) findet.
Aber bei genauerer Betrachtung der Formel stellst du fest, dass selbst mit der bekannten Größe M immer noch zwei unbekannte Variablen übrig bleiben, weil wir weder n noch m kennen.
Und hier kommt die Titration wieder ins Spiel. Gemäß der Beziehung
n = c • V
haben wir einen Ansatz, um n zu ermitteln.
Die kannst du auf die Konzentration der Natronlauge anwenden:
n(NaOH) = c(NaOH) • V(NaOH)
n(NaOH) = 0,1 mol/L • 12 mL
n(NaOH) = 0,1 mol/L • 0,012 L
n(NaOH) = 0,0012 mol
Du weißt jetzt, dass du für die Neutralisation deiner 20 mL Salzsäure mit unbekannter Konzentration 0,0012 mol Natriumhydroxid benötigt hast.
Aus der Reaktionsgleichung zur Neutralisation (Reaktionsgleichung 2) weißt du, dass auf ein NaOH ein HCl kommt. Dann kommen auf 10 NaOHs auch 10 HCls, auf 1000 NaOHs 1000 HCls und auf 0,0012 mol NaOH 0,0012 mol HCl, nicht wahr?
Diese Überlegung kannst du nun benutzen, um die Konzentration der Salzsäure nach der Reaktion mit dem Calcium zu berechnen:
n(HCl) = c(HCl) • V(HCl)
c(HCl) = n (HCl) / V(HCl)
c(HCl) = 0,0012 mol / 20 mL
c(HCl) = 0,00006 mol/mL = 0,06 mol/L
Damit weißt du nun, dass die Konzentration deiner Salzsäure von den ursprünglichen 0,1 mol/L nach der Reaktion mit dem Calcium auf 0,06 mol/L gesunken ist.
Das heißt, dass die Reaktion mit dem Calcium von der Salzsäure (0,1 – 0,06 =) 0,04 mol verbrauchte. Das ist die
Antwort auf Frage a):
Durch die Reaktion mit dem Calcium wurde die Stoffmenge n = 0,04 mol an Chlorwasserstoff verbraucht.
Für die Beantwortung der Frage b) musst du noch beachten, dass für die Umsetzung eines Calciumatoms zwei Moleküle Chlorwasserstoff benötigt werden (vergleiche Reaktionsgleichung 1). Das heißt, dass stets die doppelte Menge an Chlorwasserstoffmolekülen nötig sind um eine bestimmte Menge an Calcium umzusetzen. Oder anders herum: Für die Umsetzung einer bestimmten Menge an Chlorwasserstoffmolekülen brauchst du eine halb so große Menge an Calciumatomen.
Wir haben ermittelt, dass 0,04 mol Salzsäure reagiert haben. Also wurden damit 0,02 mol (die Hälfte!) Calciumatome umgesetzt.
Und nun kannst du die oben bereits angeführte Formel
n = m / M
benutzen, denn du kennst jetzt n (0,02 mol) und M (40 g/mol; aus einem Tafelwerk oder dem PSE).
n(Ca) = m(Ca) / M(Ca)
m(Ca) = n(Ca) • M(Ca)
m(Ca) = 0,02 mol • 40 g/mol
m(Ca) = 0,8 g
Antwort auf Frage b):
Die Masse des anfangs eingesetzten Calciums betrug 0,8 g (= 80 mg).
Ich hoffe, du konntest alles nachvollziehen...
LG von der Waterkant
Wow, du hast dir ja wahnsinnig viel Mühe gegeben! Vielen Dank auch von mir für deine Antwort! Du hast meinen größten Respekt!
Meinst du die molare Masse des Calciums (M = 40 g/mol)? Wenn ja, die findest du - wie im Text geschrieben - in Tafelwerken oder im PSE, weil dort die atomare Masse in u angegeben wird und es den Zusammenhang gibt, dass die atomare Masse [u] den gleichen Zahlenwert, aber eine andere Einheit [g/mol] bei der molaren Masse ergibt.
LG von der Waterkant
Helfen im Sinne von Lösungen haben wollen oder auch verstehen wollen?
Im Sinne von Lösungen mit dem Rechenweg damit ich mir das hoffentlich erschließen kann
Deine 20 ml Salzsäure verbrauchen bei der Titration 12 ml NaOH, also enthalten sie n=c⋅V=1.2 mmol HCl, die ganzen 100 ml daher 6 mmol. Vor der Reaktion mit dem Calcium waren in den ganzen 100 ml aber n=c⋅V=10 mmolenthalten, daher hat das Ca 4 mmol HCl verbraucht, und da jedes Ca 2 HCl verbraucht,
Ca + 2 HCl ⟶ CaCl₂ + H₂
waren offenbar 2 mmol Calcium im Spiel, also m=n⋅M=80.1 mg.
Hey kurze Frage ich wollte wissen wie man auf die M 49 g/mol kommst. LG Lars