Stoffmenge im Gleichgewicht berechnen?

2 Antworten

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Das ist eine bizarre Frage. Über Cl₂O₅ schreibt der Holleman–Wiberg nur einen einzigen Satz (102. Aufl, 2007):

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Dein Leerer weiß entweder mehr oder denkt weniger.

Durchrechnen können wir das Beispiel trotzdem:

2 Cl₂ + 5 O₂ ⟶ 2 Cl₂O₅

Wir fangen an mit (2, 4, 0) als Stoffmengen für die drei Stoffe. Würde die Reaktion voll­ständig ablaufen, dann würde aller Sauerstoff verbraucht (von dem ist ja, ge­mes­sen an der Stöchiometrie der Reaktionsgleichung, zu wenig drin). Ein Mol O₂ würde ⅖ mol Cl₂ ver­brauchen, also verbrauchen vier Mol das Vierfache also 8⁄5 bzw. 1⅗ mol. Daraus bildet sich ebensoviel Cl₂O₅, und es verbleiben 2−1⅗=⅖ mol Cl₂ übrig. Wir wür­den bei vollständigem Umsatz also (⅖, 0, 1⅗) erreichen.

Nun sagt die Angabe, daß im Gleichgewicht nur ⅓ der Menge vorliegt, die sich bei vollständigem Umsatz bildet. Frage: Ein Drittel wovon? Ich vermute, gemeint ist ein Drittel von der Cl₂O₅-Menge, also n(Cl₂O₅)=8⁄15 mol.

Wir müssen also vom Ausgangszustand (2, 4, 0) zu (x, y, 8⁄15) kommen.

  • Jedes gebildete Cl₂O₅ verbraucht lt. Reaktionsgleichung ein Cl₂. Also haben unsere 8⁄15 mol Cl₂O₅ auch 8⁄15 mol Cl₂ verbraucht, anfangs waren zwei Mol Cl₂ da, es ver­blei­ben x = 2 − 8⁄15 = 22⁄15 = 1‍7⁄15 mol.
  • Jedes gebildete Cl₂O₅ verbraucht lt. Reaktionsgleichung 2½ O₂. Also haben unsere 8⁄15 mol Cl₂O₅ genau 2½ ⋅ 8⁄15 = 1⅓ mol O₂ verbraucht, ursprünglich waren vier Mol O₂ vor­han­den, es verbleiben y = 4 − 1⅓ = 2⅔ mol.

Folglich lautet die Lösung (1‍7⁄15, 2⅔, 8⁄15) für die Stoffmengen von Cl₂, O₂ und Cl₂O₅

Weil man sich bei dieser Rechnung wahnsinnig leicht vertut, checken wir das noch mal über die Atombilanzen. Ursprünglich waren im Kolben 4 mol Cl-Atome und 8 mol O-Ato­me. Nach der Reaktion ist die Zahl der Cl-Atome 2⋅1‍7⁄15 + 2⋅8⁄15 = 4 mol, stimmt also. Beim Sauerstoff kriegen wir 2⋅2⅔ + 5⋅8⁄15 = 8 mol, stimmt also auch.

Sei trotzdem vorsichtig. Die Möglichkeiten, numerischen Blödsinn zu bauen, sind bei dieser Rechnerei Legion.

P.S.: In den Kommentaren erwähnte Tippfehler wurden ausgebessert.

Woher ich das weiß:Studium / Ausbildung – Chemiestudium mit Diss über Quanten­chemie und Thermodynamik
 - (Schule, Chemie, Gleichgewicht)

ruebezahl0815 
Fragesteller
 01.10.2019, 01:45

Super, ein dickes Danke für deine ausführliche Antwort! Ich glaub, jetzt hab ichs druff. Meintest du oben nicht 2 1/2 O2?

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indiachinacook  01.10.2019, 01:52
@ruebezahl0815

Richtig, scharf beobachtet. Ich hab mich so mit den Zahlen abgeplagt, daß ich auf den Text nicht genug gechtet habe. Funktioniert die Darstellung von Brüchen 123⁄456 mit hochgesetztem Zähler und Nenner eigentlich auch bei Dir, oder sieht das nur wie 123/456 aus?

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ruebezahl0815 
Fragesteller
 01.10.2019, 02:03
@indiachinacook

Nein, die Darstellung ist einwandfrei. Also nochmal vielen lieben Dank für deine Hilfe. Alleine hätte ich das nicht hinbekommen.

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indiachinacook  01.10.2019, 02:09
@ruebezahl0815

Im Vorletzten Absatz habe ich auch einmal Chlor und Sauerstoff velwechsert. Richtig lautet es:

Weil man sich bei dieser Rechnung wahnsinnig leicht vertut, checken wir das noch mal über die Atombilanzen. Ursprünglich waren im Kolben 4 mol Cl- Atome und 8 mol O- Ato­me. Nach der Reaktion ist die Zahl der Cl-Atome 2⋅1‍7⁄15 + 2⋅8⁄15 = 4 mol, stimmt also. Beim Sauerstoff kriegen wir 2⋅2⅔ + 5⋅8⁄15 = 8 mol, stimmt also auch.

War eine ziemliche Mistrechnung, weil ich mich zweimal mit den Brüchen vernudelt hatte und das ganze echt auf Papier durchrechnen mußt. Wesentllich komplexere Aufgaben schaffe ich dagegen nur an der Tastatur.

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Zwergbiber50  01.10.2019, 10:57

Hallo indiachinacook

du hast ja auch meine Rechnung gesehen und ich bin schon einmal froh, dass ich das gleiche Ergebnis wie du errechnet habe, was das Cl₂O₅ anbelangt. Dass auch die Stoffmengen der Ausgangsstoffe gewünscht waren, habe ich übersehen bzw. nicht erkannt.

Da ich hier auf GF etwas lernen, zumindest aber wiederholen möchte, habe ich versucht, deine Rechnung nachzuvollziehen. Dabei bin ich über folgende Zeile gestolpert, die ich nicht verstehe:

es ver­blei­ben x = 2 − 8⁄15 = 22⁄15 = 1‍7⁄15 mol

Mit den 17/15 mol wird dann auch weiter gerechnet, statt mit den meiner Meinung nach richtigen 22/15 mol.

Dadurch stimmt

Zahl der Cl-Atome 2⋅1‍7⁄15 + 2⋅8⁄15 = 4 mol

(das ursprüngliche O durch Cl ersetzt)

nicht, denn 2⋅1‍7⁄15 + 2⋅8⁄15 = 50/15 = 3.33 mol

Bei 2*22/15 + 2*8/15 = 4 mol passt es.

Ich nehme an, dass das alles an der Uhrzeit gelegen hat, bei mir war es ja schon fast Mitternacht und bei dir gegen 2 Uhr. :)

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indiachinacook  01.10.2019, 15:11
@Zwergbiber50

Mir ist unklar, worauf Du hinaus willst.

es ver­blei­ben x = 2 − 8⁄15 = 22⁄15 = 1‍7⁄15 mol

Ist das vielleicht ein Darstellungsproblem? Ich kann hier keinen Screenshot ein­bin­den, aber ich sehe hier (und meinte beim Tippen) zweiundzwanzig fünfzehntel gleich eins sieben fünfzehntel. Der Einser ist groß und steht auf der Grundlinie, der Siebener ist klein und hoch­gest­ellt, dann kommt ein schräger Bruchstrich gefolgt von einem tiefgestellten klei­nen Fünf­zehner.

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Zwergbiber50  01.10.2019, 15:31
@indiachinacook

Ok, alles klar, das ist ein Darstellungsproblem.

Ich sehe hier zweiundzwanzig fünfzehntel und siebzehn fünfzehntel.

Ich konnte mir eigentlich auch nicht vorstellen, dass du zwei unterschiedliche Zahlen in vollem Bewusstsein gleichsetzt und habe eher an ein Versehen auf Grund der Müdigkeit gedacht. Dass 17/15 mol gleich ist (1 + 7/15) mol, auf den Gedanken bin ich nun wieder nicht gekommen.

Also alles gut. Entschuldige bitte die "Untersstellung" :)))

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indiachinacook  01.10.2019, 15:35
@Zwergbiber50

Ich finde es wichtig zu wissen, daß der Trick mit dem Fraction Slash U+2044 eben doch nicht universell funktioniert. Sieht bei Dir 5⁄6 mit hoch- und tiefgestellten Zahlen aus (ungefähr wie ⅚, nur weiter), oder alles auf der Zeile (wie bei 5/6)?

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Zwergbiber50  01.10.2019, 15:46
@indiachinacook

Über Open Office habe ist das hier hinbekommen: 5/6

Die 5 hoch- und die 6 tiefgestellt, ist aber eine Quälerei.

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Zwergbiber50  01.10.2019, 15:49
@Zwergbiber50

Alternativ geht es auch mit dem 'Chemeditor', wenn man hochgestellte und tiefgestellte Ziffern verwendet.: ⁵/₆

Ebenfalls sehr mühselig

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indiachinacook  01.10.2019, 16:04
@Zwergbiber50

Stimmt, diese Möglichkeit gibt e ja auch noch, vielleicht ist die am sicher­sten. Wir haben also den vor­gefer­tig­ten Bruch (ein Zeichen) ⅚, die Variante mit hoch- und tief­gestell­ten Zah­len und ge­wöhn­lichem Slash dazwischen ⁵/₆ (3 Zeichen), dann die fancy Met­hode mit dem frac­tion slash zwischen gewöhnlichen Ziffern, die vom Font­ren­de­rer (!) hoch­­gestellt wer­den sollten 5⁄6 und die bei Dir nicht funktioniert weil sie wie 5/6 aus­­sieht (drei Zei­chen), und die Va­ri­an­te mit Markup 5/6, bei der man immer aufpassen muß, daß man aus dem Sub­script wieder herauskommt.

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wie funktioniert das denn wenn K gegeben ist? Das verstehe ich einfach nicht.