Verbrennung eines Kohlenwasserstoffgases
Also die Aufgabe lautet: Bei der Verbrennung von 5,6 l eines unbekannten Kohlenwasserstoffgases entstehen 9 g Wasser und 11,2 l Kohlenstoffdioxid.
Meine Frage: Um welches Gas handelt es sich? Und warum? Wie wird das berechnet?
Danke!!!
2 Antworten
Als erstes berechnet man aus den Angaben des entstehenden Wassers und Kohlenstoffdioxids, wie viele Wasserstoffatome und wie viele Kohlenstoffatome der Kohlenwasserstoff enthält.
Zuerst zum Wasserstoff:
Die Stoffmenge des entstehenden Wassers berechnet man mit der Formel:
n=m/M
n: Stoffmenge
m: Masse
M: Molare Masse
Wasser hat eine molare Masse (M) von 18g/mol. Wenn man nun diese und die Masse des entstehenden Wassers in die Formel einsetzt ergibt das:
n=9g/ (18g/mol)= 0,5 mol
Da ein Wassermolekül (H2O) aus 2 Wasserstoffatomen besteht, enthält der Kohlenwasserstoff also 0,5mol*2= 1mol Wasserstoffatome.
Nun zum Kohlenstoffgehalt:
Es entstehen11,2l Kohlenstoffdioxid. Ein Mol Gas hat ein Volumen von 22,4l. Die Stoffmenge des Kohlenstoffdioxids berechnet man mit der Formel:
n=Vm/V
n: Stoffmenge
Vm: Molares Volumen (=22,4l/mol) (Gilt aber nur für Gase)
V= Volumen
Mit den eingesetzten Werten ergibt sich daraus:
n=11,2l/(22,4l/mol)=0,5mol
Da ein Kohlenstoffdioxid-Molekül (CO2) ein Kohlenstoffatom enthält, enthielt der Kohlenwasserstoff also 0,5mol*1= 0,5mol Kohlenstoff.
Damit ergibt sich ein Verhältnis von Kohlenstoff zu Wasserstoff von:
0,5 zu 1 oder
1 zu 2
Also war der verbrannte Kohlenwasserstoff ein Molekül mit der Formel:
CnH2n wobei n eine beliebige ganze, positive Zahl (also 1,2,3,4,5 usw.) sein kann.
Da bekannt ist, welches Volumen der Kohlenwasserstoff vor der Verbrennung hatte, kann man berechnen, wie sich die Anzahl an gasförmigen Teilchen, die Kohlenstoff enthalten, ändert. Vor der Verbrennung hat man 5,6l Gas. Daraus folgt:
n=5,6l/(22,4l/mol)=0,25mol
Vor der Verbrennung sind 0,25mol gasförmige Teilchen mit Kohlenstoff vorhanden, nach der Verbrennung 0,5mol. Die Anzahl der gasförmigen Teilchen, die Kohlenstoff enthalten, verdoppelt sich also.
Damit bleibt als möglicher Kohlenwasserstoff nur noch das C2H4-Molekül, also Eth(yl)en. Denn nur, wenn dieser verbrannt wird, verdoppelt sich die Anzahl gasförmiger Teilchen, die Kohlenstoff enthalten.
Reaktionsgleichung:
C2H4 + 3O2 ->2CO2 + 2H2O
Bei C3H6 würde sich die Anzahl gasförmiger Teilchen, die Kohlenstoff enthalten, verdreifachen:
C3H6 + 6O2 -> 3CO2 + 3H2O
Bei C4H8 würde sich die Anzahl vervierfachen usw.
Ich hoffe ich konnte Dir damit helfen, die Aufgabe zu verstehen.
Die Aufgabe ist nicht lösbar, da nicht angegeben ist, bei welchen Bedingungen (Temperatur, Druck) das Kohelnstoffdioxidvolumen gemessen wurde. Bei Normbedingungen wäre V(Kohlenstoffdioxid) = 22,4 L und bei Normaldruck und Zimmertemperatur V(Kohlenstoffdioxid) = 24,2 L. Ich kann ohne diese Angaben die Stoffmenge n des Gases nicht berechnen, denn diese bräuchte ich zur Lösung der Aufgabe.
Kann man (oder darf man) bei Aufgaben in der Schule einfach bestimmte Dinge weglassen, in der Hoffnung, dass man ja weiß, was gemeint ist?
Ich denke mal in der Schule ist das legitim, weil da wohl eher weniger erwähnt wird, dass das molare Volumen eine Druck- und Temperatur abhängige (Stoff-)Konstante ist. Also meine Lehrer haben immer nur gesagt, ein mol Gas wären immer 22,4l. Für die Schule ist das wohl präzise genug.
Da es sich hier aber höchstwahrscheinlich um eine Schulaufgabe handelt, kann man wohl von einem molaren Volumen von 22,4l ausgehen und damit die Aufgabe eindeutig lösen.