Frage von Anonymien, 19

Welche Masse an Kohlenstoffdioxid (CO2) ensteht aus einer Mischung von 70g Stickstoffmonoxid (NO) und 130g Kohlenstoffmonoxid (CO)?

Wie kann man das berechnen?

Antwort
von PeterKremsner, 19

In mol umrechnen und nach der Reaktionsgleichung gehen.

Kommentar von Anonymien ,

Ich kann es noch nicht in Mol umrechnen - die Grundlagen fehlen dazu. Kannst du den Rechnungsweg zeigen? Danke im Voraus.

Antwort
von justtrying, 9

Mit der Reaktionsgleichung wird eine wichtige Information angegeben:

Das Verhältnis zwischen Edukten (was hab ich wie viel reingegeben) und Produkten (was kommt in welchen Mengen heraus) im Falle einer vollständigen Umsetzung.

Setzt voraus, dass die Reaktionsgleichung ausgeglichen ist. Das Ausgleichen erfolgt über die Einhaltung des Gesetzes von der Erhaltung der Masse. Diese sagt hierbei aus, dass die gesamte Masse immer erhalten bleibt und nicht verloren geht. Nehmen wir als Beispiel die Herstellung von Wasser aus Wasserstoff und Sauerstoff.

Die unausgeglichene Reaktionsgleichung wäre (Zahlen kleingestellt).

X H2 + Y O2 -> Z H2O

mit X, Y und Z sind dabei vorerst Unbekannte.

Gilt hier nun das Gesetz von der Erhaltung der Masse, so müssen auf der linken Seite wie auf der rechten Seite die gleiche Anzahl an Elementen bestehen. Dann wurde das Gesetz eingehalten. Dazu definieren wir eine Unbekannte einfach und gleichen dann alle Unbekannten zueinander so an, dass das Gesetz eingehalten wird (rechts wie links gleiche Anzahl an Atomen). Für X definiere ich jetzt mal 1.

1 H2 + Y O2 -> Z H2O

Damit haben wie definiert, dass zwei Atome von Wasserstoff als Edukt eingesetzt wurde, also müssen auch zwei Atome Wasserstoff bei den Produkten rauskommen. Damit dieses Kriterium erfüllt wird, müssen wir Z = 1 setzen, weil eine Verbindung von Wasser zwei Wasserstoffe beinhaltet.

Das Kriterium ist aber mit einen weiteren verbunden: Auf zwei Wasserstoffe kommt ein Sauerstoffatom (setzt Wasser vor). Wenn nun bei den Produkten ein Sauerstoffatom gegeben ist, muss es auf der Eduktseite auch so vorgegeben sein. Auf der Eduktseite besteht aber nicht ein Sauerstoff allein, sondern zwei Sauerstoffe als ein Molekül. Es wird also definiert, dass Y multipliziert mit 2 (da zwei Sauerstoffatome) eine 1 rauskommen soll. Mathematisch wäre das:

Y * 2 = 1 | :2

Y = 1/2

Nun sieht die Gleichung so aus:

1 H2 + 1/2 O2 -> 1 H2O

Prüfung auf die Anzahl der Elemente auf beiden Seiten:

H: links und rechts zwei
O: links und rechts eins

Das Gesetz von der Erhaltung der Masse ist damit eingehalten und die Reaktionsgleichung sachgemäß ausgeglichen.

Nun liefert uns die Reaktionsgleichung erst die Information darüber, worin der Sinn einer Reaktionsgleichung besteht: Die Verhältnisse der Verbindungen auf Eduktseite und Produktseite zueinander.

Habe ich jetzt 70 g Wasserstoffgas und 130 g Sauerstoffgas, wie viel Wasser entsteht dann?

Nun herrscht folgendes Problem: Die Reaktionsgleichung gibt zwar Auskunft über die Verhältnisse zwischen Produkte und Edukte, jedoch bezogen auf die Teilchen. Wir haben dahingehend aber Massen gegeben. Die Massen geben nicht direkt Auskunft darüber wie viel Teilchen bei uns vorhanden sind. Um das zu wissen müssen wir die Gesamtmasse unser Menge dividieren durch die Masse eines Teilchens. Dann würden wir auf die gesamte Anzahl an Teilchen kommen.

Berücksichtigt man nun, dass die Masse eines einzelnen Teilchens nicht gut handhabbar ist. Du müsstest wenn du immer mit einzelnen Teilchen rechnest mit sehr großen Beträgen rechnen, wodurch die Rechnung mühseelig wird. Das wäre am Sinn vorbei, also gibt es eine Vereinfachung.

Man definiert einfach eine Konstante die für eine riesige Anzahl an Teilchen eine Masse angibt. Hierbei ist die riesige Anzahl an Teilchen das Mol (6,022 * 10^23 Teilchen, also etwa 602.200.000.000.000.000.000.000 Teilchen) und dann wird einfach für jedes Element eine Masse für diese Anzahl an Teilchen angegeben.

Daher nennt man diese Masse auch molare Masse, weil sie auf die Teilchenmenge ein Mol bezogen ist. Dann verpacken wir das in eine Tabelle mit allen möglichen Elementen und jedermann kann es einfach ablesen. Und wo finden wir diese "molaren Massen"? Im Periodensystem der Elemente (PSE).

Teilen wir nun gegebene Gesamtmassen m durch die Masse die auf je ein Mol (molare Masse M) kommen, dann kommen wir auf die gesamte Molmenge (Stoffmenge n) unserer Substanz.

Mathematisch sieht dass dann so aus:

n = m/M

Aus dem PSE wissen wir (gerundete Werte):

M(H) = 1,00 g/mol
M(O) = 16,0 g/mol

Und können diese so zusammensetzen, bis wir unsere Verbindungen haben:

M(H2) = M(H) * 2 = 1,00 g/mol * 2 = 2,00 g/mol
M(O2) = M(O) * 2 = 16,0 g/mol * 2 = 32,0 g/mol
M(H2O) = M(H2) + M(O) = (2,00 + 16,0) g/mol = 18,0 g/mol

Und nun die einzelnen Stoffmengen n unserer Verbindungen ausrechnen (immer Reaktionsgleichung im Hinterkopf behalten!):

n(H2) = m(H2) / M(H2) = (70 g) / (2,00 g/mol) = 35 mol
n(O2) = m(O2) / M(O2) = (130 g) / (32 g/mol) = 4,1 mol

Da wir die Masse von unserem Wasser nicht wissen, nutzen wir nun die Reaktionsgleichung. Zur Erinnerung: Die Reaktionsgleichung gibt Auskunft über die Verhältnisse, genauer Stoffmengenverhältnisse, zwischen den Edukten und Produkten. Also:

n(O2) = n(O) / 2
n(O) = 2 * n(O2) = 2 * 4,1 mol = 8,2 mol

Zur Bildung von Wasser haben wir nun 35 mol Wasserstoffmoleküle (H2) und 8,2 mol Sauerstoffatome (O) (beide im Verhältnis 1:1 nötig zur Bildung von Wasser!).

Wer begrenzt die Reaktion?

Kommentar von justtrying ,

Der, der die Reaktion begrenzt gibt geichzeitig auch an wie viel Wasser entstehen kann.

Abstrahiere den gesamten Beitrag auf deine Aufgabe.

Keine passende Antwort gefunden?

Fragen Sie die Community

Weitere Fragen mit Antworten