Kann mir jemand bei 2 Aufgaben in Chemie helfen?
Aufgabe 1:
Ethanol wird durch Atmung (Reaktion mit Sauerstoff) als Schadstoff unschädlich gemacht. Dabei entstehen letztlich Kohlendioxid und Wasser. Ein Mann hat im Verlauf eines Gelages zehn 4cl Gläser 40%igem Whisky getrunken. (Hinweis: Beim Alkohol ist schon ein Volumen gegeben, also braucht ihr nicht in Masse umwandeln!)
a) Berechnen Sie das Volumen reinen Alkohol in ml, die der Mann zu sich genommen hat.
b) Berechnen Sie das Volumen an Sauerstoff, die verbraucht werden.
c) Berechnen Sie das Volumen an Luft, das veratmet wird, wenn der Sauerstoffgehalt 20% beträgt.
d) Berechnen Sie die Anzahl der Atemzüge, die der Mann machen muss, um den Alkohol zu verarbeiten, wenn er bei einem Atemzug 5l Luft in seinen Körper saugt, bei jedem Atemzug 2% des Atemsauerstoffs verbraucht werden.
e) Ein Mensch atmet im Schlaf pro Minute 15mal. Berechnen Sie nach wieviel Stunden er nüchtern ist, wenn er sofort nach der Zeche die Nachtruhe antritt.
Aufgabe 2:
Wolfram wurde für die Herstellung von Glühfäden in Glühlampen verwendet oder dient als Legierungsmetall bei der Stahlherstellung. Ebenso wird es verwendet für Elektroden zum Schweißen und zur Herstellung von Wolframcarbid (WC) für superharte Werkzeuge wie Bohrer. Es ist das chemische Element mit dem höchsten Schmelzpunkt (3422°C). Zunächst wird aufwändig aus den Erzen das Wolfram (VI) oxid gewonnen. Dieses wird mit Wasserstoff zu Wolfram reduziert, wobei Wasser entsteht.
a) Berechnen Sie, wieviel Tonnen des Oxides einsetzen muss, um 5t Wolfram zu gewinnen.
3 Antworten
Ein Mann hat im Verlauf eines Gelages zehn 4cl Gläser 40%igem Whisky getrunken. (Hinweis: Beim Alkohol ist schon ein Volumen gegeben, also braucht ihr nicht in Masse umwandeln!)
Zehn 4cl Gläser 40%igem sind 0,4 L Schnaps. Bei einer Volumenkonzentration von 40 %vol Alkohol sind das:
V_Alk = 400 mL * 0,4 mL/100 mL = 160 mL
In den 10 Gläsern sind also insgesamt 160 mL reinen Alkohols. Soviel zu Aufgabe a).
b) Aber spätestens hier muss man das über die Dichte des Alkohols in die Masse m umrechnen und die Masse m in die Stoffmenge n. Erst dann kann man über die Reaktionsgleichung auf die Stoffmenge n an Kohlendioxid und über die Gasgleichung auf das Volumen umrechnen. (Wenn Druck und Temperatur als Normalbedinhugen angenommen werden).
Die Brutto-Verbrennungsgleichung ist:
C2H5OH + 3 O2 → 2 CO2 + 3 H2O
Diese sagt etwas über die Stoffmengenverhältnisse der Stoffe aus, die an der Verbrennungsreaktion beteiligt sind. In Worten:
1 mol Ethanol verbrennt mit 3 mol Sauerstoff zu 2 mol Kohlendioxid und 3 mol Wasser. Für die Umrechnung von Stoffmengen in Volumina gibt es für Flüssigkeiten aber keine Beziehung über das molare Volumen wie bei Gasen: Vm = V/n. Deshalb muss das Volumen in die Masse m umgerechnet werden. Damit gilt die Beziehung analog für die molare Masse M:
M = m/n (1)
n = Stoffmenge
Für die Dichte ρ gilt:
ρ = m/V (2)
Mit Gl. (1) ergibt sich dann:
M = ρ*V/n (3)
n = ρ*V/M (4)
- V = 160 mL
- ρ = 0,7893 g/mL
- M = 46 g/mol
n = 0,7893 g/mL * 160 mL/(46 g/mol) = 2,745 mol
Aus der Reaktionsgleichung sieht man, dass für 1 mol Ethanol die 3-fache Stoffmenge (in mol) an Sauerstoff benötigt werden.
nO2 = 3 * 2,745 mol = 8,235 mol
Um das auf das Volumen umzurechnen, benötigt man die allgemeine Gasgleichung:
V = nRT/p
Bitte selber recherchieren und rechnen! Oder man nimmt einen allgemein bei Umgebungsbedingungen üblichen Wert für das molare Volumen Vm = 24 L/mol
V = n * Vm = 8,235 mol * 24 L/mol = 197,64 L
c) Hier natürlich für Luft das fünffache Volumen.
Hey benötige Hilfe könnten Sie mir bitte bitte bei meiner neusten Frage helfen?:/
Aufgabe 1 lässt sich nur dann annähernd lösen, wenn man weiß, ob der Mann in seinem Schlafraum Frischluftzufuhr hat.
Frische Luft hat einen Sauerstoffgehalt von 20,9 %. Die Luft in seinem Schlafraum ist also schon nicht mehr so ganz frisch. Ausatmungsluft hat einen Sauerstoffgehalt von 16 - 17 %.
Ich vermute, mit der Aussage "bei jedem Atemzug werden 2 % des Atemsauerstoffs verbraucht" ist gemeint, dass 2 Volumenprozent der Atmungsluft (bestehend aus Sauerstoff) in die Reaktion von Alkohol zu C02 und Wasser eingehen. Die anderen 2 % werden für andere Oxidationsreaktionen im Körper des Mannes gebraucht.
Es handelt sich also wohl nicht um 2 % des Sauerstoffs, was dann ja 0,04 % der Luft wäre (2 % von 20 % sind 0,04 %), sondern um 10 % des eingeatmeten Sauerstoffs, der mit dem Alkohol reagiert, während 10 % des eingeatmeten Sauerstoffs in andere Stoffwechselreaktionen eingeht, und 80 % des eingeatmeten Luftsauerstoffs unverändert ausgeatmet werden.
Wenn der Mann in einem winzigen, unbelüfteten Zimmer aber nur 10 m³ Luft und somit 2 m³ Sauerstoff hätte, dann wären bei einem Molvolumen von 22,4 l/mol nur 89 mol Sauerstoff (O2) in diesem Raum vorhanden. Das sind umgerechnet 2857 g Sauerstoff.
Mit jedem Atemzug verbraucht der Mann 200 ml Sauerstoff (davon 100 ml für die Alkoholoxidation und 100 ml für andere Oxidationsreaktionen).
In einer Stunde hätte der Mann mit seinen 900 Atemzügen schon 180 l Sauerstoff komplett in CO2 umgewandelt. Der Sauerstoffgehalt im Raum hätte sich somit von 20 % (2000 l) auf 18,2 % (2000 l - 180 l = 1820 l) verringert.
Dann ist der Mann aber noch längst nicht wieder nüchtern. Das Problem wäre, dass aus stickiger Luft die Lunge immer schlechter den Sauerstoff herausziehen kann. Die pro Atemzug nutzbare Sauerstoffmenge sinkt immer weiter ab. Das ganze wird eine ziemlich komplizierte Berechnung. Möglicherweise ist der Mann im Zimmer erstickt, bevor er ausgenüchtert ist, oder zumindest verzögert sich der Prozess erheblich.
Ganz anders würde es sich verhalten, wenn der Mann im Freien, in einer sanften Frischluftbrise ausnüchtern würde und man von einem konstanten Sauerstoffgehalt der eingeatmeten Luft ausgehen könnte. Dann wundere ich mich aber nur, dass der Sauerstoffgehalt mit 20 % und nicht mit 20,9 % (21 %) in der Aufgabe angegeben wurde.
Du merkst also, dass der Autor der Übungsaufgabe eine Menge nicht bedacht hat.
Dankeschön für ihre Hilfe. Vielleicht gebe ich meinem Lehrer ein Feedback zu dieser Aufgabe
5t Wolfram sind das Ziel.
Dafür wird Wolfram-VI-Oxid benötigt. Das hat die chemische Formel WO3.
Wolfram hat eine atomare Masse von 183,84 g/mol, Sauerstoff vom 16 g/mol.
Durch einen einfachen Dreisatz kannst du jetzt ausrechnen wieviel Mol Wolfram du in den 5t hast und dann wieviel Tonnen die gleiche Mol als WO3 wiegen.
Du kannst mir gerne deine Rechnungen zeigen, dann kann ich gucken ob das richtig ist.
Soll ich jetzt die atomare Masse von Wolfram und Sauerstoff zusammenrechnen und mal 5 nehmen? Ich blicke da noch nicht ganz durch.
Fast.:5 t / (Atomare Masse Wolfram) = Mol Wolfram
Mol Wolfram * Masse Wolframoxid (Atomare Masse Wolfram + 3* Atomare Masse Sauerstoff) = Masse benötigtes Wolframoxid
Sollten ca. 6300 kg sein
Dankeschön für Ihre Hilfe. Bedeutet das also das man 6,3 t Wolframoxid benötigt um 5 Tonnen Wolfram zu gewinnen?
Hey benötige Hilfe könnten Sie mir bitte bitte bei meiner neusten Frage helfen?:/
Ich verstehe ihre Erklärung zu b nicht ganz. Ich weiß das man um dichte in Masse umzurechnen, man Volumen mal dichte nimmt. Aber das mit der reaktionagleichung und gasgleixhung verstehe ich nicht. Könnten Sie das ein wenig erläutern?