100ml Salzsäure und Zink?

 - (Chemie, Reaktionsgeschwindigkeit)

3 Antworten

Hi,

ich kann mal versuchen, dir die Aufgaben zu erklären :)

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a) Stoffmenge des entstandenen Wasserstoffs

Du musst die 20 mL erstmal in L umrechnen, da kommst du auf 0,02 L.

Dann musst du mit dem sogenannten molaren Volumen rechnen. Dieses ist für alle Gase gleich und hat den Wert Vm = 24 L/mol (bei 25°C und 1013 mBar).

Da ja, wie du an den Einheiten erkennen kannst, Vm = V/n ist, stellst du nach n um (denn V und Vm hast du gegeben):

n = V/Vm.

Jetzt setzt du V und Vm ein und erhältst:

n = 0,02 L / (24 L/mol) = 0,000833 mol

Das entsteht pro Minute. Müssen wir uns merken für die letzte Aufgabe.

b) Stoffmenge der verbrauchten Salzsäure

Wir haben 100 mL Salzsäure mit c = 1 mol/L gegeben.

Um aber nicht viel rumrechnen zu müssen, stellen wir uns einfach die Reaktionsgleichung mal auf:

2 HCl + Zn ---> ZnCl2 + H2

Daran kannst du erkennen, dass du die doppelte Stoffmenge an HCl verbrauchst, wie du H2 erhältst. Du multiplizierst deinen eben ausgerechneten Wert mit Zwei:

n(HCl verbr.) = 2n(H2) = 2*0,000833 mol = 0,00167 mol

c) Konzentrationsänderung Salzsäure

Die Konzentration der Salzsäure zu Beginn haben wir schon gegeben. Wir müssen uns jetzt einmal das neue Volumen und einmal die neue Konzentration darüber ausrechnen, um zu schauen, wie sich die Stoffmengenkonzentration geändert hat.

Da es sich bei Salzsäure um eine Flüssigkeit handelt, müssen wir mit dem Volumen arbeiten. Beim Zinkchlorid geht das gleich etwas anders.

Die Stoffmenge der verbrauchten Salzsäure haben wir uns ja eben berechnet:

n = 0,00167 mol

Das Einzige, wie man sich m.E. das Volumen ausrechnen könnte, ist Folgendes: Wir ermitteln nun die Masse und rechnen das Volumen dann über die Dichte aus.

Die Masse der Salzsäure erhalten wir, wenn wir n = m/M nach m umstellen:

m = n*M = 0,00167 mol * 36,46 g/mol = 0,61 g

Die Dichte einer 37% Salzsäure liegt bei 1,19 g/cm³. Es gilt:

ϱ = m/V => V = m/ϱ

Werte einsetzen ergibt:

V = 0,61g/(1,19g/cm³) = 0,05 cm³ = 0,00005 L

Das wird pro Minute verbraucht, also wie du siehst, quasi nichts :D

Jetzt müssen wir aber aufpassen! Die neue Konzentration kriegen wir raus, wenn wir aus den Stoffmengen und Volumina die Differenz bilden und dann c neu berechnen:

n neu = 0,1 mol - 0,00167 mol = 0,09833 mol

V neu = 100 mL - 0,5 mL = 99,5 mL

c neu = n/V = 0,09833 mol / 0,0995 L = 0,99 mol/L.

Wir sollen ja aber eine Konzentrationsänderung angeben. Die ist damit offensichtlich:

Δc = 0,01 mol/L pro Minute

d) Konzentrationsänderung Zinkchlorid

Hier müssen wir, da wir eigentlich einen Feststoff haben, mit der Massenkonzentration β rechnen.

Für diese gilt:

 β = m/V

Also rechnen wir uns, da wir die Stoffmenge quasi schon ermittelt haben (die Stoffmenge entspricht der des Wasserstoffs, da gleiche stöchiometrische Faktoren), die Masse über m = n*M aus.

n = 0,000833 mol

M = 136,286 g/mol

=> m = 0,000833 mol * 136,286 g/mol = 0,114 g

Das Volumen ist das neue Volumen (der andere Teil ist ja abreagiert), d.h. 99,5 mL.

Darüber können wir jetzt einfach β bestimmen:

β = 0,114 g / 0,0995 L = 1,14 g/L

Das ist tatsächlich auch schon die Konzentrationsänderung, da wir vorher kein Zinkchlorid in der Lösung haben.

e) Reaktionsgeschwindigkeiten HCl und ZnCl2

Die Reaktionsgeschwindigkeit ist nun relativ leicht zu ermitteln, da du dir die Konzentrationsänderungen ja bereits in den vorherigen Aufgaben ausgerechnet hast. Die ist nämlich einfach die Konzentrationsänderung durch die Zeit, also:

v = Δc/Δt

Wir setze das für Salzsäure ein:

v1 = 0,01 mol*min*L^(-1)

Und für Zinkchlorid ebenfalls:

v2 = 1,14 g*min*L^(-1)

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So, das waren alle Aufgaben. Ich hoffe, dass ich mich nirgendwo verrechnet habe und dir etwas helfen konnte. Bei Fragen melde dich :)

LG

Woher ich das weiß:Studium / Ausbildung – Studium Chemie + Latein Lehramt

bei e) natürlich die Zeit in den Nenner. mol / (l * min), optional noch in schönere Einheiten zu konvertieren, wie µmol und s.

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und noch was zu e): dc/dt ist für HCl natürlich negativ.

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Warum subtrahiert man bei c von 0.1 mol also woher kommt der Wert?

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erst einmal danke für die ausführliche Erklärung! Aber müsste bei c nicht die Dichte einer 1-molaren Salzsäure genommen werden statt einer 37%igen?

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Zu a) erinnere Dich an das Molvolumen idealer Gase.

Zu b) fällt Dir vielleicht ein Zusammenhang ein zwischen verbrauchter HCl und gebildetem H₂. Nennt sich Reaktionsgleichung.

Bei c) ist genaues Lesen gefragt. Nicht die Geschwindigkeit (Konzentrationsänderung pro Zeiteinheit) ist gefragt, sondern nur die Konzentrationsänderung. Die ist, da alle HCl verbraucht wird, von 1 mol/l auf 0 mol/l, also -1 mol/l.

d) Siehe b) und c)

e) Siehe DieChemikerin

Woher ich das weiß:Studium / Ausbildung
 Die ist, da alle HCl verbraucht wird, von 1 mol/l auf 0 mol/l, also -1 mol/l.

Es geht mE um die Konzentrationsänderung auf die Minute bezogen, in der die angegebene Menge Wasserstoff entsteht, sonst wäre die Berechnung Konzentrationsänderung ja sinnlos.

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@DieChemikerin

Das ist eben die Frage: Muss der Schüler erraten, was der Lehrer hätte fragen wollen, oder muss er die Frage beantworten, die ihm gestellt wird?

In der Frage steht eindeutig Konzentrationsänderung. Nichts von -rate, -geschwindigkeit oder pro Zeiteinheit.

> ja sinnlos.

Keinesfalls. Erstens lernt man dabei, die Aufgabe genau zu lesen. Zweitens kann auch der im Rechnen eher schwache Schüler glänzen, wenn er nur "Zink im Überschuss" richtig interpretiert und daraus ableitet, dass alle HCl reagieren wird.

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@TomRichter

Ok, danke für die Erläuterung! Ich glaube, ich sollte mein Studium nochmal überdenken... ;-)

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@DieChemikerin

Nein, das ist schon das richtige Studium für Dich :-)

Es reicht völlig, wenn Du Dir fest vornimmst, die Aufgaben präziser zu stellen als der Durchschnitt der Lehrer...

Wenn es Dich tröstet: Fehlerhafte Aufgabenstellung kam auch schon in Abi-Aufgaben vor, und die waren von vielen Augenpaaren gründlicher als eine gf-Frage begutachtet worden, ohne dass es einer gemerkt hätte.

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@TomRichter

Das war auch eher ironisch gemeint, ich liebe mein Studium. ich lese nur oft zu ungenau.

Und ja, da hat mein Chemielehrer immer Storys von erzählt, schön anzusehen sind auch die fehlerhaften und ungenauen Erwartungshorizonte dazu :D

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@DieChemikerin

Da kommt wieder die Story von meinem Matheübungsleiter: Schaut euch eine Aufgabenstellung scharf genug an, meisten löst sie sich in Wohlgefallen auf.

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erst einmal danke für die ausführliche Erklärung! Aber müsste bei c nicht die Dichte einer 1-molaren Salzsäure genommen werden statt einer 37%igen?

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