Chemisches berechnen von Volumen und Konzentrationsänderungen?
Versuch: Lithium wird mit Flusssäure (V= 25ml, c= 0,2 mol/l) zur Reaktion gebracht. Lithium liegt im Überschuss vor. Das entstehende Gasvolumen wird in Abhängigkeit von der Zeit gemessen. 1. Stelle die Reaktionsgleichung auf. 2. Berechne das Volumen des entstandenen Gases, wenn alle Flusssäure umgesetzt wurde. 3. Berechne die verbleibende Konzentration an Flusssäure, wenn 30ml Gas entstanden sind. 4. Statt Lithium wird nun Aluminium verwendet. Die übrigen Versuchsbedingungen ändern sich nicht: Berechne die verbleibende Konzentration an Flusssäure, wenn 30ml Gas entstanden sind.
Die erste Aufgabe hab ich noch hinbekommen: 2HF + 2Li werden zu 2H + 2LiF
Bei den anderen Aufgaben bin ich mir nicht sicher und komme irgendwie nicht weiter.
3 Antworten
zu 1: 2Li + 2HF ---> 2 LiF + H2
Was für ein Lehrer denkt sich solche Aufgaben aus! Der Gute ist wohl ein kleiner Katastrophenchemiker: Die Aufgabe strotzt vor Praxisnähe!
zu 2. Die Angabe: ... "wenn alle Flusssäure umgesetzt wurde" ist überflüssig, denn das folgt schon aus der Vorgabe, dass Lithium im Überschuss vorliegt. Gehen wir also davon von der Stoffmengenkonzentration aus: 1 Liter enthält 0,2 mol = 200 mmol HF, 25 mL demnach 25/1000 = 1/40, also 5 mmol. Daraus entstehen nach obiger Reaktionsgleichung 2,5 mmol Wasserstoff. Legt man das Molvolumen idealer Gase unter Normalbedingungen (22,4 L/mol = 22,4 mL/mmol) zugrunde sind dies 2,5 * 22,4 mL = 56,0 mL.
zu 3: Wenn nur 30 mL entstanden sind, wurden nur 30/56 der Flusssäure umgesetzt, es bleiben also 26/56 übrig, mit 0,2 mol/L multipliziert, sind dies c = 0,093 mol/L
zu 4: Wahrscheinlich glaubt Ihr Lehrer, dass diese Gleichung gilt:
2 Al + 6 HF ---> 2 AlF3 + 3 H2
Damit hat er aber nicht weit genug gedacht, eine Flusssäure mit 0,2 mol/L enthält reichlich Wasser. Unter diesen Bedingungen entsteht kein AlF3,
denn dieses würde sofort nach
2 AlF3 + 6 H2O ---> Al[Al(OH)6] + 6 HF hydrolysieren, doch ist wie schon angemerkt, AlF3 keine Zwischenprodukt, letztendlich lautet die Gesamtgleichung:
2 Al + 6 H2O ---> Al[Al(OH)6)] + 3 H2
Ich vermeide bewusst die Formulierung 2 Al(OH)3; dafür wurde ich schon von Prof. Kruck (RIP), damals Komplexpapst und Koordinationszahlexperte, während einer Anorganik-Vorlesung vor versammelten Auditorium im Hörsaal der Uni Köln zur Schnecke gemacht.
Unter diesen Bedingungen würde die Konzentration der Flusssäure sogar zunehmen, denn ein Teil des Wassers steckt im Aluminiumhydoxid, das aber wiederum in saurem Medium nicht beständig ist. Man geht also besser von der Reaktionsgleichung:
2 Al + 6 HF ---> Al[AlF6] + 3 H2
aus; damit wird die Aufgabe wieder lösbar: Bei vollständigen Umsatz, also Aluminium im Überschuss würden jetzt aus 5 mmol HF (s.o.) 7,5 mmol = 168 mL Wasserstoff entstehen; es sind aber nur 30 mL entstanden, also bleiben 138/168 von c=0,2 mol/L zurück, also c = 0,164 mol/L.
Sorry, leider kann man seine Beiträge nicht zurückrufen, aber meine Aussagen zur Wasserempfindlichkeit von AlF3 sind so nicht akzeptabel-mea culpa; ich hatte AlCl3 im Fokus. Sie sind in dieser Form nicht völlig falsch, geben aber nur Randphänomen wieder.Zu den Rechnungen stehe ich.
Auf der rechten Seite muss H2 stehen und nicht 2H. Sonst könntest du die Gleichung kürzen.
Du kennst das Volumen und die Konzentration. Rechne mal aus wie viel Flusssäure (also HF) in mol dann in der Flüssigkeit ist.
Jetzt schau dir die Reaktionsgleichung nochmal an. Wie viel mol HF steckst du bei den Edukten in der Gleichung rein (schau auf den Koeffizienten vor dem HF) und wie viel mol entstehen dann auf der rechten Seite an H2? Jetzt brauchst du noch das molare Volumen und kannst damit auf das Volumen des entstandenen Wasserstoffs schließen.
Das mal als Denkanstoß. Vielleicht schaffst du es damit schon die restlichen Aufgaben zu lösen.
2HF(aq) + 2Li(s) => H2(g) + 2LiF(aq)
cV=n
pV=nRT
damit kannst du die ersten 3 Sachen berechnen, für die 4 gebe ich dir den Tipp, dass eines der Produkte AlF3 ist.
Unter diesen Bedingungen entsteht kein AlF6. AlF6 und Wasser, das knallt!