Wie viel CO2 entsteht bei Verbrennung von 100 kg Methan?

Stoffmenge, Masse oder Volumen?

4 Antworten

Ganz grob gerechnet:

Methan besteht aus 1 Kohlenstoffatom (Atommasse 12) und 4 Wasserstoffatomen (Atommasse 1). Damit beträgt der Kohlenstoffanteil am Methan 3/4 der Gesamtmasse.

Ein Kohlenstoffatom verbrennt wiederum mit 2 Sauerstoffatomen (Atommasse 16) zu einem Molekül Kohlendioxid, das somit eine Masse von 44 hat.

Also entstehen aus den in 100 kg Methan enthaltenen 75 kg Kohlenstoff:
75 kg/12*44 = 275 kg CO2

Vielleicht sollte man erstmal wissen, wie viel Methanverbindungen in 100 kg vorliegen.

CH4

So, mit was reagiert es? Sauerstoff. Der Sauerstoff kriegt den Kohlenstoff. Jetzt müsste noch berechnet werden, wie viel Sauerstoff insgesamt vorhanden ist - so würde man drauf kommen - sage ich als Chemienull.

Von Experte Picus48 bestätigt

Moin,

bei solchen Aufgaben verfährst du stets nach dem gleichen Muster:

  • Zuerst wird das Reaktionsschema aufgestellt.
  • Dann benötigst du die Formel n = m / M, die du nach beliebigen unbekannten Größen auflösen kannst.
  • Meist benötigst du dann noch einmal diese Formel, um nach einer anderen Größe aufzulösen; zuweilen kommen auch noch andere Formeln ins Spiel, je nachdem, was man ermitteln muss, guckst du hier:

Auf dein Beispiel bezogen heißt das:

CH4 + 2 O2 ---> CO2 + 2 H2O

An diesem Reaktionsschema siehst du, dass immer ein Teilchen Kohlenstoffdioxid entsteht, wenn ein Teilchen Methan (vollständig) verbrennt.

Das bedeutet auch, dass zwei Teilchen CO2 entstehen, wenn zwei Teilchen CH4 verbrennen. Oder 1000 Teilchen CO2, wenn 1000 Teilchen CH4 verbrennen. Oder 1 Mol Teilchen, wenn 1 Mol Teilchen verbrennen.

Daher musst du wissen, wie viel Mol Methan in 100 kg enthalten sind...?!

Und hier kommt die Formel

Stoffmenge n [mol] = Masse m [g] / molare Masse M [g/mol]

ins Spiel, weil sie einen Zusammenhang zwischen einer Stoffmenge n eines Stoffes und dessen Masse m herstellt.
Die molare Masse M kannst du dabei leicht aus einer Formelsammlung oder einem (brauchbaren) Periodensystem der Elemente (PSE) ermitteln. Dort findest du nämlich eine Angabe zur Masse der Atome. Und die ist (bezogen auf ein Mol) der gleiche Zahlenwert, aber mit einer anderen Einheit. In deinem Fall heißt das

M(C): 12 g/mol, weil ein Kohlenstoffatom die Masse von 12 u hat und daher ein Mol Kohlenstoff die Masse 12 g/mol aufweist.
M(H): 1 g/mol (aus dem analogen Grund).
M(CH4): 16 g/mol, weil darin 1 x C und 4 x H stecken, daher (12 + 1 + 1 + 1 + 1 =) 16 g/mol.

Somit hast du in der Gleichung zwei der drei benötigten Werte vorgegeben und kannst die letzte Größe berechnen:

n(CH4) = m(CH4) / M(CH4)

n(CH4) = 100 kg / 16 g/mol
n(CH4) = 100.000 g / 16 g/mol
n(CH4) = 6.250 mol

Antwort: In 100 kg Methan stecken 6250 mol Methanmoleküle.

An dieser Stelle bist du bei deiner Aufgabe im Grunde auch schon fertig, weil du ja herausfinden sollst, wie viel Mol CO2 entstehen, wenn 100 kg Methan verbrennen. Und dank des Reaktionsschemas oben weißt du, dass (theoretisch) die gleiche Menge Kohlenstoffdioxid entsteht, wenn eine bestimmte Menge Methan (vollständig) verbrennt. Daher

Antwort auf die Ausgangsfrage:

Es entstehen bei einer vollständigen Verbrennung von 100 kg Methan 6250 Mol Kohlenstoffdioxid.

Hättest du stattdessen ermitteln sollen, welche Masse oder welches Volumen diese 6250 Mol haben, dann hättest du nun noch einmal eine (andere) Formel bemühen müssen, zum Beispiel:

m(CO2) = n(CO2) • M(CO2) für die Masse oder

V(CO2) = n(CO2) • Vm(CO2) für das Volumen...

Aber du brauchtest ja nur die Stoffmenge...

LG von der Waterkant

 - (Schule, Physik, Chemie)

6250 mol

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