Wie viel Sauerstoff ist zur Verbrennung notwendig?
Einen wunderschönen guten Abend,
10 g Pentan und wie viel g Sauerstoff sind zur vollständigen Verbrennung des Pentans notwendig?
Ich würde mich über eine Erklärung, die so ausführlich ist, wie ihr nur könnt, sehr freuen :-)
Hier ist meine Rechnung, die womöglich Fehler enthält. Gerne könnt ihr mir über meine Rechnung eine Rückmeldung geben:
3 Antworten
Du musst die Atom- bzw. molare Masse der einzelnen Stoffe bestimmen und dann über einen Dreisatz aus den 10 g Pentan die Masse für den Sauerstoff ausrechnen.
Molare Masse Pentan C5H12 (5 C-Atome mit je 12 ergeben 60 und 12 H-Atome mit je 1 machen zusammen 72). 8 O2 (16 O-Atome mit je 16 ergeben zusammen 256).
10 g durch 72 mal 256 ergeben 35,5 g Sauerstoff.
Du hast etwas stark aufgerundet innerhalb der ganzen Rechnung (0,14 ist schon zuviel), vom Sauerstoff brauchst du nur rund 1,11 mol, dann ergibt 32 mal 1,11 die gesuchten 35,5 g.
In meinem Buch stehen nur im Periodensystem der Elemente die abgerundeten Werte, mit denen wir immer rechnen.
Sauerstoff als Gas bildet Moleküle aus 2 Atomen O2, darum muss die molare Masse 32 und nicht die einzelne Atommasse 16 eingesetzt werden, eben 8 x O2 (8x32=256).
C₅H₁₂ + 8 O₂ ⟶ 5 CO₂ + 6 H₂O
Du brauchst also die achtfache Stoffmenge O₂. Deine m=10 g C₅H₁₂ sind n=m/M=0.14 mol Pentan, also brauchst Du 1.11 mol O₂, das sind m=nM=35.5 g.
Wieso kann man nicht einfach sagen, dass wenn C5H12 10g sind, die 8-fache Menge, also 8O2 dann 80g sind?
Weil die Moleküle nicht gleich viel wiegen.
Wenn in jedem Auto drei Leute sitzen, dann erwartest Du ja auch nicht, daß die zusammen dreimal soviel wiegen wie das Auto.
Also berechne ich zuerst immer die Stoffmenge in Mol und multipliziere dann mit dem berechneten Faktor, in diesem Fall mit 8?
0,14 Mol * 8 = 1,12 Mol
Und dann berechne ich erst die Masse in Gramm, richtig?
m[g] = M[g/mol] * n[mol]
…
Richtig. Die Stoffmenge ist ja so etwas wie die Stückzahl an Molekülen.
n=m/M=0.14 mol Pentan
Die Rechnung verstehe ich leider noch nicht ganz. Die Masse m[g] ist klar, das sind die 10g Pentan. Aber wie komme ich auf die Molare Masse M[g/mol], die ich ja hier in die Gleichung einsetzen muss? Das bereitet mir noch Schwierigkeiten.
Zähl die Atome zusammen. Dann kommt für C₅H₁₂ M=72.15 g/mol heraus.
Folgendes habe ich nun gerechnet:
(10)/(12.01*5 + 1.01*12) ≈ 0,14 mol.
- Wieso muss man hier nicht die Atommasse von Kohlenstoff mit 2 multiplizieren?
- Denn H,O,N,Cl,Br,I,F kommen in der Natur ja nur als zweiatomige Minimoleküle vor.
- Aber das gilt nur bei Elementen und nicht bei Verbindungen, dass man das beachten muss, oder?
Ich glaube du hast einen Fehler gemacht oder ich habe einen Denkfehler.
Meine Frage bezieht sich auf die Berechnung der Masse des Sauerstoffs.
m=nM=35.5 g.
m[g] = n[mol] * M[g/mol]
gesucht: m(8O2)= ?
n(8O2) = 1,12 mol
M(8O2) = 8 * 2 * 16,00 g/mol
= 256 g/mol
m(8O2) = n[mol] * M[g/mol]
= 1,12 mol * 256 g/mol
≈ 286,72 g
Wo ist mein Fehler?
Ich habe die Frage soeben um meine Rechnung ergänzt. Kannst du mir bitte meinen Fehler zeigen?
Ob es C₂-Moleküle gibt oder nicht, ist völlig irrelevant, sie kommen ja bestimmt nicht in der Reaktionsgleichung vor.
Nachdem Du n(C₅H₁₂)=0.139 mol bestimmt hast, solltest Du aufschreiben n(O₂)=8n(C₅H₁₂)=1.11 mol (warum steht bei Dir 1.12 mol?) — Dein „n(8O₂)“ ergibt keinen Sinn, Du willst ja die Stoffmenge an Sauerstoff O₂ wissen.
Ensprechend bekommst Du m(O₂)=n(O₂)⋅M(O₂) und fertig.
Was Du mit dem Dreieck meinst, in das die Formelzeichen m und n⋅M eingetragen sind, weiß ich nicht.
Das Dreieck ist einfach nur eine Merkhilfe von YouTube, man hält sozusagen den Finger auf das was man berechnen möchte und erhält dann die Gleichung.
Ich habe ja n(C5H12) = 0,14 Mol gerechnet. Und dann brauche ich dafür doch auch die achtfache Stoffmenge O2. Wieso kann ich dann nicht n(802) = 8 * 0,14 Mol = 1,12 schreiben (Mit deiner Zahl 8 * 0,139 wäre ich auch auf 1,11 gekommen, ich habe eben nur gerundet)? Wieso ist die 8 vor dem O2 in der Klammer falsch? Ich multipliziere dort doch mit 8. 🤔
Und unten habe ich fälschlich nochmal mit 8 multipliziert. Ohne wäre es:
2 * 16,00 g/mol * 1,12 mol = 35,84 g
Aber so ganz verstanden habe ich es noch nicht, wieso
- man nur n(O2) = 1,12 Mol schreibt, obwohl die Rechnung ja 8 * 0,14 Mol lautet. Dann muss die 8 doch auch in der Klammer stehen, oder nicht?
- Ich beim unteren Teil mit Bleistift etwas falsch habe
Nachdem Du n(C₅H₁₂)=0.139 mol bestimmt hast, solltest Du aufschreiben n(O₂)=8n(C₅H₁₂)=1.11 mol (warum steht bei Dir 1.12 mol?)
Wieso beachtest Du die tiefgestellte 2 nach dem O nicht?
Also n(O2) = 8*2* 0,14 mol = 2,24 mol
m(O2) = M * n = 16,00 * 2,24
= 35,84 g
Weil lt. Reaktionsgleichung achtmal soviel O₂ wie C₅H₁₂ gebraucht wird. Der Zweier in O₂ wird erst gebraucht, wenn wie M(O₂)≈32 g/mol berechnen.
Die Erklärung, warum der zweier dort nicht gebraucht wird, ist sehr hilfreich. Denn laut Reaktionsgleichung werden achtmal soviel O2 wie C5H12 gebraucht. Danke für die gute Erklärung.
Den zweiten Teil habe ich noch nicht ganz verstanden. Wieso muss man bei der Molaren Masse M = 2 * 16,00 g/mol = 32 g/mol rechnen? Wieso wird hier mit 2 multipliziert, aber oben (bei der Berechnung der Stoffmenge) nicht? Das verstehe ich nicht nicht.
Wenn du mir das noch erklärst, dann habe ich die Aufgabe hoffentlich komplett verstanden.
Weil M(O₂) die molare Masse eines O₂-Moleküls ist, und die ist doppelt so groß wie die Masse eines O-Atoms.
Aber wieso ist die Stoffmenge von O2 nicht doppelt so groß wie die Stoffmenge von O? In der Klammer steht ja O2, also müssen wir doch auch die Stoffmenge von O2 berechnen (bei n(O2) = 1,12 mol), oder nicht? Das ist mir noch immer etwas unklar. Vielleicht hast du da ja noch einen Rat.
Ja, wenn Du irgendwo ein Mol O₂-Moleküle hast, dann hast Du auch zugleich zwei Mol O-Atome. Aber danach hat hier niemand je gefragt, weil in Deiner Fragestellung ja keine O-Atome vorkommen.
Ich glaube, Du hast keine gute Vorstellung, was „Stoffmenge“ überhaupt bedeutet. Letztlich ist es die Teilchenzahl, also die Zahl der Moleküle, aber in Vielfachen einer Basiszahl (6⋅10²³). Das ist so ähnlich wie bei dem umgangssprachlichen Dutzend:
C₅H₁₂ + 8 O₂ ⟶ 5 CO₂ + 6 H₂O
Wenn Du ein Dutzend (oder 19 Dutzend, oder 0.12 Dutzend) C₅H₁₂-Moleküle hast, dann brauchst Du zum Umsatz acht Dutzend (oder 152 Dutzend, oder 1.44 Dutzend) O₂-Moleküle. Und das hat nichts damit zu tun, aus wievielen Atomen ein O₂ zusammengesetzt ist.
Ein Mol ist aber nichts anderes als ein Dutzend, nur mit 6⋅10²³ statt 12.
Perfekt, jetzt habe ich verstanden, wieso ich n(O2) = 8 * 0,14 mol = 1,12 mol rechne.
Aber wieso rechne ich bei m(O2) = M * n = 2 * 16,00 g/mol * 1,12 mol?
Wieso berücksichtigt man hier die 2 von O2 bei der Berechnung der Molaren Masse (M = 2 * 16,00 g/mol)? Kannst du mir das nochmal so ausführlich wie diese perfekte Antwort erklären?
Wir haben uns jetzt auf n(O₂)=1.11 mol geeinigt. Warum steht bei Dir immer 1.12 mol?
10/72.15*8
1.1088
Wie auch immer, das ist nur eine Kleinigkeit.
Außerdem ist M(O₂)=31.999 g/mol
Also m(O₂) = n(O₂) ⋅ M(O₂) = 35.5 g
Tut mir leid, dass ich mit meiner gerundeten Zahl weiter gerechnet habe.
Außerdem ist M(O₂)=31.999 g/mol
Wieso berücksichtigt man bei der Molaren Masse hier aber die 2 am Ende? Bei der Molaren Masse wird die tiefgestellte Zahl also immer beachtet, oder? Wieso ist das so?
Ich habe eben immer meine Werte aus dem Buch genommen, und dort steht bei Sauerstoff Atommasse in u (gerundeter Wert) = 16,00. Ich habe online nicht nachgeschlagen.
Hab’s verstanden! Danke für deine ganze Zeit und deine Mühe!!! 🤩 Wünsche dir noch einen schönen Abend.
Wenn du es allgemein verstehen/können möchtest, hilft dir wahrscheinlich mein Video:
Vielen lieben Dank! Zwei ganz kleine (und wirklich kurze) Fragen habe ich bezüglich dem Video (Text, den du sagtest, siehe hervorgehobenes Zitat direkt hier drunter).
V ist das Volumen in Litern, Vm das Molvolumen idealer Gase, 24 l/mol dürfen wir rechnen.
Die oft gesehene Angabe 22,4 gilt für 0 Grad aber normalerweise haben wir ja Raumtemperatur. Und die 24 ist auch sehr viel gefälliger zum Rechnen.
Bei einer anderen zuvor gestellten Frage wurde mir erklärt, dass ich mit 1 Mol = 22,4 L rechnen muss. Dort war die Aufgabenstellung wie folgt:
“Welche Menge Fluor (in g) nimmt bei Normbedingungen ein Volumen von 6 Litern ein?“
Muss man hier mit 1 Mol = 22,4 L rechnen, da man die Menge in g bei >>Normbedingungen<< berechnen muss?
Was genau sind die Normbedingungen? Sind die immer unterschiedlich oder sind die immer und überall identisch? Gibt es einen Unterschied zwischen dem Begriff >>Normbedingungen<< und >>ideale Gase<<? Was ist der Unterschied?
Falls du die genaue Aufgabe mit meiner Lösung sehen möchtest, kannst du hier zu der Frage gelangen (meine gelöste Aufgabe befindet sich direkt in der Ergänzung der Frage):
https://www.gutefrage.net/frage/chemie-menge-von-fluor-bestimmen
Es wird (kompliziert) unterschieden zwischen Normbedingungen (1 atm, 0°C), Laborbedingungen (1 atm, 20°C), Standardbedingungen (1 bar, 0°C) und anderen. Rechnen musst du, wie es eben gefragt wird. Bei Normbedingungen eben mit 22,4 l/mol. In der Schule rechne ich immer mit Laborbedingungen und (etwas gerundeten) 24 l/mol. Es geht schließlich nur darum, dass die Schüler grundsätzlich verstehen, was wir machen.
Ideale Gase hat nichts mit den Bedingungen zu tun. Als ideales Gas bezeichnet man Gase, die keine Wechselwirkungen zwischen ihren Teilchen haben. In der Schule nimmt man alle Gase als ideal an, da das reale Verhalten nur minimal abweicht.
In der Klassenarbeit stellte der Lehrer die Frage mit Normbedingungen und da musste man mit 22,4 L rechnen. Morgen ist die Nachschreibe-Klassenarbeit.
Ich bin auf eine andere Lösung wie indiachinacook gekommen und weiß nicht, was nun richtig ist.
Ich habe die Frage oben mit einer Ergänzung mit dem Foto meiner Rechnung ergänzt. Kannst du mir dazu eine Rückmeldung geben, wo mein Fehler ist?
indiachinacook ist ja auf 35,5 g für den Sauerstoff gekommen und ich bin oben auf 286,72 g für den Sauerstoff gekommen (siehe Ergänzung der Frage).
C₅H₁₂ + 8 O₂ ⟶ 5 CO₂ + 6 H₂O
Du brauchst also die achtfache Stoffmenge O₂. Deine m=10 g C₅H₁₂ sind n=m/M=0.14 mol Pentan, also brauchst Du 1.11 mol O₂, das sind m=nM=35.5 g.
Ganz klar: Du hast den Faktor 8 zweimal multipliziert. Schon die Angabe "n(8 O2)" ist Quatsch. Es heißt n(O2) = ...
Es geht um die Stoffmenge von Sauerstoff, nicht um die von 8 Sauerstoff. Nimm die errechnete Stoffmenge von Sauerstoff (1,12 mol), multipliziere mit der Molaren Masse von O2 (32 g/mol) und fertig.
M(O2) = 32 g/mol, nicht 16 g/mol.
Schau dir bitte unbedingt meine Rechnung oben in der Ergänzung der Frage an. Wo habe ich einen Fehler gemacht?