4.3 Auswertung von Reaktionsgleichungen

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1 76 Stoffmegerelatioe. Auswertug vo eaktiosgleichuge Durch eie chemische eaktio werde eaktate (Ausgagsstoffe i bestimmte eaktiosprodukte umgewadelt. Dieser Umsatz wird durch die betreffede eaktiosgleichug beschriebe. Sie besagt, welche Teilche (Atome, Moleküle, Formeleiheite reagiere oder welche Stoffmege der eaktate dabei umgesetzt werde (s. Kap... So verbret beispielsweise Arsewasserstoff bei Aweseheit vo geüged Luft gemäß der folgede eaktiosgleichug mit fahler Flamme zu Arse (III oxid ud Wasser. AsH + O As O + H O Nach dieser chemische eaktiosgleichug reagiere mol AsH mit mol O. Damit lautet das Verhältis der Stoffmege der beide reagierede Stoffe, wobei der Idex für de Begriff eaktat steht: (AsH (O (a I Worte: Die Stoffmege eaktat vo AsH verhält sich zu der Stoffmege eaktat vo O wie zu. Je ach roblemstellug ka die Stoffmegerelatio (a für eie etsprechede Auswertug zu de beide Stoffmegerelatioe (b oder (c umgestellt werde, sie laute da: (AsH (O (O (b (AsH (c We z.b. ach der obige eaktiosgleichug 0,6 mol AsH mit dem Sauerstoff reagiert habe, so wurde für diese Umsatz gemäß der sich aus der eaktiosgleichug ergebede Stoffmegerelatio (c die folgede Stoffmege Sauerstoff beötigt: (O 0,6 mol 0,9 mol

2 . Auswertug vo eaktiosgleichuge 77 Auf die gleiche Weise lässt sich aus der eaktiosgleichug auch die Stoffmegerelatio der eaktiosprodukte oder kurz rodukte herleite, wobei der Idex jetzt für de Begriff rodukt steht. (As (H O O (d I Worte: Die Stoffmege rodukt vo As O verhält sich zu der Stoffmege rodukt vo H O wie zu. Ud durch Umstellug der Stoffmegerelatio (d gelagt ma zu de Gleichuge (e ud (f. (AsO (H O (e (H O (As O (f Gemäß der eaktiosgleichug stehe die eaktate ud die rodukte ebefalls i eiem feste Verhältis, ud auch dafür lasse sich die jeweilige Stoffmegerelatioe aufstelle. So gelte z.b. ebe Weitere die folgede Stoffmegerelatioe: (As O (AsH oder (H (AsH O Auch diese beide Stoffmegerelatioe köe je ach der vorliegede stöchiometrische roblemstellug für die Auswertug umgestellt werde. Mit de somit mögliche verschiedee Stoffmegerelatioe eier chemische eaktiosgleichug lasse sich da u.a. sowohl die umgesetzte Masse der eaktate als auch die gebildete Masse der eaktiosprodukte bereche. Amerkug: Währed eierseits durch die eaktio die Stoffmege eies rodukts gebildet wurde, ist adererseits die Stoffmege des etsprechede eaktate ebe dadurch icht mehr vorhade. De durch die eaktio ist ja der eaktat zu eiem rodukt umgewadelt worde. Diese chemische Tatsache ädert aber ichts a der mathematische Aussage eier eaktiosgleichug.

3 78 Stoffmegerelatioe Beispiel.7 Chromit (Chromeisestei reagiert ach der folgede eaktiosgleichug im elektrische Ofe mit Kohlestoff uter Bildug der Metalle Eise ud Chrom sowie vo Kohlestoffmooxid. FeCr + C Fe + Cr + CO O Wie viel Kohlestoffmooxid etsteht aus 650 g Chromit, we der Umsatz vollstädig ist? Gesucht: m (CO Gegebe: m (FeCrO, M (FeCr O, M (CO Lösug: Die für dieses Beispiel relevate Stoffmegerelatio lautet: (CO (FeCr O (CO (FeCr O Nach Gl. (. ist zuächst: (FeCrO m (FeCrO M (FeCr O 650 g,85 g mol,90 mol Für die Stoffmege (CO gilt damit ach der Stoffmegerelatio: (CO,90 mol,66 mol Somit ergibt sich: m (CO (CO M (CO,66 mol 8,00 g mol 5,65 g Ergebis: Aus 650 g Chromit etstehe 5,65 g Kohlestoffmooxid. Beispiel.8 Acetyle (Ethi verbret a der Luft ach der folgede eaktiosgleichug zu Kohlestoffdioxid ud Wasser.

4 . Auswertug vo eaktiosgleichuge 79 C H + 5 O CO + H O Für diese Verbreugsreaktio stehe 85,6 g Acetyle zur Verfügug, ud sei Umsatz beträgt 9,6 %. Welches Normvolume vo Kohlestoffdioxid wird dabei gebildet? Gesucht: V (CO Gegebe: m (CO, U rel (C H, M (C H, V m, (CO Lösug: Die für dieses Beispiel relevate Stoffmegerelatio lautet: (CO (C H (CO (C H Zuächst ist ach Gl. (.: (C H m (C M (C H H 85,6 g 6,07 g mol,876 mol Bei eiem Umsatz vo 9,6 % gilt da mit Gl. (.0 für de tatsächlich reagierede Ateil vo C H : (C H,876 mol 0,96,0 mol Daraus folgt ach der Stoffmegerelatio: (CO,0 mol 6,0 mol Ud mit Gl. (. sowie mit dem molare Normvolume ach Tabelle. gilt, da ja die durch die eaktio gebildete Stoffmege (CO idetisch mit der Stoffmege (CO ist: V (CO (CO Vm, (CO 8,7 l 6,0 mol,6 l mol Ergebis: Das gebildete Normvolume vo Kohlestoffdioxid beträgt 8,7 l.

5 80 Stoffmegerelatioe We bei eier eaktio ei i Frage kommeder eaktat icht i reier Form vorliegt, so muss ebe der eigetliche stöchiometrische Berechug auch och eie zusätzliche Umrechug durchgeführt werde. Da die Gehaltsagabe eies solche eaktate häufig i Masseprozete erfolgt, wird i diese Fälle etweder bereits ach der maßgebliche Stoffmegerelatio bei der Masseberechug ei diesbezüglicher Faktor eigeführt, oder das Edergebiss wird abschließed och mit diesem Faktor multipliziert. Erfolgt die Gehaltsagabe des etsprechede eaktate dagege aderweitig als i Masseprozete, da wird bei der erforderliche Umrechug sigemäß verfahre. Beispiel.9 Bei der eaktio vo Schwefelsäure mit Alumiiumhydroxid etsteht ach der chemische Gleichug H SO + Al(OH Al (SO + 6 H O Alumiiumsulfat ud Wasser. Wie viel g vo eier verdüte Schwefelsäure mit eiem Masseateil vo 9 % sid erforderlich, um damit 60 g Alumiiumsulfat herzustelle? (Ma spricht dabei häufig vo eier z.b. hier 9 % ige Lösug. Gesucht: m (H SO, 9 % Gegebe: m (Al (SO, M (Al (SO, M (H SO Lösug: Die hier relevate Stoffmegerelatio lautet: (Al (H SO (SO (H SO (Al (SO Nach Gl. (. gilt: (Al (SO m (Al (SO M (Al (SO 60 g,5 g mol 0,75 mol Für die Stoffmege (H SO ergibt sich da ach der Stoffmegerelatio: (H SO 0,75 mol 0,55 mol

6 . Auswertug vo eaktiosgleichuge 8 Ud damit: m (H SO (H SO M (H SO 5,9 g 0,55 mol 98,078 g mol Da diese Masse für eie reie Schwefelsäure gilt, die folglich eie Masseateil vo 00 % hat, muss das Ergebis och für eie 9 % ige Schwefelsäure umgerechet werde. m (H SO, 9 % 5,9 g 00 % 57, g 9 % Ergebis: Für die eaktio sid 57, g vo der 9 % ige Schwefelsäure erforderlich. Beispiel.0 Ei Fällmittel für die chemische Fällug vo hosphat, das i eiem Abwasser als gelöstes Natriumphosphat vorliegt, ethält als Wirksubstaz FeCl 6 H O mit eiem Masseateil vo 76,8 %. Welche Masse des Fällmittels muss eigesetzt werde, we aus,7 kg gelöstem Natriumphosphat der hosphatateil i Form vo Eise (III phosphat ausgefällt werde soll? Die eaktiosgleichug lautet: Gesucht: m (Fällmittel FeCl + O Na FeO + NaCl Gegebe: m (Na O, M (Na O, M (FeCl Lösug: Die maßgebliche Stoffmegerelatio lautet: (FeCl (Na O (FeCl (Na O Nach Gl. (. gilt: (Na O m (Na O M (Na O 700 g 6,908 g mol 0,7 mol

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