STÖCHIOMETRIE. die Lehre von der mengenmäßigen Zusammensetzung chemischer Verbindungen und den Mengenverhältnissen bei chemischen Reaktionen

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1 1 STÖCHIOMETRIE die Lehre von der mengenmäßigen Zusammensetzung chemischer Verbindungen und den Mengenverhältnissen bei chemischen Reaktionen 1) STOFFMENGE n(x) reine Zählgröße Menge der Elementarteilchen Einheit: 1 Mol mol Ein Mol ist eine Stoffmenge, die aus so vielen Teilchen besteht, wie 12 g des Kohlenstoff-Nuklids 12 C Atome enthalten. N A = 6, mol -1 Avogadro-Konstante 2) MOLARE MASSE M(x) Masse der Stoffmenge 1 Mol M i = m t (i) N A m t (i) : Masse eines Teilchens g Einheit: 1 mol m n(x) = M(x)

2 2 3) MASSENGEHALT VOLUMENGEHALT STOFFMENGENGEHALT w i = i = x i = m V n m gesamt V i gesamt n i i gesamt Gehalt / Anteil dimensionsloser Quotient aus einer Größe (m, V, n) für einen Stoff i und der Summe der gleichartigen Größe für alle Stoffe der Mischphase Angabe als Dezimalbruch durch eine Verhältnisbezeichung %,, ppm mit gleicher oder gleichartiger Einheit in Zähler und Nenner 4) MASSENKONZENTRATION i = V m i VOLUMENKONZENTRATION i = V V i STOFFMENGENKONZENTRATION c i = V n i Konzentration Quotient aus einer der Größen m, V, n und dem Volumen der Mischphase

3 3 1. Wieviel Gramm reine H 2 SO 4 sind in 500 ml einer 35,5%igen ( m m ) Schwefelsäure-Lösung mit der Dichte = 1,28 g/ ml enthalten?

4 4 2. Wieviel Gramm Eisen enthält 1 kg einer 2 %igen ( m m ) Lösung von Kaliumhexacyanoferrat(III)? 1 mol K 3 [Fe(CN) 6 ] = 329,15 g 1 mol Fe = 55,85 g

5 g einer 5 %igen ( m m ) Na 2 CO 3 -Lösung sind anzusetzen. Wieviel Gramm Na 2 CO 3 Ρ 10 H 2 O und wieviel Gramm Wasser werden benötigt? M r (Na 2 CO 3 ) = 106 / M r (Na 2 CO 3 Ρ 10H 2 O) = 286

6 6 WASSERHÄRTE GESAMTHÄRTE: Gesamtkonzentration aller gelösten Ca- und Mg-Salze TEMPORÄRE HÄRTE (Carbonathärte) lösliche Hydrogencarbonate durch Kochen beseitigt PERMANENTE HÄRTE (Mineralsäure-Härte) Chloride, Sulfate, Nitrate bleiben in Lösung ANGABE: 1. deutscher Härtegrad dh oder DH 1 dh = 10 mg CaO / L 7,2 mg MgO / L 2. mmol/ L oder Milliäquivalente/ L M r (CaO) = 56 / M r (MgO) = 40,3

7 7 4. Eine Wasserprobe enthält in 1 Liter Lösung 0,203 g Ca(HCO 3 ) 2 und 0,098 g CaSO 4. Zu bestimmen ist die Gesamthärte des Wassers, wenn 1 DH gegeben ist durch 10 mg CaO pro Liter Wasser. M r [Ca(HCO 3 ) 2 ] = 162 / M r (CaSO 4 ) = 136 / M r (CaO) = 56

8 8 5. Wieviel Gramm Kaiumhexacyanoferrat(II) sind in 12 ml einer 0,4 molaren Lösung enthalten? M r (K 4 [Fe(CN) 6 ]) = 368,25

9 ,15 g Cu(NO 3 ) 2 3H 2 O werden in Wasser zu 500 ml gelöst. Wieviel mg CuO wägt man bei einer gravimetrischen Bestimmung aus, wenn 20,0 ml der Lösung analysiert werden? M r (Cu(NO 3 ) 2 ) = 187,5 / M r (CuO) = 79,5

10 10 5) ÄQUIVALENTKONZENTRATION c eq (x) Teilchenkonzentration betrachtete Teilchen sind ÄQUIVALENTE Als Äquivalent kann der z-te Teil eines beliebigen Teilchens A (Molekül, Ion) verstanden werden, wenn die Äquivalentzahl z wie folgt festgelegt wird: Neutralisation z = Anzahl der H + - oder OH - -Ionen, die das Teilchen A liefert oder bindet Redoxreaktion z = Anzahl der ausgetauschten Elektronen Differenz der Oxidationsstufen Ionenreaktion Teilchen A ist ein Ion, besitzt die Ladungszahl z z = Ladungszahl C eq = z _ c = z _ V n Einheit: 1 mol/ L

11 11 7. Wie groß ist die Äquivalentkonzentration einer Natriumcarbonat-Lösung, wenn für 200 ml Lösung 5,0221 g Na 2 CO 3 _ 2H 2 O eingewogen werden? M r (Na 2 CO 3 ) = 106

12 12 8. Welche Äquivalentkonzentration besitzt eine Lösung, die in 100 ml 11,65 g Kaliumpermanganat KMnO 4 enthält? M r (KMnO 4 ) = 158

13 13 9. Wieviel Gramm 90 %ige ( V m ) Natronlauge sind zur Darstellung von 2 Litern einer 2,5 normalen Lösung erforderlich? M r (NaOH) = 40

14 Ammoniumchlorid wird mit Natronlauge zerlegt. Wieviel cm 3 Ammoniak lassen sich aus 2,75 g Ammoniumchlorid entwickeln? M r (NH 4 Cl) = 53 / M r (NH 3 ) = 17

15 Berechnen Sie den Kristallwassergehalt in 12 g Glaubersalz, Na 2 SO 4 10 H 2 O. (Angabe in Gramm Wasser und in Prozent) M r (Na 2 SO 4 10 H 2 O) = 322,22

16 16 MISCHUNGSAUFGABEN VOLUMINA: abhängig von der Temperatur und dem Druck IDEALE REALE MISCHUNGEN V = V V k i V i = i i + Mischungsgleichung w(ko) = m(ko) m ges w(ko): m(ko): Massengehalt der Komponente Masse der Komponente m ges : Gesamtmasse der Lösung m(ko) = w(ko) m ges Mischen von zwei Lösungen, die beide die Komponente Ko mit unterschiedlichem Massengehalt enthalten: Lsg. 1 w 1 Lsg. 2 w 2 Mischung w M Bestimmung der Masse der Komponente in der 1. Lösung 1 m(ko) 1 = w 1 m 1 2. Lösung 2 m(ko) 2 = w 2 m 2 m 1 : Masse der Lsg. 1 m 2 : Masse der Lsg Mischung m(ko) M = w M m M m M : Masse der Mischung m(ko) 1 + m(ko) 2 = m(ko) M w 1 m 1 + w 2 m 2 = w M m M

17 Wieviel ml 36 %iger ( m m ) Salzsäure ( = 1,18 g/ cm 3 ) sind zur Darstellung von 500 g einer 2 %igen ( m m ) Lösung erforderlich?

18 18 Mischungskreuz (Andreaskreuz) MASSENVERHÄLTNIS der beiden zu mischenden Komponenten LÖSUNG 1 w 1 w M w 2 = m 1 w M LÖSUNG 2 w 2 w 1 w M = m 2 m 1 + m 2 = m M Vielfache der Massen Aufgabe 12) 36 %ige HCl 36 % 2 = m 1 2 % H 2 O 0 % 34 = m 2 m = = m Teil 36 %ige HCl muß mit 17 Teilen H 2 O gemischt werden, damit 2 %ige HCl hergestellt werden kann 18 Teile m M = 500 g m(teil) = 500g = 27,78 g 18 1 Teil 36 %ige HCl m 1 = m(teil) = 27,78 g V 1 = 23,54 ml

19 Liter eines 25 %igen ( m m ) Ammoniaks ( = 0,91 kg/ L) sollen auf 15 % verdünnt werden. Wieviel Liter Wasser ist der Lösung zuzusetzen?

20 Wieviel Milliliter 20 %ige ( m m ) Ammoniak-Lösung ( = 0,923 g/ ml) sind abzumessen, um 1 L einer 0,2 N-Ammoniak-Lösung herzustellen? M r (NH 3 ) = 17

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