Aufgabenblatt 10 Übungsblatt Stöchiometrie

Name: Datum: Aufgabenblatt 10 Übungsblatt Stöchiometrie Berechnung von Stoffmengen bei chemischen Reaktionen II _ 20091005 Dr. Hagen Grossholz A1 Zusammenhang zwischen den verschiedenen Größen. Masse m (1 kg) Teilchenmasse m T = m / N Teilchenzahl N (1 Teilchen) Dichte ρ = m / V molare Masse M = m / n Avogadrosche Zahl N A = N / n Volumen V (1 m 3 ) Molvolumen V m = V / n Stoffmenge n (1 mol) Berechnen Sie die fehlenden Werte mit dem oben stehenden Schema. Element Masse m Volumen V Stoffmenge n Teilchenzahl N Molmasse M Molvolumen V m Dichte ρ Blei Pb 200 g 11,4 g / cm 3 Aluminium Al 100 cm 3 2,7 g / cm 3 Kupfer Cu 5 mol 7,09 cm 3 / mol Schwefel S 1,2 10 24 10,67 cm 3 / mol Eisen Fe 50 g 7,11 cm 3 / mol Gold 10 cm 3 19,3 g / cm 3 A2 Geben Sie die Molmassen folgender Verbindungen an. a) KClO 3 b) K 2 Cr 2 O 7 c) Na 2 CO 3 10 H 2 O d) C 3 H 5 (NO 3 ) 3 e) C 17 H 21 NO 4 Kaliumchlorat Kaliumdichromat Kristallsoda Glycerinnitrat Kokain f) C 55 H 72 MgN 4 O 5 g) C 9 H 13 NO 3 h) KAl(SO 4 ) 2 12 H 2 O i) K 2 O 3 Al 2 O 3 6 SiO 2 2 H 2 O Chlorophyll a Adrenalin Kalialaun Glimmer A3 Berechnen Sie die entsprechenden Massen in g. a) Ar b) S 8 c) KClO 4 d) C 6 H 12 O 6 e) C 7 H 5 N 3 O 6 Argon Schwefel Kaliumperchlorat Glucose Trinitrotoluol (TNT) 3 mol 2 mol 0,4 mol 2,5 mol 0,003 mol A4 Die Zusammensetzung von kristallwasserhaltigem Kupfersulfat ist CuSO 4 5 H 2 O. a) Wie viel Mol sind in 20,0 g Salz enthalten? b) Wie viel Mol Schwefel (S) und Sauerstoff (O) sind in 100 g des Salzes enthalten? c) Geben Sie die Anzahl der Kupfer-, Sauerstoff- und Wasserstoffatome an, die in 1 g Substanz enthalten ist. d) Welche Masse besitzt ein einzelnes Kupferatom? A5 Welche Verhältnisformel (Summenformel) hat eine Verbindung, die aus 63,6 % Stickstoff und 36,4 % Sauerstoff besteht (Massenprozent)? A6 Wie viel Massenprozent Eisen (Fe) sind in der Verbindung FeS 2 enthalten? Die Lösungen finden Sie in der zweiten Hälfte der Herbstferien unter www.grossholz.de

A7 Ein Atom hat die Masse m = 4,6662 10-23 g. Berechnen Sie die Masse in u. Um welche Atomsorte handelt es sich? A8 Ermitteln Sie die Atommassen von Wasserstoff, Argon, Kupfer und Zink in atomaren Masseneinheiten und in Gramm. A9 Wie viel Gramm wiegt ein Chloratom? A10 Wie viele Atome befinden sich in folgenden Stoffmengen: n(kohelenstoff) = n(c) = 2,5 mol n(silizium) = n(si) = 0,38 mol n(natrium) = n(na) = 3,12 mol A11 Welche Stoffmenge besitzen a) 1,68616 10 4 Quecksilberatome? b) 2,7099 10 23 Calciumatome? c) Welche Massen m besitzen diese Stoffmengen? A12 Für eine chemische Reaktion braucht man 4 mol Ethanol (C 2 H 6 O). a) Geben Sie die Masse eines Methanmoleküls in atomaren Masseneinheiten (u) an. b) Wie viel Gramm Ethanol werden für die Reaktion benötigt? A13 Ein Gefäß enthält 1 L Liter Wasser. Wie viel mol Wasser befinden sich in ihm? A14 Was versteht man unter der Molmasse (molaren Masse). Erläutern Sie den Begriff anband eines von Ihnen selbst gewählten Elements und einer Verbindung. A15 Milchzucker (Lactose) hat die Summenformel C 12 H 22 O 11. a) Welche Masse hat ein Milchzuckermolekül? Geben Sie diese in den Einheiten u und Gramm an. b) Geben Sie die molare Masse von Milchzucker an. c) Von der Verbindung sind 5483,82 g gegeben. Welche Stoffmenge ist das? d) Wie viele C 12 H 22 O 11 -Moleküle befinden sich in 5483,82 g? e) Wie viele Moleküle sind in 1 kg enthalten? A16 Wie viel Gramm Schwefel enthalten die gleiche Zahl von Atomen wie 58,74 g Kalium? Wie viele Atome sind es? A17 0,125 mol Ethanol hat die Masse von 5,769 g. Berechnen Sie aus diesen Angaben die molare Masse von Ethanol. Stoffumsatz bei chemischen Reaktionen A18 Wie viel Gramm Eisen (Fe) entstehen, wenn 60 g Eisenoxid (Fe 2 O 3 ) mit Aluminium (Al) zu Eisen (Fe) und Aluminiumoxid (Al 2 O 3 ) reagieren? A19 Wenn man ein Gemenge aus Eisen (Fe) - und Schwefelpulver (S) erhitzt, entsteht Eisensulfid (FeS). Wie viel Gramm muss man von den Ausgangsstoffen einsetzen, um 50 g Eisensulfid zu erhalten? A20 Brom (Br 2 ) reagiert mit Aluminium (Al) zu Aluminiumchlorid (AlBr 3 ) a) Wie viel Kilogramm Brom (Br) müssen zur Herstellung von 1 kg Aluminiumbromid (AlBr 3 ) umgesetzt werden? b) Wie viel Gramm Aluminium (Al) sind dazu notwendig? A21 Wie viel Gramm Magnesiumchlorid (MgCl 2 ) werden bei der Reaktion von 100 g Magnesium (Mg) mit Chlor (Cl 2 ) erhalten? Die Lösungen finden Sie in der zweiten Hälfte der Herbstferien unter www.grossholz.de

Name: Datum: Aufgabenblatt 10 Übungsblatt Stöchiometrie - Lösungen Berechnung von Stoffmengen bei chemischen Reaktionen II _ 20091005 Dr. Hagen Grossholz A1 Zusammenhang zwischen den verschiedenen Größen. Masse m (1 kg) Teilchenmasse m T = m / N Teilchenzahl N (1 Teilchen) Dichte ρ = m / V molare Masse M = m / n Avogadrosche Zahl N A = N / n Volumen V (1 m 3 ) Molvolumen V m = V / n Stoffmenge n (1 mol) Berechnen Sie die fehlenden Werte mit dem oben stehenden Schema. Element Masse m Volumen V Stoffmenge n Teilchenzahl N Molmasse M Molvolumen V m Dichte ρ Blei Pb 200 g 17,5 cm 3 0,965 mol 5,81 10 23 207,2 g/mol 18,18 cm 3 / mol 11,4 g / cm 3 Aluminium Al 270 g 100 cm 3 10,0 mol 6,022 10 24 26,98 g/mol 10,0 cm 3 / mol 2,7 g / cm 3 Kupfer Cu 317,75 g 35,5 cm 3 5 mol 3,0 10 24 63,55 g/mol 7,09 cm 3 / mol 8,96 g / cm 3 Schwefel S 64,12 g 21,3 cm 3 2,0 mol 1,2 10 24 32,06 g/mol 10,67 cm 3 / mol 3,00 g / cm 3 Eisen Fe 50 g 6,37 cm 3 0,896 mol 5,4 10 23 55,8 g/mol 7,11 cm 3 / mol 7,85 g / cm 3 Gold 193 g 10 cm 3 0,979 mol 6,00 10 23 197 g/mol 10,21 cm 3 / mol 19,3 g / cm 3 A2 Geben Sie die Molmassen folgender Verbindungen an. a) KClO 3 b) K 2 Cr 2 O 7 c) Na 2 CO 3 10 H 2 O d) C 3 H 5 (NO 3 ) 3 e) C 17 H 21 NO 4 Kaliumchlorat Kaliumdichromat Kristallsoda Glycerinnitrat Kokain 122,6 g/mol 294,2 g/mol 286 g/mol 165 g/mol 303 g/mol f) C 55 H 72 MgN 4 O 5 g) C 9 H 13 NO 3 h) KAl(SO 4 ) 2 12 H 2 O i) K 2 O 3 Al 2 O 3 6 SiO 2 2 H 2 O Chlorophyll a Adrenalin Kalialaun Glimmer 892,3 g/mol 183 g/mol 474 g/mol 797 g/mol A3 Berechnen Sie die entsprechenden Massen in g. a) Ar b) S 8 c) KClO 4 d) C 6 H 12 O 6 e) C 7 H 5 N 3 O 6 Argon Schwefel Kaliumperchlorat Glucose Trinitrotoluol (TNT) 3 mol 2 mol 0,4 mol 2,5 mol 0,003 mol 120 g 64,1 g 55,44 g 450 g 0,681 g A4 Die Zusammensetzung von kristallwasserhaltigem Kupfersulfat ist CuSO 4 5 H 2 O. a) Wie viel Mol sind in 20,0 g Salz enthalten? n(cuso 4 5 H 2 O) = m(cuso 4 5 H 2 O) / M(CuSO 4 5 H 2 O) = 20 g / (249 g/mol) = 0,080 mol b) Wie viel Mol Schwefel (S) und Sauerstoff (O) sind in 100 g des Salzes enthalten? 100 g sind n(cuso 4 5 H 2 O) = 100 g / (249 g/mol) = 0,402 mol => n(s) = n(cuso 4 5 H 2 O) 1 = 0,402 mol => n(o) = n(cuso 4 5 H 2 O) 9 = 3,6 mol c) Geben Sie die Anzahl der Kupfer-, Sauerstoff- und Wasserstoffatome an, die in 1 g Substanz enthalten ist. m M n = m / M N = n N A CuSO 4 5 H 2 O 1 g 249 g/mol 4,316 10-3 mol 2,418 10 21 Atome 1 Cu 4,316 10-3 mol 2,418 10 21 Atome 9 O 0,036 mol 2,177 10 22 Atome 10 H 0,040 mol 2,418 10 22 Atome

d) Welche Masse besitzt ein einzelnes Kupferatom? m(kupferatom) = M(Cu) / N A = 63,546 g/mol / (6,022 10 23 Teilchen/mol) = 1,055 10-22 g. A5 Welche Verhältnisformel (Summenformel) hat eine Verbindung, die aus 63,6 % Stickstoff und 36,4 % Sauerstoff besteht (Massenprozent)? m(n x O y ) = 100 g m(n) = 63,6 g und m(o) = 36,4 g n(n) = m(n) / M(N) = 63,6 g / 14,00 g/mol = 4,5 mol n(o) = m(o) / M(O) = 36,4 g / 16,00 g/mol = 2,3 mol Atomzahlverhältnis n(n) : n(o) = 4,5 mol : 2,3 mol = 2 : 1 = X : Y Die Verhältnisformel ist N 2 O. A6 Wie viel Massenprozent Eisen (Fe) sind in der Verbindung FeS 2 enthalten? m(gesamtmasse FeS 2 ) = 119,9 g m(teilmasse Fe) = 55,8 g 119,9 g sind 100 % => 55,8 g sind 46,5 % A7 Ein Atom hat die Masse m = 4,6662 10-23 Atomsorte handelt es sich? g. Berechnen Sie die Masse in u. Um welche M(?) = m(?) N A = 4,6662 10-23 g 6,022 10 23 = 28,1 g/mol Es ist ein Siliziumatom. A8 Ermitteln Sie die Atommassen von Wasserstoff, Argon, Kupfer und Zink in atomaren Masseneinheiten und in Gramm. m(h) = 1 u = M(H) / N A = 1,008 g/mol / 6,022 10 23 = 1,67 10-24 g m(ar) = 39,95 u = M(Ar) / N A = 39,95 g/mol / 6,022 10 23 = 6,63 10-23 g m(cu) = 1 u = M(Cu) / N A = 63,55 g/mol / 6,022 10 23 = 1,06 10-22 g m(zn) = 1 u = M(Zn) / N A = 65,37 g/mol / 6,022 10 23 = 1,09 10-22 g A9 Wie viel Gramm wiegt ein Chloratom? m(cl-atom) = M(Cl) / N A = 35,45 g/mol / 6,022 10 23 = 5,89 10-23 g A10 Wie viele Atome befinden sich in folgenden Stoffmengen: n(kohlenstoff) = n(c) = 2,5 mol n(silizium) = n(si) = 0,38 mol n(natrium) = n(na) = 3,12 mol n N = n N A C 2,5 mol 1,51 10 24 C- Atome Si 0,38 mol 2,29 10 23 Si-Atome Na 3,12 mol 1,88 10 24 Na-Atome A11 Welche Stoffmenge besitzen a) 1,68616 10 4 Quecksilberatome? n(hg) = N(Quecksilberatome) / N A = 1,68616 10 4 Quecksilberatome / 6,022 10 23 = 2,8 10-20 mol b) 2,7099 10 23 Calciumatome? n(ca) = N(Calciumatome) / N A = 2,7099 10 23 Calciumatome / 6,022 10 23 = 4,5 mol c) Welche Massen m besitzen diese Stoffmengen? m(ha) = n(hg) M(Hg) = 5,62 10-18 g m(ca) = n(ca) M(Ca) = 18,04 g A12 Für eine chemische Reaktion braucht man 4 mol Ethanol (C 2 H 6 O). a) Geben Sie die Masse eines Methanmoleküls in atomaren Masseneinheiten (u) an. m(c 2 H 6 O-Molekül) = 2 12,01 u + 6 1,008 u + 1 16,00 u = 166,17 u

b) Wie viel Gramm Ethanol werden für die Reaktion benötigt? m(c 2 H 6 O) = n(c 2 H 6 O) M(C 2 H 6 O) = 4 mol 166,17 g/mol = 664,7 g A13 Ein Gefäß enthält 1 L Liter Wasser. Wie viel mol Wasser befinden sich in ihm? ρ(wasser) = 1 g/cm 3 n(h 2 O) = V(Wasser) ρ(h 2 O) / M(H 2 O) = 1000 cm 3 1 g/cm 3 / 18,00 g/mol = 55,56 mol Ein Liter Wasser entspricht einer Stoffmenge von 55,56 mol. A14 Was versteht man unter der Molmasse (molaren Masse). Erläutern Sie den Begriff anband eines von Ihnen selbst gewählten Elements und einer Verbindung. Molmasse: Die Masse von 6,022 10 23 Teilchen. z.b. 6,022 10 23 Aluminiumatome besitzen eine Molmasse von 26,98 g/mol. z.b. 6,022 10 23 Wassermoleküle (H 2 O) besitzen eine Molmasse von 18,00 g/mol. A15 Milchzucker (Lactose) hat die Summenformel C 12 H 22 O 11. a) Welche Masse hat ein Milchzuckermolekül? Geben Sie diese in den Einheiten u und Gramm an. m(c 12 H 22 O 11 -Molekül) = 342 u m(c 12 H 22 O 11 -Molekül) = M(C 12 H 22 O 11 ) / N A = 5,679 10 22 g b) Geben Sie die molare Masse von Milchzucker an. M(C 12 H 22 O 11 ) = 342 g/mol c) Von der Verbindung sind 5483,82 g gegeben. Welche Stoffmenge ist das? n(c 12 H 22 O 11 ) = m(c 12 H 22 O 11 ) / M (C 12 H 22 O 11 ) = 16,03 mol d) Wie viele C 12 H 22 O 11 -Moleküle befinden sich in 5483,82 g? N(C 12 H 22 O 11 ) = n(c 12 H 22 O 11 ) N A = 9,66 10 24 Moleküle e) Wie viele Moleküle sind in 1 kg enthalten? N(C 12 H 22 O 11 ) = m(c 12 H 22 O 11 ) / M(C 12 H 22 O 11 ) N A = 1,76 10 24 Moleküle A16 Wie viel Gramm Schwefel enthalten die gleiche Zahl von Atomen wie 58,74 g Kalium? Wie viele Atome sind es? m M n = m/m N K 58,74 g 39,10 g/mol 1,50 mol 9,05 10 23 Kaliumatome S 48,09 g 32,06 g/mol 1,50 mol 9,05 10 23 Schwefelatome A17 0,125 mol Ethanol hat die Masse von 5,769 g. Berechnen Sie aus diesen Angaben die molare Masse von Ethanol. M(Ethanol) = m(ethanol) / n(ethanol) = 5,769 g / 0,125 mol = 46,15 g/mol Stoffumsatz bei chemischen Reaktionen A18 Wie viel Gramm Eisen (Fe) entstehen, wenn 60 g Eisenoxid (Fe 2 O 3 ) mit Aluminium (Al) zu Eisen (Fe) und Aluminiumoxid (Al 2 O 3 ) reagieren? Fe 2O 3 Al Fe Al 2O 3 Masse m = n M 60 g 21 g Molare Masse M = m / n 159,7 g/mol 55,85 g/mol Verhältnis 1 1 1 1 Stoffmenge n = m / M 0,376 mol 0,376 mol Bei der Reaktion werden 21 g Eisen (Fe) erhalten.

A19 Wenn man ein Gemenge aus Eisen (Fe) - und Schwefelpulver (S) erhitzt, entsteht Eisensulfid (FeS). Wie viel Gramm muss man von den Ausgangsstoffen einsetzen, um 50 g Eisensulfid zu erhalten? Fe S FeS Masse m = n M 31,8 g 18,3 g 50 g Molare Masse M = m / n 55,85 g/mol 32,06 g/mol 87,91 g/mol Verhältnis 1 1 1 Stoffmenge n = m / M 0,57 mol 0,57 mol 0,57 mol An Ausgangsstoffen müssen 31,8 g Eisen (Fe) und 18,3 g Schwefel (S) eingesetzt werden. A20 Brom (Br 2 ) reagiert mit Aluminium (Al) zu Aluminiumchlorid (AlBr 3 ) a) Wie viel Kilogramm Brom (Br) müssen zur Herstellung von 1 kg Aluminiumbromid (AlBr 3 ) umgesetzt werden? 3 Br 2 2 Al 2 AlBr 3 Masse m = n M 898,1 101,2 g 1000 g Molare Masse M = m / n 159,8 g/mol 26,98 g/mol 266,68 g/mol Verhältnis 3 2 2 Stoffmenge n = m / M (/2 3) 5,62 mol 3,75 mol 3,75 mol Es müssen 0,898 kg Brom (Br 2 ) umgesetzt werden. b) Wie viel Gramm Aluminium (Al) sind dazu notwendig? Dazu sind 101,2 g Aluminium notwendig. A21 Wie viel Gramm Magnesiumiodid (MgI 2 ) werden bei der Reaktion von 100 g Magnesium (Mg) mit Iod (I 2 ) erhalten? Mg I 2 MgI 2 Masse m = n M 100 g 1143,0 g Molare Masse M = m / n 24,31 g/mol 253,8 278,1 g/mol Verhältnis 1 1 1 Stoffmenge n = m / M 4,11 mol 4,11 mol 4,11 mol