Umsetzung von Marmor mit Salzsäure

1. Versuchsdaten und Masse-Zeit-Diagramm

t [min]

 0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

m(CO2) [g]

 0

0,98

1,38

1,54

1,58

1,6

1,62

1,63

1,63

1,64

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2. Stoffmenge n(CO2) [mol]

t [min]

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

n (CO2) [mol]

0,000

0,022

0,031

0,035

0,036

0,036

0,037

0,037

0,037

0,037

Die Stoffmenge n(CO2) errechnet sich als n(CO2) = m(CO2) / M(CO2) [mol]

3. Stoffmengenkonzentration c (Ca2+) und c(H3O+) mit V(Lösung) = 0,04 l

t [min]

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

m (CO2) [g]        (2) 0 0,98 1,38 1,54 1,58 1,60 1,62 1,63 1,63 1,64
n (CO2) [mol]     (3) 0 0,0223 0,0314 0,0350 0,0359 0,0364 0,0368 0,0370 0,0370 0,0373
ct(Ca2+) [mol/L] (4) 0 0,5568 0,7841 0,8750 0,8977 0,9091 0,9205 0,9261 0,9261 0,9318
2 nt(H+)umgesetzt (5) 0 0,0223 0,0314 0,0350 0,0359 0,0364 0,0368 0,0370 0,0370 0,0373
nt(H+)Rest              (6) 0,08 0,0577 0,0486 0,045 0,0441 0,0436 0,0432 0,043 0,043 0,0427
ct (H3O+)           (7)

2,0000

1,4432

1,2159

1,1250

1,1023

1,0909

1,0795

1,0739

1,0739

1,0682

dc(Ca2+)/dt        (8)

 

0,5568

0,2273

0,0909

0,0227

0,0114

0,0114

0,0057

0,0000

0,0057

dc(2H+)/dt          (9)  

0,5568

0,2273

0,0909

0,0227

0,0114

0,0114

0,0057

0,0000

0,0057

Beziehungen zwischen den verschiedenen Größen:
1. m(CO2) [g] wird mit der Waage gewogen. Die Werte stehen in Zeile 2.
2. Aus n(CO2) = m(CO2)/M(CO2) errechnen sich die Werte von n(CO2), die Daten stehen in Zeile 3.
3. Aus der Reaktionsgleichung geht hervor: n(CO2) = n(Ca2+); zur Erinnerung:
CaCO3 (s) + 2 H3O+ (aq) —> Ca2+ (aq) + 3 H2O (l) + CO2 (g);

oder in Ionenschreibweise: CO32¯  +  2 H+   ----->   CO2 (g)    +   H2O(l)  und damit: n(CO2) = n(Ca2+)  =  2 n(H+)

Die Konzentration von Ca2+-Ionen ist dann c(Ca2+) = n /V = n(Ca2+) / 0,04 L = 0,0223 mol/ 0,04 L = 0,5568 mol/L und weitere (Zeile 4)

4. Für jedes Ca2+-Ion, das in Lösung geht, wird ein Molekül CO2 freigesetzt und werden 2 H+-Ionen verbraucht (Zeile 5).

5. Die Ausgangsmenge an H+-Ionen beträgt bei c(HCl) = 2 mol/L und V(HCl) = 0,04 L = n(H+) = c * V = 2 mol/L * 0,04 L = 0,08 mol.

Von diesen 0,08 mol werden H+-Ionen als H2-Moleküle freigesetzt, müssen also abgezogen werden (Zeile 6).

6. Die in der Lösung verbleibende Konzentration an H+-Ionen ist in Zeile 7 dargestellt.

7. Die zeitlichen Änderungen dc(Ca2+)/dt  sind dann die Differenzen zwischen dem 2. und 1. Wert (1. Minute und Versuchsbeginn 0 min) und der Konzentration von Ca2+-Ionen von 0,5568 mol/L - 0 mol/L =  0,5568 mol/L usw.

8. Wie unter 3. erwähnt, gilt dann auch dc(2H+)/dt = dc(Ca2+)/dt .

Graphische Umsetzung:

update am: 04.04.17                                                                                                                                                                              zurück        zur Hauptseite