Chemie-Arbeitsblatt _ _ Klasse _ _ _ Name __________________________________________________________________Datum _ _ ._ _._ _

 

Übung zum Rechnen mit der Molzahl

 
1. Aus der Reaktion mit Natrium und Wasser sollen 2 L Wasserstoffgas hergestellt werden. Wie viel Natrium muss dann eingesetzt werden?

2. Aus der Reaktion mit Natrium und Wasser sollen 60 g NaOH hergestellt werden. a) Wie viel Gramm Natrium und b) wie viel Gramm Wasser braucht es dazu?

3. Lithium und Kalium reagieren wie Natrium mit Wasser zu Wasserstoff und Lithiumhydroxid bzw. Kaliumhydroxid, genauso wie Natrium, nach der gleichen Reaktionsgleichung. Berechne, wie viel Milliliter Wasserstoffgas entstehen, wenn jeweils 1 g Lithium bzw. 1 g Kalium verwendet werden.

Beachte das Lösungsschema:
1. Aufstellen der Reaktionsgleichung!
2. Darunter: Molare Massen der Ausgangs- und Endstoffe, Einheiten nicht vergessen!
3. Was ist an Stoffportionen m gegeben und was ist gesucht?
4. Molzahlen ausrechnen: n = m/M [g/mol]
5. Überlegen: Verhältnis der Molzahlen????
6. Umformen: n = m/M ==> ??? Bevor Volumina ausgerechnet werden können, muss immer erst die Masse berechnet werden.
7. Bei Gasen: Dichte r = m/V, umrechnen nach V = ???, Bedenken: Die Einheit von
r ist g/L

Lösungen: Bitte nach dem Schema: zu Aufgabe 1 usw.


 

Lösungen:

 
1. Aus der Reaktion mit Natrium und Wasser sollen 2 L Wasserstoffgas hergestellt werden. Wie viel Natrium muss dann eingesetzt werden?

2. Aus der Reaktion mit Natrium und Wasser sollen 60 g NaOH hergestellt werden. a) Wie viel Gramm Natrium und b) wie viel Gramm Wasser braucht es dazu?

3. Lithium und Kalium reagieren wie Natrium mit Wasser zu Wasserstoff und Lithiumhydroxid bzw. Kaliumhydroxid, genauso wie Natrium, nach der gleichen Reaktionsgleichung. Berechne, wie viel Milliliter Wasserstoffgas entstehen, wenn jeweils 1 g Lithium bzw. 1 g Kalium verwendet werden.

Beachte das Lösungsschema:
1. Aufstellen der Reaktionsgleichung!
2. Darunter: Molare Massen der Ausgangs- und Endstoffe, Einheiten nicht vergessen!
3. Was ist an Stoffportionen m gegeben und was ist gesucht?
4. Molzahlen ausrechnen: n = m/M [g/mol]
5. Überlegen: Verhältnis der Molzahlen????
6. Umformen: n = m/M ==> ??? Bevor Volumina ausgerechnet werden können, muss immer erst die Masse berechnet werden.
7. Bei Gasen: Dichte r = m/V, umrechnen nach V = ???, Bedenken: Die Einheit von
r ist g/L

Zu Aufgabe 1:

1. Aufstellung der Reaktionsgleichung:                   2 Na(s)     + 2 H2O(l) ---->   H2(g)   +    2 NaOH(aq)

2. Molare Massen der Ausgangs- und Endstoffe:     46 g/mol        36 g/mol        2 g/mol         80 g/mol

3. Gegebene und gesuchte Stoffportionen m:            m(2 Na)                             V(H2) = 2 L
                                                                                  gesucht                              gegeben
                                                                                                                           m(H2) =
ρ * V(H2) = 0,089 g/L * 2 L = 0,178 g

4. Molzahlen ausrechnen:                                 n(Na) = ergibt sich aus n(H2):     m(H2) = 0,178 g
                                                                         n(Na) = 0,089 mol                    n(H2) = m(H2) / M(H2) = 0,178 g/ 2 g/mol = 0,089 mol
5. Verhältnis der Molzahlen:                            n(Na) : n(H2) = 2 : 1; siehe Koeffizienten der Reaktionsgleichung!

6. Umformung:                                                         2 n = m/M  ==> m = 2 n * M = 2 * 0,089 mol * 23 g/mol = 4,094 g

Ergebnis: Um 2 L Wasserstoffgas herzustellen, braucht man 4,094 g Natrium

Anmerkung:
Je nachdem, welchen Wert man für die Dichte von Wasserstoff ansetzt, erhält man natürlich unterschiedliche Werte für m(Na).

Wasserstoff hat lt. Tabellenwerte folgende Dichten: bei 0°C:     0,0898 g/L bei 1013 hPa; Lit: Gase-Handbuch Messer Griesheim
                                                                           bei 15 °C:   0,0841 g/L bei 1000 hPa; Lit: Gase-Handbuch Messer Griesheim
                                                                           bei 25 °C:   0,0818 g/L bei 1 atm;  
     Lit: G.H. Aylward u.a. Datensammlung Chemie
                                                                                                                                         in SI-Einheiten, Wiley-VCH

Und dann macht es einen Unterschied, mit wie viel Kommastellen man arbeitet.

Kontrolle: 2 L Wasserstoff = 0,089 mol mit 22,414 L/mol Gas-Normalvolumen. Laut Reaktionsgleichung wird die doppelte Stoffmenge Natrium umgesetzt, also 0,178 mol. 0,178 mol von einer molaren Masse Natrium sind dann 4,094 g. Aus didaktischen Gründen wird auf den Umgang mit dem molaren Normvolumen verzichtet, da das eine Bearbeitung der Gasgesetze sinnvoller weise voraussetzt.

Zu Aufgabe 2:

1. Aufstellung der Reaktionsgleichung:                   2 Na(s)         +          2 H2O(l)       ---->   2 NaOH(aq)   +     H2(g)  

2. Molare Massen der Ausgangs- und Endstoffe:     46 g/mol                   36 g/mol                 80 g/mol                 2 g/mol        

3. Gegebene und gesuchte Stoffportionen m:           m(2 Na)                    m(2 H2O)              m(2 NaOH) = 60 g
                                                                                gesucht                      gesucht                  gegeben

4. Molzahlen ausrechnen:                                       n(Na)                          n(H2O)                n =m/M = 60 g/ 80 g/mol = 0,75 mol

5. Verhältnis der Molzahlen:
                                   n(Na)           :              n(H2O)       :        n(NaOH)   =  1  : 1   :  1, das heißt:
                                                                               n(Na) = 0,75 mol         n(H2O)=0,75 mol

6. Umformung:                                                       m=n*M                        m=n*M
                                                                              = 0,75 mol * 46 g/mol     = 0,75 mol * 36 g/mol
                                                                              = 34,5 g                          = 27 g

Ergebnis: Um 60 g Natriumhydroxid herzustellen, braucht man 34,5 g Natrium und 27 g Wasser.

 

Zu Aufgabe 3:

Ergebnisse: Aus 1 g Lithium entstehen 802 mL Wasserstoff
                   Aus 1 g Kalium entstehen 143 ml Wasserstoff

Anmerkung: Aus didaktischen Gründen ist es sinnvoll, mit nicht mehr als 3 Kommastellen zu rechnen und sich vorher mit den Schülern zu einigen, ob man diese in der Rechnung "mitnimmt" oder nicht. Es geht bei allen drei Aufgaben zuerst um die Frage, was hat man und was will man. Dann um das Arbeiten mit den Begriffen "Stoffmenge", "Stoffportion" und Molzahl sowie um den Einsatz der molaren Masse. Ein Nebeneffekt ist der Einsatz der Dichte und die Umrechnung der Dichte in Volumen oder Masse der Stoffportion.


update: 03.04.17                                                                                                                                                                                     zurück       zur Hauptseite