3. Für die Schnellen

Rechnen
1 Begriffe
2. Puzzle
2.A Wie viel kg Stickstoff können Pflanzen von einem Sack Dünger
aufnehmen?
2.B. Wie berechne ich die Formel einer Substanz aus der gewichtsmässigen
Zusammensetzung?
2.C Massenverhältnisse bei Reaktionen
3. Für die Schnellen: Benzinaufgabe
4. Weitere Aufgaben zum Thema „Rechnen“
1. Begriffe
Moleküle
Summenformel:
Formel, die Art und Anzahl der Atome eines Moleküls angibt. Ein einzelnes Molekül
ist eine einzelne unabhängige Einheit.
z.B. H2O: Pro Molekül gibt es zwei Wasserstoffatome und ein Sauerstoffatom
Molekulargewicht: Moleküle besitzen ein Molekulargewicht, z.B. Wasser 18 g/mol.
Salze
Verhältnisformel:
Formel, mit welcher ein Salz bezeichnet wird. Formel bei Salzen, die das kleinste
Zahlenverhältnis der positiven zu negativen Ionen wiedergibt. Da Salze sehr grosse
Ionengitter bilden, wird das Verhältnis der Ionen zueinander angegeben.
z.B. NaCl
Das Verhältnis von Na+ zu Cl- ist 1:1
Formelmasse: Gibt die Masse einer Einheit der Verhältnisformel an. Die Einheit ist
Gramm / Mol. (Salze besitzen kein Molekulargewicht).
z.B. Formelmasse von NaCl ist 22.99 + 35.45 = 58.45 g/mol
2. Puzzle
A) Wie viel kg Stickstoff können Pflanzen von einem Sack Dünger aufnehmen?
Wir haben in einem früheren Kapitel kennen gelernt, was Mineral-Dünger sind. Als
Stickstoffdünger kommt z.B. Ammoniumnitrat NH4NO3 in Frage. Für eine richtige
Düngung möchte ein Bauer nun wissen, wie viele kg Stickstoff ein Sack Dünger à 50
kg enthält. Vorgehen:
1. Formelmasse des Salzes Ammoniumnitrat bestimmen
......................... u
2. Gewichtsprozentualer Gehalt von Stickstoff bestimmen
Formelmasse (u) = 100%
N-Gehalt = ……… %
3. Gehalt an Stickstoff in einem Sack ä 50 kg:
N-Gehalt · Masse des Düngers: ………………..
Weitere Aufgaben:
Aus welchem der folgenden Mineralien kann am meisten Eisen gewonnen werden
(Jeweils gleiche Masse))? FeCO3, Fe2O3, Fe3O4
Wie viel Gramm Schwefelsäure H2SO4 kann aus 500 kg Schwefel hergestellt
werden?
Wird Würfelzucker erhitzt, tritt Zersetzung ein. Wie viel Gramm Kohlenstoff entstehen
aus 500 g Zucker (C12H22O11)?
2. Puzzle
B) Wie berechne ich die Formel einer Substanz aus der gewichtsmässigen
Zusammensetzung?
Sie haben sich sicher auch schon die Frage gestellt, wie man zur Formel einer Substanz
kommt! Man geht folgendermassen vor: Man nimmt z.B. 100 g dieser Substanz und
zerlegt diese Substanz in die Elemente (durch die Elementaranalyse). Die Elemente
werden identifiziert und die Masse jedes einzeln gewonnenen Elementes bestimmt.
Beispiel:
Die quantitative Analyse einer Verbindung ergibt:
Cu 79.8 Massenprozent; S 20.2 Massenprozent
Frage: Welches ist die Verhältnisformel dieser Verbindung?
Vorgehen:
1. in 100 g dieser Substanz sind 79.8 g Cu
und
20.2 g S
2. Anzahl mole berechnen: ………..mole Cu und ………..mole S
3. Proportion lösen: ……. mole Cu : …….. mole S = x :1, x =?
4. Formel aufstellen CuxS1
Weitere Beispiele:
Eine Verbindung enthält 33.9 Massenprozente Cu, 14.9 Stickstoff und noch
51.2 Massenprozente Sauerstoff.
Welches ist die Substanzformel?
100 g einer Substanz enthält 40 g C, 6.7 g H und 53.3 g Sauerstoff. Im
Massenspektrografen erhält man ein Molekulargewicht von 180 u. Welche
Summenformel besitzt das Molekül?
2. Puzzle
C) Massenverhältnisse bei Reaktionen
Aufgabe: Wie viel Gramm Sauerstoff wird zur vollständigen Verbrennung von 100 g
Methan CH4 benötigt?
Vorgehen:
1
Reaktionsgleichung aufstellen
CH4 + 2 O2
=
CO2 + 2 H2O
2.
Aus den Molzahlen der Gleichung die reagierenden Massen berechnen
1 mol CH4
+ 2 mol O2
=
1 mol CO2 + 2 mol H2O
16 g
2x 32 g
44 g
2x18 g
Folgerung: 16 g Methan reagieren mit 64 g Sauerstoff
3.
Umrechnung auf l00 g Methan mit einer Proportion
16 g :100 g = 64 g : x g
x = 400 g.
Zur vollständigen Verbrennung von 100 g Methan braucht es 400g
Sauerstoff.
Frage: Wie viel Gramm Kohlendioxid bzw. Wasser entstehen?
Weitere Aufgaben
a) Wie viel Gramm Chlor wird für die Reaktion von 1 Gramm Na zur KochsalzHerstellung benötigt?
b) Wie viel Gramm Fe2O3können durch vollständige Oxidation von 100 g Eisen
gewonnen werden?
3. Für die Schnellen: Benzinaufgabe
Benzin, ein Gemisch aus Kohlenwasserstoffen, ist in seinen chemischen und
physikalischen Eigenschaften mit Oktan C8H18 vergleichbar. Berechnet man die
Stoffmengen für die Verbrennung von Oktan, so erhält man Werte, die ähnlich deren
bei der Verbrennung von Benzin sind.
Aufgabe: Ein Auto verbraucht auf 100 km Fahrt 8 Liter Benzin. (Wir nehmen als
Benzin Oktan C8H18). Berechne die Massen (in Gramm) bzw. Volumina (in Liter) an
Sauerstoff, Oktan, Kohlendioxid und Wasser die bei der Verbrennung benötigt bzw.
frei werden! Fülle das untenstehende Schema aus!
Reaktionsgleichung …… C8H18
Molmasse (g/Mol)
Reagierende Mole
entsprechend der
Reaktionsgleichung
Reagierende Masse (g)
entsprechend der
Reaktionsgleichung
Masse (g) für 100 km
Fahrt
Mole der Stoffe, die für
100 km Fahrt
gebraucht wurden/
entstanden sind
Volumina (l) der Stoffe
für 100 km Fahrt
(1 mol Gas nimmt bei
25 Grad ein Volumen
von 24.5 l ein)
6000 g
8l
+ ……. O2
= ………CO2
+ ……. H2O
4. Weitere Aufgaben zum Thema „Rechnen“
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15.3 g Aluminium reagieren mit 13.6 g Sauerstoff, wobei ein Oxid entsteht.
Welches ist die Verhältnisformel des Oxids?
0.4764 g eines Eisenoxids enthält 0.3450 Eisen. Welches ist die
Verhältnisformel des Eisens?
Eine Verbindung enthält Natrium (32.3%, Gewichtsprozente), Schwefel
(22.5%) und Sauerstoff. Welches ist die Verhältnisformel?
Welches ist die Summenformel einer Verbindung, welche eine Molmasse von
30 g/mol hat und aus 80 % Kohlenstoff und 20 % Wasserstoff besteht?
Nikotin enthält 74.9 % Kohlenstoff, 8.7 % Wasserstoff und 17.3 % Stickstoff.
Pro Molekül sind zwei N-Atome vorhanden. Welche Summenformel hat
Nikotin?
Ein Stoff hat die Molmasse 99 g/mol. Die Analyse zeigt, dass der Stoff 24.3 %
Kohlenstoff, 4.1 % Wasserstoff und 71.6 % Chlor enthält. Gesucht ist die
Summenformel.
Welche Masse von Iod reagiert mit 10 g Aluminium um die Verbindung Al2I6
zu bilden?
Welche Masse an Kupfernitrat wird benötigt, um 16 g Kupferoxid zu bilden?
2 Cu(NO3)2 = 2 CuO + 4 NO2 + O2
Welche Masse und welches Volumen(bei 25 Grad) von CO2 entstehen, wenn
50 g Calziumcarbonat zu Calziumoxid und Kohlendioxid reagieren?
Wie viel Gramm bzw. Liter (25 Grad) Sauerstoff kann aus 40 kg
Wasserstoffperoxid H2O2 gewonnen werden?
Wie viele kg Schwefel kann aus 1 Tonne (NH4)2SO4 gewonnen werden?