1. Grundlagen

9
2. Stöchiometrie
2.1 Die atomare Masseneinheit
Für Massen einzelner Teilchen wird in der Chemie anstelle der SI-Einheit
Kilogramm häufig die atomare Masseneinheit (unit) u wie folgt:
u = 1,6605 · 10-27 kg = 1,6605 · 10-24 g
verwendet. Die atomare Masseneinheit ist definiert wie folgt:
Eine atomare Masseneinheit ist gleich dem zwölften Teil der Masse des C12-Isotops.
Aufgabe ST-AME-1: Nukleonen (Protonen und Neutronen) besitzen Massen von
1,00728 u und 1,00865 u. Bestimme die Massen der Nukleonen in SI-Einheiten.
Aufgabe ST-AME-2: Für die Umrechnung von Masse in Energie gilt die berühmte
Einsteinsche Beziehung E = mc². Berechne die Energie, welche einem
Massenverlust von 1 u entspricht in
a) SI-Einheiten.
b) MeV (Megaelektronvolt), wobei 1 eV = 1,603 ·10-19 J.
Aufgabe ST-AME-3: Wie gross ist die Ladung von Elektronen mit einer
Gesamtmasse von 1g, wenn die Masse eines Elektrons 9,1094 · 10-31 kg beträgt.
Das Ladung eines Elektrons entspricht einer negativen Elementarladung, e = 1,603
· 10-19 C.
Aufgabe ST-AME-4: Wie lange dauert es, bis 1 g Elektronen einen Kupferdraht
passiert haben welcher von einem Gleichstrom von 5 A durchflossen wird? Die
Masse eines Elektrons beträgt 0.00055 u. Das Ladung eines Elektrons entspricht
einer negativen Elementarladung, e = 1,603 · 10-19 C.
Aufgabe ST-AME-5: Wie viele Wassermoleküle befinden sich in einem Liter
Wasser mit einer Dichte von 1000 kg / m³, wenn ein Wassermolekül aus zwei
Wasserstoff- und einem Sauerstoffatom besteht. Die Masse der Wasserstoff- und
Sauerstoffatome sei 1, bzw. 16 u.
Aufgabe ST-AME-6: Natürlicher (fossiler) Kohlenstoff ist ein Isotopengemisch von
98,89% C-12-Isotopen und 1,11% der Atome C-13-Isotope mit einem
Atomgewicht von 13,003 u. Bestimme das mittlere Atomgewicht von
Kohlenstoffatomen in
a) atomaren Masseneinheiten.
b) SI-Einheiten.
Aufgabe ST-AME-7: Boratome in der Erdkruste haben eine mittlere Atommasse
von 10,811 u. Eine Probe mit Bor aus der Erdkruste besteht aus Bor-10- und
Bor-11-Isotopen mit Atommassen von 10,013, resp. 11,009 u. Für eine natürliche
Probe aus der Erdkruste bestimme den Anteil von Bor-10- und Bor-11-Isotopen
a) in Prozent der in der Probe enthaltenen Atome.
b) in Gewichtsprozent.
Aufgabe ST-AME-8: Für eine Probe von 6g Masse ergab eine chemische
Analyse folgende Zusammensetzung: 2,4g Kohlenstoff (C), 0,4g Wasserstoff (H)
und 3,2g Sauerstoff (O). Basierend auf der Annahme, dass die Atommassen von
Kohlenstoff, Wasserstoff und Sauerstoff gegeben seien wie folgt: m C = 12 u, mH =
1 u und mO = 16 u bestimme folgendes:
www.mathepauker.com
10
a) Der Anteil jedes der drei Elemente (Kohlenstoff, Wasserstoff und Sauerstoff) in
Gewichtsprozenten.
b) Die Anzahl Atome von jedem in der Probe enthaltenen Element.
c) Die Gesamtzahl der Atome in der Probe.
d) Den prozentualen Anteil von jeder der drei Arten von Atomen an der in (b)
berechneten Gesamtzahl der Atome.
e) Das Verhältnis der Anzahl Atome von jedem Element in der Probe.
Aufgabe ST-AME-9: Wie viele atomare Masseneinheiten sind in einem Gramm
enthalten?
Lösungen:
ST-AME-1: mp = 1,673 ·10-27 kg und mn = 1,675 ·10-27 kg.
ST-AME-2:
a)  1,5 ·10-10 J.
b)  932 MeV.
ST-AME-3: Q = me / me = 176 · 106 C
ST-AME-4: t = me / (Ime)  407 Tage.
ST-AME-5: N = 1 kg / (18u) = 3,35 ·1025.
ST-AME-6: (a) 12,011 u. (b) 1,99 ·10-26 kg.
ST-AME-7:
a) 19,88% B-10 und 80,12% B-11.
b) 18,41% B-10 und 81,59% B-11.
ST-AME-8:
a) 40% C, 6,67% H und 53,33% O.
b) 1,2 · 1023 C-Atome, 2,4 · 1023 H-Atome und 1,2 · 1023 O-Atome.
c) 4,8 · 1023 Atome.
d) 25% C-Atome, 50% H-Atome und 25% O-Atome.
e) NC : NH : NO = 1 : 2 : 1.
ST-AME-9: 6,02 · 1023.
2.2 Das Mol
In der Chemie ist meist nicht die Masse, sondern die Anzahl der Teilchen (die
Stoffmenge) von Interesse. Die Anzahl Teilchen N wird fast ausschliesslich in mol
angegeben. [Das Mol als SI-Einheit wird klein geschrieben!]. Die Anzahl Teilchen
in einem Mol beträgt 6,022 · 1023. Zur Umrechnung der Anzahl Teilchen in Anzahl
mol wird die Avogadrosche Konstante NA wie folgt verwendet:
NA = 6,022 · 1023 Teilchen / mol
Es gilt folgendes:


Ein mol atomare Masseneinheiten wiegt 1g.
Ein mol Teilchen der Masse x u wiegt x g. Z.B. drei mol Wassermoleküle mit
Massen von 18 u wiegen 3 · 18 g = 54 g.
www.mathepauker.com
11



Die Masse von einem Mol Teilchen wird als Molekular-, resp. Atomgewicht
bezeichnet. Z.B. das Molekulargewicht von Wasser beträgt 18 g / mol und das
Atomgewicht von Helium beträgt 4 g / mol.
Molekulargewichte erhält man als Summe der Atomgewichte sämtlicher Atome in
einem Molekül. Das Molekulargewicht von Harnstoff mit der Summenformel C
H4 N2 O erhält man beispielsweise als Summe der gerundeten Atomgewichte
von Kohlenstoff, Wasserstoff, Stickstoff und Sauerstoff wie folgt: [12 + 4 · 1 + 2 ·
14 + 16] g / mol = 60 g / mol. Bei ionischen Verbindungen spricht man von
Formelgewicht anstelle von Molekulargewicht.
Es sei m die Masse von N Teilchen in Gramm, n sei die Anzahl Teilchen,
ausgedrückt in mol und M sei das Molekular- resp. Atomgewicht der Teilchen in
g / mol. Dann gilt folgendes:
Anzahl mol:
m
n=M
Anzahl Teilchen:
NA m
N = NA n = M
Im nachfolgenden sollen gerundete Atomgewichte wie folgt verwendet werden:
Atomgewicht
[g/mol]
Atom
Wasserstoff
Helium
Kohlenstoff
Stickstoff
Sauerstoff
1
4
12
14
16
Aufgabe ST-MOL-1: Bestimme die Ladung in SI-Einheiten von
a) 3 mol Elektronen mit Ladungen -e, wobei e = 1,603 ·10-19 C.
b) 4 mol Alphateilchen mit Ladungen +2e, wobei e = 1,603 ·10-19 C.
Aufgabe ST-MOL-2: Bestimme die Masse von 0,02 mol Eisenatomen, wenn
deren Atomgewicht 55,85 g / mol beträgt.
Aufgabe ST-MOL-3: Ein Mol Zuckermoleküle (Rohrzucker) wiegt ziemlich genau
342 Gramm.
a) Wie viel wiegt ein Zuckermolekül, ausgedrückt in kg?
b) Wie viele Zuckermoleküle befinden sich in einer Packung mit 1 kg Zucker?
c) Wie viele Zuckermoleküle befinden sich in zehn Mikrogramm Zucker?
d) Wie viel wiegen zwölf Zuckermoleküle?
e) Wie viel wiegen zwölf mol Zuckermoleküle?
f) Wie viel wiegt ein Zuckermolekül, ausgedrückt in atomaren Masseneinheiten?
g) Wie viel wiegt ein Mol Zucker, ausgedrückt in atomaren Masseneinheiten?
h) Wie gross ist das Volumen eines einzelnen Zuckermoleküls, wenn die Dichte
von Zucker 1580 kg / m3 beträgt?
i) Wie viele kg Zucker müsste man kaufen, wenn man jedem der zurzeit 6.3
Milliarden Erdbewohner eine Million Zuckermoleküle geben möchte?
j) Die Zuckermoleküle in einem Kilogramm Zucker werden aneinander gereiht.
Wie viele Male könnte die Kette von Zuckermolekülen die Erde umspannen,
wenn ein Zuckermolekül 1.5 Nanometer lang ist und der Erdumfang 40’000
km misst?
www.mathepauker.com
12
k) Die Zuckermoleküle in einem Kilogramm Zucker werden auf einer Ebene
ausgebreitet. Welche Fläche würden die Zuckermoleküle bedecken, wenn
jedes Zuckermolekül eine Fläche von 1.2 nm2 einnimmt?
l) Die Weltmeere enthalten ungefähr 1.34 Milliarden km 3 Wasser. Wenn man
ein Kilogramm Zucker im Ozean auflösen, und die Meere kräftig „durchrühren“
würde, wie viele Zuckermoleküle könnte man dann in einem Kubikmeter
Meerwasser finden?
Aufgabe ST-MOL-4: In einem Ethanolmolekül mit der Summenformel C 2 H6 O
befinden sich zwei Kohlenstoffatome, sechs Wasserstoffatome und ein
Sauerstoffatom. Bestimme die Anzahl
a) Moleküle
b) Atome
c) Wasserstoffatome
d) mol Ethanolmoleküle
e) mol Atome
f) mol Wasserstoffatome
in 150 ml Ethanol mit einer Dichte von 782 kg / m³.
Aufgabe ST-MOL-5: Bei der Verbrennung von 1,5 g eines Gases von
Kohlenwasserstoff Cx Hy mit Sauerstoff entstand 2,2 g Kohlendioxid (C O2) und
0,9 g Wasser (H2 O). [Anmerkung: Kohlenwasserstoffe sind Verbindungen von
ausschliesslich Kohlenstoff- und Wasserstoffatomen]. Bestimme folgendes:
a) Die Anzahl Mol Kohlendioxid.
b) Die Anzahl Mol Wasser.
c) Die Anzahl Mol Kohlenatome im Kohlendioxid.
d) Die Anzahl Mol Wasserstoffatome im Wasser.
e) Die Anzahl Mol Sauerstoffatome im Kohlendioxid.
f) Die Anzahl Mol Sauerstoffatome im Wasser.
g) Die Anzahl Mol Kohlenatome im Kohlenwasserstoff.
h) Die Anzahl Mol Wasserstoffatome im Kohlenwasserstoff.
i) Das Verhältnis von x : y in der Formel des Kohlenwasserstoffs.
[Anmerkung: Die im Kohlenwasserstoff enthaltenen Atome sind allesamt in den
Verbrennungsprodukten Kohlendioxid und Wasser enthalten].
Aufgabe ST-MOL-6: Wie viele Moleküle hat es in einem Liter (= 1000g) Wasser?
3
Teile einen Liter (= 0.001m ) durch die Anzahl Wassermoleküle und schätze so
das Volumen eines einzelnen Wassermoleküls in Kubikmeter. Wenn man
annimmt, dass jedes Molekül in einem Liter Wasser ein gleiches würfelförmiges
Volumen einnimmt, wie gross ist dann die Kantenlänge eines dieser Würfel in
9
Meter und in Nanometer (1nm = 1m / 10 ).
Aufgabe ST-MOL-7: In einen verschlossenen Glaskolben wird eine radioaktive
Probe eingeschlossen. Wie viele -Zerfälle finden pro Sekunde statt, wenn sich
nach einer Woche 2 mol Helium im Kolben befindet? [Anmerkung: Aus den von
der Probe emittierten -Teilchen bilden sich Heliumatome].
Aufgabe ST-MOL-8: Die Analyse von 20g einer Zinkblende ergab folgende
Zusammensetzung: 34% Schwefel, 52% Zink und 14% Eisen. Die Angabe sind
in Gewichtsprozent. Bestimme die Anzahl Mol jedes in der Zinkblende enthaltenen
Elements. Die Atomgewichte von Schwefel, Zink und Eisen seien wie folgt: M S =
32,0 g / mol, MZn = 65,4 g / mol und MFe = 55,8 g / mol.
Aufgabe ST-MOL-9: Wie viele Heliumatome mit einer Masse von 4u befinden
sich in einem Kinderballon mit einem Volumen von 8 Litern, wenn die Dichte von
Helium 0,18 g / Liter beträgt?
www.mathepauker.com
13
Lösungen:
ST-MOL-1: (a) 290 kC. (b) 772 kC.
ST-MOL-2: 1,117g.
ST-MOL-3: a) ? (b) 1.76 · 1024 Moleküle. (c) ? (d) ? (e) ? (f) ? (g) ? (h) ? (i) 3.4
· 10-9 kg = 3.4mg. (j) ? (k) ? (l) ?
ST-MOL-4:
a) NE = 2,55 · NA = 1,54 · 1024.
d) nE = 2,55 mol.
25
b) NAt = 22,95 · NA = 1,38 · 10 .
e) nAt = 9 nE = 22,95 mol.
24
c) NH = 15,3 · NA = 9,22 · 10 .
f) nH = 6 nE = 15,3 mol.
ST-MOL-5:
a) 0,05 mol CO2.
f) 0,05 mol O-Atome.
b) 0,05 mol H2O.
g) 0,05 mol C-Atome.
c) 0,05 mol C-Atome.
h) 0,1 mol H-Atome.
d) 0,1 mol H-Atome.
i) x : y = 1 : 2.
e) 0,1 mol O-Atome.
ST-MOL-6: n = m / M = 1000 g / (18 g / mol) = 55.56 mol  N = NA n = 3.346 · 1025.
3
V = 0.001 m3 / N = 2.99 · 10-29 m3. Kantenlänge: s = V = 3.10 · 10-10 m = 0.31 nm.
ST-MOL-7: 1,99 · 1012 Zerfälle pro Sekunde.
ST-MOL-8: 0,2125 mol S, 0,159 mol Zn und 0,050 mol Fe.
ST-MOL-9: NHe = 2,2 · 1023.
2.3 Empirische Formeln aus der Elementaranalyse
Die Elementaranalyse eines chemisch reinen Stoffes ergibt die prozentuale
Zusammensetzung aus den in ihm enthaltenen chemischen Elementen. Liegt die
Zusammensetzung eines Stoffes mit der chemischen Formel A a Bb Cc Dd Ee Ff Gg ....
in mol vor, z.B. nA von A, nB von B, nC von C ..... , dann widerspiegelt das
Verhältnis Stoffmengen nA, nB ..... das Verhältnis der Koeffizienten a, b, c, ..... in
der chemischen Formel. Wenn man das Verhältnis n A : nB : nC : ..... ganzzahlig
macht, durch Multiplikation sowie Rundung innerhalb der erwarteten experimentellen
Genauigkeit der Messwerte, dann erhält man eine empirische Formel, deren
Koeffizienten a, b, c, ..... um ein ganzzahliges Vielfaches von denjenigen der
korrekten chemischen Formel des Stoffes abweichen können. Z.B. für
Traubenzucker mit der chemischen Formel C6 H12 O6 erhält man aus der
Elementaranalyse dieselbe empirische Formel C H2 O wie z.B. Formalin mit der
chemischen Formel C H2 O.
Beispiel: Die chemische Analyse eines chemisch reinen Stoffes ergab eine
Zusammensetzung in Gewichtsprozenten wie folgt: 25,95 % N und
74,05 % O. Bestimme eine empirische Formel der Art Na Ob.
Lösung: Wir nehmen an wir hätten eine Probe des chemisch reinen Stoffes von
100 g. Davon wären gemäss obiger Analyse 25,95 g Stickstoff und
74,05 g Sauerstoff. Für die Anzahl mole erhält man n N = (25,95 / 14)
www.mathepauker.com
14
mol = 1,854 mol und nO = (74,05 / 16) mol = 4,628 mol. Es gilt dann nN :
nO = 1,854 : 4,628 = 1 : 2,496  2 : 5. Man erhält also N2 O5.
Aufgabe ST-EF-1: Bestimme eine empirische Formel eines chemisch reinen
Stoffes mit einer Zusammensetzung in Gewichtsprozenten wie folgt:
a) 46 % K, 16,5 % N und Rest O.
b) 35 % N, 5 % H und Rest O.
c) 60 % Sb und 40 % S.
d) 63,7 % Pb, 14,8 % C, 1,86 % H und Rest O.
e) 40 % C, 6,7 % H und Rest O.
f) 80 % Cu ond 20 % S.
g) 46,5 % Fe und 53,5 % S.
h) 55,7 % Cu, 16,3 % Fe und 28,0 % S.
Aufgabe ST-EF-2: Wie gross ist der prozentuale Gehalt an Eisen von einem
Eisenerz, das aus 85 % Siderit (Fe CO3) und 15 % taubem Gestein besteht?
Lösungen:
ST-EF-1:
a) K NO2
b) H4 N2 O3
c) Sb2 S5
ST-EF-2: 41.0%.
d)
e)
f)
Pb C4 H6 O4
CH2 O
Cu2 S
g) Fe S2
h) Cu3 Fe S3
2.4 Konzentrationen
Konzentrationen eines Stoffs werden üblicherweise in Masse pro Volumeneinheit
angegeben. In der Chemie werden jedoch meist Konzentrationen von Teilchen in
mol / Liter angegeben. Diese Konzentration wird als Molarität bezeichnet. Eine
Konzentration von Teilchen von einem Mol pro Liter wird als "ein molar" bezeichnet.
Es gilt also
1 M = 1 mol / Liter = 6,022 · 1023 Teilchen / Liter
Die Molarität eines Stoffes wird in Berechnungen meist als Symbol für den Stoff oder
dessen Summenformel in eckigen Klammern angegeben, z.B. [X] = 0,25 M, [OH-] =
0,0002 M, [NH3] = 0,03 M u.s.w. Es gilt
n
m
c = V = MV
Werden Volumina V1, V2, V3, ...... von Lösungen mit Konzentrationen c1, c2, c3, .....
gemischt, so wird die Konzentration c der Mischung als gewichtetes Mittel wie folgt
berechnet: c = [c1 V1 + c2 V2 + c3 V3 + .....] / Vtot, wobei Vtot = V1 + V2 + V3 + ..... Beim
Mischen von zwei Lösungen erhält man also eine Mischkonzentration wie folgt:
c=
c1 V1 + c2 V2
V1 + V 2
www.mathepauker.com
15
Dabei spielt es keine Rolle, ob die Konzentrationen in „mol pro Liter“,
Volumenprozent oder z.B. "Gramm pro Liter" angegeben sind. [Anmerkung: Es
wird hier angenommen, dass das Volumen von Mischungen stets gleich der Summe
der Volumina der einzelnen Lösungen ist. Dies ist in seltenen Fällen nicht exakt der
Fall]. Die Konzentration in „mol pro Liter“ erhält man wie folgt:
n
m
c = V = MV
Beispiel:
Eine chemische Analyse ergab für Harnstoff (C H4 N2 O) im Urin eines
Erwachsenen eine Molarität von 0,35 M. Bestimme die Konzentration
von Harnstoff in g / Liter, wenn das Molekulargewicht von Harnstoff 60 g
/ mol beträgt.
Lösung:
[C H4 N2 O] = (0,35 mol / Liter) · (60 g / mol) = 21 g / Liter.
Aufgabe ST-KONZ-1: Wie gross ist die Molarität eines Stoffes mit einem
Molekulargewicht von 180 g / mol, wenn 27 g davon in 2,5 Liter Wasser gelöst
werden?
Aufgabe ST-KONZ-2: Ein starkes Bier enthält 6.6 Volumenprozent Alkohol. Aus
100 cl von diesem Bier könnte man also 6.6 cl reinen Alkohol „abdestillieren“. Die
Dichte von Wasser beträgt 10 g / cl. Die Dichte von reinem Alkohol ist kleiner als
diejenige von Wasser. Sie beträgt 7.9 g / cl. Ein Mol Wasser wiegt 18 g und ein
Mol Alkohol wiegt 46 g. Im Folgenden gehen wir davon aus, dass Bier lediglich aus
Wasser und etwas Alkohol besteht.
a) Wie viele mol Alkohol befinden sich in einem Liter Bier?
b) Wie viele Alkoholmoleküle befinden sich in einem Liter Bier?
c) Wie viele mol Wasser befinden sich in einem Liter Bier?
d) Wie viele Wassermoleküle befinden sich in einem Liter Bier?
e) Um welchen Faktor ist die Anzahl Wassermoleküle grösser als diejenige der
Alkoholmoleküle?
f) Wie viele Prozent der Teilchen im Bier sind Alkoholmoleküle?
g) Wie hoch ist die Alkoholkonzentration des Biers ausgedrückt in Gramm / Liter?
h) Wie hoch ist die Alkoholkonzentration des Biers ausgedrückt in mol / Liter?
i) Wie viel Bier muss man trinken, bis man zehn Gramm Alkohol eingenommen
hat?
j) In welchem Volumen Bier befinden sich eine Million Alkoholmoleküle?
k) Im Blutkreislauf eines Erwachsenen befinden sich sechs Liter Blut. Sein
„Alkoholpegel“ im Blut sei 0.05 Volumenprozent. Wie viele cl reinen Alkohol
befinden sich im Blutkreislauf?
l) Wie viele cl Bier muss ein Erwachsener mit sechs Liter Blut im Blutkreislauf
mindestens konsumieren, damit der im Bier enthaltene Alkohol eine
Konzentration von 0.05 Volumenprozent Blutalkohol hervorruft?
Aufgabe ST-KONZ-3: Ein Erwachsener mit einer Gesamtmenge von fünf Litern
Blut trinkt Bier mit einem Alkoholgehalt von 5 Volumenprozent Alkohol. Wie viel
Bier darf er trinken, wenn er ganz sicher sein will, dass die Konzentration von
Alkohol in seinem Blut 0,05 Volumenprozente nicht übersteigt? [Anmerkung: Die
Aufnahme von Alkohol soll hier der Einfachheit halber als "Verdünnung des Blutes
mit Alkohol" behandelt werden].
www.mathepauker.com
16
Aufgabe ST-KONZ-4: Aus Früchten wird Saft gepresst, der eine Konzentration
von 33 Gramm Zucker pro Liter aufweist. Durch Entzug von Wasser wird ein
Konzentrat mit einem sieben Mal kleineren Volumen hergestellt. Wie gross ist die
Konzentration von Zucker im Fruchtsaftkonzentrat?
Aufgabe ST-KONZ-5: Wie viele Gramm Harnstoff mit einem Molekulargewicht von
60 g / mol scheidet ein Erwachsener täglich mit 1.5 Liter Harn aus, wenn die
Konzentration von Harnstoff im Harn 0.35 M beträgt?
Aufgabe ST-KONZ-6: Es werden zwei wässrige Lösungen A und B von
Traubenzucker zusammengeschüttet. Welche Konzentration von Traubenzucker
weist die Mischung auf, wenn drei Liter von A mit fünf Litern von B gemischt
wurden und für die Konzentrationen in A und B folgendes gilt: c A = 4 g / Liter und
cB = 6 g / Liter.
Aufgabe ST-KONZ-7: Tiefe Konzentrationen werden in ppm oder ppb
angegeben. Die Bedeutung dieser Konzentrationen ist wie folgt:
ppm bedeutet „parts per million“ und bezieht sich im allgemeinen auf die
Masse. Eine Konzentration von y ppm einer Substanz Y in einer Probe der
Masse x enthält y Millionstel von x an Y. Wenn die Konzentration von Y
in einer Probe also beispielsweise 7 ppm beträgt, dann sind pro Kilogramm
der Probe 7 mg der Substanz Y enthalten.
ppb bedeutet „parts per billion“. Diese Einheit der Konzentration hat eine
Bedeutung analog derjenigen von ppm, wobei jedoch anstelle eines
Millionstels der Masse ein Milliardstel verwendet wird.
Aus einer Probe von 0,34 kg Muttermilch wurden 0,0024 mol Dioxin mit einer
Molekularmasse von 322 g / mol extrahiert. Bestimme die Dioxinonzentration der
Milch in ppm und ppb.
Aufgabe ST-KONZ-8: Ein Fruchtsaft ist 0,002 M in Vitamin C. Wie viel von
diesem Saft muss ein Erwachsener täglich trinken um seinen Mindestbedarf an
Vitamin C von 30mg zu decken, wenn das Molekulargewicht von Vitamin C
176,14 g / mol beträgt?
Aufgabe ST-KONZ-9: 120 g Tabakblätter wurden mit einem Mixer mit 1,2 Litern
Wasser vermengt. Die Molarität von Nikotin (C10 H14 N2) im Wasser betrug nach
einiger Zeit 0,012M. Wie viele Gewichtsprozente der Tabakblätter waren Nikotin?
Lösungen:
ST-KONZ-1:
ST-KONZ-2:
ST-KONZ-3:
ST-KONZ-4:
ST-KONZ-5:
ST-KONZ-6:
ST-KONZ-7:
ST-KONZ-8:
ST-KONZ-9:
0,06 M.
50,5 ml Bier.
(x · 5% + 0)/(5Liter + x) = 0.05%  x = 50.5ml.
231 g Zucker pro Liter.
31.5g.
5.25 g Traubenzucker / Liter.
0.0023 ppm oder 2.3 ppb.
85 ml.
M = 162 g / mol, m = cVM = 2.333g  1.944%.
www.mathepauker.com
17
2.5 Gase
Die Anzahl mol eines Gases der (absoluten) Temperatur T im Volumen V bei
einem Druck p erhält man aus der Zustandsgleichung idealer Gase wie folgt:
pV
n = RT
Dabei ist R die universelle Gaskonstante, R = 8,315 J / (mol · K). Kennt man die
Masse m eines Gases, dann kann sein Molekulargewicht M wie folgt berechnet
werden:
m mRT
M = n = pV
Das Volumen in welchem sich bei gegebenem Druck p und einer Temperatur T
ein Mol Gasteilchen befinden bezeichnet man als Molvolumen. Aus der
Zustandsgleichung idealer Gase erhält man dieses wie folgt:
Vm =
RT · mol
T/K
T/K
=
8315
Liter
=
0,08315
p
p / Pa
p / bar Liter
Aufgabe ST-GAS-1: Bestimme das Molvolumen eines Gases für Zustandsgrössen
p und T wie folgt:
a) p = 150 Pa und T = 280 K.
b) p = 200 kPa und T = 290 K.
c) p = 101,3 kPa und T = 273,15 K [Normzustand].
Aufgabe ST-GAS-2: Der Durchmesser von Atomen beträgt rund 0.1nm. Das
Volumen eines Moleküls sei gleich demjenigen eines Würfels mit 0.2nm
Kantenlänge. Wie viel Prozent des Raums in einem Gas werden von Gasteilchen
mit der berechneten Grösse eingenommen, wenn sich in einem Liter 0.05 mol
Gasteilchen befinden?
Aufgabe ST-GAS-3: Wie gross ist der Druck eines Gases, wenn sein Molvolumen
bei 290 K 600 ml beträgt?
Aufgabe ST-GAS-4: Bestimme die Anzahl Teilchen in mol eines Gases in einem
Gefäss mit Volumen V und einem Innendruck p bei einer Celsiustemperatur 
wie folgt:
a) V = 5 Liter, p = 100 kPa und  = 20ºC.
b) V = 50 Liter, p = 200 bar und  = 20ºC.
c) V = 2 Liter, p = 500 Pa und  = 10ºC.
Aufgabe ST-GAS-5: Beim Verdampfen einer Probe einer chemisch reinen
Substanz von 4.5 g entstehen zwei Liter Dampf (Gas!) mit einer Temperatur von
130ºC und einem Druck von 1 bar. Wie gross ist das Molekulargewicht der
Substanz, d.h. wie viel wiegt ein Mol?
Aufgabe ST-GAS-6: Bei einem Gärungsprozess wurden bei einer Temperatur von
20ºC und einem Umgebungsdruck von 100 kPa in einem Ballon 3,2 Liter
Kohlendioxid (CO2) aufgefangen. Bestimme folgendes:
a) Die Anzahl mol Kohlendioxid.
b) Die Masse des Kohlendioxids.
Das Molekulargewicht von Kohlendioxid sei 44 g / mol.
www.mathepauker.com
18
Aufgabe ST-GAS-7: In einem Versuch absorbierte glühende Stahlwolle
gasförmigen Sauerstoff (O2). Zu Beginn des Versuchs befand sich bei 20ºC im
Reaktionsgefäss mit einem Volumen von 750 ml reiner Sauerstoff bei einem Druck
von 60 kPa. Am Ende des Versuchs hatte sich die Temperatur auf 150ºC erhöht
und der Druck im Gefäss betrug noch 8 kPa. Bestimme die Menge an Sauerstoff
(in Gramm), die von der Stahlwolle absorbiert wurde. Das Molekulargewicht von
Sauerstoff sei 32 g / mol.
Aufgabe ST-GAS-8: Bei einer Elektrolyse fand an einer Elektrode Gasentwicklung
statt. Das Gas wurde aufgefangen und analysiert. Es stellte sich heraus, dass es
sich dabei um reines Chlorgas (Cl2) mit einem Molekulargewicht von 71 g / mol
handelte. Bei einer Temperatur von 20ºC und einem Druck von 98 kPa wurden
pro Minute 35 ml des Gases aufgefangen. Bestimme folgendes:
a) Die pro Minute aufgefangene Menge Chlorgas in mol.
b) Die pro Minute aufgefangene Menge Chlorgas in Gramm.
Aufgabe ST-GAS-9: Damit Benzin in einem Kolbenmotor vollständig verbrennt
muss es im Vergaser mit dem Zehntausendfachen seines Volumens an Luft
vermengt werden. Es wird hier angenommen, dass eines von fünf Molekülen der
Luft ein Sauerstoffmolekül sei. Der Benzinmotor eines Fahrzeugs verbraucht pro
Stunde 7 Liter Benzin. Bestimme folgendes:
a) Wie viele Liter Sauerstoff verbraucht der Motor in einer Stunde?
b) Wie viele Kilogramm Sauerstoff verbraucht der Motor in einer Stunde, wenn bei
einem Umgebungsdruck von 98 kPa die Temperatur der Luft 20ºC beträgt.
Das Molekulargewicht von Sauerstoff sei 32 g / mol.
Lösungen:
3
ST-GAS-1: (a) Vm = 15.5 m . (b) Vm = 12.06 Liter. (c) Vm = 22.4 Liter.
ST-GAS-2:
ST-GAS-3:
ST-GAS-4:
ST-GAS-5:
ST-GAS-6:
ST-GAS-7:
ST-GAS-8:
ST-GAS-9:
-9
3
3
(Vbesetzt / V)100% = [0.05 · NA (0.2·10 m) / (0.001 m )] 100% = 0.024%.
p = nRT / V = 4.02MPa.
(a) 0.205 mol. (b) 410 mol. (c) 0.425 mol.
Vm = 33.5 Liter. M = 75.4 g / mol.
(a) n = 0.13 mol. (b) m = nM = 5.78 g.
m = (M V / R) [(p1 / T1) - (p2 / T2)] = 0.563 g.
(a) 1.41 mmol Cl2(g). (b) 0.10g Cl2(g).
(a) 14’000 Liter. (b) 18.0 kg Sauerstoff.
2.6 Chemische Reaktionsgleichungen
Chemische Gleichungen sind von der Form
Edukte (Ausgangsstoffe)  Produkte.
Die Stoffe (Edukte und Produkte) können dabei mit Hilfe ihrer Struktur- oder ihrer
Summenformel dargestellt werden. Es gelten folgende Regeln:
1. Die Anzahl der Atome von jedem Element bei den Produkten muss gleich gross
sein wie die Anzahl der ursprünglich (bei den Edukten) vorhandenen Atome.
www.mathepauker.com
19
2. Die Summe der Elementarladungen muss auf beiden Seiten (des
Reaktionspfeils) gleich gross sein.
Zur ersten Regel muss ergänzt werden, dass bei chemischen Reaktionen bei
welchen Übertragungen von Elektronen stattfinden auf nur einer Seite von
"unvollständigen" Reaktionsgleichung zuweilen Elektronen erscheinen, z.B. Al 
Al3+ + 3e-. Bei chemischen Reaktionsgleichungen sind häufig sowohl die Edukte als
auch sämtliche Produkte bekannt. Eine korrekt geschriebene chemische
Reaktionsgleichung muss jedoch obige Regeln erfüllen.
1. Beispiel: Ergänze folgende chemische Reaktionsgleichung für die Verbrennung
von Schiesspulver: ? K NO3 + ? S + ? C  ? K2 S + ? N2 + ? CO2
Lösung: Wir schreiben die Reaktionsgleichung mit stöchiometrischen Koeffizienten
x, y, z, u und v, wobei wir den stöchiometrischen Koeffizienten für K NO3
willkürlich gleich 1 setzen. K NO3 + x S + y C  z K2 S + u N2 + v CO2.
Wir betrachten dann die Anzahl Atome der Elemente C, N, O, S und K
auf beiden Seiten vom Reaktionspfeil und erhalten folgendes:
C:
N:
O:
S:
K:
y=v
1 = 2u  u = ½
3 = 2v  v = y = 1,5
x=z
1 = 2z  x = z = ½
Man erhält somit eine Reaktionsgleichungen mit halbzahligen
stöchiometrischen Koeffizienten wie folgt: K NO3 + ½ S + 1,5 C  ½ K2 S
+ ½ N2 + 1,5 CO2. Durch beidseitiges Multiplizieren mit 2 erhält man eine
Reaktionsgleichung mit ganzzahligen Koeffizienten wie folgt: 2 K NO3 + S +
3 C  K2 S + N2 + 3 CO2.
2. Beispiel: Ergänze folgende chemische Reaktionsgleichung:
-
? Mn O4 + ? H+ + ? e-  ? Mn2+ + ? H2 O.
Lösung: Wie zuvor versehen wir die Gleichungen mit variablen stöchiometrischen
-
Koeffizienten, wobei wir denjenigen für das Permanganation (Mn O4 )
-
willkürlich gleich 1 setzen. Mn O4 + x H+ + y e-  z Mn2+ + u H2 O. Man
erhält dann für die stöchiometrischen Koeffizienten x, y, z und u ein
lineares Gleichungssystem wie folgt:
Mn:
O:
H:
Ladungen:
1=z  z=1
4=u  u=4
x = 2u  x = 8
-1 + x - y = 2z  y = x - 2z - 1 = 5
Die erhaltenen stöchiometrischen Koeffizienten sind schon ganzzahlig.
-
Somit gilt Mn O4 + 8 H+ + 5 e-  Mn2+ + 4 H2 O.
Aufgabe ST-CRG-1: Ergänze die Reaktionsgleichung für die Knallgasreaktion ?
H2 + ? O2  ? H2 O.
www.mathepauker.com
20
Aufgabe ST-CRG-2: Ergänze die Reaktionsgleichung für die Ammoniaksynthese
? H2 + ? N2  ? NH3.
Aufgabe ST-CRG-3: Ergänze die Reaktionsgleichung für das Entladen eines
Bleiakkumulators ? Pb O2 + ? Pb + ? H2 SO4  ? Pb SO4 + ? H2 O
Aufgabe ST-CRG-4: Ergänze untenstehende Reaktionsgleichungen
a) ? H2 O2  ? H2O + ? O2
b) ? CO + ? H2O  ? CO2 + ? H2
c) ? Fe + ? H2O  ? Fe3 O4 + ? H2
d) ? Al + ? H+  ? Al3+ + ? H2
e) ? Na HCO3  ? Na2 CO3 + ? CO2 + ? H2O
f) ? Fe2 O3 + ? CO  ? Fe + ? CO2
g) ? Sn + ? HNO3  ? H2 Sn O3 + ? NO2 + ? H2O
h) ? H3 BO3 + ? Na2 CO3  ? Na2 B4 O7 + ? H2O + ? CO2
i) ? KOH + ? Cl2  ? K Cl O3 + ? KCl + ? H2O
j) ? Fe SO4 + ? H2 SO4 + ? K Mn O4  ? Fe2 (SO4)3 + ? K2 SO4 + ? Mn SO4 + ?
H2O
k) ? I2 + ? H NO3  ? H I O3 + ? NO2 + ? H2 O
l) ? K MnO4 + ? H2 SO4  ? K2 SO4 + ? Mn SO4 + ? O2 + ? H2O
m) ? H2 C2 O4 + ? K MnO4 + ? H2 SO4  ? K2 SO4 + ? Mn SO4 + ? CO2 + ? H2O
n) ? Br + ? OH-  ? (Br O )- + ? Br- + ? H O
2
3
2
o) ? H O + ? (Mn O )-  ? Mn2+ + ? O + ? OH2 2
4
2
p) ? As O + ? H O  ? H AsO + ? H+ + ? e4
6
2
3
4
q) ? As O + ? (Mn O )- + ? H+ + ? H O  ? H As O + ? Mn2+
4 6
4
2
3
4
+
r) ? Ca Cl + ? Na HPO + ? NH4 + ? OH  ? Na Cl + ? NH Cl + ? H O + ? Ca
2
2
4
4
2
3
(PO4)2
Aufgabe ST-CRG-5: Ergänze untenstehende Reaktionsgleichungen
a) ? N2 O3 + ? K MnO4 + ? H2 SO4  ? H NO3 + ? K2 SO4 + ? Mn SO4 + ? H2O
b) ? Mn SO3 + ? K MnO4 + ? H2SO4  ? Mn SO4 + ? K2 SO4 + ? H2 O
c) ? Mn O2 + ? H2 C2 O4 + ? H2 SO4  ? Mn SO4 + ? CO2 + ? H2O
d) ? K MnO4 + ? H2 SO4 + ? H2 S  ? Mn SO4 + ? K2 SO4 + ? H2O
e) ? Hg Cl2 + ? SO2 + ? H2O  ? Hg2 Cl2 + ? H2 SO4 + ? HCl
f) ? K2 Cr2O7 + ? H2 SO4 + ? SO2  ? K2 SO4 + ? Cr2 (SO4)3 + ? H2O
g) ? K2 Cr2O7 + ? H2 S  ? K2 Cr O4 + ? Cr (OH)3 + ? S8
h) ? Pb3 O4 + ? H NO3  ? Pb (NO3)2 + ? Pb O2 + ? H2O
i) ? S8 + ? K NO3  ? K2 SO4 + ? SO2 + ? N2
j) ? C + ? K NO3  ? K2 CO3 + ? CO2 + ? N2
k) ? As2 S3 + ? Na2 S  ? As + ? Na3 As S4
l) ? Cl O2 + ? H2O  ? H Cl O3 + ? HCl
m) ? C4 H4 Sb K O7 + ? H NO3 + ? H2O  ? C4 H6 O6 + ? K NO3 + ? Sb (OH)3
n) ? P3 N3 Cl6 + ? H2O  ? P2 O3 (NH2)2 (OH)2 + ? HCl
Lösungen:
www.mathepauker.com
21
ST-CRG-1: 2 H2 + O2  2 H2 O.
ST-CRG-2: 3 H2 + N2  2 NH3.
ST-CRG-3: Pb O2 + Pb + 2 H2 SO4  2 Pb SO4 + 2 H2 O
ST-CRG-4:
a) 2 H2 O2  2 H2O + O2
b) CO + H2O  CO2 + H2
c) 3 Fe + 4 H2O  Fe3 O4 + 4 H2
d) 2 Al + 6 H+  2 Al3+ + 3 H2
e) 2 Na HCO3  Na2 CO3 + CO2 + H2O
f) Fe2 O3 + 3 CO  2 Fe + 3 CO2
g) Sn + 4 HNO3  H2 SnO3 + 4 NO2 + H2O
h) 4 H3 BO3 + Na2 CO3  Na2 B4 O7 + 6 H2O + CO2
i) 6 KOH + 3 Cl2  K Cl O3 + 5 KCl + 3 H2O
j) 10 Fe SO4 + 8 H2 SO4 + 2 K MnO4  5 Fe2 (SO4)3 + K2 SO4 + 2 Mn SO4 + 8
H2O
k) I2 + 10 H NO3  2 H IO3 + 10 NO2 + 4 H2O
l) 4 K MnO4 + 6 H2 SO4  2 K2 SO4 + 4 Mn SO4 + 5 O2 + 6 H2O
m) 5 H2 C2 O4 + 2 K MnO4 + 3 H2 SO4  K2 SO4 + 2 Mn SO4 + 10 CO2 + 8 H2O
n) 3 Br + 6 OH-  Br O- + 5 Br- + 3 H O
2
2
3
o) 3 H O + 2 Mn O-  2 Mn2+ + 4 O + 6 OH2 2
2
4
p) As O + 10 H O  4 H AsO + 8 H+ + 8 e4
6
2
3
4
-
q) 5 As O + 8 Mn O + 24 H+ + 18 H O  20 H AsO + 8 Mn2+
4 6
2
3
4
4
r) 3 Ca Cl + 2 Na HPO + 2 NH+4 + 2 OH-  4 NaCl + 2 NH Cl + 2 H O + Ca
2
2
4
4
2
3
(PO4)2
ST-CRG-5:
a) 5 N2 O3 + 4 K MnO4 + 6 H2 SO4  10 H NO3 + 2 K2 SO4 + 4 Mn SO4 + H2O
b) 5 Mn SO3 + 2 K MnO4 + 3 H2SO4  7 Mn SO4 + K2 SO4 + 3 H2 O
c) Mn O2 + H2 C2 O4 + H2 SO4  Mn SO4 + 2 CO2 + 2 H2O
d) 8 K MnO4 + 7 H2 SO4 + 5 H2 S  8 Mn SO4 + 4 K2 SO4 + 12 H2O
e) 2 Hg Cl2 + SO2 + 2 H2O  Hg2 Cl2 + H2 SO4 + 2 HCl
f) K2 Cr2O7 + H2 SO4 + 3 SO2  K2 SO4 + Cr2 (SO4)3 + H2O
g) 16 K2 Cr2O7 + 24 H2 S  16 K2 Cr O4 + 16 Cr (OH)3 + 3 S8
h) Pb3 O4 + 4 H NO3  2 Pb (NO3)2 + Pb O2 + 2 H2O
i) S8 + 8 K NO3  4 K2 SO4 + 4 SO2 + 4 N2
j) 5 C + 4 K NO3  2 K2 CO3 + 3 CO2 + 2 N2
k) 5 As2 S3 + 9 Na2 S  4 As + 6 Na3 As S4
l) 6 Cl O2 + 3 H2O  5 H Cl O3 + HCl
m) C4 H4 Sb K O7 + H NO3 + 2 H2O  C4 H6 O6 + K NO3 + Sb (OH)3
n) 2 P3 N3 Cl6 + 15 H2O  3 P2 O3 (NH2)2 (OH)2 + 12 HCl
2.7 Gewichtsverhältnisse bei chemischen Reaktionen
www.mathepauker.com
22
Bei einer chemischen Reaktion können die Edukte im stöchiomerischen
Verhältnis eingesetzt werden, oder einer der Reaktanten kann im Überschuss
vorhanden sein. Wir gehen vorläufig davon aus, dass chemische Reaktionen in
einer Richtung bis zur Vollständigkeit ablaufen. In diesem Fall ist die Menge an
gebildeten Produkten ausschliesslich abhängig von dem Edukt von welchem "am
wenigsten" vorhanden ist. In einer chemischen Reaktion ist das Produkt von Anzahl
mol dividiert durch die stöchiometrischen Koeffizienten konstant. Nachfolgend
werden die stöchiometrischen Koeffizienten in der Reaktionsgleichung mit "stöch.
Koeff." abgekürzt. Z.B. bei der Gärungsgleichung gilt
Molekulargewicht [g / mol]:
stöch. Koeff.:
Anzahl mol (n):
C6 H12 O6 
180
1
x
2 C2 H5 OH +
46
2
2x
2 CO2
44
2
2x
In Wirklichkeit kann von einem oder mehreren Reaktanten wie erwähnt ein
Überschuss vorliegen. Man orientiert sich am Reaktanten mit dem geringsten Wert
von n / (stöch. Koeff.) = m / [M · (stöch. Koeff.)].
Beispiel: Für die Herstellung von Anilin aus Nitrobenzol werden 492 kg
Nitrobenzol mit 750 kg Eisen vermengt. Berechne folgendes:
a) Die erforderliche Menge (in kg) an Salzsäure.
b) Die in (a) berechnete Menge an Salzsäure in Litern, wenn eine wässrige
Lösung der Konzentration 12 M eingesetzt wurde.
c) Die theoretische Ausbeute an Anilin.
d) Die prozentuale Ausbeute (bezogen auf (c)) an Anilin, wenn die tatsächliche
Ausbeute lediglich 345 kg betrug.
Die Reaktionsgleichung lautet C6 H5 NO2 + 3 Fe + 6 HCl  C6 H5 NH2 + 3 Fe Cl2 + 2
H2 O.
Lösung:
Es werden gerundete Molekulargewichte verwendet. Das (gerundete)
Molekulargewicht von Nitrobenzol (C6 H5 NO2) beträgt 123 g / mol und dasjenige von
Eisen beträgt 56 g / mol. Man hat dann also rund 4000 mol Nitrobenzol und 13'400
mol Eisen als Edukte. Die Werte n / (stöch. Koeff.) sind 4000 mol und ungef. 4464
mol für Nitrobenzol, resp. Eisen. Man stellt fest, dass Eisen im Überschuss vorliegt
und orientiert sich im folgenden an der vorhandenen Menge an Nitrobenzol. Es gilt
dann
C6 H5 NO2 + 3 Fe + 6 HCl  C6 H5 NH2 + 3 Fe Cl2 + 2 H2 O
Molekulargewicht
123
56
36,5 
93
127
18
stöch. Koeff.
1
3
6
1
3
2

Masse [kg]
492

Anz. mol [mol]
4000

n / (stöch. Koeff.)
4000
4000
4000 
4000
4000
4000
Konzentration [M]

Volumen [Liter]

www.mathepauker.com
23
In obiger Tabelle wurde anhand der vorhandenen Menge an Nitrobenzol in kg die
Anzahl mol bestimmt. Dann wurde für Nitrobenzol ein Eintrag für n / (stöch. Koeff.)
bestimmt. In diesem Fall bleibt sich das gleich, weil die "stöch. Koeff." von
Nitrobenzol in der Reaktionsgleichung gleich 1 ist. Die Zeile mit den Einträgen für
n / (stöch. Koeff.) wurde dann überall mit dem gefundenen Wert (4000 mol)
aufgefüllt. Die Anzahl mol erhält man dann, indem man die entsprechenden
Einträge in dieser Zeile mit den respektiven stöchiometrischen Koeffizienten
multipliziert.
Molekulargewicht
stöch. Koeff.
Masse [kg]
Anz. mol [mol]
n / (stöch. Koeff.)
Konzentration [M]
Volumen [Liter]
C6 H5
NO2
123
1
+
4000
4000
6 HCl

56
3
36,5
6
12'000
4000
24'000
4000







3 Fe
+
C6 H5
NH2
93
1
+
4000
4000
3 Fe
Cl2
127
3
+ 2 H2 O
12'000
4000
18
2
8000
4000
Durch Multiplikation der Anzahl mol von jedem Reaktionsteilnehmer mit dem
respektiven Molekulargewicht erhält man die Masse in Gramm.
Molekulargewicht
stöch. Koeff.
Masse [kg]
Anz. mol [mol]
n / (stöch. Koeff.)
Konzentration [M]
Volumen [Liter]
C6 H5
NO2
123
1
492
4000
4000
+
3 Fe
56
3
672
12'000
4000
+
6 HCl

36,5
6
876
24'000
4000
12







C6 H5
NH2
93
1
372
4000
4000
+
3 Fe
+ 2 H2 O
Cl2
127
18
3
2
1524
144
12'000
8000
4000
4000
Das Volumen der erforderlichen Menge an Salzsäure (HCl) erhält man Division der
Masse (in Gramm) durch das Molekulargewicht und die molare Konzentration, d.h.
Masse (in Gramm)
Volumen = Molekulargewicht · [H Cl]
Die vervollständigte Tabelle sieht dann wie folgt aus:
C6 H5 NO2 + 3 Fe + 6 HCl  C6 H5 NH2 + 3 Fe Cl2 + 2 H2 O
Molekulargewicht
123
56
36,5
93
127
18

stöch. Koeff.
1
3
6
1
3
2

Masse [kg]
492
672
876
372
1524
144

Anz. mol [mol]
4000
12'000
24'000 
4000
12'000
8000
n / (stöch. Koeff.)
4000
4000
4000
4000
4000
4000

Konzentration [M]
12

Volumen [Liter]
2000

Die Antworten lauten also wie folgt:
www.mathepauker.com
24
a) Es werden 876 kg Salzsäure (HCl) benötigt.
b) Es werden 2000 Liter 12 M Salzsäure benötigt.
c) Man erhält höchstens 372 kg Anilin (theoretische Ausbeute).
345
d) Die prozentuale Ausbeute (bezogen auf (c)) an Anilin, betrug 372 · (100 %) =
92,7 %.
Aufgabe ST-ST-1: Welcher Reaktant bestimmt die theoretische Ausbeute
folgender Reaktionen:
a) 2 H2 + O2  2 H2 O. 5 Liter H2 und 3 Liter O2 bei einem Molvolumen von
22 Liter (pro Mol).
b) 4 Fe + 3 O2  2 Fe2 O3. 25 g Fe und 10 Liter O2 bei einem Molvolumen von
22 Liter (pro Mol).
c) 2 Na OH + H2 SO4  Na2 SO4 + 2 H2 O. Es werden 250 ml 0,4 M Na OH und
150 ml 0,5 M zusammengegossen.
Aufgabe ST-ST-2: Berechne theoretische Ausbeuten für folgende Reaktionen:
a) CS2 + 3 Cl2  CCl4 + S2 Cl2 aus 3 kg CS2 und einem Überschuss an
Chlorgas (Cl2).
b) 2 C2 H6 + 7 O2  4 CO2 + 6 H2 O aus 2,4 kg Ethan (C2 H6) und einem
Überschuss an Sauerstoff.
c) Mn O2 + 4 HCl  Mn Cl2 + Cl2 + 2 H2 O aus 8,7 kg Mn O2 und 8000 Litern
HCl(g), bei einem Molvolumen von 22 Liter (pro Mol).
d) 5 P4 O6 + 8 I2  4 P2 I4 + 3 P4 O10 aus 220 g P4 O6 und 450 g I2.
e) 2 Al + Fe2 O3  2 Fe + Al2 O3 aus 540 g Aluminium und 2 kg Fe2 O3.
(Thermitreaktion).
Aufgabe ST-ST-3: Natriumazid (Na N3) wird im Labor nach folgender
Reaktionsgleichung hergestellt: 3 Na NH2 + Na NO3  Na N3 + 3 Na OH + NH3.
a) Wie viele Gramm Natriumazid könnte man theoretisch aus 15 g Na NH2
herstellen?
b) Welche prozentuale Ausbeute wurde erzielt, wenn die tatsächliche Ausbeute
an Natriumazid 7 g betrug?
Aufgabe ST-ST-4: Die Reaktion von P4 O10 und PCl5 ergibt als einziges Produkt
PO Cl3.
a) Bestimme die Reaktionsgleichung.
b) Welche Menge an PO Cl3 könnte man aus 7 g P4 O10 und 35 g PCl5
höchstens erhalten?
Aufgabe ST-ST-5: Beim Brennen von Kalk wird Calciumcarbonat nach folgender
Reaktionsgleichung zersetzt: Ca CO3  Ca O + CO2. Wie viele Liter Kohlendioxid
(CO2) werden beim Brennen von 20 t Kalk freigesetzt, wenn das Molvolumen (von
CO2) 22 Liter beträgt?
Aufgabe ST-ST-6: Titanweiss (Ti O2) reagiert mit Chlorgas (Cl2) und Kohlenstoff
wie folgt: ? Ti O2 + ? Cl2 + ? C  ? Ti Cl4 + ? CO2.
a) Schreibe eine korrekte Reaktionsgleichung für die Reaktion.
b) Bestimme wie viele Liter Chlorgas (Cl2) benötigt werden, damit 5 kg Titanweiss
vollständig in Ti Cl4 überführt wird, wenn ein Überschuss an Kohlenstoff
vorliegt. Das Molvolumen von Chlorgas sei 22 Liter.
www.mathepauker.com
25
Aufgabe ST-ST-7: In einer erfolglosen Polarexpedition ausgehend von
Spitzbergen wollte Andrées im Jahre 1897 mit einem Wasserstoffballon den
Nordpol erreichen. Um den Ballon mit Wasserstoff zu füllen wurde dieser vor Ort
nach folgender Reaktion aus Eisenspänen und konzentrierter Schwefelsäure (H 2
SO4) erzeugt:
Fe + H2 SO4  Fe SO4 + H2 (g)
Bestimme die Menge an Eisenspänen und konzentrierter Schwefelsäure, die nach
Spitzbergen transportiert werden mussten, um den Ballon mit einem
Fassungsvermögen von 4800 m³ mit Wasserstoff zu füllen, wenn dessen
Molvolumen 22 Liter betrug.
Aufgabe ST-ST-8: Um 250 ml ammoniakhaltiges Abwasser mit 0,01 M
Salzsäure nach folgender Reaktionsgleichung NH3 + HCl  NH4 Cl zu titrieren
wurden 7,5 ml Säure benötigt. Bestimme die Konzentration von Ammoniak im
Abwasser.
Aufgabe ST-ST-9: Wie viel Aceton (CH3 CO CH3) entsteht beim Erhitzen von 79
kg Calciumacetat? Die Reaktionsgleichung lautet wie folgt: Ca (CH3 COO)2 
CH3 CO CH3 + Ca CO3.
Aufgabe ST-ST-10: Wie viel Borsäure (H3 BO3) entsteht beim Ansäuern von 573 g
Borax (Na2 B4 O7 · 10 H2 O)? Die Reaktionsgleichung lautet Na2 B4 O7 · 10 H2 O + 2
HCl 4 H3 BO3 + 2 Na Cl + 5 H2 O.
Aufgabe ST-ST-11: Wie viele Liter Wasser werden zum "Löschen" von 400 kg
gebranntem Kalk nach folgender Reaktionsgleichung benötigt: Ca O + H2 O  Ca
(OH)2. Die Dichte von Wasser sei 1000 kg / m³.
Aufgabe ST-ST-12: Wie viel Quarz und Magnesium muss man mischen, um 84 kg
Silizium herzustellen? Die Reaktionsgleichung lautet 2 Mg + Si O2  2 Mg O + Si.
Aufgabe ST-ST-13: Wie viele kg Kalkstickstoff (Ca NCN) entstehen aus 800 kg
Calciumcarbid (Ca C2)? Die Reaktionsgleichung lautet
Ca C2 + N2  Ca NCN + C.
Aufgabe ST-ST-14: Wie viele Liter gasförmigen Sauerstoff (O2) entstehen bei der
Zersetzung von 25 kg Kaliumchlorat (K Cl O3) gemäss folgender Reaktion:
2K Cl O3  K Cl + 3 O2, bei einem Molvolumen 22.4 Liter?
Aufgabe ST-ST-15: Lithiumhydroxid (Li OH) absorbiert Kohlendioxid (CO2) gemäss
folgender Reaktionsgleichung: 2 Li OH + CO2  Li2 CO3 + H2 O. Wie viele Gramm
Kohlendioxid befanden sich in einem Behälter, wenn 4.2 g Lithiumcarbonat (Li2
CO3) gebildet wurden?
Aufgabe ST-ST-16: Wie viele Kilogramm Schwefeldioxid (SO2) entstehen bei der
Verbrennung einer Tonne Kohle, welche 0,8 Gewichtsprozent Schwefel enthält?
Die Reaktionsgleichung für die Bildung von Schwefeldioxid bei der Verbrennung
der Kohle lautet wie folgt: S + O2  SO2.
Aufgabe ST-ST-17: Eine Bodenprobe wird mit einer starken Säure versetzt. Die
Säure zersetzt den im Boden enthaltenen Kalk (Ca CO3), wobei gasförmiges
Kohlendioxid (CO2) entsteht. Die Reaktionsgleichung lautet
Ca CO3 + 2H+  Ca2+ + H2O + CO2
Berechne den prozentualen Gewichtsanteil von Kalk an einer Bodenprobe von
25g, wenn aus dieser durch die Einwirkung einer starken Säure 800 ml
Kohlendioxid freigesetzt werden. Das Molvolumen sei 22 Liter.
www.mathepauker.com
26
Aufgabe ST-ST-18: In einer Alkalibatterie findet beim Entladen folgende Reaktion
statt:
+
? Zn + ? Mn O2 + ? NH4  ? Zn2+ + ? Mn2 O3 + ? H2 O + ? NH3
a)
b)
Bestimme die fehlenden stöchiometrischen Koeffizienten in obiger
Reaktionsgleichung.
Eine Alkalibatterie enthält 7 g Zink. Wie viel Braunstein (Mn O 2) muss in der
Batterie enthalten sein, damit alles metallische Zink in der Batterie nach obiger
Reaktionsgleichung zu Zn2+ oxidiert werden kann?
Lösungen:
ST-ST-1:
a) H2.
b) Fe.
c) Na OH.
ST-ST-2:
a) 6061 g CCl4 und 5321 g S2 Cl2.
b) 7,025 kg CO2 und 4,314 kg H2 O.
c) 11,44 kg Mn Cl2, 6,446 kg Cl2 und 3,276 kg H2 O. Überschuss von 797 g
Mn O2.
d) 455,9 g P2 I4 und 170,4 g P4 O10. Überschuss von 43,7 g I2.
e) 1,118 kg Fe und 1,020 kg Al2 O3. Überschuss von 402 g Fe2 O3.
ST-ST-3: (a) 8,33 g Na N3. (b) 84%.
ST-ST-4:
a) P4 O10 + 6 PCl5  10 PO Cl3.
b) 37.8 g PO Cl3. Überschuss von 4.2 g P Cl5.
ST-ST-5: 4’396’000 Liter CO2 = 4396 m³ CO2.
ST-ST-6:
a) Ti O2 + 2 Cl2 + C  Ti Cl4 + CO2.
b) 2754 Liter Cl2.
ST-ST-7: 12,2 t Fe und 21,4 t H2 SO4.
ST-ST-8: 0,0003 M NH3.
ST-ST-9: 29,01 kg Aceton (CH3 CO CH3).
ST-ST-10: 371,6 g Borsäure (H3 BO3).
ST-ST-11: 128.4 Liter Wasser.
ST-ST-12: 145.4 kg Mg und 179.7 kg Si O2.
ST-ST-13: 999.7 kg Kalkstickstoff (Ca NCN).
ST-ST-14: 6854 Liter.
ST-ST-15: 0.05684 mol CO2. Das sind 2.50g CO2.
ST-ST-16: 15.98 kg Schwefeldioxid (SO2).
ST-ST-17: 14.6%.
+
ST-ST-18: a) Zn + 2 Mn O2 + 2 NH4  Zn2+ + Mn2 O3 + H2 O + 2 NH3. (b) Man
benötigt 18.6g Braunstein.
www.mathepauker.com