Ãbungsaufgaben 1. Königswasser wird beim Mischen ... - Pharmazie
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Übungsaufgaben<br />
<strong>1.</strong> Königswasser <strong>wird</strong> <strong>beim</strong> <strong>Mischen</strong> von HCl und HNO 3 erhalten. Berechnen Sie<br />
das Massenverhältnis, in dem HCl mit 20 % Massenanteil und HNO 3 mit 60 %<br />
Massenanteil gemischt werden müssen, damit das Stoffmengenverhältnis im<br />
Königswasser 3 mol HCl pro 1 mol HNO 3 beträgt.<br />
M(HCl) = 36,46 g/mol, M(HNO 3 ) = 63,02 g/mol<br />
geg.: ω(HCl) = 0,2; ω(HNO 3 ) = 0,6; n(HCl) = 3 mol; n(HNO 3 ) = 1 mol;<br />
M(HCl) = 36,46 g/mol, M(HNO 3 ) = 63,02 g/mol<br />
ges.: m(HCl-Ls20%):m(HNO 3 -Ls60%)<br />
Erklärung des Lösungsweges: Berechnen der Massen m(HCl) und m(HNO 3 ) aus den<br />
gegebenen Stoffmengen 3 mol HCl und 1 mol HNO 3 . Die Ergebnisse sind die Massen<br />
für den einzusetzenden Reinstoff (100% Massenanteil) (1). Zur Herstellung steht aber<br />
nur eine 20%ige HCL-Lösung und 60%ige HNO 3 -Lösung zur Verfügung. Mit Hilfe<br />
der Definition des Massenanteils ω erhält man die gesuchten Massen m(HCl-Ls 20%)<br />
und m(HNO 3 -Ls 60%) (2). → Gesuchte Massenverhältnis (3)<br />
(1) m = n * M → m(HCl) = n(HCl) * M(HCl) =<br />
= 3 mol * 36,46 g/mol = 109,38 g<br />
→ m(HNO 3 ) = n(HNO 3 ) * M(HNO 3 ) =<br />
= 1 mol * 63,02 g/mol = 63,02 g<br />
(2)<br />
m<br />
m(<br />
HCL)<br />
109,38g<br />
ω = → m(<br />
HCl − Ls20%)<br />
= = = 546,9g<br />
∑ m<br />
ω(<br />
HCl)<br />
0,2<br />
m(<br />
HNO3<br />
) 63,02g<br />
→ m(<br />
HNO3 − Ls60%)<br />
= = = 105,0333... g<br />
ω(<br />
HNO ) 0,6<br />
3<br />
(3)<br />
m(<br />
HCl − Ls20%)<br />
m(<br />
HNO − Ls60%)<br />
3<br />
546,9g<br />
=<br />
105,0333... g<br />
= 5,2<br />
oder<br />
m(<br />
HNO3<br />
− Ls60%)<br />
m(<br />
HCl − Ls20%)<br />
105,0333... g<br />
=<br />
546,9g<br />
= 0,192
2. 112 ml Schwefelsäure der Dichte 1,84 g/ml werden auf 2 l verdünnt. 5 ml dieser<br />
verdünnten Säure verbrauchen bis zur vollständigen Neutralisation 19,4 ml<br />
NaOH der Konzentration c = 0,5 mol/l. [Neutralisation: OH - + H + → H 2 O]<br />
Welchen Massenanteil H 2 SO 4 in % enthält die unverdünnte Säure?<br />
M(H 2 SO 4 ) = 98,08 g/mol<br />
geg.: V(H 2 SO 4 -Ls) = 112 ml; ρ(H 2 SO 4 -Ls) = 1,84 g/ml; V verd (H 2 SO 4 -Ls) = 2 l (Index<br />
„verd“ = „verdünnt“); V A (H 2 SO 4 -Ls) = 5 ml (Index „A“ = Anteil von 2 l<br />
verdünnter H 2 SO 4 -Ls); c(NaOH) = 0,5 mol/l; V(NaOH-Ls) = 19,4 ml;<br />
M(H 2 SO 4 ) = 98,08 g/mol<br />
ges.: ω(H 2 SO 4 )<br />
Neutralisationsreaktion: H 2 SO 4 + 2 NaOH → 2 H 2 O + Na 2 SO 4<br />
Erklärung des Lösungsweges: Gesucht ist der Massenanteil der unverdünnten<br />
Schwefelsäure ω(H 2 SO 4 ). Sie hat ein Volumen V(H 2 SO 4 -Ls) von 112 ml und die<br />
Dichte ρ(H 2 SO 4 -Ls) = 1,84 g/ml. Das Volumen der Schwefelsäure <strong>wird</strong> mit Wasser<br />
auf 2 l erhöht [V verd (H 2 SO 4 -Ls)]. Der Volumenanteil V A (H 2 SO 4 -Ls) = 5 ml von<br />
diesen 2 l verdünnter Schwefelsäure reagieren mit Natriumhydroxid in einer<br />
Neutralisationsreaktion. Aus den Angaben zu den Reaktionspartnern [V A (H 2 SO 4 -Ls)<br />
= 5 ml, c(NaOH) = 0,5 mol/l, V(NaOH-Ls) = 19,4 ml] läßt sich die Konzentration<br />
der verdünnten Schwefelsäure c verd (H 2 SO 4 ) berechnen (1). Da das Volumen der<br />
verdünnten Schwefelsäure [V verd (H 2 SO 4 -Ls) = 2l] bekannt ist, kann man mit der<br />
Formel n = c * V die Stoffmenge in der verdünnten Säure n verd (H 2 SO 4 ) leicht<br />
berechnen (2). Weil sich die Teilchenanzahl von H 2 SO 4 bei dem Verdünnungsprozeß<br />
nicht ändert – es <strong>wird</strong> nur reines Wasser zugegeben -, ist die Stoffmenge in 112 ml<br />
unverdünnter Schwefelsäure n(H 2 SO 4 ) genauso groß wie in der verdünnten<br />
[n verd (H 2 SO 4 )] (3). Aus n(H 2 SO 4 ) erhält man mit der Formel m = n * M leicht die<br />
Masse an reiner Schwefelsäure in der Lösung m(H 2 SO 4 ) (4). Setzt man m(H 2 SO 4 )<br />
mit der Masse der H 2 SO 4 -Lösung m(H 2 SO 4 -Ls) [aus m = ρ * V (5)] ins Verhältnis,<br />
erhält man den gefragten Massenanteil ω(H 2 SO 4 ) (6).<br />
(1) c verd (H 2 SO 4 ) ?<br />
2 * n A (H 2 SO 4 ) = n(NaOH)<br />
n = c * V → n A (H 2 SO 4 ) = c verd (H 2 SO 4 ) * V A (H 2 SO 4 -Ls)<br />
→ n(NaOH) = c(NaOH) * V(NaOH-Ls)<br />
Einsetzen und nach c verd (H 2 SO 4 ) auflösen:<br />
2 * n<br />
A<br />
( H SO ) = n(<br />
NaOH )<br />
2<br />
4<br />
2 * c<br />
verd<br />
( H SO ) * V ( H SO<br />
2<br />
4<br />
A<br />
2<br />
4<br />
− Ls)<br />
= c(<br />
NaOH ) * V ( NaOH − Ls)<br />
→ c<br />
verd<br />
c(<br />
NaOH ) * V ( NaOH − Ls)<br />
( H<br />
2SO4<br />
) =<br />
2* V ( H SO − Ls)<br />
A<br />
2<br />
4<br />
0,5mol<br />
/ l *19,4ml<br />
=<br />
2 *5ml<br />
= 0,97mol<br />
/ l
Erklärung: 1 Teilchen H 2 SO 4 reagiert mit 2 Teilchen NaOH zu Wasser und<br />
Natriumchlorid → 2 * n A (H 2 SO 4 ) = n(NaOH). Die Stoffmengen n A (H 2 SO 4 ) und<br />
n(NaOH ) ergeben sich aus n = c * V. Da die Konzentration von dem Volumen<br />
unabhängig ist, ist die Konzentration in 5 ml und 2 l gleich [c Verd (H 2 SO 4 )]. Das gilt<br />
nicht für die Stoffmenge, denn man nimmt von der verdünnten Lösung nur 5 ml von<br />
2000 ml. Deshalb ist die Stoffmenge in der verdünnten Schwefelsäure n verd (H 2 SO 4 )<br />
um den Faktor 400 größer als die Stoffmenge in dem Volumenanteil [n A (H 2 SO 4 )].<br />
(2) n verd (H 2 SO 4 ) ?<br />
n verd (H 2 SO 4 ) = c verd (H 2 SO 4 ) * V verd (H 2 SO 4 -Ls) =<br />
(3) n verd (H 2 SO 4 ) = n(H 2 SO 4 )<br />
n(H 2 SO 4 ) = 1,94 mol<br />
= 0,97 mol/l * 2 l = 1,94 mol<br />
(4) m = n * M → m(H 2 SO 4 ) = n(H 2 SO 4 ) * M(H 2 SO 4 ) =<br />
= 1,94 mol * 98,08 g/mol = 190,2752 g<br />
(5) m = ρ * V → m(H 2 SO 4 -Ls) = ρ(H 2 SO 4 -Ls) * V(H 2 SO 4 -Ls) =<br />
= 1,84 g/ml * 112 ml = 206,08 g<br />
(6)<br />
= m<br />
m(<br />
H<br />
2SO4<br />
) 190,2752g<br />
ω<br />
∑ → ω(<br />
H SO4<br />
) =<br />
=<br />
m<br />
m(<br />
H SO − Ls)<br />
206,08 g<br />
2<br />
=<br />
2 4<br />
92,3%<br />
3. Zur Bestimmung des Silbergehaltes einer Silberprobe werden 1,105 g abgewogen<br />
und in Salpetersäure gelöst. Zur vollständigen Ausfällung der Silberionen waren<br />
10,00 ml NaCl-Lösung mit c = 1 mol/l und 0,8 ml NaCl-Lösung mit c = 0,1 mol/l<br />
erforderlich. Berechnen Sie den Massenanteil Silber in der Probe in %.<br />
M(Ag) = 107,87 g/mol<br />
geg.: m Gem (Ag) = 1,105 g; V(NaCl-Ls1) = 10,00 ml; c 1 (NaCl ) = 1 mol/l;<br />
V(NaCl-Ls2) = 0,8 ml; c 2 (NaCl) = 0,1 mol/l; M(Ag) = 107,87 g/mol<br />
ges.: ω(Ag)<br />
2 Ag + 2 HNO 3 → 2 AgNO 3 + H 2 ; AgNO 3 + NaCl → AgCl ↓ + NaNO 3<br />
Erklärung: In der Aufgabe ist die Masse an verunreinigtem Silber gegeben<br />
[m Gem (Ag)]. Um den Massenanteil ω(Ag) berechnen zu können, benötigt man die<br />
Masse an reinem Silber m(Ag) in der Probe.<br />
Elementares Silber Ag <strong>wird</strong> unter Wasserstoffreisetzung H 2 zu Silbernitrat AgNO 3<br />
oxidiert. Die Silberionen Ag + werden vollständig mit zwei Natriumchloridlösungen<br />
unterschiedlicher Konzentration [c 1 (NaCl = 1 mol/l und c 2 (NaCl) = 0,1 mol/l) als<br />
Silberchlorid AgCl gefällt. 2 Teilchen Silber Ag reagieren bei der Redoxreaktion zu 2
Teilchen Silbernitrat AgNO 3 und 1 Teilchen AgNO 3 <strong>wird</strong> mit einem Teilchen<br />
Natriumchlorid NaCl zu Silberchlorid AgCl umgesetzt. Die Stoffmengen kann man<br />
also gleichsetzen (1). Die Stoffmenge von Natriumchlorid n(NaCl), die das AgNO 3<br />
ausfällt, erhält man durch Addition der beiden Stoffmengen der Einzellösungen<br />
[n 1 (naCl) und n 2 (NaCl)] (2). Diese lassen sich leicht mit der Formel n = c * V aus den<br />
Angaben im Aufgabentext berechnen (3). Die Masse von Silber m(Ag) und der<br />
Massenanteil an reinem Silber in der Probe ω(Ag) ergibt sich durch einsetzen in die<br />
entsprechenden Formeln (4),(5).<br />
(1) n(Ag) = n(AgNO 3 ) = n(NaCl)<br />
(2) n(NaCl) = n 1 (NaCl) + n 2 (NaCl)<br />
(3) n = c * V → n(Ag) = n(NaCl) = c 1 (NaCl) * V 1 (NaCl) + c 2 (NaCl) * V(NaCl)<br />
= 1 mol/l * 0,01 l + 0,1 mol/l * 8,0*10 -4 l = 0,01008 mol<br />
(4) m = n * M → m(Ag) = n(Ag) * M(Ag) = 0,01008 mol * 107,87 g/mol =<br />
= 1,0873296 g<br />
(5) = m<br />
m(<br />
Ag)<br />
1,0873296g<br />
ω<br />
∑ → ω( Ag)<br />
= =<br />
= 98,4%<br />
m<br />
m ( Ag)<br />
1,105 g<br />
Gem<br />
4. Berechnen Sie die Stoffmengenkonzentration von reinem Wasser !<br />
[ρ(H 2 O) = 1,00 g/ml; M(H 2 O) = 18,015 g/mol]<br />
geg.: M(H 2 O) = 18,015 g/mol, ρ(H 2 O) = 1,00 g/ml<br />
ges.: c(H 2 O) [mol/l]<br />
Erklärung: Gegeben ist nur die Dichte von Wasser ρ(H 2 O) und das Molekulargewicht<br />
M(H 2 O). Man muß die Definition für die Stoffmengenkonzentration so umformen,<br />
daß nur noch die gegebenen Größen enthalten sind. Einsetzen der Definition für die<br />
m(<br />
H<br />
2O)<br />
Stoffmenge n(H 2 O) ergibt einen Ausdruck, der den Bruch enthält (1). Da es<br />
V ( H<br />
2O)<br />
sich um reines Wasser handelt, kann man dafür die Dichte ρ(H 2 O) einsetzen (2).<br />
(1)<br />
n(<br />
H<br />
2O)<br />
c(<br />
H<br />
2O)<br />
= ; n =<br />
V ( H O)<br />
2<br />
m(<br />
H<br />
2O)<br />
→ c =<br />
M ( H O)<br />
2<br />
m(<br />
H<br />
2O)<br />
M ( H O) * V ( H O)<br />
2<br />
2<br />
(2)<br />
m(<br />
H<br />
2O)<br />
ρ(<br />
H<br />
2O)<br />
= → c(<br />
H<br />
2O)<br />
=<br />
V ( H O)<br />
2<br />
ρ(<br />
H<br />
2O)<br />
M ( H O)<br />
2<br />
1g<br />
/ ml<br />
=<br />
18,015g<br />
/ mol<br />
= 55,5mol<br />
/ l
5. Aus 200 mL einer 0,631 molaren NaCl-Lösung ( ρ = 1,15 g/mL ) soll durch<br />
Zugabe von festem NaCl, welches zu 2,7% verunreinigt ist, eine 5%ige Lösung<br />
hergestellt werden. Wieviel NaCl ist zuzugeben? [M(NaCl) = 58,44 g/mol]<br />
geg.: c(NaCl) = 0,631 mol/l; V(NaCl-Ls) = 200ml; ρ(NaCl-Ls) = 1,15 g/ml;<br />
ω fest (NaCl) = 1 – 0,027 = 0,973; ω(Gem) = 0,05; M(NaCl) = 58,44 g/mol<br />
ges.: m fest (NaCl)<br />
Erklärung: Hier handelt es sich um eine Mischungsaufgabe. Man mischt zu einer<br />
NaCl-Lösung der Konzentration c(NaCl) = 0,631 mol/l soviel festes NaCl mit dem<br />
Massenanteil ω fest (NaCl) = 0,973 [100% - Verunreinigung 2,7%] bis man ein 5%iges<br />
Gemisch erhält (1). Um die Masse an festem Natriumchlorid m fest (NaCl) aus der<br />
Mischungsgleichung berechnen zu können, benötigt man noch die Masse von<br />
Natriumchlorid in der Lösung m(NaCl) (2) und die Masse des Gemisches m(Gem) (3).<br />
(1) ω fest (NaCl) * m fest (NaCl) + m(NaCl) = ω(Gem) * m(Gem)<br />
0,973 * m fest (NaCl) + m(NaCl) = 0,05 * m(Gem)<br />
(2) m(NaCl) in der 0,631 molaren NaCl-Ls ?<br />
n = c * V → n(NaCl) = c(NaCl) * V(NaCl-Ls)<br />
m = n * M → m(NaCl) = n(NaCl) * M(NaCl) =<br />
(3) m(Gem) ?<br />
m(Gem) = m(NaCl-Ls) + m fest (NaCl)<br />
= c(NaCl) * V(NaCl) * M(NaCl) =<br />
= 0,631 mol/l * 0,2 l * 58,44 g/mol = 7,375128 g<br />
m = ρ * V → m(NaCl-Ls) = ρ(NaCl-Ls) * V(NaCl-Ls) =<br />
m(Gem) = 230 g + m fest (NaCl)<br />
Einsetzen:<br />
= 1,15 g/ml * 200ml = 230 g<br />
ω fest (NaCl) * m fest (NaCl) + m(NaCl) = ω(Gem) * [m(NaCl-Ls)+m fest (NaCl)]<br />
0,973 * m fest (NaCl) + 7,375128 g = 0,05 *[230 g + m fest (NaCl)]<br />
m fest (NaCl) = 4,47 g
6. In 100g Wasser werden 5g NaCl und 2g KCl gelöst, wodurch die Dichte von 1,00<br />
auf 1,06 g/mL ansteigt. Berechnen Sie den Massenanteil und die<br />
Stoffmengenkonzentration [mol/L] der Chlorid-Ionen in Lösung.<br />
M (NaCl) = 58,44 g/mol, M (KCl) = 74,55 g/mol, M (Cl) = 35,45 g/mol<br />
geg.: m(H 2 O) = 100 g; m(NaCl) = 5 g; m(KCl) = 2 g; ρ(H 2 O) = 1,00 g/ml; ρ(Ls) =<br />
1,06 g/ml; M(NaCl) = 58,44 g/mol; M(KCl) = 74,55 g/mol; M(Cl - ) = 35,45 g/mol<br />
ges.: c(Cl - ); ω(Cl - )<br />
Volumen der Lösung V(Ls)<br />
m(Ls) = m(NaCl) + m(KCl) + m(H 2 O) = 5 g + 2 g + 100 g = 107 g<br />
ρ =<br />
m<br />
m(<br />
Ls)<br />
107g<br />
→ V ( Ls)<br />
= = = 100,9433962ml<br />
V<br />
ρ(<br />
Ls)<br />
1,06g<br />
/ ml<br />
Stoffmenge der Chloridionen Cl - in der Lösung n(Cl - )<br />
n(Cl - ) = n(NaCl) + n(KCl)<br />
n =<br />
m<br />
M<br />
→ n(<br />
Cl<br />
−<br />
m(<br />
NaCl)<br />
m(<br />
KCl)<br />
) = n(<br />
NaCl)<br />
+ n(<br />
KCl)<br />
= +<br />
M ( NaCl)<br />
M ( KCl)<br />
5g<br />
2g<br />
=<br />
+<br />
= 0,112385... mol<br />
58,44g<br />
/ mol 74,55g<br />
/ mol<br />
=<br />
Konzentration c(Cl - ) und Massenanteil ω(Cl - ) ?<br />
c =<br />
n<br />
V<br />
→ c(<br />
Cl<br />
−<br />
) =<br />
−<br />
n(<br />
Cl )<br />
V ( Ls)<br />
0,112385... mol<br />
=<br />
0,1009433... l<br />
= 1,11mol<br />
/ l<br />
ω =<br />
m<br />
m<br />
∑<br />
; m = n * M<br />
→ ω =<br />
n * M<br />
m<br />
∑<br />
ω(<br />
Cl<br />
−<br />
) =<br />
−<br />
n(<br />
Cl ) * M ( Cl<br />
m(<br />
Ls)<br />
−<br />
)<br />
0,112385.... mol *35,45g<br />
/ mol<br />
=<br />
107g<br />
= 3,72%
7. Wieviel g Kaliumbromid, Mangandioxid mit 5% Verunreinigung und 30%ige<br />
Schwefelsäure sind zur Darstellung von 15 g freiem Brom erforderlich?<br />
[M (KBr) = 119,0 g/mol; M (MnO 2 ) = 86,94 g/mol; M (H 2 SO 4 ) = 98,08 g/mol;<br />
M (Br) = 79,9g/mol]<br />
geg.: ω(MnO 2 ) = 1- 0,05 = 0,95; ω(H 2 SO 4 ) = 0,3; m(Br 2 ) = 15 g;<br />
M(KBr) = 119,0 g/mol; M(MnO 2 ) = 86,94 g/mol; M(H 2 SO 4 ) = 98,08 g/mol;<br />
M(Br) = 79,9 g/mol<br />
ges.: m(KBr); m(MnO 2 ) 95% ; m(H 2 SO 4 -Ls 30%)<br />
2 KBr + MnO 2 + 2 H 2 SO 4 → Br 2 + MnSO 4 + K 2 SO 4 + 2 H 2 O<br />
n(KBr), n(MnO 2 ), n(H 2 SO 4 ) ?<br />
n(KBr) = 2 * n(Br 2 )<br />
n(MnO 2 ) = n(Br 2 )<br />
n(H 2 SO 4 ) = 2 * n(Br 2 )<br />
n(Br 2 ) ?<br />
m<br />
n = → n(<br />
Br<br />
M<br />
2<br />
m(<br />
Br2<br />
)<br />
) =<br />
M ( Br )<br />
m(<br />
Br2<br />
) 15g<br />
→ n(<br />
Br2<br />
) = =<br />
M ( Br2<br />
) 2 *79,9g<br />
/ mol<br />
n(Br 2 ) einsetzen.<br />
2<br />
= 0,093867... mol<br />
n(KBr) = 2 * n(Br 2 ) = 2 * 0,093867...mol = 0,187734...mol<br />
n(MnO 2 ) = n(Br 2 ) = 0,093867...mol<br />
n(H 2 SO 4 ) = 2 * n(Br 2 ) = 2 * 0,093867...mol = 0,187734...mol<br />
m(KBr), m(MnO 2 ), m(H 2 SO 4 ) ?<br />
m = n * M → m(KBr) = n(KBr) * M(KBr) =<br />
= 0,187734..mol * 119,0 g/mol = 22,34 g<br />
m(MnO 2 ) = n(MnO 2 ) * M(MnO 2 ) =<br />
= 0,093867…mol * 86,94 g/mol = 8,160826…g<br />
m(H 2 SO 4 ) = n(H 2 SO 4 ) * M(H 2 SO 4 ) =<br />
= 0,187734...mol * 98,08 g/mol = 18,41301…g
Die H 2 SO 4 -Ls ist nur 30%ig und das MnO 2 enthält 5% Verunreinigungen, bei<br />
der Berechnung ist man bis jetzt aber immer von einem 100%igen Gehalt<br />
ausgegangen.<br />
m(<br />
MnO )<br />
2<br />
95%<br />
1<br />
= * m(<br />
MnO2<br />
) =<br />
0,95<br />
1<br />
0,95<br />
*8,1608... g = 8,59g<br />
m(<br />
H<br />
2<br />
SO<br />
4<br />
− Ls30%)<br />
=<br />
1<br />
*<br />
0,3<br />
m(<br />
H<br />
2<br />
SO<br />
4<br />
) =<br />
1<br />
0,3<br />
*18,413... g = 61,38g<br />
8. 10 g kristallisiertes Kupfersulfat (5 Mol Kristallwasser pro Mol Kupfersulfat)<br />
werden in 100ml Wasser (m = 100 g) gelöst.<br />
Berechnen Sie den Gehalt der Lösung in Gewichtsprozent bezogen auf das<br />
wasserfreie Salz. Geben sie die Konzentration der Lösung in mol/l an.<br />
[M(CuSO 4 ) = 159,6 g/mol; M(H 2 O) = 18,02 g/mol]<br />
geg.: m(CuSO 4 *5 H 2 O) = 10 g; m(H 2 O) = 100 g; V(H 2 O) = 100ml;<br />
M(CuSO 4 ) = 159,6 g/mol; M(H 2 O) = 18,02 g/mol<br />
ges.: ω(CuSO 4 ); c(CuSO 4 )<br />
[CuSO 4 *5H 2 O] → CuSO 4 + 5 H 2 O<br />
c(CuSO 4 ) und ω(CuSO 4 ) ?<br />
c =<br />
n<br />
V<br />
→ c(<br />
CuSO<br />
4<br />
n(<br />
CuSO4<br />
)<br />
) =<br />
V ( CuSO − Ls)<br />
4<br />
n(<br />
CuSO4<br />
)<br />
=<br />
V ( H O)<br />
+ V ( H<br />
2<br />
K<br />
2<br />
O)<br />
ω =<br />
m<br />
m<br />
∑<br />
→ ω(<br />
CuSO<br />
4<br />
) =<br />
m(<br />
CuSO<br />
m(<br />
CuSO<br />
4<br />
4<br />
)<br />
− Ls)<br />
=<br />
m(<br />
CuSO<br />
4<br />
m(<br />
CuSO<br />
*5H<br />
2<br />
4<br />
)<br />
O)<br />
+ m(<br />
H<br />
2<br />
O)<br />
Unbekannte: n(CuSO 4 ), m(CuSO 4 ) und das Volumen des Kristallwassers V K (H 2 O)<br />
n(CuSO 4 ) ?<br />
n(CuSO 4 *5 H 2 O) = n(CuSO 4 )<br />
n =<br />
m<br />
M<br />
→ n(<br />
CuSO ) = n(<br />
CuSO<br />
4<br />
4<br />
*5H<br />
O)<br />
=<br />
2<br />
m(<br />
CuSO4<br />
*5H<br />
2O)<br />
M ( CuSO *5H<br />
O)<br />
4<br />
2<br />
=<br />
10g<br />
=<br />
(159,6g<br />
/ mol + 5*18,02g<br />
/ mol)<br />
= 0,040048... mol
m(CuSO 4 ) ?<br />
m = n * M → m(<br />
CuSO4<br />
) = n(<br />
CuSO4<br />
) * M ( CuSO4<br />
) =<br />
= 0,040048... mol *159,6g<br />
/ mol = 6,39167... g<br />
V K (H 2 O) ?<br />
n K (H 2 O) = 5 * n(CuSO 4 *5 H 2 O) = 5 * n(CuSO 4 )<br />
m = n * M<br />
→ m<br />
K<br />
( H O)<br />
= n<br />
2<br />
K<br />
( H O) * M ( H O)<br />
= 5* n(<br />
CuSO ) * M ( H O)<br />
=<br />
2<br />
2<br />
4<br />
2<br />
= 5* 0,040048... mol *18,02g<br />
/ mol = 3,6083... g<br />
ρ =<br />
m<br />
V<br />
→ V<br />
K<br />
mK<br />
( H<br />
2O)<br />
3,6083... g<br />
( H<br />
2O)<br />
= =<br />
ρ(<br />
H O)<br />
1g<br />
/ ml<br />
m(<br />
H<br />
2O)<br />
100g<br />
ρ(<br />
H<br />
2O)<br />
= = = 1g<br />
/ ml<br />
V ( H O)<br />
100ml<br />
2<br />
2<br />
= 3,6083... ml<br />
Einsetzen in den Ansatz:<br />
ω =<br />
m<br />
m<br />
∑<br />
→ ω(<br />
CuSO ) =<br />
4<br />
m(<br />
CuSO4<br />
)<br />
m(<br />
CuSO *5H<br />
O)<br />
+ m(<br />
H O)<br />
4<br />
2<br />
2<br />
6,39167... g<br />
=<br />
10g<br />
+ 100g<br />
= 5,8%<br />
c =<br />
n<br />
V<br />
n(<br />
CuSO4<br />
)<br />
→ c(<br />
CuSO4<br />
) =<br />
V ( CuSO − Ls)<br />
4<br />
n(<br />
CuSO4<br />
)<br />
=<br />
V ( H O)<br />
+ V ( H O)<br />
2<br />
K<br />
2<br />
=<br />
0,040048... mol<br />
=<br />
100ml<br />
+ 3,6083ml<br />
= 3,86533...*10<br />
−4<br />
mol / ml = 0,39mol<br />
/ l<br />
Anmerkung: Das Volumen des Kristallwassers muss man nicht unbedingt bei der<br />
Berechnung der Stoffmengenkonzentration c(CuSO 4 ) berücksichtigen, da man auch die<br />
Volumenänderung durch den Lösungsprozess vernachlässigt. Richtig wäre also auch:<br />
n(<br />
CuSO4<br />
)<br />
c ( CuSO4 ) = = 0,40mol<br />
/ l<br />
V ( H O)<br />
2
9. 800 g einer 42,1 %igen NaOH, 12500 g einer 40,7 %igen NaOH und 7200 g einer<br />
29,2 %igen NaOH werden gemischt. Berechnen Sie den Massenanteil w(NaOH)<br />
in der Mischung. Wieviel Kilogramm 32 %ige NaOH können aus der Mischung<br />
gewonnen werden?<br />
geg.: ω 1 = 0,421; m 1 = 800 g; ω 2 = 0,407; m 2 = 12500 g; ω 3 = 0,292; m 3 = 7200 g;<br />
ω(NaOH-Ls 32%) = 0,32;<br />
ges.: ω(Gem); m(NaOH-Ls 32%)<br />
Massenanteil der Mischung ω(Gem) ?<br />
ω 1 * m 1 + ω 2 * m 2 + ω 3 * m 3 = ω(Gem) * [m 1 + m 2 + m 3 ]<br />
0,421 * 800 g + 0,407 * 12500 g + 0,292 * 7200 g = ω(Gem) * [800+12500+7200]g<br />
ω(Gem) = 36,7 %<br />
m(NaOH-Ls 32%) ? [Anm.: durch Verdünnung mit H 2 O]<br />
ω(Gem) * m(Gem) + 0 * m(H 2 O) = ω(NaOH-Ls 32%) * m(NaOH-Ls 32%)<br />
0.367... * [800 + 12500+7200]g = 0,32 * m(NaOH-Ls 32%)<br />
m(NaOH-Ls 32%) = 23,52 kg<br />
Weitere Aufgaben<br />
Mischungsrechnen:<br />
<strong>1.</strong> Bei der Herstellung einer 50%-igen KOH-Lösung aus festem KOH mit einem<br />
Reinheitsgehalt von 90% und Wasser wurde zuviel Wasser verwendet, so daß<br />
eine 45%- ige Lösung entstand.<br />
Wieviel festes KOH (Reinheitsgehalt 90%) muß zu 200g dieser Lösung zugesetzt<br />
werden, damit die gewünschte Konzentration (50%) erreicht <strong>wird</strong> ?<br />
geg.: m(KOH-Ls 45%) = 200 g; ω(KOH-Ls 45 %) = 0,45; ω(Gem) = 0,5;<br />
ω fest (KOH) = 0,9<br />
ges.: m fest (KOH)<br />
ω(KOH-Ls 45 %) * m(KOH-Ls 45%) + ω fest (KOH) * m fest (KOH) = ω(Gem) *<br />
* [mKOH-Ls 45%) + m fest (KOH)]<br />
0,45 * 200 g + 0,9 * m fest (KOH) = 0,5 * [200 + m fest (KOH)]<br />
m fest (KOH) = 25 g
2. Auf welches Volumen sind 100 ml Kochsalzlösung mit 15 % Massenanteil und<br />
der Dichte 1,10 kg/dm 3 zu verdünnen, wenn daraus eine Lösung der<br />
Konzentration 900 mM hergestellt werden soll? [M(NaCl) = 58,443 g/mol]<br />
geg.: V(NaCl-Ls) = 100 ml; ρ(NaCl-Ls) = 1,10 kg/dm 3 = 1,10 g/ml; ω(NaCl-Ls) =<br />
0,15; c Gem (NaCl) = 900 mM = 0,9 mol/l; M(NaCl) = 58,443 g/mol<br />
ges.: V(Gem)<br />
ω(NaCl-Ls)*m(NaCl-Ls) + 0*m(H 2 O) = ω(Gem) * m(Gem) = m(NaCl)<br />
ω(NaCl-Ls)*ρ(NaCl-Ls)*V(NaCl-Ls) = c Gem (NaCl)*V(Gem)* M(NaCl)<br />
0,15 * 1,10 g/ml * 100 ml = 0,9 mol/l * V(Gem) * 58,443 g/mol<br />
V(Gem) = 0,31 l<br />
3. Wieviel 15%-ige NaOH erhält man durch Verdünnen von 1 L 50%-iger NaOH<br />
mit der Dichte ρ = 1644 kg / m 3 ?<br />
geg.: V(NaOH-Ls 50%) = 1 l; ρ(NaOH-Ls 50%) = 1644 kg/m 3 = 1,644 kg/l;<br />
ω(NaOH-Ls 50%) = 0,5; ω(Gem) = 0,15<br />
ges.: m(Gem)<br />
ω(NaOH-Ls 50%)*ρ(NaOH-Ls 50%)*V(NaOH-Ls 50%) + 0 * m(H 2 O) =<br />
= ω(Gem)*m(Gem)<br />
0,5 * 1,644 kg/l * 1 l = 0,15 * m(Gem)<br />
m(Gem) = 5,48 kg<br />
4. Wieviel cm 3 einer 98%-igen Schwefelsäure mit der Dichte ρ =1,84 g/ml müssen<br />
mit Wasser verdünnt werden um 5 dm 3 einer 2 molaren Schwefelsäure zu<br />
erhalten?<br />
[M(H 2 SO 4 ) = 98,09 g/mol]<br />
geg.: ω(H 2 SO 4 -Ls ) = 0,98; ρ(H 2 SO 4 -Ls) = 1,84 g/ml; V(Gem) = 5 dm 3 = 5 l;<br />
c Gem (H 2 SO 4 ) = 2 mol/l; M(H 2 SO 4 ) = 98,09 g/mol<br />
ges.: V(H 2 SO 4 -Ls)<br />
ω(H 2 SO 4 -Ls ) * ρ(H 2 SO 4 -Ls) * V(H 2 SO 4 -Ls) + 0 * m(H 2 O) =<br />
= c Gem (H 2 SO 4 ) * V(Gem) * M(H 2 SO 4 )<br />
0,98 * 1,84 g/ml * V(H 2 SO 4 -Ls) = 2 mol/l * 5 l * 98,09 g/mol<br />
V(H 2 SO 4 -Ls) = 544 ml = 544 cm 3
5. Aus wieviel Kilogramm einer 12,5 %igen Lösung müssen 56 kg Wasser<br />
abdestilliert werden, um eine 20 %ige Lösung zu erhalten?<br />
geg.: ω(Ls) = 0,125; m(H 2 O) = 56 kg; ω(Gem) = 0,2<br />
ges.: m(Ls)<br />
ω(Ls) * m(Ls) – 0 * m(H 2 O) = ω(Gem) * [m(Ls) – m(H 2 O)]<br />
0,125 * m(Ls) = 0,2 * [m(Ls) – 56 kg]<br />
m(Ls) = 149,3 kg<br />
6. Berechnen Sie die Masse an Eisessig [ω(HAc) = 1], die zur Erhöhung des<br />
Massenanteils von 3 * 10 6 mg 20 %iger Essigsäure auf 35 % notwendig ist.<br />
geg.: ω(HAc) = 1; ω(HAc-Ls) = 0,2; m(HAc-Ls) = 3 * 10 6 mg = 3 kg; ω(Gem) = 0,35<br />
ges.: m(HAc)<br />
ω(HAc-Ls) * m(HAc-Ls) + ω(HAc) * m(HAc) = ω(Gem) * [m(HAc-Ls) + m(HAc)]<br />
0,2 * 3 kg + 1 * m(HAc) = 0,35 * [3 kg + m(HAc)]<br />
m(HAc) = 0,6923 kg = 692,3 g<br />
7. Wieviel kg Salpetersäure mit den Massenanteilen von 85% und 20% benötigt<br />
man um 3 kg 30%iger Säure herzustellen?<br />
geg.: ω(HNO 3 85%) = 0,85; ω(HNO 3 20%) = 0,2; m(Gem) = 3 kg; ω(Gem) = 0,3<br />
ges.: m(HNO 3 85%); m(HNO 3 20%)<br />
m(HNO 3 20%) = m(Gem) – m(HNO 3 85%)<br />
ω(HNO 3 85%) * m(HNO 3 85%) + ω(HNO 3 20%) * [m(Gem) – m(HNO 3 85%)] =<br />
= ω(Gem) * m(Gem)<br />
0,85 * m(HNO 3 85%) + 0,2 * [3 kg – m(HNO 3 85%)] = 0,3 * 3 kg<br />
m(HNO 3 85%) = 0,4615… kg = 0,46 kg<br />
m(HNO 3 20%) = 3 kg – 0,4615… kg = 2,53846…kg = 2,54 kg
8. Wieviel mL einer 25%-igen Salzsäure der Dichte ( ρ = 1,127 kg/l) sind zur<br />
Darstellung von 1 * 10 -3 m 3 10%-iger Salzsäure der Dichte ρ = 1051 mg/ml nötig ?<br />
geg.: ω(HCl-Ls) = 0,25; ρ(HCl-Ls) = 1,127 kg/l; V(Gem) = 1 * 10 -3 m 3 = 1 l;<br />
ρ(Gem) = 1051 mg/ml = 1,051 kg/l; ω(Gem) = 0,1<br />
ges.: V(HCl-Ls)<br />
ω(HCl-Ls) * ρ(HCl-Ls) * V(HCl-Ls) + 0 * m(H 2 O) = ω(Gem) * ρ(Gem) *V(Gem)<br />
0,25 * 1,127 kg/l * V(HCl-Ls) = 0,1 * 1,051 kg/l * 1 l<br />
V(HCl-Ls) =0,373 l<br />
Stoffumsatz:<br />
<strong>1.</strong> Wieviel Gramm CO 2 werden freigesetzt, wenn 50g 80%iges Calciumcarbonat mit<br />
Salzsäure behandelt <strong>wird</strong> ? M(CO 2 ) = 44 g/mol, M(CaCO 3 ) = 100 g/mol<br />
geg.: m(CaCO 3 ) 80% = 50 g; ω(CaCO 3 ) = 0,8; M(CO 2 ) = 44 g/mol;<br />
M(CaCO 3 ) = 100 g/mol<br />
ges.: m(CO 2 )<br />
CaCO 3 + 2 HCl → CaCl 2 + CO 2 + H 2 O<br />
n(CO 2 ) = n(CaCO 3 )<br />
n(<br />
CO ) =<br />
2<br />
m(<br />
CO2<br />
)<br />
M ( CO )<br />
2<br />
=<br />
m(<br />
CaCO )<br />
3<br />
M ( CaCO )<br />
3<br />
ω(<br />
CaCO3) * m(<br />
CaCO3<br />
)<br />
n(<br />
CO2<br />
) =<br />
M ( CaCO )<br />
3<br />
80%<br />
0,8*50g<br />
=<br />
100g<br />
/ mol<br />
= 0,4mol<br />
m(<br />
CO ) = n(<br />
CO ) * M ( CO ) = 0,4mol<br />
* 44g<br />
/ mol = 17,6g<br />
2<br />
2<br />
2
2. Wieviel prozentig ist eine Natronlauge (M(NaOH) = 40 g/mol), die durch<br />
Auflösen von 11,5 g Natrium (M(Na) = 22,99 g/mol) in 500 g Wasser entsteht?<br />
geg.: m(Na) = 11,5 g; m(H 2 O) = 500 g; M(NaOH) = 40 g/mol; M(Na) = 22,99 g/mol<br />
ges.: ω(NaOH)<br />
2 Na + 2 H 2 O → 2 NaOH + H 2<br />
n(NaOH) = n(Na)<br />
n(<br />
NaOH ) =<br />
m(<br />
NaOH )<br />
M ( NaOH )<br />
=<br />
m(<br />
Na)<br />
M ( Na)<br />
=<br />
11,5 g<br />
22,99g<br />
/ mol<br />
= 0,500217... mol<br />
m(<br />
NaOH ) = n(<br />
NaOH ) * M ( NaOH ) = 0,500217... mol * 40g<br />
/ mol = 20,00869... g<br />
n(<br />
H<br />
2<br />
1 1 m(<br />
Na)<br />
) = * n(<br />
Na)<br />
= *<br />
2 2 M ( Na)<br />
=<br />
1<br />
2<br />
11,5 g<br />
*<br />
22,99g<br />
/ mol<br />
= 0,25109... mol<br />
m(<br />
H<br />
2<br />
) = n(<br />
H<br />
2<br />
) * M ( H<br />
2<br />
) = 0,25109... mol * 2*1g<br />
/ mol = 0,50218... g<br />
ω(<br />
NaOH ) =<br />
m(<br />
NaOH )<br />
m(<br />
NaOH ) + m(<br />
H O)<br />
− m(<br />
H<br />
2<br />
2<br />
)<br />
=<br />
20,00869... g<br />
20,00869... g + 500g<br />
− 0,50218... g<br />
=<br />
= 0,0385148... = 3,85%<br />
Anmerkung: Da die Massenabnahme durch die Wasserstoffentwicklung H 2 sehr<br />
gering ist, kann diese auch vernachlässigt werden. Richtig wäre also auch:<br />
ω ( NaOH ) =<br />
m(<br />
NaOH )<br />
m(<br />
NaOH ) + m(<br />
H<br />
2<br />
O)<br />
=<br />
20,00869... g<br />
20,00869... g + 500g<br />
= 3,85%
3. 25 ml einer Natronlauge (M(NaOH) = 40 g/mol) der Dichte ρ = 1,220 g/ml wurden<br />
mit Wasser auf 250 ml verdünnt. 50 ml der erhaltenen Lösung verbrauchten zur<br />
Neutralisation 24,88 ml Salzsäure mit c = 1 mol/l. Berechnen Sie den<br />
Massenanteil ω(NaOH) in der zur Analyse vorliegenden unverdünnten Lösung.<br />
geg.: V(NaOH-Ls) = 25 ml; ρ(NaOH-Ls) = 1,220g/ml; V verd (NaOH-Ls) = 250 ml;<br />
V Anteil (NaOH-Ls) = 50 ml; V(HCl-Ls) = 24,88 ml; c(HCL) = 1 mol/l;<br />
M(NaOH) = 40 g/mol<br />
ges.: ω(NaOH)<br />
NaOH + HCl → NaCl + H 2 O<br />
n(NaOH) = n(HCl)<br />
c verd (NaOH) * V Anteil (NaOH-Ls) = c(HCl) * V(HCl-Ls)<br />
c verd (NaOH) * 50 ml = 1 mol/l * 24,88 ml<br />
c verd (NaOH) = 0,4976 mol/l<br />
n verd (NaOH) = c verd (NaOH) * V verd (NaOH-Ls) = 0,4976 mol/l * 0,25 l = 0,1244 mol<br />
n verd (NaOH) = n(NaOH)<br />
m(NaOH) = n(NaOH) * M(NaOH) = 0,1244 mol * 40 g/mol = 4,976 g<br />
ω(<br />
NaOH ) =<br />
m(<br />
NaOH )<br />
m(<br />
NaOH − Ls)<br />
m(<br />
NaOH )<br />
=<br />
ρ(<br />
NaOH ) * V ( NaOH − Ls)<br />
4,976g<br />
=<br />
1,220g<br />
/ ml * 25ml<br />
=<br />
= 0,163<strong>1.</strong>.. = 16,3%<br />
4. Wieviel Gramm Chlorgas werden durch behandeln von 75 g Braunstein, der 92,4<br />
% MnO 2 enthält, mit HCl erhalten?<br />
M(Mn) = 54,94g/mol; M(Cl) = 35,45 g/mol; M(O) = 16,00 g/mol<br />
geg.: m(MnO 2 ) 92,4% = 75 g; ω(MnO 2 ) = 0,924; M(Mn) = 54,94g/mol;<br />
M(Cl) = 35,45 g/mol; M(O) = 16,00 g/mol<br />
ges.: m(Cl 2 )<br />
MnO 2 + 4 HCl → MnCl 2 + Cl 2 + 2 H 2 O<br />
n(Cl 2 ) = n(MnO 2 )
n(<br />
Cl ) =<br />
2<br />
m(<br />
Cl2<br />
)<br />
M ( Cl )<br />
2<br />
=<br />
m(<br />
MnO2<br />
)<br />
M ( MnO )<br />
2<br />
ω(<br />
MnO2<br />
) * m(<br />
MnO2<br />
)<br />
n(<br />
Cl2<br />
) =<br />
M ( MnO )<br />
2<br />
92,4%<br />
0,924*75g<br />
=<br />
54,94g<br />
/ mol + 2*16,00g<br />
/ mol<br />
= 0,797<strong>1.</strong>.. mol<br />
m(<br />
Cl ) = n(<br />
Cl ) * M ( Cl ) = 0,797<strong>1.</strong>.. mol * 2*35,45g<br />
/ mol = 56,51g<br />
2<br />
2<br />
2<br />
5. Wieviel Tonnen 73%iges Aluminium müssen mit wieviel Litern 1-molarer<br />
Salzsäure versetzt werden, um 50 Tonnen Wasserstoffgas zu erhalten?<br />
M(Al) = 26,98 g/mol; M(Cl) = 35,45 g/mol; M(H) = 1,01 g/mol<br />
geg.: c(HCl) = 1 mol/l; ω(Al) = 0,73; m(H 2 ) = 50 t = 5 * 10 7 g; M(Al) = 26,98 g/mol;<br />
M(Cl) = 35,45 g/mol; M(H) = 1,01 g/mol<br />
ges.: m(Al) 73%<br />
2 Al + 6 HCl → 2 AlCl 3 + 3 H 2<br />
3 * n(Al) = 2 * n(H 2 )<br />
n(<br />
Al)<br />
=<br />
m(<br />
Al)<br />
M ( Al)<br />
=<br />
2<br />
3<br />
m(<br />
H<br />
*<br />
M ( H<br />
2<br />
)<br />
)<br />
2<br />
=<br />
2<br />
3<br />
7<br />
5*10 g<br />
*<br />
2 *1,01g<br />
/ mol<br />
= 1,65016...*10<br />
7<br />
mol<br />
m(<br />
Al)<br />
= n(<br />
Al) * M ( Al)<br />
= 1,65016...*10<br />
7<br />
* 26,98g<br />
/ mol = 4,452...*10<br />
8<br />
g<br />
m(<br />
Al)<br />
73%<br />
m(<br />
Al)<br />
=<br />
ω(<br />
Al)<br />
=<br />
4,452...*10<br />
0,73<br />
8<br />
g<br />
8<br />
= 6,0988...*10 g = 610t<br />
n(HCl)= 2 * n(H 2 )<br />
m(<br />
HCl)<br />
n(<br />
HCl)<br />
=<br />
M ( HCl)<br />
m(<br />
H<br />
= 2 *<br />
M ( H<br />
2<br />
)<br />
)<br />
2<br />
7<br />
5*10 g<br />
= 2*<br />
2 *1,01g<br />
/ mol<br />
= 4,95...*10<br />
7<br />
mol<br />
V ( HCl)<br />
=<br />
n(<br />
HCl)<br />
c(<br />
HCl)<br />
=<br />
7<br />
4.95...*10 mol<br />
1mol<br />
/ l<br />
7<br />
7<br />
= 4,95...*10 l = 5,0 *10 l
6. Es sollen 500g Fluorwasserstoffsäure mit 40% Massenanteil dargestellt werden.<br />
Wieviel Flußspat [g] CaF 2 und Schwefelsäure [ml] ( 93,03% Massenanteil, ρ =<br />
1,828 g/ml ) sind einzusetzen?<br />
M (HF) = 20,01 g/mol; M (CaF 2 ) = 78,08 g/mol; M(H 2 SO 4 ) = 98,02 g/mol<br />
geg.: m(HF-Ls) = 500 g; ω(HF) = 0,4; ω(H 2 SO 4 ) = 0,9303; ρ(H 2 SO 4 -Ls) = 1,828<br />
g/ml; M(HF) = 20,01 g/mol; M(CaF 2 ) = 78,08 g/mol; M(H 2 SO 4 ) = 98,02 g/mol<br />
ges.: m(CaF 2 ); m(H 2 SO 4 -Ls)<br />
CaF 2 + H 2 SO 4 → 2 HF + CaSO 4<br />
n(CaF 2 ) = ½ * n(HF)<br />
n(<br />
CaF ) =<br />
2<br />
m(<br />
CaF2<br />
)<br />
M ( CaF )<br />
2<br />
=<br />
1 m(<br />
HF)<br />
*<br />
2 M ( HF)<br />
=<br />
1 ω(<br />
HF) * m(<br />
HF − Ls)<br />
*<br />
2 M ( HF)<br />
=<br />
1<br />
2<br />
0,4 *500g<br />
*<br />
20,01g<br />
/ mol<br />
= 4,99... mol<br />
m(<br />
CaF ) = n(<br />
CaF ) * M ( CaF ) = 4,99... mol * 78,08g<br />
/ mol = 390,20g<br />
2<br />
2<br />
2<br />
n(H 2 SO 4 ) = ½ * n(HF) = n(CaF 2 ) = 4,99...mol<br />
m(<br />
H SO ) = n(<br />
H SO ) * M ( H SO ) = 4,99... mol *98,02g<br />
/ mol = 489,85... g<br />
2<br />
4<br />
2<br />
4<br />
2<br />
4<br />
m(<br />
H<br />
2<br />
SO<br />
4<br />
m(<br />
H<br />
2SO4<br />
)<br />
− Ls)<br />
=<br />
ω(<br />
H SO )<br />
2<br />
4<br />
=<br />
489,85... g<br />
0,9303<br />
= 526,55... g<br />
V ( H<br />
2<br />
SO<br />
4<br />
) =<br />
m(<br />
H<br />
2SO4<br />
ρ(<br />
H SO<br />
2<br />
4<br />
−<br />
−<br />
Ls)<br />
Ls)<br />
526,55... g<br />
=<br />
1,828g<br />
/ ml<br />
= 288ml<br />
7. Zur Neutralisation von 2,7*10 4 µl Ca(OH) 2 -Lösung der Dichte 1,065 g/ml wurden<br />
20,2 ml HCl (c = 2 mol/l) verbraucht. Welchen Massenanteil [%] an Ca(OH) 2 hat<br />
die Lauge? [M(Ca(OH) 2 ) = 74,09 g/mol]<br />
geg.: V(Ca(OH) 2 -Ls) = 2,7*10 4 µl = 27 ml; ρ(Ca(OH) 2 -Ls) = 1,065 g/ml; V(HCl-Ls) =<br />
20,2 ml = 0,0202 l; c(HCl) = 2 mol/l; M(Ca(OH) 2 ) = 74,09 g/mol<br />
ges.: ω(Ca(OH) 2 )<br />
Ca(OH) 2 + 2 HCl → CaCl 2 + 2 H 2 O<br />
n(Ca(OH) 2 ) = ½ * n(HCl)<br />
n(Ca(OH) 2 ) = ½ * c(HCl) * V(HCl-Ls) = ½ * 2 mol/l * 0,0202 l = 0,0202 mol<br />
m(Ca(OH) 2 ) = n(Ca(OH) 2 * M(Ca(OH) 2 ) = 0,0202 mol * 74,09 g/mol = 1,49…g<br />
m(Ca(OH) 2 -Ls) = ρ(Ca(OH) 2 -Ls) * V(Ca(OH) 2 -Ls) = 1,065 g/ml * 27 ml = 28,755 g
m(<br />
Ca(<br />
OH )<br />
2<br />
) 1,49... g<br />
ω ( Ca(<br />
OH )<br />
2<br />
) =<br />
= = 0,05204... = 5,2%<br />
m(<br />
Ca(<br />
OH ) − Ls)<br />
28,755g<br />
2<br />
8. 4,9 g Kaliumchlorat KClO 3 werden in einem Reagenzglas mit Braunstein MnO 2<br />
gemischt, und das Gemisch <strong>wird</strong> gewogen. Das Reagenzglas <strong>wird</strong> dann eine<br />
bestimmte Zeitlang erhitzt, wobei ein Teil des Kaliumchlorats unter der<br />
katalytischen Wirkung des Braunsteins in Kaliumchlorid und Sauerstoff<br />
umgewandelt <strong>wird</strong>. Nach Reaktionsende <strong>wird</strong> das Reagenzglas erneut gewogen.<br />
Die Massenabnahme beträgt 0,384 g. Welcher Massenanteil des Kaliumchlorats<br />
in % ist zersetzt worden?<br />
M(K) = 39,098 g/mol; M(Cl) = 35,453 g/mol; M(O) = 15,999 g/mol<br />
geg.: m(KClO 3 ) = 4,9 g; m A (O 2 ) = 0,384 g; M(K) = 39,098 g/mol;<br />
M(Cl) = 35,453 g/mol; M(O) = 15,999 g/mol [Index A → Anteil]<br />
ges.: ω(KClO 3 )<br />
2 KClO 3 → 2 KCl + 3 O 2<br />
3 * n A (KClO 3 ) = 2 * n A (O 2 )<br />
n<br />
A<br />
( KClO<br />
3<br />
) =<br />
m<br />
M<br />
A<br />
A<br />
( KClO<br />
3<br />
( KClO<br />
3<br />
)<br />
)<br />
=<br />
2 m(<br />
O2<br />
)<br />
*<br />
3 M ( O )<br />
2<br />
=<br />
2<br />
3<br />
0,384g<br />
*<br />
2*15,999g<br />
/ mol<br />
= 8,00...*10<br />
−3<br />
mol<br />
m<br />
A<br />
( KClO<br />
3<br />
= 8,00...*10<br />
) = n<br />
−3<br />
= 0,98044... g<br />
A<br />
( KClO<br />
3<br />
) * M<br />
A<br />
( KClO<br />
3<br />
) =<br />
mol * (39,098g<br />
/ mol + 35,453g<br />
/ mol + 3*15,999g<br />
/ mol)<br />
ω(<br />
KClO<br />
3<br />
) =<br />
m<br />
A<br />
( KClO<br />
m(<br />
KClO<br />
3<br />
3<br />
)<br />
)<br />
0,98044... g<br />
=<br />
4,9g<br />
= 0,20009... = 20,0%<br />
9. 1*10 3 µl einer Natronlauge neutralisieren 0,045 g Schwefelsäure mit 10%<br />
Massenanteil. Wieviel g 90%iges Natriumhydroxid müssen in 1Liter dieser<br />
Natronlauge gelöst werden, damit man eine Lösung mit c (NaOH) = 0,1 mol/l<br />
erhält?<br />
M (H 2 SO 4 ) = 98,08 g/mol; M (NaOH) = 40,00 g/mol<br />
geg.: V A (NaOH-Ls) = 1*10 3 µl = 1*10 -3 l; m(H 2 SO 4 ) 10% = 0,045 g; ω(H 2 SO 4 ) = 0,1;<br />
ω(NaOH) = 0,9; V(NaOH-Ls) = 0,9; c(NaOH) = 0,1 mol/l; M(H 2 SO 4 ) = 98,08 g/mol;<br />
M(NaOH) = 40,00 g/mol; [Index A → Anteil)<br />
ges.: m(NaOH) 90%<br />
2 NaOH + H 2 SO 4 → Na 2 SO 4 + 2 H 2 O<br />
n A (NaOH) = 2 * n(H 2 SO 4 )
n<br />
A<br />
m(<br />
H<br />
2SO4<br />
)<br />
( NaOH ) = 2*<br />
M ( H SO )<br />
2<br />
4<br />
ω(<br />
H<br />
2SO4<br />
) * m(<br />
H<br />
2SO4<br />
)<br />
= 2 *<br />
M ( H SO )<br />
2<br />
4<br />
10%<br />
0,1*0,045g<br />
= 2 *<br />
98,08g<br />
/ mol<br />
= 9,176...*10<br />
−5<br />
mol<br />
c<br />
A<br />
n<br />
A<br />
( NaOH )<br />
( NaOH ) =<br />
V ( NaOH − Ls)<br />
A<br />
−5<br />
9,176...*10 mol<br />
=<br />
−3<br />
1*10 l<br />
= 0,09176... mol / l<br />
∆c(<br />
NaOH ) = c<br />
A<br />
( NaOH ) − c(<br />
NaOH ) = 0,1mol<br />
/ l − 0,09176... mol / l = 8,238...*10<br />
−3<br />
mol / l<br />
∆n(<br />
NaOH ) = ∆c(<br />
NaOH ) * V ( NaOH − Ls)<br />
= 8,238...*10<br />
−3<br />
mol / l *1l<br />
= 8,238...*10<br />
−3<br />
mol<br />
∆m(<br />
NaOH ) = ∆n(<br />
NaOH ) * M ( NaOH ) = 8,238...*10<br />
−3<br />
mol * 40,00g<br />
/ mol = 0,3295... g<br />
m(<br />
NaOH )<br />
90%<br />
=<br />
∆m(<br />
NaOH )<br />
ω(<br />
NaOH )<br />
0,3295... g<br />
=<br />
0,9<br />
= 0,37g<br />
10. 0.88g eines Kaliumbromidsalzes wurden gelöst und die Lösung auf 250 mL<br />
verdünnt. Damit das Bromid vollständig ausgefällt werden konnte, mussten zu<br />
100 mL dieser Lösung 30.3 mL einer Silbernitratlösung (c= 0.1 mol/L)<br />
zugegeben werden. Berechnen Sie den Massenanteil des Bromids in der<br />
ursprünglichen Probe. [M(Br) = 79,904 g/mol]<br />
geg.: m Gem (KBr) = 0,88 g; V(KBr-Ls) = 250 ml = 0,25 l; V A (KBr-Ls) = 100 ml = 0,1 l;<br />
V(AgNO 3 -Ls) = 30,3 ml; c(AgNO 3 ) = 0,1 mol/l; M(Br) = 79,904 g/mol;<br />
[Index A → Anteil]<br />
ges.: ω(Br - )<br />
AgNO 3 + KBr → AgBr + KNO 3<br />
n(KBr) = n(AgNO 3 )
n<br />
A<br />
( KBr)<br />
= n(<br />
AgNO<br />
3<br />
) = c(<br />
AgNO<br />
3<br />
) * V ( AgNO<br />
3<br />
− Ls)<br />
= 0,1mol<br />
/ l * 0,0303l<br />
= 3,03*10<br />
−3<br />
mol<br />
c(<br />
KBr)<br />
= c<br />
A<br />
( KBr)<br />
=<br />
V<br />
A<br />
nA<br />
( KBr)<br />
( KBr − Ls)<br />
3,03*10<br />
=<br />
0,1l<br />
−3<br />
mol<br />
= 0,0303mol<br />
/ l<br />
n(<br />
Br<br />
−<br />
) = n(<br />
KBr)<br />
= c(<br />
KBr) * V ( KBr − Ls)<br />
= 0,0303mol<br />
/ l *0,25l<br />
= 7,575*10<br />
−3<br />
mol<br />
m(<br />
Br<br />
−<br />
) = n(<br />
Br<br />
−<br />
) * M ( Br)<br />
= 7,575*10<br />
−3<br />
mol *79,904g<br />
/ mol = 0,605... g<br />
ω(<br />
Br<br />
−<br />
) =<br />
−<br />
m(<br />
Br )<br />
m ( KBr)<br />
Gem<br />
0,605... g<br />
=<br />
0.88g<br />
= 68,8%<br />
1<strong>1.</strong> 25mL einer Bariumchloridlösung enthalten 2,51 g BaCl 2 x 2 H 2 O, die Dichte der<br />
Lösung ist 1,07 g/mL. Geben Sie die Zusammensetzung der Lösung in<br />
Gewichtsprozent und molarer Konzentration an (bezogen auf BaCl 2 ).<br />
(M(H 2 O) = 18 g/mol; M(Ba) = 137,3 g/mol; M(Cl) = 35,5 g/mol)<br />
geg.: V(BaCl 2 -Ls) = 25 ml = 0,25 l; m(BaCl 2 *2 H 2 O) = 2,51 g;<br />
ρ(BaCl 2 -Ls) = 1,07 g/ml; M(H 2 O) = 18 g/mol; M(Ba) = 137,3 g/mol;<br />
M(Cl) = 35,5 g/mol<br />
ges.: ω(BaCl 2 ); c(BaCl 2 )<br />
n(<br />
BaCl ) = n(<br />
BaCl<br />
2<br />
2<br />
m(<br />
BaCl2<br />
* 2H<br />
2O)<br />
* 2H<br />
2O)<br />
=<br />
M ( BaCl * 2H<br />
O)<br />
2,51g<br />
=<br />
= 0,01027... mol<br />
(137,3 + 2*35,5 + 2*18) g / mol<br />
2<br />
2<br />
=<br />
m(<br />
BaCl ) = n(<br />
BaCl ) * M ( BaCl ) = 0,01027... mol * (137,3 + 2*35,5) g / mol = 2,140<strong>1.</strong>.. g<br />
2<br />
2<br />
2<br />
ω(<br />
BaCl ) =<br />
2<br />
m(<br />
BaCl2<br />
)<br />
m(<br />
BaCl − Ls)<br />
2<br />
=<br />
ρ(<br />
BaCl<br />
2<br />
m(<br />
BaCl2<br />
)<br />
− Ls) * V ( BaCl<br />
2<br />
− Ls)<br />
2,140<strong>1.</strong>.. g<br />
=<br />
1,07g<br />
/ ml * 25ml<br />
= 0,080... = 8,0%<br />
n(<br />
BaCl2<br />
)<br />
c(<br />
BaCl2<br />
) =<br />
V ( BaCl − Ls)<br />
2<br />
0,01027... mol<br />
=<br />
0,025l<br />
= 0,41mol<br />
/ l