Wie berechnet man die Masse an calciumhydroxid, das zur neutralisation von 1l schwefelsäure der konzentration c(H2So4) = 1mol/l?
Danke im Vorraus.
4 Antworten
1. Reaktionsgleichung aufstellen
2. Stoffmenge von Schwefelsäure berechnen (ebenfalls das Verhältnis aufstellen zwischen Calciumhydroxid & Schwefelsäure)
3. Stoffmenge mal die molare Masse = Masse (Calciumhydroxid)
Ich weiß, konnte es leider nicht mehr ändern, da die bearbeitungszeit nicht mehr ausreichte XD
Das macht man nicht so. Man nimmt statt Calciumhydroxid die viel billigere, völlig ungefährliche Kreide (Calciumcarbonat) und kippt davon solange welche rein, wie es heftig schäumt. Dann, bei 1 Liter zu neutralisierende Flüssigkeit, noch 2 Löffel zur Sicherheit dazu, und schon ist die Schwefelsäure hinreichend neutralisiert.
Mein Lieber, das mag sein – aber es geht um das Rechenprinzip und nicht um die chemische Richtigkeit (an dieser Stelle)...letztere ist natürlich wichtig, aber der Fragesteller muss erst die Grundprinzipien des stöchiometrischen Rechnens lernen.
Klar, meine Kleene, es gibt zwei Seiten: Die von dir richtig, vollständig und ausführlich dargestellte Theorie, in der man vieles berechnen kann. Und die Praxis, in welcher die Chemie ihre Wundertüte öffnet.
Hi!
Indem man sich an den Tisch setzt und darüber nachdenkt :D
Erstmal klären wir die Formeln von Schwefelsäure und Calciumhydroxid.
Schwefelsäure ist H2SO4, Calciumhydroxid ist Ca(OH)2.
Man schaut: Was ist gegeben, was ist gesucht?
- Wir wissen erstmal, dass wir einen Liter Schwefelsäure haben, also V(H2SO4) = 1L.
- Zudem ist die Stoffmengenkonzentration der Säure bekannt. Diese beträgt c(H2SO4) = 1 mol/L.
- Und was ist gesucht? Die Masse an Calciumhydroxid, also m[Ca(OH)2].
Nun stellt man als erstes die Reaktionsgleichung auf. Hier reagieren eine Säure und eine Base in einer Neutralisationsreakton, d.h. es entsteht das Salz der Schwefelsäure. Die Reaktionsgleichung ist folgende:
H2SO4 + Ca(OH)2 ⇌ Ca2SO4 + 2 H2O
Nun wissen wir, dass Calciumsulfat und Wasser entstanden ist. Aber eigentlich ist das nicht wirklich wichtig! Ich mag dir eben erklären, wie wir das rechnen. Wir stellen eine Formel auf, in die wir am Ende nur noch unsere gegebenen Werte einsetzen müssen und unsere Lösung genauer erhalten, als wenn wir das in den Einzelschritten berechnen.
Zunächst ist IMMER das Stoffmengenverhältnis von bekanntem zu gesuchtem Stoff wichtig! Denn mit diesem Verhältnis arbeiten wir weiter!
Dieses kriegst du ganz einfach heraus, indem du dir die Stöchiometrischen Faktoren vor den an der Reaktion beteiligten Stoffen ansiehst. Wenn nichts davor steht, denke dir dort eine 1 hin. In diesem Fall reagieren ein Mol Schwefelsäure mit einem Mol Calciumhydroxid zu einem Mol Calciumsulfat und zwei Mol Wasser. Natürlich haben wir nicht immer zwangsläufig ein Mol vom einen, ein Mol vom anderen Stoff - dies dient jetzt der Einfachheit halber. Das Verhältnis dieser Stoffmengen muss aber gleich bleiben! Wir nehmen an, wir brauchen ein Mol von einem Stoff und drei Mol von einem anderen Stoff (z.B. 3 H2 + N2 -> 2 NH3). Dann kannst du auch 0,1 Mol von einem Stoff nehmen, du brauchst dann aber zwangsläufig 0,3 Mol vom anderen Stoff, damit dieses Verhältnis 1:3 bestehen bleibt!
Diesen Sachverhalt machen wir uns nun zu Nutze, indem wir eben dieses Verhältnis ermitteln. Dazu müssen wir schauen: Was ist unsere gesuchte Größe, bei welcher haben wir alle entscheidenden Werte gegeben? Du wirst feststellen, dass wir von Ca(OH)2 die Masse ermitteln wollen, dies also unsere gesuchte Größe ist. Bei H2SO4 sind alle entscheidenden Werte gegeben, also ist dies unsere gegebene Größe. Und welche stöchiometrischen Faktoren stehen davor? Logisch - bei beiden 1. Daraus lässt sich also schließen, dass man gleiche Stoffmengen braucht. In einer Formel ausgedrückt bedeutet das:
n[Ca(OH)2] / n(H2SO4) = 1/1
<=> n[Ca(OH)2] = n(H2SO4).
Nun wirst du schnell sehen, dass du weder die Stoffmenge vom Calxiumhydroxid noch die Stoffmenge von der Schwefelsäure gegeben hast. Das heißt, wir müssen dafür andere Formeln nehmen, in denen n, aber auch unsere gegebenen oder gesuchten Werte irgendwie drin vorkommen! Da gibt es zwei wichtige:
n = m/M
C = n/V - umgeformt: n = V*C
Aber welches n müssen wir mit welcher Formel ersetzen? Um dies zu ermitteln, schaust du einfach in deine Aufgabenstellung. Bei Ca(OH)2 ist m gesucht, d.h., wir werden dort erstere Formel für n einsetzen. Bei H2SO4 haben wir aber C und V in der Aufgabenstellung vorgegeben, dort werden wir also n mit der letzteren Formel ersetzen. Das sieht dann wie folgt aus:
m[Ca(OH)2] / M[Ca(OH)2] = C(H2SO4) * V(H2SO4)
Allerdings suchen wir m[Ca(OH)2), also müssen wir das noch danach umstellen. Dazu multiplizieren wir mit M:
m[Ca(OH)2] = C(H2SO4) * V(H2SO4) * M[Ca(OH)2]
Denn: Wir haben auch M[Ca(OH)2]! Dies kann man aus dem Periodensystem ermitteln: M[Ca(OH)2] = 74,09 g/mol
Nun alle Werte einsetzen und wir erhalten:
m[Ca(OH)2] = 74,09 g
Bei dieser Aufgabe müsste man eigentlich nicht so umständlich rechnen, aber ich wollte dir nur ganz allgemein zeigen, wie man vorzugehen hat. Folgende Schritte sind also zu beachten:
- Reaktionsgleichung ermitteln
- Daraus das stöchiometrische Verhältnis von gesuchter zu gegebener Größe ermitteln
- Aus dem, was gegeben ist, eventuell auch in mehreren Schritten andere Formeln einsetzen und so umformen, dass das Gesuchte auf einer Seite steht und man alle Werte nur noch einsetzen braucht.
- Werte einsetzen - fertig!
Dieses Schema wird dir immer wieder begegnen, Stöchiometrie ist unheimlich wichtig! Vielleicht konnte ich dir mit meiner Antwort ja etwas weiterhelfen. Falls dennoch etwas offen geblieben sein sollte, melde dich gern!
LG
Das bedeutet ja, dass wir genau 1 mol Schwefelsäure haben. (die Konzentrationsangabe sagt, dass man in jedem Liter 1 mol Schwefelsäure hat. Und jetzt ist es so, dass wir genau 1 Liter haben).
Dann stellt sich die Frage: Wieviele H+ Ionen haben wir dann (pro Molekül Schwefelsäure)? Also ist es so, dass immer 1 H+ Ion abgegeben wird, oder vielleicht 2? (ich weiß das nicht mehr genau, das wäre dann deine Aufgabe, kann man aber leicht ergooglen).
Wenn 1, heißt das wir haben 1 mol H+ ionen. Wenn 2, dann 2 mol H+ Ionen.
Dieselbe Frage müsstest du dir bei Calciumhydroxid stellen. Wenn man es löst, wieviel OH-Ionen? Man braucht ja dann genau 1 mol OH- Ionen oder 2, je nachdem, was vorher rauskam.
Dann weißt du welche Stoffmenge du an Calciumhydroxid benötigst.
Die Stoffmenge in mol kannst du ja in die Masse umrechnen (http://www.tomchemie.de/Mathe/4/4.1.3%20umrechnen_masse%20Stoffmenge%20ueber%20die%20Molare%20Masse.htm). Dafür brauchst du die molare Masse von Calciumhydroxid.
So löst du die Aufgabe.
Prinzipiell richtig erklärt. Nur ist dein erster Schritt etwas verwirrend für jemanden, der bereits chemische Gleichgewichte hatte und weiß, dass nicht alle Säuren vollständig oder wie hier in zwei Protolysestufen dissoziieren. Das aber nur nebenbei – das wird erst bei pH-Wert-Berechnung und Verschiebung des chemischen Gleichgewichts wichtig – sonst gut erklärt! Gilt halt nur für GENAU DIESES Beispiel.
Richtige Antwort, allerdings würde ich immer erst damit anfangen, das Stoffmengenverhältnis aus der Reaktionsgleichung zu ermitteln :)