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Transkript Herstellung von Calciumcarbonat – Berechnung (Übungsvideo)

Hallo und herzlich willkommen. Das Thema dieses heutigen Videos lautet: Stöchiometrische Berechnungen. Du wirst in diesem Film erfahren, was Stöchiometrie ist und wie man stöchiometrische Berechnungen durchführt. Um das Video zu verstehen, solltest du allerdings bereits wissen 1. was Stoffmenge, Masse und Molmasse sind und 2. was eine Reaktionsgleichung ist. Zu beiden Punkten gibt es ein eigenständiges Video. Zunächst die ganz allgemeine Frage: Was ist Stöchiometrie? Um diese Frage zu beantworten, ist es hilfreich, sich einmal irgendeine Reaktionsgleichung anzuschauen, z.B. diese hier: Wasserstoff reagiert mit Sauerstoff zu Wasser, oder genauer formuliert: 2 Moleküle Wasserstoff reagieren mit einem Molekül Sauerstoff zu 2 Molekülen Wasser. Wasserstoff und Sauerstoff sind hier die Edukte, also die Ausgangsstoffe und Wasser wäre das Produkt, also der Stoff, der entsteht, im Laufe der Reaktion. Wie man also sieht, gibt die Gleichung das Mengenverhältnis wieder, welches zwischen Edukten und Produkten herrscht. Man kann auch sagen: Das Mengenverhältnis zwischen Edukten und Produkten ist durch die Reaktionsgleichung festgelegt. Schaut man sich die Gleichung noch etwas genauer an, dann wird man feststellen, dass Edukte und Produkte exakt dieselbe Anzahl und dieselbe Art von Atomen enthalten. In unserem Beispiel haben wir auf der linken Seite 2×2, also 4 Wasserstoffatome und auf der rechten Seite ebenso. Auf der linken Seite, also der Eduktseite, haben wir 2 Sauerstoffatome und auf der rechten Seite auch 2 Sauerstoffatome. Edukte und Produkte enthalten nach Art und Anzahl dieselben Atome. Aus dieser Erkenntnis kann man dann auch den Rückschluss ziehen, dass die Gesamtmasse der Edukte der Gesamtmasse der Produkte entspricht, denn wie gesagt, es ging ja kein Atom verloren und es kam auch keines hinzu. Die Atome wurden nur umgruppiert. Und mit diesen Betrachtungen im Hinterkopf kann man nun auch sagen, was genau die Stöchiometrie ist. Die Stöchiometrie ist jener Teil der Chemie, der sich mit der quantitativen, d.h. der mengenmäßigen Betrachtung von chemischen Reaktionen beschäftigt. Die Stöchiometrie beschäftigt sich folglich mit Fragen wie: "Wieviel Produkt entsteht, wenn ich eine bestimmte Menge des Eduktes vollständig reagieren lasse?", oder: "Wie viel Edukt muss ich einsetzen, um eine bestimmte Menge Produkt zu erhalten?" Ich denke, das wird am besten anhand eines konkreten Beispiels deutlich. Die Beispielfrage lautet: Wie viel Calciumoxid kann ich aus 2 kg Calciumcarbonat herstellen? Der 1. Schritt bei der Lösung dieses Problems wäre die Reaktionsgleichung aufzustellen. Calciumcarbonat ist CaCO3, das weiß man eben und das reagiert zu Calciumoxid, CaO, auch das weiß man und außerdem entsteht noch CO2, nun, das weiß man eben auch. Die berechtigte Frage lautet nun natürlich: Woher weiß ich denn, dass die Reaktionsgleichung so lautet? Nun ja, zur Not liest man eben in einem Buch nach. Tatsache ist aber, ohne die korrekte Reaktionsgleichung kann man keine stöchiometrischen Berechnungen durchführen. So, und an dieser Stelle ein wichtiger Hinweis: Alle folgenden Berechnungen basieren auf der Gleichung: n= m/M. Es wäre schön, wenn ihr euch an diese Gleichung erinnert. Sie beschreibt die Beziehung zwischen der Stoffmenge "n", der Masse "m" und der Molmasse "M". Und im nächsten Schritt können wir uns nun eine Tabelle erstellen, bei der zu jedem in der Reaktionsgleichung vorkommenden Stoff Stoffmenge, Masse und Molmasse aufgelistet werden und in diese Tabelle tragen wir nun die Werte ein, die wir schon kennen, aus der Fragestellung. Da wäre zunächst die Angabe, dass wir 2 kg Calciumcarbonat haben, das wäre die Masse des Calciumcarbonats, die wir sinnvollerweise gleich in Gramm umschreiben, also 2000 g. Die nächsten bekannten Größen wären die Molmassen, der 3 beteiligten Verbindungen. Die können wir nämlich ganz leicht mit Hilfe der Summenformeln der Verbindungen und einem Periodensystem berechnen. Hier ergeben sich als Molmassen für die drei Verbindungen Calciumcarbonat, Calciumoxid und Kohlendioxid in dieser Reihenfolge die Werte: 100 g/mol, 56 g/mol und 44 g/mol. Und nun können wir anfangen zu rechnen. Mit Hilfe der vorhin erwähnten Beziehung können wir nämlich nun aus der Masse und der Molmasse des Calciumcarbonats die Stoffmenge des Calciumcarbonats berechnen. Das machen wir, indem wir 2000 g durch 100 g/mol teilen und das Ergebnis lautet dann 20 mol, d.h. 2000 g Calciumcarbonat entsprechen 20 mol. Wenn wir uns nun die Reaktionsgleichung anschauen, dann können wir daraus ablesen, dass aus 1 mol Calciumcarbonat auch 1 mol Calciumoxid entsteht. Folglich werden genau 20 mol Calciumoxid entstehen. Das Gleiche gilt übrigens für das 2. Produkt, nämlich das Kohlendioxid, auch hier entsteht pro mol Calciumcarbonat 1 mol Kohlendioxid, aus 20 mol Calciumcarbonat entstehen folglich 20 mol Kohlendioxid. Und da wir nun für die beiden Stoffe Calciumoxid und Calciumcarbonat jeweils die Stoffmenge und die Molmasse kennen, können wir mit Hilfe unserer Zauberformel daraus die jeweiligen Massen berechnen. Es ergibt sich für das Calciumoxid die Masse von 1120 g und für das Kohlendioxid die Masse 880 g. Und nun noch eine kleine Gegenprobe, ob unser Ergebnis auch stimmt. Wir addieren die Massen der Produkte, also 1120 g + 880 g und erhalten daraus 2000 g und das ist genau die Masse des Eduktes, nämlich des Calciumcarbonats. Kurz: Unsere Berechnung entspricht dem Prinzip der Erhaltung der Masse bei einer Reaktion. Der Antwortsatz auf die gestellte Aufgabe lautet folglich: Ich kann 1120 g Calciumoxid aus 2 kg Calciumcarbonat herstellen. Nun noch ein 2. Beispiel. Wieviel Kohlendioxid entsteht bei der Verbrennung von 1 kg Pentan? Und wieder besteht der 1. Schritt zur Lösung der Aufgabe darin, die Reaktionsgleichung aufzustellen. Die holt man sich entweder aus einem Buch oder man klamüsert sie sich selbst zusammen, so wie ich jetzt hier. C5H12 ist die Summenformel von Pentan, verbrennen bedeutet Reaktion mit Sauerstoff, also mit O2, wobei bei dieser Reaktion offensichtlich Kohlendioxid entsteht, also CO2, und dass dann noch Wasser, also H2O, als 2. Produkt entsteht, das weiß man halt. Nun haben wir zwar die Verbindungen hingeschrieben, die die Edukte und Produkte bilden, aber irgendwie sieht die Gleichung immer noch komisch aus. Wenn wir nämlich die linke mit der rechten Seite vergleichen, dann sehen wir z. B., das wir auf der linken Seite 5 Kohlenstoffatome haben und auf der rechten Seite nur 1. Wir müssen diese Reaktionsgleichung also noch ausgleichen, und das geschieht, indem wir bestimmte Zahlen vor die einzelnen Verbindungen in der Reaktionsgleichung schreiben. Diese Zahlen nennt man stöchiometrische Faktoren. Und welche Zahlen nehmen wir? Vor das CO2 schreiben wir mal eine 5, vor das Wasser eine 6 und vor den Sauerstoff eine 8. Und woher weiß ich, dass ich genau diese Zahlen nehmen muss? Darauf will ich erst einmal antworten: Übung macht den Meister, Hauptsache es passt am Ende und in unserem Fall ist das so, wie der Vergleich zwischen der linken und der rechten Seite zeigt. Von jeder Atomsorte haben wir nun auf der linken Seite genauso viele, wie auf der rechten Seite. Überprüft es selbst! Als nächsten Schritt fertigen wir nun wieder unsere Tabelle an, mit den 3 Größen Stoffmenge, Masse und Molmasse und dann tragen wir die uns bereits bekannten Werte in diese Tabelle ein. Die Masse des Pentans beträgt 1 kg, also 1000 g, die Molmassen betragen 72 g/mol, 32 g/mol, 44 g/mol und 18 g/mol und im Falle des Pentans können wir aus der gegebenen Masse und Molmasse nun auch die Stoffmenge berechnen. 1000 g÷72 g/mol ergeben 13,9 mol. Im nächsten Schritt berechnen wir die Stoffmengen aller beteiligten Partner bzw. der Reaktionspartner, die uns interessieren. In unserem Falle ist ja eigentlich nur nach dem Kohlendioxid gefragt. An der Reaktionsgleichung können wir sehen, dass pro Molekül Pentan 5 Moleküle CO2 entstehen. Also 1 mol Pentan ergibt 5 mol CO2, folglich ergeben 13,9 mol Pentan 5×13,9 mol Kohlendioxid und das sind 69,4 mol. Aus Stoffmenge und Molmasse des CO2 können wir nun auch seine Masse bestimmen. 69,4 mol×44 g/mol ergibt 3056 g. Theoretisch könnten wir nun die Tabelle ganz ausfüllen und auch die Stoffmengen und Massen der übrigen Teilnehmer, also des Sauerstoffs und des Wassers bestimmen, aber es wird ja nur nach dem Kohlendioxid gefragt, also belassen wir es dabei. Stattdessen können wir noch eine weitere Sache für das Kohlendioxid bestimmen. Und zwar ist das Kohlendioxid ja bekanntlich ein Gas, man könnte also auch fragen, wieviel Liter CO2 entstehen bei der Verbrennung von 1 kg Pentan, d.h. die Frage nach dem Volumen, "V". Um diese Frage zu beantworten, muss man wissen, dass 1 mol eines Gases unter sogenannten Standardbedingungen, also Raumtemperatur und Atmosphärendruck, immer 22,4 l einnimmt. Das gilt für alle Gase, also für CO2 gleichermaßen, wie für Sauerstoff, wie für Wasserstoff usw. Man nennt diesen Wert auch das Molvolumen der Gase. Und wenn 1 mol eines Gases 22,4 l einnimmt, dann nehmen 69,4 mol 69,4×22,4 l ein und das wären 1555 l. Der Antwortsatz lautet also: Bei der Verbrennung von 1 kg Pentan entstehen 3056 g CO2, das wären 1555 l. Und damit wären wir auch schon am Ende des Videos angelangt. Wir haben gerade besprochen, was Stöchiometrie ist und warum und wie man stöchiometrische Berechnungen durchführt. Vielen Dank fürs Zuschauen, tschüss und bis zum nächsten Mal.

Informationen zum Video
46 Kommentare
  1. Smileys and emoticons 2

    DANKE DANKE DANKE <3

    Von Jolin, vor mehr als einem Jahr
  2. Default

    Hat mir sehr geholfen, vielen Dank :)

    Von St Meyer 1, vor etwa 2 Jahren
  3. Default

    vielen Dank! :)

    Von Andreas Goering, vor mehr als 2 Jahren
  4. L%c3%a4cheln2

    Das ist hilfreich, ist aber letztendlich eine Formfrage, wie Du das machst.

    Bei dem tabellarischen Verfahren wie ich es hier vorstelle, sind die gegebenen Größen die, die Du am Anfang einträgst. Die Leerstellen sind gesucht bzw. unbekannt.

    Von Götz Vollweiler, vor mehr als 2 Jahren
  5. Default

    Der Video ist super, aber wir haben irgendwie gelernt, dass man immer das Gegebene und das Gesuchte angeben muss, wie sieht das hier aus ?

    Von Andreas Goering, vor mehr als 2 Jahren
  1. L%c3%a4cheln2

    Immer über die Stoffmenge: Für den Sauerstoff multiplizierst Du die Stoffmenge des Pentans mit 8, und für Wasser multiplizierst Du sie mit 6 - immer entsprechend den stöchiometrischen Faktoren in der Reaktionsgleichung.

    Hast Du dann die Stoffmengen der beiden Verbindungen, multiplizierst Du diese jeweils mit der Molmasse und bekommst so die Masse.

    Übrigens ist es keine Reaktion zwischen Pentan und Kohlendioxid, sondern eine Reaktion zwischen Pentan und Sauerstoff ...

    Von Götz Vollweiler, vor mehr als 2 Jahren
  2. Default

    Wie vervollständige ich die Tabelle die du bei der Reaktion zwischen Kohlendioxid und Pentan angefangen hast?....Komm irgendwie nicht weiter

    Von Leandro Ruggi, vor mehr als 2 Jahren
  3. L%c3%a4cheln2

    Was meinst Du mit "Links des Videos"?

    Von Götz Vollweiler, vor fast 3 Jahren
  4. Default

    Hast du die Links des Videos irgendwo heir verankert?

    Von Tobiasbauer11, vor fast 3 Jahren
  5. L%c3%a4cheln2

    Die Molmasse einer Verbindung berechnet sich aus der Summe der relativen Atommassen der diese Verbindung bildenden Atome - und die wiederum liest Du im Periodensystem ab.

    Von Götz Vollweiler, vor fast 3 Jahren
  6. Default

    Wie genau kommen wir auf 100 g/mol bei der Molmasse im Calciumcarbonat Beispiel? Bzw. Wie ergibt sich das aus der Summenformel und dem Periodensystem? Danke im Voraus!

    Von Schmidtsee, vor fast 3 Jahren
  7. Default

    Super Video danke!!!

    Von Luis G., vor fast 3 Jahren
  8. Default

    Super Video, warum hab ich dich nicht als Chemie Lehrer :(

    Von David E., vor etwa 3 Jahren
  9. Default

    Super, vielen Dank, tolles video!

    Von Mail To Go, vor etwa 3 Jahren
  10. L%c3%a4cheln2

    Die Stoffmenge ergibt sich aus den Angaben der Aufgabe. Du setzt dann die Stoffmengen der verschiedenen Stoffe entsprechend der Vorgabe der Reaktionsgleichung zueinander in Beziehung, hier etwa Cl2:NaCl im Verhältnis 1:2.

    Von Götz Vollweiler, vor etwa 3 Jahren
  11. Default

    Na Cl2 NaCl
    n in mol 8,5 4,2 8,5
    m ing 196,6 303,5 500
    M in g/mol 23,0 71,0 58,5
    Muss ich denn immer die Rechnung auf ein Mol beziehen, obwohl meine Gleichung 2Na + Cl2 → 2 NaCl heißt?

    Von Mail To Go, vor etwa 3 Jahren
  12. L%c3%a4cheln2

    Nein, Dein Lehrer hat Recht:

    Da für jedes Mol NaCl nur ein halbes Mol Cl2 benötigt wird, müssen für 8,55 mol NaCl nur 4,23 mol Cl2 eingesetzt werden.

    Also: 71g/mol x 4,23 mol = 300,3 g (allerdings nicht 303,4g - die Differenz ist wohl ein Rundungsfehler, etwa bei der Molmasse des Chlors)

    Von Götz Vollweiler, vor etwa 3 Jahren
  13. Default

    Welche Masse Chlor(gas) muss ich verwenden, um 500g Natriumchlorid herzustellen? Ich komme auf 607,5 g, mein Lehrer auf 303,4 g. Wieso, es ist doch m Cl2 nicht m Cl, da muss ich doch 71(M)*8,55(n) nehmen. oder?

    Von Mail To Go, vor etwa 3 Jahren
  14. L%c3%a4cheln2

    Die Diskrepanz von ca. 2g rührt daher, dass in Wirklichkeit 69,444 mol CO2 entstehen, statt 69,4 mol.

    Von Götz Vollweiler, vor etwa 3 Jahren
  15. Default

    Ich komme beim Kohlenstoffdioxid auf 3053,6 g.
    69,4mol*44 g/mol=3053,6g

    Von Slenczka U, vor etwa 3 Jahren
  16. Default

    ich finde des video total super, aber warum bleibt es immer stecken?

    Von Marionsattler, vor mehr als 3 Jahren
  17. Default

    Hab bitte noch eine Frage: gibt es eine Liste der wichtigsten Summenformeln für die Stöchiometrie? ich schreib mir gerade die Summenformeln mit, die sie bei den Rechnungen gebrauchen. Sind diese im allgemeinen ausreichend?
    Liebe Grüße Marion

    Von Marionsattler, vor mehr als 3 Jahren
  18. L%c3%a4cheln2

    Nein, das Eine (die Molmasse einer Verbindung) hat mit dem Anderen (die Reaktion, an der diese Verbindung teilnimmt) gar nichts zu tun. Die Molmasse bezieht sich immer auf EINE Verbindung - in diesem Fall Calciumcarbonat, bestehend aus einem Calcium-, einem Kohlenstoff- und drei Sauerstoffatomen. Entsprechend setzt sich dann die Molmasse zusammen.

    Von Götz Vollweiler, vor mehr als 3 Jahren
  19. Default

    Ist das dann immer so das aus einem mol zwei mol werden wenn auf der rechten seite zwei Verbindungen stehen? (siehe erste frage)

    Von Manndesign, vor mehr als 3 Jahren
  20. L%c3%a4cheln2

    Indem die Molmassen aller Atome der Summenformel zusammengerechnet wurden: 40 + 12 + 3x16 = 100

    Von Götz Vollweiler, vor mehr als 3 Jahren
  21. Default

    wieso hat CaCO3 100g/mol??
    Wie wurde das berechnet ?
    Danke

    Von Manndesign, vor mehr als 3 Jahren
  22. L%c3%a4cheln2

    Naja. Natürlich müsste man die komplette Reaktionsgleichung kennen. Sonst geht gar nichts. Die 342 g Wasser entstehen nur dann, wenn sonst keine weiteren sauerstoffhaltigen Produkte entstehen.

    Von Götz Vollweiler, vor mehr als 3 Jahren
  23. Default

    können sie mir sonst den lösungsweg zeigen?

    Von Fabri, vor mehr als 3 Jahren
  24. Default

    212.8 meine ich

    Von Fabri, vor mehr als 3 Jahren
  25. Default

    212.8 meine ich

    Von Fabri, vor mehr als 3 Jahren
  26. Default

    das heisst zu erst die reaktionsgleichung aufstellen: 02 = 2h2o

    Stoffmenge des Sauerstoffs= 218.8 : 22.4= 9,5 mol
    Stoffmenge des Wassers: 2 x 9.5mol = 19 mol
    Masse des wassers: 18g/mol x 19 mol = 342g

    Von Fabri, vor mehr als 3 Jahren
  27. L%c3%a4cheln2

    Aus einem mol O2 entstehen zwei mol Wasser!

    Von Götz Vollweiler, vor mehr als 3 Jahren
  28. Default

    ist das korrekt: o2: n= 9,5mol M= 32g/mol m= 304g
    h2o: M= 18g/mol, n= 9,5mol, m= 171g

    Lösung= 171g???

    Von Fabri, vor mehr als 3 Jahren
  29. L%c3%a4cheln2

    Stoffmenge des Sauerstoffs über das molare Volumen von Gasen berechnen, daraus dann die Stoffmenge des entstehenden Wassers, und daraus wiederum die Masse des Wassers.

    Von Götz Vollweiler, vor mehr als 3 Jahren
  30. Default

    wie würden Sie diese aufgabe lösen?

    wie viel gramm H2O entstehen, wenn 212.8 liter o2 für die reaktion verwendet wird?

    Von Fabri, vor mehr als 3 Jahren
  31. Default

    Naja, der Massendefekt wird nicht beachtet...

    Von Murmur42, vor mehr als 3 Jahren
  32. Default

    Super Video, konnte ich auf Anhieb nachvollziehen.

    Von Fuffi@Uni, vor mehr als 3 Jahren
  33. Default

    Vielen Dank, hat mir sehr geholfen!

    Von Erdbeere12, vor etwa 4 Jahren
  34. Default

    sehr gut :D

    Von Christian O., vor mehr als 4 Jahren
  35. Ich2

    Sehr gut erklärt, aber:
    1 mol eines Gases besitzt unter Normalbedingungen 0 Grad Celsius und 1,01325 bar immer 22,4 L und nicht bei Zimmertemperatur. Bei 25 Grad Celsius besitzt 1 mol eines Gases bereits 24,4 L.
    mfg

    Von Dflow, vor mehr als 4 Jahren
  36. 2012 01 10 18.06.08

    Ein schönes Video. Die Berechnung wird sehr gut erklärt. Was ich nur nicht verstehe ist, wie man aus einer Wortgleichung eine Reaktionsgleichung aufstellen kann. Gibt es dazu Video`s oder sind dazu Video`s geplant ? In meiner anstehenden Prüfung kann ich nämlich leider die Produkte im Buch nicht nachschlagen und einfach wissen tuhe ich die von jeder Verbindung auch nicht ! Zum Beispiel das hier bei den Produkten Wasserstoff entsteht klingt für mich völlig an den Haaren herbeigezogen, kann ich einfach nicht nachvollziehen.

    Beste Grüße

    Von Einfach Simon, vor mehr als 4 Jahren
  37. Default

    Vielen lieben Dank, wir haben heute die Hausaufgaben besprochen und ich war von 18 die einzige, die es richtig hatte und konnte. IN der Pause musste ichs auch guten 1-2 Händen voll Leute erklären. :) Danke danke danke

    Von Schokomaus, vor fast 5 Jahren
  38. L%c3%a4cheln2

    5 g Hg entsprechen 0,025 mol.

    Aus 0,025 mol Hg entstehen bei vollständiger Umsetzung 0,025 mol HgS.

    0,025 mol HgS entsprechen 5,8 g.

    Grüße!

    Von Götz Vollweiler, vor fast 5 Jahren
  39. Default

    Du hast nicht zufälllig Lust auf folgende Aufgabe:
    5 g Quecksilber werden mit Schwefel zur Reaktion gebracht. Wie viel Quecksilbersulfid (HgS) erhält man?

    Steige da leider noch nciht ganz durch. Habe mir dabei alles aufgeschrieben, wie bei dir auch. Reaktionsgleichung, HG(200,6 u), S (32u) und HgS(232,6u) Habe wie du auch damit angefangen m/M zu teilen, sodass ich auf 0,02 mol Quecksilber komme bei m(5g) und M(200,6g). Nur wie komme ich von den Zahlen auf das Schwefel?

    Von Schokomaus, vor fast 5 Jahren
  40. L%c3%a4cheln2

    Das liegt daran, dass Calciumcarbonat sich in ZWEI neue Verbindungen aufspaltet: aus einem mol werden somit zwei mol. Oder anders gesagt: Wenn ich ein Dutzend Eier in Eigelb und Eiklar auftrenne, dann habe ich ein Dutzend Eigelb und ein Dutzend Eiklar.

    Von Götz Vollweiler, vor fast 5 Jahren
  41. Default

    Eine Frage:
    Warum sind 1 mol Calciumcarbonat = 1 mol Calciumoxid und auch ein mol Kohlenstoffdioxid? Das wird mir durch ihre Erklärung im Video irgendwie nicht klar.

    Von Mathefighter94, vor fast 5 Jahren
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