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Transkript Herstellung von Chlorgas – Berechnung (Übungsvideo)

Gasförmiges Chlor kann gemäß dieser Reaktionsgleichung hergestellt werden. Die Aufgabe ist nun: Wie viel Gramm Chlorwasserstoff werden benötigt, wenn 30,0 g Mangan(IV)-oxid eingesetzt werden? Wie viel Gramm Chlor werden dabei erhalten? Es geht in dieser Aufgabe also darum, dass wir die Massenangabe eines Reaktionspartners oder eines Eduktes dazu verwenden, um mithilfe der Reaktionsgleichung die tatsächlich umgesetzte Masse von anderen Reaktionspartnern zu berechnen oder auch die Masse von gebildeten Reaktionsprodukten zu berechnen, wie das hier im Fall von Chlorgas der Fall ist. Wir schauen uns die Reaktionsgleichung noch einmal ein wenig genauer an. Hier steht in Grunde 1 mol Mangan(IV)-oxid, oder auch Braunstein, reagiert mit 4 mol Chlorwasserstoff zu 1 mol Manganchlorid, 1 mol Chlorgas und 2 mol Wasser. Diese Reaktionsgleichung gibt uns also Aufschluss über die Stoffmengenverhältnisse in dieser Reaktion. Unsere erste Aufgabe wird es daher sein, aus der angegebenen Masse, also aus der gegebenen Masse des Mangan(IV)-oxids, die Stoffmenge zu berechnen. Okay, wir schauen uns als erstes einmal die gegebenen Größen an. Wir kennen die Masse des eingesetzten Mangan(IV)-oxids, also m(MnO2) und die sollte 30,0 g betragen. Weiterhin kennen wir die molare Masse der für uns interessanten Stoffe, das sind zum einen die molare Masse des Mangan(IV)-oxids, die beträgt 86,9 g/mol, die molare Masse von Chlorwasserstoff, die beträgt 36,5 g/mol und die molare Masse von Chlorgas, die beträgt 70,9 g/mol. Gesucht ist nun die Masse an gebildetem Chlorgas und die Masse des ungesetzten Chlorwasserstoffes. Hier rechnen wir ausschließlich mit dieser Formel, also der Formel zur Berechnung der molaren Masse, also M. Wir stellen diese Gleichung im Grunde nur um. Das habe ich hier schon aufgemalt. Die molare Masse berechnet sich, indem man die Quotienten aus Masse und Stoffmenge bildet. Die Masse kann man dann berechnen, indem man das Produkt als molarer Masse und Stoffmenge berechnet. Und die Stoffmenge ist berechenbar, indem man den Quotienten aus der tatsächlichen Masse und die molare Masse bildet. Das ist auch die Gleichung, die uns als erstes interessieren wird, denn wir wollen die tatsächliche Stoffmenge vom MnO2 ausrechnen. Dann nehmen wir das einfach einmal so. Die Stoffmenge von MnO2 ist gleich die Masse von MnO2 geteilt durch die molare Masse von MnO2. Hier können wir gleich unsere Zahlenwerte einsetzen. Masse von Mangan(IV)-oxid war 30,0 g und die molare Masse von Mangan(IV)-oxid, die sollte 86,9 g/mol betragen. Die g kürzen sich hier weg. Wir müssen nur noch 30 durch 86,9 rechnen und erhalten eine Stoffmenge von Mangan(IV)-oxid von 0,345 mol. Das ist also unser erstes Ergebnis. Stoffmenge von MnO2=0,345 mol. Das ist auch gleichzeitig unser wichtigstes Ergebnis. Denn hiermit können wir diese Reaktionsgleichung, die ja hier noch ganz allgemein gehalten ist, im Grunde direkt für unser Problem formulieren. Wir können jetzt nämlich sagen, dass nicht 1 mol Mangan(IV)-oxid reagiert, denn es sind ja nur 0,345 mol vorhanden, demzufolge werden sich alle anderen stöchiometrische Faktoren, die jetzt hier davorstehen, auch noch irgendwie verschieben, beziehungsweise ganz einfach verändern. Das schauen wir uns einmal an, wie das ausschaut. Wir wissen, dass jetzt schon mal 0,345 mol an Mangan(IV)-oxid reagieren. Wir wissen, dass die vierfache Stoffmenge Chlorwasserstoff dafür notwendig ist. Das bedeutet, die Stoffmenge von Chlorwasserstoff berechnet sich, indem wir 4-mal die Stoffmenge von Mangan(IV)-oxid berechnen. Dann steht also da: 4×0,345 mol=1,38 mol. Jetzt haben wir also die Stoffmenge des umgesetzten Chlorwasserstoffs berechnet. n(HCl)=1,38 mol. Weiterhin ist noch interessant die Stoffmenge an gebildetem Chlorgas. Hier haben wir im Prinzip eine äquivalente Stoffmenge sozusagen, das bedeutet, hier steht eine 1, hier steht eine 1 in der normalen Formel, und wenn hier eine 0,345 als stöchiometrischer Faktor davorsteht, dann steht diese 0,345 natürlich auch vor dem Chlorgas. Das bedeutet, wir können ohne großes Rechnen sagen, dass die Stoffmenge von Cl2 auch 0,345 mol betragen wird. Ok. Jetzt kennen wir also die Stoffmengen der eingesetzten und gebildeten Stoffe, und in der Aufgabe waren ja Massen gefragt, das bedeutet, wir verwenden jetzt diese Gleichung zur Berechnung der Massen und rechnen uns eben noch die Massen von Chlorwasserstoff und Chlorgas aus. Also erst mal wieder der Chlorwasserstoff, m(HCl)=M(HCl)×n(HCl). Die beiden Größen kennen wir ja, das war eben, das hatten wir berechnet, und wir setzen einfach ein: 36,5 g/mol×1,38 mol/g, die mol kürzen sich hier weg, die Einheit, die übrig bleibt ist das g, wie sich das für die Masse auch gehört. Und wir erhalten letztendlich eine Masse von m(HCl)=50,4 g. Das können wir schon gleich als Ergebnis schreiben, das ist schon das Teilergebnis. Es werden also 50,4 g Chlorwasserstoff benötigt, um diese Reaktion sozusagen vollständig ablaufen zu lassen. Der letzte Schritt ist nun die Berechnung der Masse des gebildeten Chlorgases. Das erfolgt ganz analog, wir nehmen wieder die Gleichung. m(Cl2)=M(Cl2)×n(Cl2). Die Masse von Cl2 war mit 70,9 g/mol gegeben, die Stoffmenge haben wir berechnet mit 0,345 mol, kürzen sich auch die mol wieder weg, einzige Einheit, die übrig bleibt, ist die Masse. Wir rechnen also nur noch 70,9×0,345. Und wir erhalten eine Masse an Chlorgas von 24,5 g. Damit sind wir im Grunde auch schon am Ende und wir können sagen: Um 30,0 g Mangan(IV)-oxid vollständig umzusetzen und Chlor zu bilden, ist es notwendig, 50,4 g Chlorwasserstoff hinzuzugeben, und dabei werden auch noch 24,5 g an Chlorgas erhalten  

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1 Kommentar
  1. Default

    sehr schön und präzise erklärt.
    So, dass sogar ein Nixchecker wie ich es checke :D wow

    Aber an der Übersicht und Ordnung von deinen Karten haperts bisschen aber das ist ja überschaubar.

    Von Kubi 96, vor fast 4 Jahren
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