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Transkript Reduktion von Wasser – Berechnung (Übungsvideo)

Wie viel mol Wasserstoff können theoretisch aus 5,0mol Eisen und 6,0mol Wasser erhalten werden? Die Reaktion, die hier abläuft, lässt sich über diese Gleichung beschreiben und die lautet wie folgt: 3mol Fe + 4mol H2O -> 1mol Fe3O4 + 4mol H2. In dieser Aufgabe haben wir es damit zu tun, dass wir zwar die Stoffmengen der beteiligten Reaktionspartner kennen, diese Stoffmengen stehen allerdings in einem anderen Verhältnis als das laut Reaktionsgleichung gefordert ist. Also: In der Aufgabe haben wir ein Stoffmengenverhältnis Eisen zu Wasser von 5:6 und hier in dieser Reaktionsgleichung haben wir ein Verhältnis von 3:4. Das bedeutet, wir haben eine Komponente, die im Überschuss vorliegt, also nicht vollkommen verbraucht wird, und eine andere Komponente, die sozusagen den begrenzenden Reaktanten darstellt. Der tatsächliche Umsatz dieser Reaktion wird sich dann ausschließlich am begrenzenden Reaktanten orientieren. Das ist dann einer von diesen beiden hier. Gut, wir wollen uns also erst mal anschauen, wie man diesen begrenzenden Reaktanten ermittelt und dann schauen wir uns mal an, wie viel Wasserstoff dann letztendlich gebildet wird. Ok, den begrenzenden Reaktanten ermittelt man, in dem man das Verhältnis aus gegebener Stoffmenge zu geforderter Stoffmenge aufstellt. Die geforderte Stoffmenge ist aus der Reaktionsgleichung ablesbar, und entspricht im Grunde diesem stöchiometrischem Koeffizienten hier. Wir schauen uns das Ganze mal fürs Eisen an. Dann steht da: Stoffmenge von Eisen (gegeben) / Stoffmenge von Eisen (gefordert). Die gegebene Stoffmenge, das waren 5,0 mol und gefordert waren 3,0 mol. Die mol kürzen sich hier weg. Das heißt, wir haben ein Verhältnis von 5:3, bzw. als Dezimalzahl 1,6 Periode 6. Wir schauen uns das Ganze noch mal für den anderen Reaktionspartner an, also für H2O. Dann sieht das Ganze so aus: Stoffmenge von H2O (gegeben) / Stoffmenge von H2O (gefordert). Ist gleich: Jetzt können wir unsere Zahlenwerte wieder einsetzen. Gegebene Stoffmenge für H2O, das waren 6,0 mol und gefordert, laut Reaktionsgleichung waren 4,0mol. Wir haben hier also ein Verhältnis von 6:4. Die mol kürzen sich wieder weg. Und als Dezimalzahl steht dann da 1,5. Die Aussage, die letztendlich dahinter steckt, ist: Wir haben auf die Reaktionsgleichung bezogen die 1,5 fache Menge an H2O und die 1,6 Periode 6 fache Menge an Fe. Also ist H2O hier in unserem Fall der begrenzende Reaktant. Und der komplette Umsatz wird sich dann an diesem Faktor hier irgendwo, bzw. am H2O orientieren. Wir müssen uns also diese 1,5 merken und diese 1,5 wird dann auf alle anderen stöchiometrischen Faktoren bei den Reaktionsprodukten sozusagen angewendet. Wir können jetzt die Menge des gebildeten Wasserstoffs berechnen. NH2 = 1,5 x nH2 th. Theoretischer Wert war wieder die 4. Dann steht da 1,5 x 4,0mol und das ergibt sich zu insgesamt 6,0mol. Es werden also 6,0mol H2 gebildet. Als kleine Zusatzfrage könnte man noch anhängen, wie viel mol der Überschusskomponente werden jetzt eigentlich verbraucht. Das läuft genau nach demselben Schema ab. Da können wir noch mal schauen, wie viel Fe hier verbraucht wird. Wir machen das mal hier in der kleinen Ecke und gehen ganz analog vor. NFe =1,5 x nFe theoretisch und hier steht dann da 1,5 x 3,0mol = 4,5mol. Es werden also insgesamt von diesem 5mol Fe, die wir eigentlich zur Verfügung haben, nur 4,5mol verbraucht.

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3 Kommentare
  1. Default

    ist die reaktion bei der aufgabe hier denn schon gegeben?

    Von Jill B., vor fast 3 Jahren
  2. Lucas

    Die Überschußproblemik wurde sehr gut dargelegt.

    Von Lucas B., vor etwa 7 Jahren
  3. Stephan1

    Hammervideo! Und das Weiß ist weißer als Weiß! :) Respekt!

    Von Stephan Bayer, vor etwa 7 Jahren
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