Rainer Steiger

Lösung:

Das Volumen muss in Liter angegeben werden.

1. c = m(NaCl)/M(NaCl)/V = 5g/58.5g/mol/1.0 L = 0.085 mol/l
2. c = m(C₆H₁₂O₆)/M(C₆H₁₂O₆)/V = 18g/180g/mol/0.12L = 0.833 mol/l
3. c = n/V = m/M/V → m = c·V·M
       m = 0.02 mol/l · 0.01 l · 176.13 g/mol = 0.035 g
4. c = n/V = m/M/V → m = c·V·M
       M(MgBr₂) = 184.3 g/mol
       m = 0.02 mol/L · 0.1 L · 184.3 g/mol = 0.3686 g
       Es müssen also 0.3686 Gramm MgBr₂ eingewogen werden und soviel Wasser hinzugefügt werden, dass das Schlussvolumen 100 ml beträgt.
5. Annahme: 1 Liter Wasser sei 1.0 kg, der Rest also Kochsalz: 340 Gramm
       n=m(NaCl)/M(NaCl) = 340g/58.5 g/mol = 5.81 mol
       c = n/V = 5.81 mol / 1.0 L = 5.81 mol/L

Lösung:

Beachte, dass die Gasgleichung folgendermassen umformuliert werden kann:
p·V = n·R·T → p·V/T = n·R
Beachte, dass nach dieser Umformung der Term n·R auf einer Seite steht. Da es sich um konstante Werte handelt, bleibt somit der Wert, egal wie gross p, V und T sein mögen, immer gleich und folgende praktisch Gleichung resultiert:
p₁·V₁/T₁ = p₂·V₂/T₂
Die Werte 1 resp. 2 sollen darauf Hinweisen, dass es sich um die Situation 1 resp. 2 handelt.

1. Es gelte p₁·V₁/T₁ = p₂·V₂/T₂ mit …
       p₁ = 75 kPa, V₁ = 360 ml, p₂ = 100 kPa, T₂ = T₁
       V₂ = p₁·V₁·T₁/(p₂·T₁) = p₁ ·V₁/p₂
       V₂ = 75 kPa · 360 ml / 100 kPa = 270 ml
2. Es gelte p₁·V₁/T₁ = p₂·V₂/T₂ mit …
       p₁ = 115 kPa = 115'000 Pa, V₁ = 462 ml, T₁ = 35 ℃ = 308 K
       p₂ = 103'000 Pa, T₂ = 0 ℃ = 273 K
       V₂ = p₁·V₁·T₂/(p₂·T₁)
       V₂ = 115'000 Pa · 462 ml · 273 K / (308 K · 101'000 Pa) = 466 ml
3. Ausgleichen der Reaktionsgleichung:
       1 · Fe₂O₃ + 3 ·(g) CO → 2 · Fe + 3 · CO₂
       n(Fe₂O₃) = m/M = 1000/159.6 = 6.27 mol
       n(CO) = 3 · 6.27 = 18.8 mol
       1 mol (bei Standardbedingungen) entspricht 22.4 L
       18.8 mol : 421 Liter
4. x³ = 22.4 L = 22.4 dm³ = 0.0224 m³
       x = ∛(0.0224m³) = 0.28 Meter
5. Es gelte p₁·V₁/T₁ = p₂·V₂/T₂ mit …
       p₁ = 101'300 Pa, V₁ = 22.4 L, T₁ = 0 ℃ = 273 K
       p₂ = 100'000 Pa, T₂ = 20 ℃ = 293 K
       V₂ = p₁·V₁·T₂/(p₂·T₁)
       V₂ = 101300·22.4·293/(273·100'000) = 24.35 L
       Dichte(Luft) = (0.8·28+0.2·32) / 24.35 = 1.18 g/L
       1.18 g/L = 1.18 kg/m³
       180 m³ → 212.4 kg

Lösung:

1. Bei Null Grad Celsius und Normaldruck (101'325 N/m²⁾ beansprucht jedes ideale Gas ein Volumen von 0.0224 m³ resp. 22.4 Liter.
2. Dieser Wert kann aber auch berechnet werden:

       · V = n·R·T/p mit …
       · n=1 mol, R=8.314J/(molK),
       · T=273K, p=101300N/m² ergibt
       · sich ein Volumen von 0.0224 m³ resp. 22.4 Litern.

Lösung:

Es gelten die nicht schlechten Annahmen, dass die Gasteilchen sich voneinander unabhängig bewegen und dass das Eigenvolumen des Gases vernachlässigbar klein ist zum beanspruchten Volumen. Bei Normalbedingungen (Null Grad Celsius sowie Druck auf Meereshöhe) ergibt sich ein Volumen von 22.4 Liter resp. 0.0224 m³

Lösung:

1. Sie lautet p·V = n·R·T, wobei …
       · p der Druck (in N/m²⁾
       · T die Temperatur (in Kelvin)
       · n die Anzahl Mol
       · V das Volumen (in m³⁾
       · und R eine Konstante (8.314 J·mol·K) ist.

Lösung:

1. · Es gelten folgende Formeln:
       n=m/M resp. m = n·M
2. · siehe untenstehende Tabelle
3. a) Beachte, dass die Gleichung noch ausgeglichen werden muss:
       2·PbO + C → 2·Pb + CO₂
       die gesuchten Massen betragen:
       · m(PbO) = 19.64 g
       · m(Pb) = 18.23 g
       · m(CO₂) = 1.94 g
4. b) Beachte, dass die Gleichung noch ausgeglichen werden muss:
       2·NaCl → 2·Na + Cl₂
       die gesuchten Massen betragen:
       · m(NaCl) = 254.4 g
       · m(Cl₂) = 154.4 g
5. c) Beachte, dass die Gleichung noch ausgeglichen werden muss:
       4·Fe + 3·O₂ → 2·Fe₂O₃
       Beachte, dass 100 Tonnen Eisen gegeben sind. Die Rechnung ist in g/mol.
       m(O₂) = ca. 42.9 Tonnen
       m(Fe₂O₃) = ca. 142.7 Tonnen
6. d) Identisch zu Aufgabe b). Reaktionsgleichung:
       2·NaCl → 2·Na + Cl₂
7. e) die gesuchten Massen betragen:
       · Beachte, dass die Angaben in kg sind. Umrechnung auf g
       · m(CaC₂) = 80 kg
       · m(C) = 30 kg

Stoff	M(g/mol)	m(g)	n(mol)
a) PbO	223.2	19.64	2·0.044=0.088
a) C	12	0.528	0.528/12 = 0.044
a) Pb	207.2	18.23	2·0.044 = 0.088
a) CO2	44	1.94	1·0.044 = 0.044
–––	–––	–––	–––
b) NaCl	58.5	254.4	4.35
b) Na	23	100	100/23 = 4.35
b) Cl2	71	154.4	4.35/2 = 2.174
–––	–––	–––	–––
c) Fe	55.9	108	108/55.9 = 1'788'908
c) O2	32	42'933'810.4	1'788'908/4·3= 1'341'681
c) Fe2O3	159.6	142'754'919.5	1'788'908/2= 894'454
–––	–––	–––	–––
d) NaCl	58.5	254.4	4.35
d) Na	23	100	100/23 = 4.35
d) Cl2	71	154.4	4.35/2 = 2.174
–––	–––	–––	–––
e) Ca	40	50'000	50'000/4=1250
e) C	12	30'000	2·1250=2500
e) CaC2	64	80'000	1·1250=1250

Lösung:

1. Hinweis: Es gilt zu beachten, dass die Dichte des C₁₅H₃₂ zu bestimmen wäre. Eine sehr kurze Internetrecherche gibt einen Wert von ca. 0.75 g/ml. Die Angabe macht Sinn, Diesel schwimmt auf dem Wasser.
2. Hinweis: Der Ausdruck '10 Liter Diesel werden verbraucht' gilt es derart zu interpretieren, dass der Diesel verbrannt wird. Dementsprechend gilt es die (ausgeglichene) Reaktionsgleichung aufzustellen. Wie üblich gilt, dass bei Verbrennungsreaktion – sofern möglich – Wasser und Kohlendioxid entstehen.

a) C₁₅H₃₂ (l) + 23·O₂ (g) → 15·CO₂ (g) + 16·H₂O (l)
Mit Dichte(C₁₅H₃₂) = 0.75 g/ ml ergeben sich bei 10 Liter: m(C₁₅H₃₂)=7.5 kg

Stoff	M(g/mol)	m(g)	n(mol)
C15H32	212	7500	7500/212 = 35.4
CO2	44	23349	15·35.4 = 530.6

Die Rechnung zeigt, dass ca. 23 kg CO₂ entstehen. Unter der Annahme, dass ca. 100 km mit 10 Liter Diesel gefahren werden können ergibt sich pro Kilometer ein CO₂ Ausstoss von ca. 230 Gramm. Das Resultat entspricht ziemlich gut den aktuellen Werten, welche moderne Motoren erbringen können.

b) Hinweis: Es gilt bei Normalbedingungen, dass irgendein Gas (also auch Kohlendioxid) pro mol 22.4 Liter beansprucht.
Somit wäre das Volumen 530.6 · 22.4 = 11885 Liter resp. circa 11.8 m³ resp. einem Würfel mit einer Seitenlänge von ca. 2.3m, komplett gefüllt mit CO₂.

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Lösung:

1. Leichte Aufgaben
2. a) m(CH₃OH) = 12 u + 3·1u + 16u + 1u = 32 u
3. b) n(O₂)= m(O₂)/M(O₂) = 1 g / 32 g/mol = 1/32 mol
       n(O) = 1/16 mol (= 3.76·10²²)
4. c) n(He) = m(He)/M(He) = 1g/4g/mol = 0.25 mol (= 1.5·10²³)
5. d) 1 mol S = 32 g, 1 mol Na = 23 g, 1 mol H₂O = 18 g
6. e) 1 mol CO₂ = 44 g, 0.5 mol: 22 g
       1 mol H₂SO₄: 98 g, 0.1 mol: 9.8 g
7. f) n=m/M; M = m/n = 24.36 g/ 0.87 mol = 28 g/mol resp. 28 u
8. g) n=m/M; n(C) = m(C)/M(C) = 24g/12g/mol = 2 mol (=1.2·10²⁴)
9. h) n(O₃)=m(O₃)/M(O₃) = 1/48 mol
       n(O) = 3/48 mol = 1/16 mol (=3.76·10²²)
10. Halbschwere Aufgaben
11. i) CH₄ + 2·O₂ ⇄ CO₂ + 2·H₂O
        siehe untenstehende Tabelle !
        Es werden also 18·12.5 = 225 Gramm Wasser gebildet.
12. j) 6·PbO + O₂ ⇄ 2·Pb₃0₄
        siehe untenstehende Tabelle !
        Es werden also ca. 97.6 kg PbO benötigt
13. k) C₆H₁₂O₆ ⇄ 2·C₂H₅OH + 2·CO₂
        siehe untenstehende Tabelle !
        Es werden ca. 1.02 kg Ethanol erhalten
14. Schwere Aufgaben
15. l) 8·Zn + S₈ ⇄ 8 ZnS
        · Die Aufgabe ist überbestimmt, zwei Situationen ausrechnen
        · siehe untenstehende Tabelle !
        · l-1: nur mit (200) g Zink
        · l-2: nur mit (1000g) Schwefel
        · Beachte, dass mit 200 g Zink und gleichzeitig 1000 g S gestartet wird
        · Variante l-2 würde 2043 g Zink benötigen, vorhanden sind aber nur 200 g
        · Variante l-1 würde alles Zink aufbrauchen, jedoch bleibt S₈ übrig

Stoff	M(g/mol)	m(g)	n(mol)
i) C4H	16	100	100/16=6.25
i) CO2	18	225	2·6.25 = 12.5
j) Pb3O4	685.6	100'000	100'000/685.6=145.9
j) PbO	223.2	97'605	3·145.9=437.6
k) C6H12O6	180	2000	11.11
k) C2H5OH	46	1022	2·11.11 = 22.22
l-1) Zn	65.4	200	3.05
l-1) S8	256	97.6	3.05/8=0.38
l-1) ZnS	97.4	297.04	3.05
l-2) S8	256	1000	3.9
l-2) Zn	65.4	2043	8·3.9=31.25
l-2) ZnS	97.4	3043	31.25

Lösung:

Die ausgeglichene Reaktionsgleichung lautet:
2 Na + Cl₂ → 2 NaCl

Stoff	M(g/mol)	m(g)	n(mol)
NaCl	58.5	150	150 / 58.5 = 2.56
Na	23	58.9	2.56
Cl2	71	91.0	2.56 / 2 = 1.28

Es werden 58.9 g Na gebraucht, übrig bleiben also 70-58.9 = 11.1 Gramm

Zusatzinformation: es werden insgesamt 91 Gramm Chlorgas, Cl₂, für die Reaktion benötigt.

Lösung:

1. Annahme: 1 Liter entspricht 1 kg (Dichte = 1.0 g/cm³). Somit 1000 ml 1000 Gramm. Also 54 Milliliter.
2. Bei Normalbedingungen (0℃ und Normaldruck) nimmt ein beliebiges Gas (auch Wasser in Form von Wasserdampf) pro Mol 22.4 Liter ein. Mit n = m/M(H₂O=) = 54 / 18 = 3 mol ergibt sich ein Volumen von 3·22.4=67.2 Litern.
3. Mit pV=nRT ergibt sich für (n = 1 mol) ein V = nRT/p = (1 mol · 8.314 JmolK · (273+70)K) / (3·101300 N/m²⁾ = 0.00938 m³ resp. 9.38 Liter (pro mol) und somit für 3 mol (siehe Aufgabe b) ein Volumen von 28.2 Liter.

Lösung:

Die ausgeglichene Reaktionsgleichung lautet:
1·N₂ + 3·H₂ → 2·NH₃

Stoff	M(g/mol)	m(g)	n(mol)
NH3	17	51	3
H2	2	9	3/2·3 = 4.5
N2	28	42	3/2 = 1.5

Es werden somit 9 Gramm H₂ sowie 42 Gramm N₂ benötigt.

Lösung:

1. Teil: ausgeglichene Reaktionsgleichung aufstellen:
         1·CH₄ + 2·O₂ ⇄ 1·CO₂ + 2·H₂O
2. Teil: Tabelle aufstellen:

Stoff	M(g/mol)	m(g)	n(mol)
CH4	16	64	64/16= 4
CO2	44	176	4
H2O	18	144	2·4=8

Hinweis: nicht verlangt, aber die benötigte Menge O₂ berechnet sich folgendermassen:
Gemäss Reaktionsgleichung braucht es doppelt so viele Teilchen O₂ wie CH₄, also total 8 mol. M(O₂) = 32 g/mol. Somit total 8·32 = 256 Gramm O₂ notwendig.

Lösung:

a) 2·H₂ + O₂ ⇄ 2·H₂O
b) Tabelle:

Stoff	M(g/mol)	m(g)	n(mol)
H2O	18	100	100/18= 5.55
H2	2	2·5.55 = 11.1	5.55
O2	32	32·2.77 = 88.9	5.55 / 2 = 2.77

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Lösung:

Um die Fragen zu klären, müssen die Begriffe wie Molmasse sowie Anzahl mol bekannt sein. Die Frage und deren Antwort lässt sich folgendermassen zusammenfassen:

1. Die wichtigste Erkenntnis bei der Stöchiometrie ist, dass die Anzahl der beteiligten Atome/Moleküle zentral ist.
2. Die Anzahl der beteiligten Atome muss auf beiden Seiten des Reaktionspfeil identisch sein, es gehen keine Atome verloren oder kommen hinzu.
3. Beginne mit den Molekülen welche via Masse m gegeben sind und berechne daraus die Anzahl Mole n.
4. Aufgrund der (ausgeglichen) stöchiometrischen Gleichung kann nun zuerst auf die Anzahl Mol 'n' geschlossen werden.
5. Aufgrund der Anzahl Mole 'n' sowie der jederzeit berechenbaren Molmassen 'M' kann nun die Massen m der unbekannten Substanzen berechnet werden: aus n=m/M folgt m=n·M

Lösung:

Die Berechnung explizit für Wasser:

1. · M(H₂O) = 18 g/mol
       · H: 2·1/18 = 0.111 → 11.1%
       · O: 1·16/18 = 0.888 → 88.8%
2. · M(CO₂) = 44 g/mol
       · C: 12 / 44 = 0.273 → 27.3%
       · O: 2·16/44 = 0.727 → 72.7%

Alle Resultate in tabellarischer Form:

Verbindung	M[g/mol]	C[%]	H[%]	O[%]	N[%]	S[%]
H2O	18	–	11.1	88.9	–	–
CO2	44	27.3	–	72.7	–	–
CH4	16	75.0	25.0	–	–	–
NH3	17	–	17.6	–	82.4	–
C2H6O	46	52.2	13.0	34.8	–	–
C6H12O6	180	40.0	6.7	53.3	–	–
H2SO4	98	–	2.0	65.3	–	32.7
C3H8O	58	62.1	10.3	27.6	–	–

Lösung:

Die Anzahl der Mole n berechnet sich mit n=m/M

1. n(H₂O) = m(H₂O)/M(H₂O) = 9g/18g/mol = 0.5 mol
2. n(CO₂) = m(CO₂)/M(CO₂) = 88g/44g/mol = 2 mol
3. n =m/M = 900/180 = 5 mol
4. n = m/M = 175.5/58.5 = 3 mol
5. n = 320/159.8 = 2 mol
6. n = 9000/16 = 562.5 mol
7. n = 2000000/98 = 20'408.16 mol
8. n = 2/58 = 0.0344 mol

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Lösung:

1. M(H₂O): 2·M(H) + 1·M(O) = 2·1+1·16 = 18 g/mol
2. M(CO₂): 1·M(C) + 2·M(O) = 1·12+2·16= 44 g/mol
3. M(C₆H₁₂O₆): 6·M(C) + 12·M(H) + 6·M(O) = 6+12+12·1+6·16 = 180 g/mol
4. M(NaCl): M(Na⁺) + M(Cl^–) = 23.0 +35.5 = 58.5 g/mol
5. M(Fe₂O₃): 2·55.9+3·16=159.8 g/mol
6. M(CH₄) = 12+4·1 = 16 g/mol
7. M(H_SO₄) = 2·1+324·16 = 98 g/mol
8. M(C₃H₆O) = 3·12 6·1+16 = 58 g/mol

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Lösung:

1. Jahresgehalt Person A: 365·1000.- = 365'000.- = 3.65·10⁵
   Jahresgehalt Person B: 0.5·6.022·10²³ = 3.011·10²³
   Person B erhält viel mehr Lohn. Faktor: 3.011·10²³ / 3.65·10⁵ = 8.25·10¹⁷
2. 6.022·10²³ Franken/ 8·10⁹ = 7.5·10¹³ Franken pro Person
   Oder in Worten: ca. 75'000 Milliarden Franken pro Person
3. 150 Mio km = 150·10⁶ km = 150·10⁹ m
       150·10⁹ m / 10^-10 m = 1.5·10²¹ Atome
       Anzahl mol = 1.5·10²¹ /6.022·10²³ = 0.0025 mol
       Oder in Worten: ca. 1/400 mol
4. 1 mol H₂O entspricht 18 Gramm, 1 Liter Wasser also 1000/18 = 55.5 mol
       10^-7 mol = 10^-7 · 6.022·10²³ = 6.022·10¹⁶

Lösung:

Ein unit entspricht ungefähr der Masse eines Protons. und entspricht 1.66·10^-27 kg resp. 1.66·10^-24 g. Die relative Atommasse (offizieller Begriff aber zum Teil verwirrend) auf dem Periodensystem gibt somit üblicherweise zwei Ansichten wieder:

1. die Masse eines (einzelnen!) Atoms, z.B. beim Kohlenstoff wäre dies 12.0107 u
2. die Masse eines Mols (also 6.022·10²³) Atome, z.B. Kohlenstoff 12.0107 Gramm

Lösung:

Auf dem Periodensystem ('PSE') sind u.a. die Massen der Atome angegeben. So steht beim Element Brom unter anderem die Angabe 79.904. Diese Angabe ist folgendermassen zu interpretieren: entweder ist gefragt, welche Masse ein einziges Bromatom aufweist (: 79.904 u) oder welche Masse ein Mol Bromatome (: also nicht nur ein einziges Bromatom, sondern ein Mol = 6.022·10²³ Bromatome) aufweisen (: 79.904 g).
Ein 'u' ist also eine Massenangabe (1 u = 1.66·10^-27kg), g/mol ist die Massenangabe für 1 mol (oder 6.022·10²³) .

Lösung:

1. Benötigt wird die Masse m ('eingewogene Masse') …
2. … sowie die Molmasse ('M').
3. Danach kann die Frage mit zwei gleichen Ansätzen gelöst werden:
   Beispiel: 88 g CO₂ seien vorhanden.
   Damit wird m = 88 g sowie M(CO₂) = 44 g/mol.
4. Variante 1: Mit einem Dreisatz kann weiter gerechnet werden: ein Mol CO₂ wiegt 44 Gramm (ja durch die Molmasse gegeben).Nun hat man aber total 88 g. Wie viele Mol sind dies? Dreisatz machen und die Antwort lautet: 2 mol
5. Variante 2: Mit einer Formel (welche schlussendlich den Dreisatz ausführt) n = m/M = 88g / (44g/mol) = 2 mol

Lösung:

1. Damit ist die zur Verfügung stehende Masse gemeint.
2. Oder die Masse, welche auf der Waage eingewogen wird.
3. Z.B. 90 Gramm Traubenzucker: m(Traubenzuckers) = 90 g.

Lösung:

Dazu wird das Periodensystem ('PSE') benötigt. Berechnung z.B. für Wasser, H₂O.

1. Bei H steht auf dem PSE 1.00794 (g/mol), bei Sauerstoff 15.9994 (g/mol).
   Das heisst also, dass ein mol die Masse von Wasserstoffatome 1.00794 g, und analog ein mol O-Atome 15.9994 g.
2. Ein (!) einziges Wassermolekül weist 2 Wasserstoffatome und ein Sauerstoffatom auf
3. Ein mol (!) Wassermoleküle weisen somit 2 mol H-Atome und 1 mol O-Atome auf.
4. Die Molmasse berechnet sich somit zu 2·1.00794 + 1·15.9994 = 18.01528 g oder gerundet 18 g/mol auf.
5. In Kurzform geschrieben: M(H₂O) = 18 g/mol

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Videoantwort:
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Lösung:

1. Die Molmasse gibt an, wie viel Gramm einer Substanz einem Mol entspricht.
2. Bei Kohlenstoff steht auf dem PSE z.B. 12.0107.
   Diese Zahl bedeutet, dass ein Mol Kohlenstoff-Atome (=6.022·10²³ C-Atome) insgesamt 12.0107 g (oder gerundet 12.0 g) wiegen.
3. Gleiche Aussage, aber 'in kurz': M(C) = 12 g/mol.
4. Beachte: wie in der Physik üblich wird auch in der Chemie die Masse 'm' umschrieben.

Lösung:

Das Mol ist eine Mengenangabe. Genauer: 1 Mol entspricht 6.022·10²³ 'Dingen'. Diese Dinge können Atome, Reiskörner, Elektronen, Moleküle, Gummibärchen etc. sein

Lösung:

1. pro ³H: 1p, 1e^–, 2n, ¹⁵O: 8p, 8e^–, 7n
       1·H₂O somit 10p, 10e^–, 11n
       7·H₂O: 70p, 70e^–, 77n
2. pro pro ¹³C: 6p, 6e^–, 7n … pro ²H: 1p, 1e^–, 1n, … pro ¹⁶O: 8p, 8e^–, 8n,
       1·C₆H₁₂O₆ somit 6·6+12·1+6·8=96p, 96e^–, 6·7+12·1+6·8=102n
       3·C₆H₁₂O₆: 288p, 288e^–, 306n

Lösung:

1. 2·H₂ + O₂ ⇄ 2·H₂O
2. N₂ + 3·H₂ ⇄ 2·NH₃
3. 2·Na + 2·H₂O ⇄ 2·NaOH + H₂
4. 2·K + Cl₂ ⇄ 2·KCl
5. 2·H₂O ⇄ 2·H₂ + O₂
6. 2·SO₂ + O₂ ⇄ 2·SO₃
7. CH₄ + 2·O₂ ⇄ 2·H₂O + CO₂
8. Li₂O + H₂O ⇄ 2·LiOH
9. 4·NH₃ + 6·NO ⇄ 5·N₂ + 6·H₂O
10. 2·H₂O₂ ⇄ 2·H₂O + O₂
11. PCl₃ + 3·H₂O ⇄ H₃PO₃ + 3·HCl
12. P₄ + 5·O₂ ⇄ P₄O₁₀
13. 4·NO₂ + O₂ + 2·H₂O ⇄ 4·HNO₃
14. 2·C₂H₆ + 7·O₂ ⇄ 4·CO₂ + 6·H₂O
15. P₄O₁₀ + 6·H₂O ⇄ 4·H₃PO₄

Lösung:

1. NaBr ⇄ Na + Br₂
       2·NaBr ⇄ 2·Na + Br₂
2. H₂ + O₂ ⇄ H₂O
       2 H₂ + O₂ ⇄ 2·H₂O
3. N₂ + H₂ ⇄ NH₃
       N₂ + 3·H₂ ⇄ 2·NH₃
4. Al + Br₂ ⇄ AlBr₃
       2·Al + 3·Br₂ ⇄ 2·AlBr₃
5. C₆H₁₂O₆ + O₂ ⇄ H₂O + CO₂
       C₆H₁₂O₆ + 6·O₂ ⇄ 6·H₂O + 6·CO₂
6. CO + NO ⇄ CO₂ + N₂
       2·CO + 2·NO ⇄ 2·CO₂ + N₂
7. C₈H₁₈ + O₂ ⇄ CO₂ + H₂O
       2·C₈H₁₈ + 25·O₂ ⇄ 16·CO₂ + 18·H₂O
8. Fe₂O₃ + C ⇄ Fe + CO₂
       2·Fe₂O₃ + 3·C ⇄ 4·Fe + 3·CO₂
9. Fe₂O₃ + CO ⇄ Fe + CO₂
       Fe₂O₃ + 3·CO ⇄ 2·Fe + 3·CO₂
10. S + O₂ ⇄ SO₂
        S + O₂ ⇄ SO₂
11. SO₂ + O₂ ⇄ SO₃
        SO₂ + O₂ ⇄ SO₃
12. SO₃ + H₂O ⇄ H₂SO₄
        SO₃ + H₂O ⇄ H₂SO₄
13. Mg + O₂ ⇄ MgO
        2·Mg + O₂ ⇄ 2·MgO
14. Fe + O₂ ⇄ Fe₂O₃
        4·Fe + 3·O₂ ⇄ 2·Fe₂O₃
15. H₂ + O₂ ⇄ H₂O
        2·H₂ + O₂ ⇄ 2·H₂O

Lösung:

Wasser: H₂O, Kohlendioxid: CO₂
Formulierung der Verbrennungsreaktion: 9·H₂O + 9·CO₂ ⇄ C₉H₁₈ + 13.5·O₂.
Unbekannte Substanz also C₉H₁₈ resp. x = 9

Lösung:

1. C₆H₁₂O₆ + 6·O₂ ⇄ 6·CO₂ + 6·H₂O
2. 2·H₂ + O₂ ⇄ 2·H₂O
3. 3·H₂ + 1·N₂ ⇄ 2 NH₃

Lösung:

Verbrennen heisst eine Reaktion mit O₂, nach Möglichkeit entstehen Kohlendioxid und Wasser:
C₈H₁₈ +12.5·O₂ ⇄ 8·CO₂ + 9·H₂O
Wie kann dies überhaupt gelöst werden? Willkürlich wird von einem Teilchen C₈H₁₈ ausgegangen. Somit sind 8 C-Atome auf der linken Seite der Reaktionsgleichung vorhanden. Damit müssen aber auch 8 C-Atome auf der rechten Seite erscheinen. Da die C-Atome nur in das Kohlendioxid gehen müssen total 8 CO₂ vorhanden sein.
Analog mit den Wasserstoffatomen: auf der linken Seite kommen vom Oktan total 18 H-Atome. Die gehen alle zum Wasser, welches pro Molekül 2 H-Atome benötigt. Somit können maximal 9 Wassermoleküle gebildet werden.
Somit sind alle Koeffizienten auf der rechten Seite bestimmt. Damit ergibt sich aber auch die totale Anzahl der O-Atome, nämlich 8·2 + 9·1 = 25 O-Atome. Die kommen schlussendlich vom O₂ auf der linken Seite. Total lassen sich daraus 12.5·O₂ Moleküle bilden.

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Videoantwort:
Erklärung in Form eines Videos, Dauer 8:40

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Mitschrift:
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Lösung:

1. pro ³H: 1p, 1e^–, 2n, ¹⁵O: 8p, 8e^–, 7n
       1·H₂O somit 10p, 10e^–, 11n
       7·H₂O: 70p, 70e^–, 77n
2. pro pro ¹³C: 6p, 6e^–, 7n … pro ²H: 1p, 1e^–, 1n, … pro ¹⁶O: 8p, 8e^–, 8n,
       1·C₆H₁₂O₆ somit 6·6+12·1+6·8=96p, 96e^–, 6·7+12·1+6·8=102n
       3·C₆H₁₂O₆: 288p, 288e^–, 306n

Lösung:

1. Wenn Lithium als Elementname definiert ist, so heisst dies automatisch 3 Protonen. Oder anders gesagt: etwas mit drei Protonen muss Lithium heissen, egal wie viele Neutronen und Elektronen vorhanden sind. Aus der Nukleonenzahl (Nukleus = Kern = Protonen und Neutronen) gleich 7 ergibt sich somit die Anzahl Neutronen gleich 4. (3 + x = 7). Da das Element neutral ist (oben rechts neben dem Elementsymbol keine Ladung und somit neutral) ergibt sich die Anzahl der Elektronen = 3.
2. ¹³C: 6p, 7n, 6e^–
3. ²³⁵U: 92p, 143n, 92e^–
4. ⁷Li²⁺: 3p, 4n, 1e^–
5. ⁸²Br^–: 35p, 47n, 36e^–

Lösung:

1. a) 4·H₂O
2. b) 50·H₂O, übrig bleiben 50 O-Atome
3. c) 10·CO₂, übrig bleiben 10 C-Atome
4. d) 8·C₆H₁₂O₆, übrig bleiben 52·C, 4·H sowie 52·O
5. e) 100·NH₃, übrig bleiben 100·N sowie 400·C
6. f) 14·Fe₂O₃, übrig bleiben 5·Fe, 2·O, 55·F

Lösung:

1. a) Wasser = H₂O, Anzahl: 2·H, 1·O
2. b) Kohlendioxid = CO₂, Anzahl: 1·C, 2·O
3. c) C₆H₁₂O₆, Anzahl: 6·C, 12·H, 6·O
4. d) 7·H₂O, Anzahl: 14·H, 7·O
5. e) 40·C₆H₁₂O₆, Anzahl: 240·C, 480·H, 240·O
6. f) 1 Dutzend = 12 Stück, somit: 36 NH₃; Anzahl: 36·N, 108·H
7. g) 7 Millionen O₃ = 7·10⁶ O₃ = 21 Millionen O-Atome = 21·10⁶·O = 2.1·10⁷·O
8. h) 2 mol H₂O, Anzahl: 4 mol H, 2 mol O (H: 2.4·10²⁴, O: 1.2·10²⁴)
9. i) 13 mol N₂, Anzahl: 26 mol N (=1.56·10²⁵)

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Videoantwort:
Erklärung in Form eines Videos, Dauer 7:45

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Mitschrift:
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Lösung:

1. · Index besagt, wie viele Atome in einer Verbindung vorkommen. Beispiel: die Verbindung Traubenzucker, C₆H₁₂O₆ weist pro Molekül 6 C-Atome, 12 H-Atome und 6 O-Atome auf. Hinweis: diese Zahlen werden unmittelbar NACH dem Atom KLEIN geschrieben.
2. · Im Gegensatz dazu gibt es den stöchiometrische Koeffizienten, GROSS geschrieben, VOR dem Atom (oder der Verbindung).
3. · Beispiel: 7 He heisst, dass 7 Heliumatome vorkommen, 13 Fe heisst, dass total 13 Fe Atome vorliegen.
4. · Ein Malzeichen muss nicht unbedingt angegeben werden, kann aber. Beide Aussagen sind also identisch (13 Fe resp. 13·Fe).
5. · Eine Kombination dieser beiden Grössen ist auch möglich, z.B. 13 C_H12O₆ heisst, dass total 13 Traubenzuckermoleküle vorkommen mit jeweils 6 C-Atomen, 12 H-Atomen und 6 O-Atomen. Total also 13·6=78 C-Atomen, 13·12=156 H-Atomen und 13·6=78 O-Atomen.

Lösung:

1. 38 mm → 0.038 m
2. 38 mm → 3.8 cm
3. 23.45 m → 23'450 mm
4. 321 Liter → 0.321 m³
5. 12 Liter → 0.012 m³
6. 77 m³ → 77'000 Liter
7. 42 km³ → 42·10¹² Liter = 4.2·10¹³ Liter
8. 300℃ → 573 K
9. 53℃ → 326 K
10. -30℃ → 243 K
11. 800 K → 527℃
12. 100 K → – 173℃
13. 93 kPa → 93'000 Pa
14. 7 bar → 700'000 Pa
15. 13 mBar → 0.013 Bar
16. 45 Bar → 4'500 kPa
17. 31 mMol → 0.031 Mol
18. 0.002 Mol → 2 mMol
19. 3.2 mol → 1.927·10²⁴
20. 0.001 mol → 6.022·10²⁰
21. 3.8·10²⁴ → 6.31 mol
22. 0.03·10¹⁷ → 4.98·10^-9 mol

Lösung:

Der Grund liegt darin, dass man die gemischten Reinstoffe voneinander trennen möchte, ohne dass sie ihre Eigenschaft verlieren.

Lösung:

Die Destillation bedient sich des Effektes, dass die zu trennenden Reinstoffe unterschiedliche Siedepunkte haben. Der Unterschied des Siedepunktes sollte ca. 10 oder mehr Grad betragen.

Lösung:

1. a) Eindampfen
2. b) Verdunsten
3. c) Destillieren
4. d) Sieben
5. e) Filtrieren
6. f) Zentrifugieren
7. g) Dekantieren
8. h) Extrahieren
9. i) Mit einem Magneten

Lösung:

1. a) Eine Möglichkeit bestünde darin, Wasser beizufügen. Kochsalz löst sich bekanntlich auf. Somit wäre ein Gemisch Festkörper (Sand) mit einer Flüssigkeit (Salzwasser) zu trennen: Filtration. Das Salzwasser muss am Schluss wieder vom Wasser getrennt werden: verdampfen des Wasser.
2. b) Gleich grosse Kugeln heisst, dass die Kugeln unterschiedlich schwer sind. Varianten:
   · Mit einer Waage (nicht sehr effizient wenn es sehr viele Kugeln wären)
   · Alles ins Wasser geben, Holzkugeln schwimmen, Eisenkugeln nicht
   · Verbrennen wäre z.B. keine Lösung, da die Holzkugeln zerstört werden
   · Eisen ist bekanntlich magnetisch, eine Trennung der Holzkugeln somit sehr effizient
3. c) Gleich schwer heisst (aufgrund der Dichte), dass die Eisenkugeln einen kleineren Durchmesser aufweisen. Mit einem Sieb wäre die Trennung somit möglich.
4. d) Starten mit einer Filtration, somit wäre der Sand vom Salz – Wassergemisch getrennt (Salz löst sich bekannterweise in Wasser). Danach gilt es, das Wasser vom Kochsalz abzutrennen. Eine Destillation würde sich anbieten (nicht abdampfen, da dann das Wasser verloren ginge)
5. e) Die beiden Substanzen mischen sich schlecht. So bietet sich an, dass man das Gemisch stehen lässt und sich die beiden Komponenten sich aufgrund ihrer unterschiedlichen Dichte (und abstossenden Kräften) so anordnen, dass das Olivenöl auf dem Essig schwimmt, also zwei Phasen ausbilden. Durch abdekantieren der oberen Phase (Olivenöl) lassen sich die beiden Substanzen trennen.
6. f) Die Flüssigkeiten mischen sich perfekt, es ist nur eine Phase sichtbar. Eine Trennung mittels Destillation unter Ausnutzung der unterschiedlichen Siedetemperatur bietet sich an. Ethanol siedet bei ca. 80 ℃ Wasser bei 100 ℃
   Hinweis an die Profis: ja, die Trennung ist nicht perfekt, es bildet sich ein azeotropes Gemisch.

Daran denken: am Schluss müssen alle Komponenten wieder vorhanden sein. Ebenfalls daran denken, dass die Komponenten nicht verändert werden dürfen, physikalische Trennmethoden also anwenden. Eine Verbrennung verändert (zerstört) das Edukt, ist eine chemische Methode.

Lösung:

Die beiden Begriffe werden für ein Gemisch ('mindestens zwei verschiedene Zutaten') verwendet. Bei einem heterogenen Gemisch sind die Komponenten erkennbar (z.B. Granit, von Auge unterschiedliche Komponenten / Salatsauce). Im Gegensatz dazu das homogene Gemisch, dessen Komponenten nicht erkennbar sind, z.B. Cognac, viele Zutaten, aber von Auge sichtbar ist nur eine Flüssigkeit.

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