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Alt 07.06.2017, 16:04   #1   Druckbare Version zeigen
DanLie  
Mitglied
Themenersteller
Beiträge: 1
Reaktionsverhältnis - komische Aufgabe

Hallo liebes Forum,

ich komme gerade bei einer Aufgabe nicht so wirklich weiter. Ich schreibe mal meine Ansätze dazu und erhoffe mir ein paar hilfreiche Tipps.

Bei der Reaktion von 20 ml Sauerstoff-Gas mit 20 ml Stickstoffgas (im
Eudiometerrohr) ergibt sich ein Restvolumen von 10 ml Gas. Bei der Untersuchung
stellt sich heraus, dass der Rest Stickstoff ist. (3P)

a) Stelle die Reaktionsgleichung auf!
b) in welchem Reaktionsverhältnis haben Sauerstoff und Stickstoff miteinander
reagiert?


a) 2 O2 + 2N2 --> 2 NO2 + N2
b) In diesem Fall müssten doch 4 Teile Sauerstoff mit 2 Teilen Stickstoff zu Stickstoffdioxid reagiert haben? Somit ist das Verhältnis 2:1.

Ich bin mir wirklich nicht sicher. Falls ich auf dem Holzweg bin, würde ich gerne verstehen warum es anders ist, sodass ich in Zukunft solche Aufgaben auch alleine lösen kann

Viele Grueße
DanLie
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Alt 07.06.2017, 16:37   #2   Druckbare Version zeigen
chemiewolf Männlich
Mitglied
Beiträge: 20.136
AW: Reaktionsverhältnis - komische Aufgabe

Zitat:
Zitat von DanLie Beitrag anzeigen
Ich bin mir wirklich nicht sicher.
kannst du dir hier aber sein.
__________________
The State Senate of Illinois yesterday abandoned its Committee on Efficiency and Economy for reasons of 'efficiency and economy'.
De Moines Tribune, 6 February 1955
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Alt 07.06.2017, 18:19   #3   Druckbare Version zeigen
mgritsch Männlich
Mitglied
Beiträge: 1.957
AW: Reaktionsverhältnis - komische Aufgabe

Zitat:
Zitat von DanLie Beitrag anzeigen
Bei der Reaktion von 20 ml Sauerstoff-Gas mit 20 ml Stickstoffgas (im
Eudiometerrohr) ergibt sich ein Restvolumen von 10 ml Gas. Bei der Untersuchung
stellt sich heraus, dass der Rest Stickstoff ist. (3P)

a) Stelle die Reaktionsgleichung auf!
b) in welchem Reaktionsverhältnis haben Sauerstoff und Stickstoff miteinander
reagiert?


a) 2 O2 + 2N2 --> 2 NO2 + N2
b) In diesem Fall müssten doch 4 Teile Sauerstoff mit 2 Teilen Stickstoff zu Stickstoffdioxid reagiert haben? Somit ist das Verhältnis 2:1.

Ich bin mir wirklich nicht sicher. Falls ich auf dem Holzweg bin, würde ich gerne verstehen warum es anders ist, sodass ich in Zukunft solche Aufgaben auch alleine lösen kann
also da nach der Gasgleichungt gilt V = n * (RT/p) ist bei Gasreaktionen das Volumen (bei gleichbleibendem Druck und Temperatur) immer proportional den reagierenden Molen.

Die Reaktion N2 + 2 O2 -> 2NO2 bedeutet also dass aus 1+2 mol/Volumsteilen 2 Teile werden (aus 30 ml werden 20). Wie aus 40 Teilen 10 werden können erschließt sich mir überhaupt nicht, dazu müssten aus 4 Teilen 1 teil werden. Und erst recht wenn die eingesetzten Mengen nicht der nötigen Stöchiometrie entsprechen. Da ein Verhältnis von 1 : 2 erforderlich ist, du aber 2:2 einsetzt bedeutet das dass für 1 der 2 teiuile Stickstoff kein O2 mehr "übrig" ist. Folglich könnte sich der Befund der Aufgabenstellung dann ausgehen, wenn die 20ml NO2 die entstehen sollten irgendwie aus dem System "verschwinden" (wie auch immer?) und nur die 10ml unverbrauchter N2 übrig bleiben.

Fieser weise gibt es just bei NO2 auch noch ein weiteres Gleichgewicht, nämlich das der Dimerisierung, siehe http://www.chemieunterricht.de/dc2/mwg/no2-n2o4.htm.
Unterstellt man dieses dann wäre die Reaktionsgleichung:
N2 + 2 O2 -> N2O4
In dem Fall wird aus 3 Volumsteilen 1 Teil. Das passt zwar zum Befund einer Volumsreduktion von 40 auf 10ml, aber leider nicht zum Rest-Stickstoff (der zwangsweise übrig bleibt).
Hier müssten aus 20ml O2 + 10ml N2 -> 10ml N2O4 entstehen + 10ml Rest-Stickstoff = 20ml Gesamtvolumen.
Dummerweise liegt das Gleichgewicht bei Raumtemperatur auch nicht ganz eindeutig auf einer Seite (Blume schreibt: bei 25° sind 80% als Dimer / 20% zu 2 Monomeren zerfallen zu finden)

Theoretisch gibt es natürlich auch noch andere Stöchiometrien denen die Reaktion folgen könnte, zB:
N2 + O2 -> 2 NO (keine Volumsänderung)
2 N2 + O2 -> 2N2O

Praktisch wird aufgrund der Reaktionsträgheit des N2 keine der genannten Reaktionen ohne weiteres (unter Laborbedingungen) stattfinden. Dazu bräuchte es gewaltig viel "Anheizen", zB

Mein Fazit: eine eher sehr bescheiden gestellte Aufgabe.
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Alt 07.06.2017, 18:20   #4   Druckbare Version zeigen
mgritsch Männlich
Mitglied
Beiträge: 1.957
AW: Reaktionsverhältnis - komische Aufgabe

Zitat:
Zitat von chemiewolf Beitrag anzeigen
kannst du dir hier aber sein.
inwiefern?
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Alt 07.06.2017, 21:12   #5   Druckbare Version zeigen
chemiewolf Männlich
Mitglied
Beiträge: 20.136
AW: Reaktionsverhältnis - komische Aufgabe

Zitat:
Zitat von mgritsch Beitrag anzeigen
inwiefern?
ich gehe davon aus, dass mit Restvolumen nicht Endvolumen der Gase gemeint ist. Und dann kommt der Vorschlag des TES hin.
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Alt 08.06.2017, 08:41   #6   Druckbare Version zeigen
mgritsch Männlich
Mitglied
Beiträge: 1.957
AW: Reaktionsverhältnis - komische Aufgabe

Zitat:
Zitat von chemiewolf Beitrag anzeigen
ich gehe davon aus, dass mit Restvolumen nicht Endvolumen der Gase gemeint ist. Und dann kommt der Vorschlag des TES hin.
das ja.
Dann wäre aber die (nicht genannte) Nebenbedingung, dass alles NO2 irgendwie absorbiert und so aus dem System entzogen wurde.
Wie auch immer das gelingen mag.
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Alt 11.06.2017, 08:46   #7   Druckbare Version zeigen
chemiewolf Männlich
Mitglied
Beiträge: 20.136
AW: Reaktionsverhältnis - komische Aufgabe

Zitat:
Zitat von mgritsch Beitrag anzeigen
die (nicht genannte) Nebenbedingung,
wenn man das Restvolumen nicht als Endvolumen betrachtet, ist es ganz egal, was mit dem NO2 passiert. Es könnte auch ein Anteil des Endvolumens sein.
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Alt 11.06.2017, 10:33   #8   Druckbare Version zeigen
mgritsch Männlich
Mitglied
Beiträge: 1.957
AW: Reaktionsverhältnis - komische Aufgabe

Das stimmt natürlich. Nehmen wir an das wäre so - wie würdest du das "Restvolumen" in einem Eudiometer ermitteln?
mgritsch ist offline   Mit Zitat antworten
Alt 11.06.2017, 12:38   #9   Druckbare Version zeigen
Fulvenus Männlich
Mitglied
Beiträge: 19.848
AW: Reaktionsverhältnis - komische Aufgabe

Bei Verwendung von Wasser als Sperrflüssigkeit würde sich NO2 recht gut im Wasser lösen,somit N2 als Restvolumen verbleiben.In der Praxis würden zwar gewisse Abweichungen von der obigen theoretischen Betrachtung zu beobachten sein,aber es geht hier ja auch um die theoretische Herleitung einer Reaktionsstöchiometrie aus den Reaktionsvolumina.

Fulvenus!
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Alt 11.06.2017, 15:51   #10   Druckbare Version zeigen
mgritsch Männlich
Mitglied
Beiträge: 1.957
AW: Reaktionsverhältnis - komische Aufgabe

Das stimmt natürlich. Nehmen wir an das wäre so - wie würdest du das "Restvolumen" in einem Eudiometer ermitteln?
mgritsch ist offline   Mit Zitat antworten
Alt 11.06.2017, 21:25   #11   Druckbare Version zeigen
Fulvenus Männlich
Mitglied
Beiträge: 19.848
AW: Reaktionsverhältnis - komische Aufgabe

Zitat:
Zitat von mgritsch Beitrag anzeigen
wie würdest du das "Restvolumen" in einem Eudiometer ermitteln?
Verstehe gerade das Problem nicht,es gibt Schulversuche,bei denen das Restvolumen
einfach von der Höhe des Flüssigkeitsstandes abgelesen wird:
http://www.chemieexperimente.de/_pdf/06_05_eudiometer.pdf .

Fulvenus!
Fulvenus ist offline   Mit Zitat antworten
Alt 12.06.2017, 01:13   #12   Druckbare Version zeigen
mgritsch Männlich
Mitglied
Beiträge: 1.957
Reaktionsverhältnis - komische Aufgabe

Genau um das drehen wir uns.
Bei der vermutlich anzusetzenden Reaktion soll wohl aus N2 und O2 - > NO2 (+ überschüssiges N2) entstehen. Die Angaben in der Aufgabe machen nur Sinn, wenn der Begriff "Restvolumen" sich ausschließlich auf den N2-Anteil bezieht und nicht auf eine Mischung aus N2 und NO2. Dieser könnte mit einem Eudiometer aber nur ermittelt werden, wenn das NO2 aus dem Ergebnis der Reaktion absorbiert würde. Davon steht aber nichts in der Angabe bzw wenn es zB durch Wasser erfolgen würde, würde dabei nach 3 NO2 + H2O -> 2 HNO3 + NO immer noch ein anderes Gas übrig bleiben...

Die Aufgabe ist also IMHO ähnlich sinnvoll wie "man berechne den pH-Wert einer 1 molaren Ca(OH)2 Lösung"

Geändert von mgritsch (12.06.2017 um 01:18 Uhr)
mgritsch ist offline   Mit Zitat antworten
Alt 12.06.2017, 07:40   #13   Druckbare Version zeigen
chemiewolf Männlich
Mitglied
Beiträge: 20.136
AW: Reaktionsverhältnis - komische Aufgabe

vielleicht verrät uns der TES ja, was erwartet wurde.
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