4.1 Was versteht man unter stöchiometrischen Berechnungen?
Stöchiometrische Berechnungen sindmengenmäßige Kalkulationen
bei chemischen Stoffumsetzungen.
4.2 Was sind exotherme, was endotherme Reaktionen?
Bei exothermen Prozessen wird Wärme frei, bei endothermen wird
Wärme verbraucht.
4.3 Welche Bedeutung hat die Aktivierungsenergie beim Zustandekommen
chemischer Reaktionen?
Die Aktivierungsenergie wird benötigt, um bestehende chemische
Bindungen zu lösen, damit die so aktivierten Reaktionspartner neue Bindungen
eingehen können.
4.10 Was ist die allgemeine Definition von Oxidation und Reduktion hinsichtlich
der dabei stattfindenden Elektronenübergänge?
Oxidation =Abspaltung von Elektronen, Reduktion= Aufnahme
von Elektronen.
4.11 Was ist ein Reduktionsmittel, was ein Oxidationsmittel?
Oxidationsmittel = Stoff, der Elektronen aufnimmt; Reduktionsmittel=
Stoff, der Elektronen abgibt.
4.12 Erklären Sie den Unterschied zwischen Oxidationszahl und Ladungszahl!
Ladungszahlen geben die tatsächlich messbaren Ladungen von Ionen
an. Die Oxidationszahl ist nur eine formale Ladungszahl; sie gibt also nicht
die tatsächlichen Bindungsverhältnisse wieder.
4.16 Welche Stoffe sind in den folgenden Gleichungen das Reduktions-, welche
das Oxidationsmittel?Welche Spezies wird reduziert, welche oxidiert?
Generell gilt: Das Reduktionsmittel gibt Elektronen ab, das Oxidationsmittel
nimmt Elektronen auf. Es sollten deshalb alle Oxidationszahlen der
an der Reaktion beteiligten Stoffe ermittelt werden, um anschließend zu schauen,
bei welchen Stoffen Elektronen abgegeben bzw. aufgenommen werden (siehe
auch Übungsbeispiel 4.5 im Lehrbuch). Das Oxidationsmittel wird jeweils reduziert,
das Reduktionsmittel oxidiert.
4.17 Metallisches Chrom kann aluminothermisch aus Chromoxiderz hergestellt
werden:
Durch stöchiometrische Berechnung aus der Reaktionsgleichung
4.19 Was ist eine Redoxreaktion?
Bei Redoxreaktionen werden die Oxidationszahlen der an der Reaktion
beteiligten Stoffe verändert.
Deshalbmüssen zunächst alle Oxidationszahlen ermittelt werden. ab.
Zur Herstellung vonWolframmetall wird in der TechnikWolframoxid mit
Wasserstoff umgesetzt:
a) Gleichen Sie die stöchiometrischen Faktoren so aus, dass die Massenbilanz
der Reaktion stimmt!
b) Wie vielWolframoxid ist zur Herstellung von 3 tWolframmetall notwendig?
c) Wie viel m3 (Normbedingungen)Wasserstoffgas sind hierzu notwendig?
a) WO3 + 3H2 → W+ 3H2O;
b) aus a) folgt mit Berechnung der molaren Massen: 231,9 g WO3 ergeben
183,9 gW; somit ergeben 3,78 ⋅ 106g WO3 (3,78 ⋅ 106 g∕231,9 g) ⋅ 183,9 g =
3 ⋅ 106gW;
c) 183,9 g W benötigen 3 ⋅ 22,4 l = 67,2 l H2 → 3 t W benötigen (3,78 ⋅ 106 g∕
231,9 g) ⋅ 67,2 l = 1096 ⋅ 103 l = 1096m3 H2.
4.22 Zinkmetall wird technisch aus Zinksulfiderz durch folgende Umsetzungen
gewonnen:
a) Wie viel kg Zinkmetall können aus 2000 kg Zinksulfiderz hergestellt werden?
b) Wie viel Norm-m3 Schwefeldioxid sowie CO entstehen als Nebenprodukt?
a) Den Gleichungen
2ZnS + 3O2 → 2ZnO + 2SO2
ZnO + C → Zn + CO
entnimmt man die Information:
2mol ZnS reagieren zu 2mol ZnO und dieses reagiert zu 2mol Zn.
Unter Berücksichtigung der molaren Massen ergibt sich, dass 2 ⋅ 97,4 g =
194,8 g ZnS zu 2 ⋅ 65,4 g = 130,8 g Zn reagieren. Aus 2000 kg ZnS entstehen
somit (2000 ⋅ 103 g∕194,8 g) ⋅ 130,8 g = 1,343 ⋅ 106 g → 1343 kg Zn.
b) Aus 2mol ZnS entstehen 2mol SO2 und 2mol CO, somit werden jeweils
2 ⋅ 22,4 l = 44,8 l freigesetzt; somit setzen 2000 kg ZnS (2000 ⋅ 103 g∕194,8 g) ⋅
44,8 l = 4,6 ⋅ 105 l frei→ 466m3.
4.25 Ein zuckerhaltigerMostwirdmit Hefe versetzt und unter Luftabschluss zur
Gärung gebracht:
Ein Liter Gäransatz enthält 16 g Zucker, und nach zwei Tagen stellt man eine
Zuckergehalt von 12,9 g fest. Berechnen Sie den Massengehalt an Ethanol.
Aus der Gleichung
C6H12O6 → 2C2H5OH + 2CO2
entnimmt man folgende Information:
Aus 180 g Glucose entstehen 2 ⋅ 46 g = 92 g Ethanol, aus (16 − 12,9) g = 3,1 gGlucose
entstehen (3,1∕180) ⋅ 92 g = 1,58 g Ethanol→ cEth = 1,58 g∕l → 0,158 Massen-%
(Annahme: Dichte = 1000 g∕l).
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