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Stöchiometrie Übungen (m/m)

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Massen an chemischen Reaktionen

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Voraussetzung für das Verständnis dieses Artikels ist die Kenntnis der folgenden Grundgesetze der Chemie:
Gesetz von der Erhaltung der Masse
Gesetz der konstanten Proportionen
Gesetz der multiplen Proportionen

Betrachten wir nun die Massenverhältnisse bei chemischen Reaktionen.
Reagiert Eisen (Fe) mit Schwefel (S) , so entsteht Eisensulfid (FeS).

Hier reagieren 1mol Eisen und 1 mol Schwefel zu 1 mol Eisensulfid.

Es gilt lt. Masseerhaltungsgesetz:
Die Masse der Ausgangsstoffe ist gleich der Masse der Reaktionsprodukte!

Die eingesetzten 88g Eisen und Schwefel ergeben 88g Produkt Eisensulfid.
Halbierte man die eingesetzten Massen, so entstünde auch nur halb so viel des Produkts.

Plant man nun nur einen Teil der theoretischen Masse einzusetzen,
so erhält man auch nur einen Anteil der entstehenden Produktmasse.

Welche Masse Eisensulfid entsteht , wenn man nur 10g Eisen einsetzt?

Der Schwefel spielt keine Rolle mehr…

Es entsteht eine Verhältnisgleichung für Eisen und Eisensulfid!

Nach Umstellung nach x ergibt sich…

x = 15,714g

Antwortsatz:
Es entstehen also 15,4g Eisensulfid, wenn man 10g Eisen einsetzt.

Die Masse Schwefel, die einzusetzen ist, errechnet sich auf die gleiche Weise.

Ein weiteres Beispiel:

Reagieren Eisenoxid und Kohlenstoff miteinander, so entsteht Eisen und gasförmiges Kohlenstoffdioxid.
Dies geschieht in den hier dargestellten Verhältnissen:

2 mol Eisenoxid reagieren mit 3 mol Kohlenstoff zu 4 mol Eisen und 3 mol Kohlenstoffdioxid

Die einzusetzenden Massen betragen demnach…

Die Koeffizienten vor den Formeln zeigen, dass ein doppelter oder gar dreifacher Anteil des Stoffes eingesetzt werden muss.

Welche Masse Eisenoxid ist einzusetzen, wenn man 10 kg Eisen produzieren will?

Nun ist nur noch das Verhältnis zwischen Eisenoxid und Eisen interessant…

Dafür ergibt sich die Rechenvorschrift:

Die Einheit Gramm (g)kann man kürzen, so bleibt nur die Einheit Kilogramm (kg) übrig!

Antwortsatz:
Man muss also 14,286kg Eisenoxid einsetzen, um 120kg Eisen zu produzieren.

weitere Übungsaufgaben

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Werkstoffe

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Die Nutzung der Werkstoffe zieht sich durch die gesamte Geschichte der Menschheit. Wir nutzen Holz und Stein für die frühesten Werkzeuge (Faustkeile, Schaufeln, Werkzeuge für die Feldarbeit , Hammer, usw.) und Nutzstücke (Körbe, Töpfe, Waffen, usw.). Der erste künstlich hergestellte Werkstoff war die Keramik, die wir seit 8000 Jahren verwenden. Metalle wurden anfangs nur in der gediegenen Form verwendet, in der sie auf der Erdoberfläche gefunden wurden.

Heute sind die Auswahlmöglichkeiten schier unbegrenzt. Rohre werden beispielsweise aus Keramik, Beton, Stahl, aus verschiedenen Metallen wie Kupfer oder Aluminium, aus Bambus, Glas, verschiedenen Kunststoffen oder Gummi angeboten.
Nach welchen Kriterien sucht man da aus?

Die heute genutzten Werkstoffe stammen von Naturstoffen, deren Verfügbarkeit unsere Lebensqualität bestimmt. So sind die Werkstoffe, die aus Erz oder Erdöl hergestellt werden, nicht unendlich verfügbar. Wir müssen sparsam mit ihnen umgehen und uns zeitnah Ersatzstoffe bereitstellen. Recycling spielt in der Werkstoffnutzung eine große Rolle.

Der verantwortungsvolle Umgang mit den Ressourcen unseres Planeten ist für die Erhaltung unseres Lebens-standards unabdingbar. Die Verwendung von nachwachsenden Rohstoffen muss die Technik der Zukunft sein!

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