EL-MO Elemente und Moleküle, Schulbuch

Allgemeines Gasgesetz KM-5: Substanz und Energie 77 77 Berechnung des Molvolumens Mit Hilfe des Gasgesetzes lässt sich das Molvolumen bei beliebigen Bedingun- gen berechnen. Beispiel Berechne das Molvolumen bei 20 °C und einem Druck von 1 bar! n = 1 mol → V = V m → p · V m = 1 · R * · T Die Dichte der Luft beträgt bei diesen Bedingungen: Änderung der Bedingungen bei gleichbleibender Molanzahl Ändert sich die Molanzahl eines Gases bei einem Vorgang nicht, ist es zumeist praktischer mit folgender Beziehung zu arbeiten. n 1 = n 2 Beispiel Eine Gasflasche von 10 Liter Inhalt steht im Labor bei 20 °C und ist mit Sauer- stoff gefüllt, wobei der Druck 150 bar beträgt. Wie viel Liter Sauerstoff kann man entnehmen, wenn der Druck im Labor 1 bar beträgt? (Da die Temperatur gleich bleibt, kann man sie gleich kürzen.) p Gasflasche · V Gasflasche = p Chemiesaal · V Chemiesaal = 150 bar · 10 L = 1 bar · V Chemiesaal Das Volumen ergibt sich zu 1500 L. Entnehmen kann man nur 1490, da 10 L in der Gasflasche bleiben. Umsatzberechnung mit Beteiligung von Gasen Bei den Berechnungen mit dem 3-Schritte-Programm, die auf Seite 70 bespro- chen wurden, kann jetzt die Molanzahl bei Gasen bzw. das Volumen eines Gases aus dem Gasgesetz berechnet werden. Beispiel Wie viel Gramm Aluminium müssen mit Salzsäure reagieren, damit bei 20 °C und 0,98 bar 10 Liter Wasserstoff gebildet werden können? Zunächst muß die quantitativ richtigestellte Reaktionsgleichung aufgestellt werden: 2 Al + 6 HCl → 2 AlCl 3 + 3 H 2 Die weitere Berechnungen folgen dem „3-Schritte“-Programm von Seite 70. V M = 24,36 = = R* • T 0,08314 • 293 K 1 bar L • bar K • mol p L mol p Luft = 1,18 = = M Luft 28,8 24,36 g mol V M g L L mol = p 1 • V 1 T 1 p 2 • V 2 T 2 Üb Übungen 77.1 bis 77.3 Die Gasgleichung 1. 18 mL Wasser (entspricht 18 g), eine sehr geringe Wassermenge,werden verdampft. Welches Volumen nimmt der Wasserdampf bei 100 °C und 1 bar ein? 2. Wie viel Gramm Zink sind erforderlich, um durch Reaktion mit überschüssi- ger Salzsäure 10 Liter Wasserstoff zu erzeugen? ( p = 1 bar, T = 298 K) Reaktionsgleichung: Zn + 2 HCl → ZnCl 2 + H 2 3. Wie viel Liter Wasserstoff kann man aus 10 g Aluminium durch Reaktion mit überschüssiger Salzsäure bei 25 °C und 1,01 bar gewinnen? Schüler-Experiment 3.6 Modellversuch „Airbag“ p • V m = R* • T bzw. p • V = n • R* • T R = 8,314 m 3 • Pa • K –1 • mol –1 R* = 0,08314 L • bar • K –1 • mol –1 p ... Druck in bar V m bzw. V ... (Mol)volumen in L T ... Temperatur in K n ... Stoffmenge in mol Abb. 077–1: Formulierungen der Gasglei- chung für ideale Gase Umrechnung von Druckeinheiten 100000 Pa = 1000 hPa = 1 bar 1 atm = 1,013 bar 1 psi = 6895 Pa = 0,06895 bar n H 2 = 0,4 mol = = p • V H 2 0,98 bar • 10 L R * • T L • bar K • mol 0,08314 • 293 K • n H 2 = 2 3 • 0,4 mol = 0,27 mol 2 3 n Al = M Al • n Al = 27 • 0,27 mol = 7,2 g m Al = g mol 1. Schritt: 2. Schritt: 3. Schritt: VS Nur zu Prüfzwecken – Eigentum des Verlags öbv