3. Stöchiometrische Berechnungen¶

An der KSZ: Feuermelder ausschalten und auf dem Tisch zünden. Allerdings muss man anschliessend die Fenster öffnen und lüften - was an der KSR nicht geht - oder dann in einen anderen Raum wechseln.

Lösung zur Aufgabe: Wie viele Gramm Edukte muss man zur Synthese von 9.00 g Zinksulfid einsetzen? Tipp: Sulfur bedeutet auf lateinisch Schwefel.

Excel: Stöchiometrische Berechnungen ZnS

Lösung zur Aufgabe (tatsächlich 1/5 bis 1/2 so viel verwenden): Wie viele Gramm Eisen(II)-Sulfid (FeS) entstehen, wenn man 5.00 g Eisen mit einem Überschuss an Schwefel zur Reaktion bringt?

Excel: Stöchiometrische Berechnungen FeS

C.1 Synthese von NO₂¶

Lösung zur Aufgabe: Wie viele g Stickstoffdioxid entstehen, wenn man 5.00 g Stickstoff und 5.00 g Sauerstoff miteinander zur Reaktion bringt und als einziges Produkt Stickstoffdioxid (NO₂) entsteht?

Excel: Stöchiometrische Berechnungen NO₂

C.2 Synthese von Wasser¶

Variante 1: Abfalleimer:

• Zuerst wird gemessen, wie schnell die Zündschnur abbrennt.
• SuS messen den Durchmesser des Abfalleimers und schätzen ab, wie gross ein Ballon gerade noch sein darf, damit er in den Eimer passt (lieber noch etwas Reserve, nicht zu gross).
• Nun berechnen sie die Knallgasmenge, die in diesen Ballon passt
• und daraus das Sauerstoffvolumen, mit der sie den Ballon füllen müssen
• aus dem Sauerstoffvolumen schlussendlich den Radius, den ein Ballon mit diesem Sauerstoffvolumen haben muss.
• Nun müssen sämtliche in der Nähe Anwesende volle Schutzkleidung und guten Hörschutz tragen und es muss draussen gearbeitet werden.
• Nun füllen sie den Ballon zuerst mit Sauerstoff bis zum Sauerstoff-Radius und anschliessend mit Wasserstoff zum Gesamtradius
• Nun wird ein ausreichend langes Stück Zündschnur am einen Ende mit Scotch-Tape am Ballon befestigt.
• Der Abfalleimer wird an einer sicheren Stelle (Der Eimer kann viele Meter hoch fliegen) mit einem Rand auf ein Hölzchen gelegt, so dass die Zündschnur untendurchbrennen kann. Die Zünschnur wird unten durch gezogen und am anderen Ende angezündet.
• Distanz! Manchmal zerreisst es den Eimer.

Variante 2: Riesenballon

Man kann auch einen Riesenballon mit Knallgas füllen. Der Knall kann in der ganzen Stadt hörbar sein. Für die Explosion lässt man den Ballon fliegen. Es ist sicherzustellen, dass kein Wind den Ballon gegen ein Haus treiben kann.

Lösung zur Aufgabe: Bei Normbedingungen (Druck p = 1.01235·105 Pa, Temperatur = 0°C) sollen 8.0 g Wasser synthetisiert werden. Wie viele L Wasserstoff und wie viele L Luft (als Sauerstofflieferant) sind dazu erforderlich?

Variante für Durchführung mit Ballon in Abfalleimer:

In dieser Excel-Tabelle ist neben der Stöchiometrie auch die Kugel-Berechnung zu finden. Excel: Stöchiometrische Berechnungen Wasser

D.1 langsamer Zerfall¶

Wie viele Liter Sauerstoff werden frei, wenn 3 g H₂O₂ nach folgender Reaktion wegreagieren: 2 H₂O₂ → 2 H₂O + O₂

• 3 g H₂O₂ (8.6 g H₂O₂ 35%) (bzw. 7.6 mL, Dichte ist 1.13 g/mL), werden in einen Erlenmeyerkolben 1 L gegeben
• Ein Polylöffel KI und rund 5 mL Neutralseife bzw. Abwaschmittel werden in 40 mL Wasser gelöst.
• Diese Lösung wird zum H₂O₂ gegeben.

Ca nach einer Minute setzt Gasbildung ein, ca nach 5-10 Minuten füllt es den Kolben (ziemlich genau 1L, eher etwas mehr)

Lösung zum Experiment:

Lösung zur Aufgabe: Wasserstoffperoxid zerfällt spontan in Wasser und Sauerstoff. Wie viele L Sauerstoff können bei Normdruck und 0°C maximal aus 200 mL einer Wasserstoffperoxid-Lösung der Konzentration 0.200 mol/L freigesetzt werden?

Excel: Stöchiometrische Berechnungen H₂O₂

D.2 schneller Zerfall (springende Schaumwurst)¶

Es ist wichtig, dass ein grosser Erlenmeyerkolben verwendet wird. Nur, wenn sich der Schaum im Erlenmeyer relativ lange entwickeln kann und dann durch den engen Hals gepresst wird, fliegt die Wurst wirklich hoch.

• 15 g KI im kleinen Erlenmeyer in 15 mL möglichst warmem Wasser lösen
• 1 Esslöffel Spülmittel wird in den grossen Erlenmeyerkolben gegeben.
• 75 mL H2O2 (30%) werden in den Erlenmeyerkolben gegeben und geschwenkt, so dass sich das Spülmittel darin löst.
• Nun wird die KI-Lösung in einem Schwung hinzugegeben und Hand schnell weggezogen.

Kann man einen Ballon aufblasen mit 10g NaHCO₃ und 15g NaHSO₄?

• Beide Stoffe je in ein BG einwägen
• Mit Pulvertrichter in Ballon überführen
• 20 mL Wasser zugeben (mehr Wasser geht nicht rein, so dass das Wasser im Trichter bleibt)
• Oder dann gleich wie oben mit Neutralseife in Standzylinder

Beobachtung: der Ballon oder der Schaum wird nur etwa halb so gross wie erwartet. Grund: etwa die Hälfte des CO₂ löst sich im Wasser

Excel: Stöchiometrische Berechnungen Ballon chemisch aufblasen