Einleitung

Egal, ob Sie Ihren ersten Chemiekurs belegt haben oder schon fast ein alter Hase sind, Sie benötigen in jedem Fall ein gewisses Maß an praktischer Übung, bevor Sie in einer Prüfung mit chemischen Übungsaufgaben sicher bestehen können. Wenn Sie einen Pflegeberuf erlernen, Mediziner oder Lehrer für Naturwissenschaften werden wollen, können Sie sich mit diesen Übungsaufgaben umfassend auf den chemischen Teil der Prüfung vorbereiten. Die zahlreichen Aufgaben in dieser Sammlung decken den größten Teil der Themen ab, die Ihnen in einem Chemiekurs an weiterführenden Schulen, einem Einführungskurs Chemie an der Hochschule im ersten Semester. Mit ganz ähnlichen Problemen werden Sie immer wieder im Rahmen Ihrer Hausaufgaben, Übungstests oder Abschlussarbeiten konfrontiert.

Wie Sie mit dieser Aufgabensammlung arbeiten wollen, ist allein Ihnen überlassen. Sie können bei Frage 1 beginnen oder auch weiter hinten in diesem Buch, Sie können die Fragen der Reihe nach beantworten oder einfach irgendwo einsteigen und probieren, ob Sie bestimmte Themen problemlos beherrschen. Ziemlich sicher werden Sie feststellen, dass Ihr Lehrbuch oder Ihr Professor die Themen in einer anderen Reihenfolge als hier bearbeitet, aber das ist für Ihren Arbeitserfolg unerheblich. Schlagen Sie das Inhaltsverzeichnis auf, suchen Sie sich das Thema, das Sie interessiert, und legen Sie los.

Sie haben sich da keine leichtes Unterfangen vorgenommen – so viele Übungsaufgaben erfordern schon eine ganze Menge an persönlichen Input. Doch die Zeit, die Sie hier investieren, ist klug genutzt. Mit dem, was Sie in diesem Buch in Bezug auf Wissenschaft, Mathematik und Chemie üben, werden Sie das Gelernte sicher anwenden und definitiv Ihre Noten verbessern können.

Wie dieses Buch aufgebaut ist

Die chemischen Übungsaufgaben in diesem Buch sind in 15 Kapitel unterteilt, die jeweils einige wichtige Gebiete in der Chemie abdecken. In jedem Kapitel sind die Fragen nach Themen sortiert und so angeordnet, dass Sie Punkt für Punkt von den leichten zu den schweren Fragen geleitet werden. Sie fangen mit ganz einfachen Aufgaben an, die immer komplexer werden. Bei einigen Aufgaben sind wichtige Informationen, die Sie zur korrekten Beantwortung der Fragen benötigen, in Form von Diagrammen oder Bildern beigefügt.

Wenn Sie die Fragen zu einem Kapitel oder einer Unterkategorie beantwortet haben – oder vielleicht auch nur eine einzige Frage zu einem bestimmten Thema – können Sie im letzten Teil des Buches die Antwort nachschlagen. Hier finden Sie auch ausführliche Erläuterungen für jedes Problem im Hinblick auf den besten Lösungsansatz oder die erforderlichen Formeln und Definitionen. Sie werden oft feststellen, dass diese Erklärungen für Ihr Verständnis sehr hilfreich sein können, wenn Sie mit schwierigen Themen kämpfen. Nehmen Sie sich daher ruhig die Zeit, die Erläuterungen sorgfältig durchzulesen.

Über dieses Buch hinaus

Man kann leicht den Mut verlieren, wenn man sich mit einem derart komplexen Thema wie der Chemie beschäftigt. Kein Grund, den Kopf hängen zu lassen – dieses Buch wird Ihnen helfen. Es ist so konzipiert, dass umfangreiche Themen in kleine Lerneinheiten aufgeteilt wurden, die sich immer nur mit einem Aspekt des Themas beschäftigen. Wenn Sie bei jedem Thema nur einen bestimmten Punkt üben, erkennen Sie sofort, wo Ihre Stärken und Schwächen liegen.

Wenn Sie dieses Buch durchgearbeitet haben und wissen, an welchen Stellen Sie noch etwas Nachhilfe brauchen, ziehen Sie am besten noch einmal Ihre Lehrbücher zu Rate. Rechnen Sie sich dann die Aufgaben in diesem Buch erneut, Sie werden schnell Fortschritte sehen. Einmal angenommen, dass Sie zum Beispiel zum Thema Molarität nur ein rudimentäres (oder nicht existierendes) Wissen haben, sind die molaren Berechnungen in Kapitel 3 hervorragend geeignet, um sich dem Thema langsam zu nähern. Lösen Sie die Aufgaben, so gut es geht, überprüfen Sie die Antworten und merken Sie sich, an welchen Stellen Sie besonders Probleme hatten. Sehen Sie dann noch einmal im Lehrbuch nach, wie sich beispielsweise die Konzentration einer Lösung mit der Molarität ausdrücken lässt oder für welche biologischen Vorgänge Sie die Molarität überhaupt brauchen. Nutzen Sie Bücher, das Internet, Ihren Professor oder nette Laborkollegen, die Ihnen den Stoff in einer ruhigen Minute noch einmal erklären können. Hilfe finden Sie auch in einem der zahlreichen »für Dummies«-Bücher aus dem Bereich der Chemie. Auf der Seite http://www.wiley-vch.de/dummies/ sind Bücher und Probekapitel zusammengestellt, die Ihnen beim Lernen helfen können.

Chemie für Dummies: Dieses Buch erklärt umfassen alles, was es zur Chemie zu wissen gibt – und zwar nicht nur die Grundlagen der Chemie, sondern auch das notwendige mathematische und physikalische Verständnis, mit dem Sie den Leistungskurs Chemie oder das erste Chemie-Semester an der Hochschule sicher meistern werden.

Chemie kompakt für Dummies: Dieses Buch ist ein verkürzte Fassung des Basiswissens Chemie – wenn Sie schon etwas fitter sund nur noch eine Auffrischung der wichtigsten Themen brauchen.

Übungsbuch Chemie für Dummies: Ein Buch mit ähnlichen Themen und zahlreichen Übungsaufgaben zu Säuren, Basen, Kohlenstoffen und den anderen grundlegenden Fragestellungen der Chemie.

Anorganische Chemie kompakt für Dummies: Hier geht es vor allem um die anorganische Chemie – Atome, Verbindungen, Reaktionsmechamismen, das Periodensystem – und was es mit Säuren, Basen, Redoxreaktionen und vielem mehr auf sich hat. Ein perfekter Begleiter, wenn Sie sich auf Chemieprüfungen vorbereiten wollen!

Wiley Schnellkurs Chemie: Dieses Buch erklärt in kompakter Form die wichtigsten Grundlagen der Chemie wie beispielsweise das richtige Rechnen mit Einheiten, wie Sie mit Formeln umgehen sollten, was die Gasgesetze, die Orbitale oder die Bindungstypen sind.

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Einheiten und ihre Umrechnung

In der Chemie geht es in vielen Fällen um quantitative Aspekte, die Sie anhand von bestimmten Einheiten messen können. Oft sind dabei allerdings Umrechnungen notwendig, bei denen Sie eine Einheit in eine andere Einheit konvertieren müssen. Während etliche Länder noch immer das angloamerikanische Maßsystem des ehemaligen Britischen Weltreichs verwenden, wird in der Chemie heute fast ausschließlich mit internationalen Einheiten (SI-Einheiten nach dem Système international d'unités) gearbeitet, die sich aus dem älteren, metrischen System ableiten. Mit der Dimensionsanalyse können Sie nicht nur Einheiten konvertieren, sondern noch viele andere Aufgaben in diesem Buch lösen. Anhand der Einheiten erkennen Sie sofort, ob Ihre Berechnung stimmen kann oder nicht.

Welche Aufgaben Sie erwarten

In diesem Kapitel geht es um die Einheiten und deren Umrechnung. Konkret erwarten Sie Aufgaben wie zum Beispiel:

Die korrekten Einheiten wählen

Metrische Präfixe interpretieren

Metrische und britische Einheiten ineinander umwandeln

Aufgaben mit der Dimensionsanalyse lösen

Worauf Sie achten sollten

Lassen Sie sich nicht von typischen Anfängerfehlern in die Falle locken! Behalten Sie bei der Angabe und Umrechnung von Einheiten immer die folgenden Tipps im Gedächtnis:

Vergessen Sie bei Gleichungen oder der Angabe Ihrer Lösungen nie die Einheiten.

Formulieren Sie die Aufgabe immer so um, dass sich die Einheiten so weit wie möglich kürzen lassen und nur die gewünschte Einheit übrig bleibt.

Überlegen Sie am Ende, ob Ihre Lösung sinnvoll ist und die Einheiten zu dem passen, was Sie beschreiben sollen. Eine Angabe wie s^–1 mag zwar auf den ersten Blick wie eine Zeitangabe aussehen – es ist aber keine, sondern bedeutet 1/Sekunde.

Wenn Sie Ihre Lösungszahl auf die signifikanten Stellen runden, denken Sie daran, dass zwar viele, aber nicht alle Konversionen exakte Zahlen ergeben.

Metrische Präfixe und Einheiten sicher beherrschen (1-10)

Lösen Sie die folgenden Aufgaben zu metrischen Präfixen und Einheiten, die Ihnen oft im Laboralltag begegnen werden.

1. Welche metrische Einheit der Masse wird häufig im Labor verwendet?

2. Mit welcher metrischen Einheit wird im Labor die Länge kleiner Objekte bestimmt?

3. In welcher metrischen Einheit wird im Labor üblicherweise das Volumen angegeben?

4. Welche metrische Einheit für den Druck wird oft im Labor verwendet?

5. In welcher metrischen Einheit wird die Energie oft angegeben?

6. Wie heißt das metrische SI-Präfix für 1000?

7. Wie heißt das metrische SI-Präfix für 1/1000?

8. Wie heißt das metrische SI-Präfix für 1/100?

9. Wie heißt das metrische SI-Präfix für 10^–9?

10. Wie heißt das metrische SI-Präfix für 10⁶?

Die korrekten Einheiten wählen (11-17)

Wählen Sie die passenden metrischen oder britischen Einheiten für einige Alltagsobjekte.

11. Welche metrische Einheit ist am besten geeignet, um die Masse eines Erwachsenen anzugeben?

12. Welche metrische Einheit ist am besten geeignet, um das Volumen eines Bauklötzchens für Kinder anzugeben?

13. In welcher metrischen Einheit würde ein Wissenschaftler die Temperatur eines warmen Herbsttags angeben?

14. Welche metrische Einheit ist für kleine Dosen eines festen Medikaments geeignet?

15. Welche SI-Basiseinheit ist nach einer Person benannt?

16. Welche britische Volumeneinheit entspricht in etwa einem Liter?

17. Welche britische Längeneinheit entspricht in etwa einem Meter?

Die Umrechnung zwischen metrischen Einheiten (18-29)

Beantworten Sie folgende Fragen zu metrischen Konversionen.

18. Wie viele Milligramm sind 1 dg?

19. Wie viele Deziliter passen in 1 l (Liter)?

20. Wie viel Kilometern entspricht 1 m?

21. Wie viele Zentimeter hat 1 m?

22. Wie viele Gramm hat 1 hg?

23. Wie viele Milliliter sind in 2,5 daL enthalten?

24. Wie viele Zentigramm sind 49 kg?

25. Wie viele Gigawatt sind 370.000 W?

26. Wie viele Mikrogramm sind 0,126 Mg?

27. Wie viele Kilometer sind 80 pm?

28. Wie viele Kubikmeter sind 2 l?

29. Wie viele Milliliter passen in 0,64 m³?

Die Dimensionsanalyse (30-38)

Lösen sie die folgenden Textaufgaben mit einem ähnlichen Ansatz wie zuvor, indem Sie die Einheiten umrechnen.

30. Wie viele Dutzend sind 17.981 Eier?

31. Wie viele Jahre sind 6250 Tage?

32. Wie viele Wochen sind 2,5 Jahrhunderte?

33. Ihr Ihr Lehrbuch ist 230 mm lang, 274 mm breit und 60,0 mm dick. Wie groß ist das Volumen in Kubikzentimetern?

34. Ihr Lehrbuch ist 230 mm lang, 274 mm breit und 60,0 mm dick. Wie groß ist die Fläche des vorderen Buchdeckels in Quadratmetern?

35. Sie fahren mit Ihrem Wagen mit 20 km/h durch eine verkehrsberuhigte Zone. Wie schnell sind Sie in Zentimetern pro Minute?

36. Sie besitzen eine Kugel aus purem Gold mit einem Volumen von 2,0 L. Wie groß ist die Masse dieser Kugel in Kilogramm, wenn 1 cm³ Gold eine Masse von 19,3 g besitzt?

37. Reines Gold kann zu extrem dünnen Goldfolien verarbeitet werden. Angenommen, Sie wollen 25 kg Gold zu einer Folie auswalzen, die eine Fläche von 1810 m² bedeckt. Wie dick wäre diese Folie in Millimetern? Die Dichte von Gold beträgt 19,3 g/cm³.

38. Radiowellen breiten sich mit 300.000.000 m/s aus. Wenn Sie einem Astronauten auf dem Mond in 384.790 km Entfernung von der Erde eine Frage stellen, wie lange müssten Sie dann mindestens auf die Antwort warten?

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Molare Berechnungen

Die Einheit Mol spielt bei vielen Berechnungen in der Chemie eine wichtige Rolle. Oft wird in einer Aufgabe nach der Anzahl Mol gefragt, in anderen Fällen benötigen Sie den Umweg über eine Mol-Angabe, um zu Ihrem Ergebnis zu gelangen. Die molare Masse ist äußerst praktisch als Konversionsfaktor, um Masse in Mol oder Mol in Masse umzurechnen. Wenn Sie die prozentuale Zusammensetzung oder die prozentuale Ausbeute bestimmen wollen, wandeln Sie Mol in Masse um. Die Konversion der Masse in Mol benötigen Sie hingegen, wenn Sie die empirische Formel (Verhältnisformel) oder die Summenformel einer Verbindung ermitteln wollen – oder den limitierenden Reaktanten suchen, der die Ausbeute einer Reaktion begrenzt.

Welche Aufgaben Sie erwarten

In diesem Kapitel werden Sie folgende Arten von molaren Berechnungen durchführen:

Die molare Masse berechnen

Die prozentuale Zusammensetzung ermitteln

Empirische Formeln und Summenformeln aufstellen

Molare Berechnungen vervollständigen

Die prozentuale Ausbeute bestimmen

Mit limitierenden Reaktanten arbeiten

Worauf Sie achten sollten

Beachten Sie die folgenden Punkte, wenn Sie molare Berechnungen durchführen:

Eine empirische Formel gibt das kleinste Verhältnis der Atome an und kann nicht weiter vereinfacht werden.

Summenformel und empirische Formel einer Verbindung können identisch sein.

Manchmal ist ein Ergebnis in Mol gefragt, aber in den meisten Fällen ist die Mol-Angabe lediglich ein Zwischenprodukt.

Eine Ausbeute von mehr als 100 Prozent zeigt Ihnen, dass Sie (oder der Experimentator) einen Fehler gemacht haben.

Das limitierende Reagenz ist der Schlüssel für alle nachfolgenden Berechnungen.

Die molare Masse berechnen (585-599)

Berechnen Sie die molare Masse.

585. Wie groß ist die auf zwei Dezimalstellen gerundete molare Masse von KCl?

586. Wie groß ist die auf zwei Dezimalstellen gerundete molare Masse von CaO?

587. Wie groß ist die auf zwei Dezimalstellen gerundete molare Masse von AlF₃?

588. Wie groß ist die auf zwei Dezimalstellen gerundete molare Masse von B₂O₃?

589. Wie groß ist die auf zwei Dezimalstellen gerundete molare Masse von CBr₄?

590. Wie groß ist die auf zwei Dezimalstellen gerundete molare Masse von NH₄Cl?

591. Wie groß ist die auf zwei Dezimalstellen gerundete molare Masse von Ba(NO₃)₂?

592. Wie groß ist die auf zwei Dezimalstellen gerundete molare Masse von (NH₄)₂SO₄?

593. Wie groß ist die auf zwei Dezimalstellen gerundete molare Masse von Silbersulfid?

594. Wie groß ist die auf zwei Dezimalstellen gerundete molare Masse von Natriumcarbonat?

595. Wie groß ist die auf zwei Dezimalstellen gerundete molare Masse von Al₂(C₂O₄)₃?

596. Wie groß ist die auf zwei Dezimalstellen gerundete molare Masse von Zn(NH₃)₄Cl₂?

597. Wie groß ist die auf zwei Dezimalstellen gerundete molare Masse von CuSO₄·5H₂O?

598. Wie groß ist die auf zwei Dezimalstellen gerundete molare Masse von Mangan(II)-nitrat-Hexahydrat?

599. Wie groß ist die auf zwei Dezimalstellen gerundete molare Masse von Eisen (II)-phosphat-Octahydrat?

Die prozentuale Zusammensetzung ermitteln (600-614)

Ermitteln sie die prozentuale Zusammensetzung der folgenden Verbindungen.

600. Wie groß ist der Massenanteil von Na in NaBr in Prozent, gerundet auf zwei Dezimalstellen?

601. Wie groß ist der Massenanteil von Sr in SrS, gerundet auf zwei Dezimalstellen?

602. Wie groß ist der Massenanteil von Cl in KClO₃, gerundet auf zwei Dezimalstellen?

603. Wie groß ist der Massenanteil von O in CaC₂O₄, gerundet auf zwei Dezimalstellen?

604. Wie groß ist der Massenanteil von S in Na₂S₂O₃, gerundet auf zwei Dezimalstellen?

605. Wie groß ist der Massenanteil von N in NH₄NO₃, gerundet auf zwei Dezimalstellen?

606. Wie groß ist der Massenanteil von Li in Lithiumhydrogencarbonat, gerundet auf zwei Dezimalstellen?

607. Wie groß ist der Massenanteil von Silber in Silbersulfid, gerundet auf zwei Dezimalstellen?

608. Wie groß ist der Massenanteil jedes Elements in Aluminiumhydroxid, gerundet auf zwei Dezimalstellen?

609. Wie groß ist der Massenanteil jedes Elements in Zinkiodat, gerundet auf zwei Dezimalstellen?

610. Orden Sie die folgenden Verbindungen nach zunehmendem prozentualen Stickstoffgehalt:

NO, NO₂, N₂O, N₂O₃, N₂O₅

611. Orden Sie die folgenden Verbindungen nach abnehmendem prozentualen Kohlenstoffgehalt:

CH₄, CCl₄, C₂H₆, K₂CO₃, CaC₂O₄

612. Orden Sie die folgenden Verbindungen nach zunehmendem prozentualen Schwefelgehalt:

K₂S, K₂SO₃, K₂SO₄, K₂S₂O₃, KSCN

613. Wie groß ist der Massenanteil von Wasser in CuSO₄·5H₂O, gerundet auf zwei Dezimalstellen?

614. Wie groß ist der Massenanteil von Sauerstoff in Natriumphosphat-Dodecahydrat, gerundet auf zwei Dezimalstellen?

Empirische Formeln (615-619)

Stellen Sie die empirische Formel (Verhältnisformel) auf.

615. Welche der folgenden Verbindungen sind mit korrekter empirischer Formel angegeben?

C₂H₂, C₂H₄, C₂H₆, C₂H₃O₂, C₄H₆O₄

616. Wie lautet die empirische Formel einer Verbindung, die aus 85,62 % C und 14,38 % H besteht?

617. Wie lautet die empirische Formel einer Verbindung, die aus 10,06 g Kohlenstoff, 0,84 g Wasserstoff und 89,09 g Chlor besteht?

618. Eine Verbindung enthält 1,4066 g Eisen, 1,3096 g Chrom und 1,6118 g Sauerstoff. Wie lautet die empirische Formel dieser Verbindung?

619. Eine 100,00 g-Probe eines Hydrates verliert bei Erwärmung 18,73 g Wasser. Das wasserfreie Salz enthält 43,82 g Cadmium und 12,50 g Schwefel, der Rest der Masse entfällt auf Sauerstoff. Wie lautet die empirische Formel des wasserfreien Salzes?

Summenformeln (620-624)

Beantworten Sie die folgenden Fragen zu Summenformeln.

620. Welche der folgenden Paare aus empirischer Formel und Summenformel einer Verbindung sind korrekt angegeben?

I. CH und CH₄

II. CH und C₂H₂

III. C₃H₄ und C₃H₈

621. Welche der folgenden Paare aus empirischer Formel und Summenformel einer Verbindung sind korrekt angegeben?

I. CO und CO₂

II. CH₂ und C₆H₁₂

III. CH₂O und C₆H₁₂O₆

622. Wie lautet die Summenformel einer Verbindung mit der empirischen Formel CH, wenn die molare Masse dieser Verbindung 78,11 g/mol beträgt?

623. Wie lautet die Summenformel einer Verbindung mit einer molaren Masse von 174,20 g/mol und einer Massenprozent-Zusammensetzung von 41,37 % Kohlenstoff, 8,10 % Wasserstoff, 18,39 % Sauerstoff und 32,16 % Stickstoff?

624. Eine Verbindung enthält 23,25 % Kohlenstoff, 1,95 % Wasserstoff, 17,20 % Sauerstoff und 3,01 % Stickstoff. Der Rest der Verbindung entfällt auf Iod. Wie lauten empirische Formel und Summenformel dieser Verbindung, wenn diese eine molare Masse von etwa 465 g/mol hat?

Mol-Berechnungen (625-674)

Vervollständigen Sie die Berechnung der Mol-Angabe.

625. Wie viel Mol NaCl sind 10,0 g NaCl?

626. Wie viel Mol BH₃ sind 5,00 g BH₃?

627. Wie viel Mol Na₂CO₃ sind 275 g Na₂CO₃?

628. Wie viel Mol NH₄OH sind 400 g NH₄OH?

629. Wie viel Mol sind 99 g KMnO₄?

630. Wie viel Mol sind 150 g Berylliumsulfid?

631. Wie viel Mol sind 25,0 g Aluminiumoxid?

632. Wie viel Mol sind 180 g Tetrachlorkohlenstoff?

633. Wie viel Mol sind 320 g Calciumphosphid?

634. Wie viel Mol sind 1,70 g Magnesiumpermanganat?

635. Wie viel Gramm sind 5,25 mol FeO?

636. Wie viel Gramm sind 0,750 mol S₂Cl₂?

637. Wie viel Gramm sind 100 mol KI?

638. Wie viel Gramm sind 42,3 mol CaCO₃?

639. Wie viel Gramm sind 7,9 mol Al(NO₃)₃?

640. Wie viel Gramm sind 0,15 mol Blei (II)-nitrat?

641. Wie viel Gramm sind 12 mol Tetraphosphordecaoxid?

642. Wie viel Gramm sind 0,25 mol Kupfer(I)-oxid?

643. Wie viel Kilogramm sind 248 mol Zinkhydroxid?

644. Wie viel Kilogramm sind 367 mol Ammoniumsulfat?

645. Wie viele Atome sind in 0,250 g He?

646. Wie viele Atome sind in 30 g Al?

647. Wie viele Moleküle stecken in 200 g Kohlendioxid?

648. Wie viele Moleküle stecken in 0,050 g Distickstofftetroxid?

649. Wie viele Atome sind in 250 g Schwefel, S₈?

650. Wie viel Gramm sind 9,5 × 10²⁶ Moleküle Br₂?

651. Wie viel Gramm sind 8,306 × 10²¹ Atome Ni?

652. Wie viel Gramm sind 3,00 × 10²³ Moleküle C₆H₁₂O₆?

653. Welche Masse haben 65.000.000 Atome Kryptongas?

654. Wie groß ist die Masse von 4,0 × 10²² Formeleinheiten AuF₃, Gold(III)-fluorid?

655. Gegeben ist die folgende bilanzierte Gleichung. Wie viel Mol Ammoniak, NH₃, kann aus 5,00 mol Stickstoffgas produziert werden, wenn Wasserstoffgas im Überschuss vorliegt?

656. Gegeben ist die folgende bilanzierte Gleichung. Wie viel Mol Ammoniak, NH₃, kann aus 12,0 mol Wasserstoffgas produziert werden, wenn Stickstoffgas im Überschuss vorliegt?

657. Gegeben ist die folgende bilanzierte Gleichung. Wie viel Mol Stickstoffgas wäre erforderlich, um 24,0 mol Ammoniak, NH₃, zu produzieren, wenn Wasserstoffgas im Überschuss vorliegt?

658. Gegeben ist die folgende bilanzierte Gleichung. Wie viel Mol Wasserstoffgas wäre erforderlich, um 36,0 mol Ammoniak, NH₃, zu produzieren, wenn Stickstoffgas im Überschuss vorliegt?

659. Angenommen, 3,00 mol Propan, C₃H₈, werden vollständig nach der folgenden Reaktion verbrannt. Wie viel Mol eines jeden Produkts entsteht bei diesem Prozess?

660. Was ist die maximale Anzahl an Gramm KCl, die gemäß der folgenden Reaktion aus 5,0 g KClO₃ produziert werden kann?

661. Was ist die maximale Anzahl an Gramm O₂, die gemäß der folgenden Reaktion aus 5,0 g KClO₃ produziert werden kann?

662. Was ist die maximale Anzahl an Gramm CaCO₃, die gemäß der folgenden Reaktion aus 20,0 g Ca(OH)₂ produziert werden kann?

663. Was ist die maximale Anzahl an Gramm NaCl, die gemäß der folgenden Reaktion aus 80,0 g NaOH produziert werden kann?

664. Kaliumphosphat plus Silbernitrat ergibt Kaliumnitrat und Silberphosphat. Wie viel Gramm Silberphosphat können gebildet werden, wenn 5,6 g Silbernitrat und ein Überschuss an Kaliumphosphat vorhanden sind?

665. Natriumhydroxid plus Kupfer(II)-sulfat ergibt Kupfer (II)-hydroxid und Natriumsulfat. Wie viel Gramm Natriumhydroxid sind bei einem Überschuss an Kupfer(II)-sulfat erforderlich, um 10,0 g Kupfer(II)-hydroxid zu produzieren?

666. Wenn die folgende Reaktion vollständig abläuft und bilanziert ist, benötigen Sie wie viel Gramm Zink für die Reaktion mit 74,5 g Hydrogenchlorid?

667. Wenn die folgende Reaktion vollständig abläuft und bilanziert ist, entstehen wie viel Gramm Kaliumnitrat, wenn 220 g Calciumphosphat produziert werden?

668. Wenn die folgende Reaktion vollständig abläuft und bilanziert ist, benötigen Sie mindestens wie viel Gramm jedes Reaktanten, um 0,25 g Bariumdichromat zu erzeugen?

Bariumchlorid + Kaliumdichromat →

669. Wenn die folgende Reaktion vollständig abläuft und bilanziert ist, können Sie maximal wie viel Gramm Produkt erhalten, wenn Sie von 50,0 g Aluminium und 150 g Brom ausgehen?

670. Wenn die folgende Reaktion vollständig abläuft und bilanziert ist, benötigen Sie wie viele Moleküle O₂, um 8,02 × 10²⁴ Moleküle P₂O₅ zu erzeugen?

671. Wie viele Moleküle H₂O können sie gemäß folgender Reaktion aus 1,69 × 10²² Molekülen HNO₃ erzeugen?

672. Bariumsulfit zerfällt zu Bariumoxid und Schwefeldioxidgas. Wie viele Moleküle Bariumsulfit sind notwendig, um 3,16 × 10²¹ Moleküle Schwefeldioxid zu erzeugen?

673. Iodgas plus Chlorgas ergibt Iodmonochloridgas. Wie viele Moleküle Iod sind erforderlich, um 5,28 × 10²⁴ Moleküle Iodchlorid zu produzieren?

674. Was ist, gemäß der folgenden Reaktion und unter der Annahme, dass Octan vollständig verbrennt, die Mindestanzahl an Octan-Molekülen, C₈H₁₈, um 4,52 × 10²⁴ Moleküle jedes Produkts zu erzeugen?

Prozentuale Ausbeute (675-679)

Lösen Sie die folgenden Aufgaben zur prozentualen Ausbeute.

675. Wie hoch ist die prozentuale Ausbeute an Produkt, wenn die theoretische Ausbeute eines Produktes einer Reaktion 1,358 g beträgt, die tatsächliche Ausbeute aber 1,146 g ergibt?

676. Ein Student erzeugt in einem chemischen Experiment 5,15 g eines Produkts. Die theoretische Ausbeute beträgt 4,95 g. Wie hoch ist die prozentuale Ausbeute an Produkt?

677. Wie hoch ist die prozentuale Ausbeute einer Reaktion, wenn aus 316 g Ammoniak bei einem Überschuss an Hydrogenbromid 1,225 g Ammoniumbromid entstehen?

678. Ammoniumbromid kann gemäß folgender Reaktion synthetisiert werden:

Wie hoch ist die prozentuale Ausbeute dieser Reaktion, wenn aus 623 g Ammoniak 2,341 g Ammoniumbromid produziert werden?

679. Ein Student führt unter Überschuss von Na₂SO₄ eine Präzipitationsreaktion mit 0,527 g BaCl₂ durch, das in Wasser gelöst vorliegt. Wie hoch ist die prozentuale Ausbeute an BaSO₄, wenn er am Ende 0,551 g BaSO₄ erhält?

Limitierende Reaktanten (680-684)

Berechnen Sie folgende Aufgaben unter Berücksichtigung des limitierenden Reaktanten.

680. Was ist gemäß folgender bilanzierter Reaktion die maximale Anzahl an Gramm SO₃, die aus 45,0 mol SO₂ und 25,0 mol O₂ produziert werden kann?

681. Was ist gemäß folgender bilanzierter Reaktion die maximale Menge an NaCl, die sich mit 106 g Cl₂ und 154 g NaClO₂ erzeugen lässt?

682. Aluminium reagiert mit Sauerstoffgas zu Aluminiumoxid, Al₂O₃. Wie viel Gramm Aluminiumoxid werden produziert, wenn 100,0 g Aluminium mit 100,0 g Sauerstoff reagieren – und welcher Reaktant ist der limitierende?

683. Eine Lösung mit 155 g KI wird zu einer Lösung gegeben, die 175 g Salpetersäure enthält. Die Reaktion läuft wie folgt ab:

Wie viel Gramm NO werden produziert, und welcher Reaktant ist im Überschuss vorhanden?

684. Eine Mischung aus 50,0 g Wasserstoffgas und 50,0 g Sauerstoffgas wird entzündet und reagiert. Welcher Reaktionspartner ist der limitierende Reaktant, wie viel Wasser wird produziert, und wie viel vom Reaktanten im Überschuss bleibt am Ende übrig?

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Thermochemie

Jeder Prozess erfordert Energie. In diesem Kapitel zur Thermochemie oder chemischen Thermodynamik, wie sie oft genannt wird, geht es speziell um diejenige Energie, die bei chemischen Vorgängen eine Rolle spielt. Wenn Sie Wärme hinzufügen oder Wärme abführen, kann sich die Phase oder die Temperatur verändern. Die spezifische Wärme eines Stoffes ist ein sehr nützlicher Faktor, um Energie, Masse und Temperaturveränderungen miteinander in Beziehung zu setzen. In der Kalorimetrie werden spezifische Wärme, Masse und Temperaturveränderungen verwendet, um die Energie zu bestimmen, die an einem chemischen Vorgang beteiligt ist. Die Bildungsenthalpie ist als Alternative zur Kalorimetrie ein weiterer nützlicher Parameter, um Energieänderungen zu bestimmen. Mit dem Satz von Hess können Sie Energieänderungen vorhersagen, wenn sich Kalorimetrie oder Bildungsenthalpie als ungeeignete Verfahren erweisen.

Welche Aufgaben Sie erwarten

In diesem Kapitel werden Sie folgende Arten von Aufgaben zur Thermochemie bearbeiten:

Temperaturangaben konvertieren

Energie- und Phasenänderungen interpretieren

Aufgaben zur spezifischen Wärme und zur Kalorimetrie vervollständigen

Mit der Standardbildungsenthalpie rechnen

Enthalpieänderungen mit dem Satz von Hess bestimmen

Worauf Sie achten sollten

Denken Sie an die folgenden Punkte, wenn Sie Aufgaben zur Thermochemie bearbeiten:

Die Dimensionsanalyse kann in der Thermochemie außerordentlich hilfreich sein.

Verwechseln Sie nicht exotherme mit endothermen Reaktionen.

An jeder Phasenänderung ist Energie beteiligt. Eine Phasenänderung verläuft in der einen Richtung exotherm und in der Gegenrichtung endotherm.

In der Kalorimetrie ist ein Thermometer Teil der Umgebung, nicht des Systems. Wenn das Thermometer einen Temperaturanstieg zeigt, nimmt es Energie auf (endotherm). Was für das Thermometer endotherm ist, ist für das System exotherm.

Die Bildungsenthalpie für Elemente im Standardzustand ist immer gleich Null.

Temperaturen ineinander umrechnen (685-694)

Konvertieren Sie die folgenden Temperaturangaben.

685. 300 °C = __________ K

686. 150 °C = __________ K

687. –200 °C = __________ K

688. –78 °C = __________ K

689. 37 °C = __________ K

690. 100 K = __________ °C

691. 300 K = __________ °C

692. 0 K = __________ °C

693. 313 K = __________ °C = __________ °F

694. 233,15 K = __________ °C = __________ °F

Phasenänderungen und Energie (695-715)

Beantworten Sie die folgenden Fragen zu Phasenänderungen und der Energie, die mit diesen Phasenänderungen einhergeht.

695. Welcher Teil des Graphen in diesem Diagramm repräsentiert den Schmelzvorgang?

696. Welcher Teil des Graphen in diesem Diagramm repräsentiert den Prozess der Kondensation?

697. Welcher Teil des Graphen in diesem Diagramm repräsentiert den Vorgang, bei dem eine flüssige Substanz ohne Phasenänderung erhitzt wird?

698. Welcher Teil des Graphen in diesem Diagramm repräsentiert den Siedevorgang?

699. Welcher Teil des Graphen in diesem Diagramm repräsentiert den Vorgang, bei dem eine feste Substanz ohne Phasenänderung erhitzt wird?

700. Welcher Teil des Graphen in diesem Diagramm repräsentiert den Gefriervorgang?

701. Welcher Teil des Graphen in diesem Diagramm repräsentiert den Vorgang, bei dem eine gasförmige Substanz ohne Phasenänderung erhitzt wird?

702. Wie viel Energie in Joule ist erforderlich, um 50,0 g Eis mit einer Temperatur von 0 °C zu schmelzen? ΔH_fus = 334 J/g für Eis an seinem Schmelzpunkt.

703. Wie hoch ist die Energieänderung in Kalorien, wenn 100 g Ethanol bei –112 °C gefroren wird? ΔH_fus = 25 cal/g für Ethanol an seinem Schmelzpunkt.

704. Wie viel Energie in Kalorien ist erforderlich, um 50,0 g Wasser bei 100 °C zu verdampfen? ΔH_vap = 540 cal/g für Wasser an seinem Siedepunkt.

705. Wie hoch ist die Energieänderung in Joule, wenn 20,0 g Stickstoffgas am Siedepunkt vom gasförmigen in den flüssigen Zustand kondensieren? ΔH_vap = 201 J/g für Stickstoff an seinem Siedepunkt von 77 K.

706. Wie viel Energie in Kalorien ist erforderlich, um die Temperatur von 10,0 g Wasserdampf von 102 °C auf 112 °C anzuheben? Die spezifische Wärme von Wasserdampf beträgt 0,500 cal/g°C.

707. Wie viel Energie in Joule ist erforderlich, um die Temperatur von 75,0 g Wasser von 20 °C to 80 °C zu erhöhen? Die spezifische Wärme von Wasser ist 4,18 J/g°C.

708. Wie viel Energie in Kalorien ist erforderlich, um 25,00 g Eis bei –10.0 °C in Wasser mit 0,0 °C umzuwandeln? Die spezifische Wärme von Eis beträgt 0,500 cal/g°C. ΔH_fus = 80,00 cal/g.

709. Wie hoch ist die Energieänderung in Joule, wenn 125 g Wasser von 25,0 °C in Eis mit 0,0 °C umgewandelt werden? Die spezifische Wärme von Wasser beträgt 4,18 J/g°C. ΔH_fus = 334,0 J/g.

710. Wie hoch ist die Energieänderung in Kalorien, wenn 40,0 g Wasserdampf von 120,0 °C auf 25,0 °C abgekühlt werden? Die spezifische Wärme von Wasserdampf beträgt 0,500 cal/g°C, ΔH_vap = 540,0 cal/g; die spezifische Wärme von Wasser ist 1,00 cal/g°C.

711. Wie viel Energie in Joule ist erforderlich, um die Temperatur von 200,0 g Wasser mit 48,0 °C in Wasserdampf mit 122,0 °C umzuwandeln? Die spezifische Wärme von Wasser ist 4,18 J/g°C, ΔH_vap = 2257 J/g, die spezifische Wärme von Wasserdampf beträgt 2,09 J/g°C.

712. Wie viel Energie in Kalorien ist erforderlich, um die Temperatur von 36,0 g Eis mit –40,0 °C in Wasserdampf mit 100,0 °C umzuwandeln? Die spezifische Wärme von Eis ist 0,500 cal/g°C, die spezifische Wärme von Wasser beträgt 1,00 cal/g °C, ΔH_fus = 80,00 cal/g, und ΔH_vap = 540,0 cal/g.

713. Wie hoch ist die Energieänderung in Joule, wenn 72,0 g Wasserdampf mit einer Temperatur von 120,0 °C in Eis mit 0,0 °C umgewandelt werden? Die spezifische Wärme von Wasserdampf beträgt 2,09 J/g °C, die spezifische Wärme von Wasser ist 4,18 J/g°C, ΔH_fus = 334,0 J/g, and ΔH_vap = 2257 J/g.

714. Wie viel Energie in Joule ist erforderlich, um die Temperatur von 4536 g Eis mit –78,0 °C in Wasserdampf mit 105,0 °C zu verwandeln? Die spezifische Wärme von Wasserdampf und Eis beträgt 2,09 J/g°C, die spezifische Wärme von Wasser ist 4,18 J/g°C, ΔH_fus = 334,0 J/g, und ΔH_vap = 2257 J/g.

715. Wie hoch ist die Energieänderung in Kalorien, wenn 0,500 g Wasserdampf mit 150,0 °C in Eis mit –50,0 °C umgewandelt werden? Die spezifische Wärme von Wasserdampf und Eis beträgt 0,500 cal/g°C, ΔH_vap = 540,0 cal/g, ΔH_fus = 80,00 cal/g, und die spezifische Wärme von Wasser ist 1,00 cal/g°C.

Spezifische Wärme und Kalorimetrie (716-725)

Beantworten Sie die Aufgaben zur spezifischen Wärme und zur Kalorimetrie.

716. Wie groß ist die Masse einer Probe, wenn die Zufuhr von 172 Kalorien zu einem Temperaturanstieg von 5,00 °C führt? Die spezifische Wärme der Probe beträgt 0,573 cal/g°C.

717. Die Zufuhr von 197 J zu einer 22,0 g-Probe führt zu einer Temperaturerhöhung von 2,15 °C. Wie groß ist die spezifische Wärme der Probe?

718. Wie hoch ist die Temperaturerhöhung einer Probe von 38,1 g nach Zufuhr von 153 Kalorien? Die spezifische Wärme der Probe beträgt 0,217 cal/g°C.

719. Die innere Energie einer Probe von 17,35 g wird um 1148 J erhöht. Die spezifische Wärme dieser Probe ist 2,17 J/g°C. Welche Temperatur wird diese Probe am Ende haben, wenn die Ausgangstemperatur 15,5 °C betrug?

720. Die innere Energie einer Probe von 19,75 g wird um 12,35 Kalorien erhöht. Die spezifische Wärme dieser Probe ist 0,125 cal/g°C. Wie hoch war die Ausgangstemperatur der Probe, wenn die Temperatur am Ende 37,0 °C beträgt?

721. Eine Probe von 3,75 g mit einer spezifischen Wärme von 0,986 cal/g°C wird um 2,46 °C erwärmt. Wie verändert sich die Energie der Probe in Kalorien?

722. Eine Probe von 0,326 g mit einer spezifischen Wärme von 0,896 J/g°C wird um 1,37 °C abgekühlt. Wie verändert sich die Energie der Probe in Joule?

723. Zwei Proben werden in Kontakt miteinander gebracht, dabei wird Wärme von der wärmeren auf die kältere Probe übertragen. Die kältere Probe 1 besitzt eine spezifische Wärme von 2,18 cal/g°C; ihre Temperatur nimmt um 13,9 °C zu. Probe 2 besitzt eine spezifische Wärme von 1,36 cal/g°C und wird um 18,8 °C kälter. Wie groß ist die Masse von Probe 2 (unter der Annahme, dass keine Wärme an die Umgebung abgegeben wird), wenn Probe 1 eine Masse von 1,35 g hat?

724. Zwei Proben werden in Kontakt miteinander gebracht, und Wärme geht von der wärmeren auf die kältere Probe über. Die Temperatur der kälteren Probe 1 nimmt um 20,1 °C zu. Probe 2 besitzt eine spezifische Wärme von 2,15 J/g°C und wird um 12,8 °C kälter. Wenn Probe 1 eine Masse von 1,42 g hat und Probe 2 eine Masse von 2,70 g, wie groß ist dann die spezifische Wärme von Probe 1 unter der Annahme, dass keine Wärme an die Umgebung abgegeben wird?

725. Zwei Proben werden in Kontakt miteinander gebracht, und Wärme wird von der wärmeren auf die kältere Probe übertragen. Die Temperatur von Probe 1, der wärmeren Probe, nimmt um 15,0 °C ab. Die Ausgangstemperatur von Probe 2 betrug 25,1 °C. Probe 1 hat eine spezifische Wärme von 0,581 cal/g°C, Probe 2 eine spezifische Wärme von 0,381 cal/g°C. Wie hoch ist die endgültige Temperatur von Probe 2, wenn keine Wärme an die Umgebung abgegeben wird, Probe 1 eine Masse von 5,13 g und Probe 2 eine Masse von 4,19 g hat?

Bildungsenthalpie (726-734)

Berechnen Sie die folgenden Aufgaben zur Bildungsenthalpie mithilfe der Werte, die in der Tabelle gegeben sind.

Substanz	Formel	ΔH°f (kJ/mol)
Ammoniak	NH3(g)	–46
Boroxid	B2O3(s)	–1274
Kohlendioxid	CO2(g)	–394
Kohlenmonoxid	CO(g)	–111
Chlorgas	Cl2(g)	0*
Diamant	C(dia)	2
Ethylalkohol	C2H5OH(l)	–277

Substanz	Formel	ΔH°f (kJ/mol)
Glucose	C6H12O6(s)	–1273
Graphit	C(gr)	0*
Stickstoffoxid	NO(g)	91
Sauerstoff	O2(g)	0*
Wasser	H2O(l)	–286
Wasserdampf	H2O(g)	–242

Tabelle 11.1: Tabelle 11.2: Die Bildungsenthalpie für einige ausgewählte Substanzen

*Für alle Elemente im Standardzustand ist die Bildungsenthalpie per Definition gleich Null.

726. Berechnen Sie anhand der Standardbildungsenthalpien die Reaktionsenthalpie (ΔH°_R) für die folgende Reaktion:

727. Berechnen Sie anhand der Standardbildungsenthalpien die Reaktionsenthalpie (ΔH°_R) für die folgende Reaktion:

728. Berechnen Sie anhand der Standardbildungsenthalpien die Reaktionsenthalpie (ΔH°_rxRn) für die folgende Reaktion:

729. Berechnen Sie anhand der Standardbildungsenthalpien die Reaktionsenthalpie (ΔH°_R) für die Verbrennung von Ammoniak:

730. Verwenden Sie die Standardbildungsenthalpien, um die Reaktionsenthalpie (ΔH°_R) für die Verbrennung von Ethylalkohol zu berechnen:

731. Bestimmen Sie anhand der Standardbildungsenthalpien die Reaktionsenthalpie (ΔH°_R) für die Verbrennung von Glucose:

732. Die Reaktionsenthalpie für die folgende Reaktion beträgt –76 kJ:

Bestimmen Sie die Standardbildungsenthalpie für Nitrosylchlorid (NOCl).

733. Die Reaktionsenthalpie für die Verbrennung von Propan beträgt –2045 kJ. Diese Reaktion lautet wie folgt:

Bestimmen Sie die Standardbildungsenthalpie für Propan.

734. Was ist die Standardbildungsenthalpie für Pentaboran-9 (B₅H₉), wenn die Reaktionsenthalpie für die folgende Reaktion –9090 kJ beträgt?

Enthalpieänderungen und der Satz von Hess (735-744)

Üben Sie die Anwendung des Wärmesatzes von Hess. Der Satz von Hess besagt, dass die Enthalpieänderung eines Gesamtprozesses der Summe der Enthalpieänderungen aller Einzelschritte, die an diesem Prozess beteiligt sind, entspricht.

735. Bestimmen Sie die Reaktionsenthalpie mit dem Satz von Hess für die folgende Reaktion:

Verwenden Sie diese thermochemischen Gleichungen, um die Aufgabe zu lösen:

736. Bestimmen Sie die Reaktionsenthalpie mit dem Satz von Hess für die folgende Reaktion:

Verwenden Sie diese thermochemischen Gleichungen, um die Aufgabe zu lösen:

737. Bestimmen Sie die Reaktionsenthalpie mit dem Satz von Hess für die folgende Reaktion:

Verwenden Sie diese thermochemischen Gleichungen, um die Aufgabe zu lösen:

738. Bestimmen Sie die Reaktionsenthalpie mit dem Satz von Hess für die folgende Reaktion:

Verwenden Sie diese thermochemischen Gleichungen, um die Aufgabe zu lösen:

739. Bestimmen Sie die Reaktionsenthalpie mit dem Satz von Hess für die folgende Reaktion:

Verwenden Sie diese thermochemischen Gleichungen, um die Aufgabe zu lösen:

740. Bestimmen Sie die Reaktionsenthalpie mit dem Satz von Hess für die folgende Reaktion:

Verwenden Sie diese thermochemischen Gleichungen, um die Aufgabe zu lösen:

741. Bestimmen Sie die Reaktionsenthalpie mit dem Satz von Hess für die folgende Reaktion:

Verwenden Sie diese thermochemische Gleichung, um die Aufgabe zu lösen:

742. Bestimmen Sie die Reaktionsenthalpie mit dem Satz von Hess für die folgende Reaktion:

Verwenden Sie diese thermochemischen Gleichungen, um die Aufgabe zu lösen:

743. Bestimmen Sie die Reaktionsenthalpie mit dem Satz von Hess für die folgende Reaktion:

Verwenden Sie diese thermochemischen Gleichungen, um die Aufgabe zu lösen:

744. Bestimmen Sie die Reaktionsenthalpie mit dem Satz von Hess für die folgende Reaktion:

Verwenden Sie diese thermochemischen Gleichungen, um die Aufgabe zu lösen: