Quantitative Beziehungen: Aufgaben

Aufgabe 1
Stelle die Formelgleichungen für folgende chemische Reaktionen dar:
a. Aluminiumcarbid reagiert mit Wasser zu Aluminiumhydroxid und Methangas (Verbindung aus Kohlenstoff- und Wasserstoff-Atomen)
b. Nachdem man Magnesium in der Flamme des Gasbrenners angezündet hat, verbrennt es mit einer sehr hellen Flamme zu Magnesiumoxid.
c. Durch Erhitzen von Calciumcarbonat entsteht Kohlenstoffdioxid und Calciumoxid.

Lösung:

a. Al4C3 + 12 H2O --> 4 Al(OH)3 + 3 CH4

Erklärungen:
1. Schritt:
Formeln der Edukte und Produkte aufstellen:
- Edukte
Aluminiumcarbid ist eine Verbindung aus C- und Al-Atomen, chemische Formel von Aluminiumcarbid: Al₄C₃ .
Wasser ist eine Verbindung aus H- und O-Atomen, chemische Formel von Wasser: H₂O .
- Produkte:
Aluminiumhydroxid ist eine Verbindung aus Al-Atomen und OH-Gruppen, chemische Formel von Aluminiumhydroxid: Al(OH)₃ .
Methangas ist eine Verbindung aus C- und H-Atomen, chemische Formel von Methangas: CH₄. Wenn man die Regeln zur Aufstellung der Formeln genau befolgt, so müsste die Formel eigentlich als H₄C angeschrieben werden (H-Atome zuerst, dann Nichtmetalle). Für Moleküle welche nur C-, H-, O-, N-, S- und P-Atome enthalten, schreibt man jedoch zuerst die C-Atome, dann die H-Atome und dann die restlichen Atome.

2. Schritt:
Anschreiben der Edukte und der Produkte zwischen dem Reaktionspfeil:

Al4C3 + H2O --> Al(OH)3 + CH4

3. Schritt:
Ausgleichen:
Links des Reaktionspfeils befinden sich 4 Al-Atome und 3 C-Atome. Da der Koeffizient vor Al₄C₃ mindestens 1 sein muss, muss man rechts (ganz gleich welche Koeffizienten man am Ende einsetzen wird) zumindest den Koeffizienten 4 vor Al(OH)₃ setzen, um die Al-Atome auszugleichen, und zumindest den Koeffizienten 3 vor CH₄ setzen, um die C-Atome auszugleichen:

Al4C3 + H2O --> 4 Al(OH)3 + 3 CH4

Rechts des Reaktionspfeils befinden sich nun 4 * 3 = 12 O-Atome. Um die O-Atome links auszugleichen, muss man den Koeffizienten 12 vor H₂O setzen (12 * 1 = 12 O-Atome):

Al4C3 + 12 H2O --> 4 Al(OH)3 + 3 CH4

Dadurch befinden sich jetzt links des Reaktionspfeils aber auch 12 * 2 = 24 H-Atome. Rechts des Reaktionspfeils befinden sich auch 4 * 3 + 3 * 4 = 24 H-Atome.

4. Schritt:
Überprüfen:

b. 2 Mg + O2 --> 2 MgO

Erklärungen:
1. Schritt:
Formeln der Edukte und Produkte aufstellen:
Beim Verbrennen reagiert Magnesium mit dem Sauerstoffgas der Luft.
- Edukte
Magnesium ist ein Element, chemische Formel für Magnesium: Mg .
Sauerstoff ist ein Element, chemische Formel für Sauerstoff: O₂.
- Produkte:
Magnesiumoxid ist eine Verbindung aus Mg-Atomen und O-Atomen, chemische Formel von Magnesiumoxid: MgO .

2. Schritt:
Anschreiben der Edukte und der Produkte zwischen dem Reaktionspfeil:

Mg + O2 --> MgO

3. Schritt:
Ausgleichen:
Links des Reaktionspfeils befinden sich 2 O-Atome. Rechts des Reaktionspfeils kann man durch Voranstellen des Koeffizienten 2 vor MgO die O-Atome ausgleichen:

Mg + O2 --> 2 MgO

Rechts des Reaktionspfeils befinden sich nun aber auch 2 * 1 = 2 Mg-Atome. Um die Mg-Atome links auszugleichen, muss man den Koeffizienten 2 vor Mg setzen (2 * 1 = 2 Mg-Atome):

2 Mg + O2 --> 2 MgO

4. Schritt:
Überprüfen:

c. CaCO3 --> CO2 + CaO

Erklärungen:
1. Schritt:
Formeln der Edukte und Produkte aufstellen:
- Edukte
Calciumcarbonat ist eine Verbindung aus Ca-Atomen und CO₃-Gruppen, chemische Formel von Calciumcarbonat: CaCO₃ .
- Produkte:
Kohlenstoffdioxid ist eine Verbindung aus C- und O-Atomen, chemische Formel von Kohlenstoffdioxid: CO₂ .
Calciumoxid ist eine Verbindung aus Ca- und O-Atomen, chemische Formel von Calciumoxid: CaO .

2. Schritt:
Anschreiben der Edukte und der Produkte zwischen dem Reaktionspfeil:

CaCO3 --> CO2 + CaO

3. Schritt:
Ausgleichen:
Nach schnellem Überprüfen scheint die Gleichung korrekt eingerichtet.

4. Schritt:
Überprüfen:

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