Die Reaktion zwischen Eisen und Salzsäure ist eine der bekanntesten chemischen Reaktionen. Es wird oft für pädagogische Zwecke verwendet, um wichtige Prinzipien der Chemie zu demonstrieren. Eine der interessanten Fragen bei der Durchführung einer solchen Reaktion ist die Menge an Wasserstoff, die durch Berechnungen anhand der Masse der verwendeten Reagenzien bestimmt werden kann.
In diesem Fall haben wir Eisen mit einem Gewicht von 11,2 g und Salzsäure. Eisen reagiert mit Salzsäure und bildet Wasserstoff und Chlorwasserstoff. Die Reaktionsgleichung würde wie folgt aussehen:
Fe + 2HCl → FeCl2 + H2
Nun, um die Menge des erzeugten Wasserstoffs zu bestimmen (H2), wir müssen die Menge der erzeugten Eisensubstanz und ihr Verhältnis zum Wasserstoff in der Reaktionsgleichung kennen. Unter Verwendung der Molmasse von Substanzen können wir diese Menge anhand des Gewichts-zu-Molmasse-Verhältnisses berechnen:
mol = Masse / Molmasse
Reaktionsbeginn
Die Reaktion zwischen Eisen und Salzsäure beginnt, wenn diese Substanzen in Kontakt kommen. Zunächst werden durch die Wechselwirkung von Eisen und Salzsäure Eisenionen (Fe2+) und Wasserstoffionen (H+) gebildet. Die Reaktion erfolgt nach der folgenden Gleichung:
Fe + 2HCl → FeCl2 + H2↑
Wobei Fe für Eisen steht, HCl für Salzsäure, FeCl2 für Eisen–II–Salz und H2 für molekularen Wasserstoff.
Das Molverhältnis zwischen Eisen und Salzsäure beträgt 1: 2, was anzeigt, dass für jeden Mol von Eisen 2 Mol Salzsäure benötigt werden, um die Reaktion vollständig zu verarbeiten.
Um die Menge an Wasserstoff weiter zu berechnen, ist es notwendig, die Masse von Eisen zu kennen. In diesem Fall beträgt die Masse von Eisen 11,2 g. Um die Menge an Wasserstoff zu berechnen, sollte das Verhältnis von Masse und Molmasse verwendet werden:
Masse = Mol × Molmasse
Die Molmasse von Eisen beträgt 55,8 g / Mol und die Molmasse von Wasserstoff beträgt 1 g / mol.
Daher sollte ein Verhältnis verwendet werden, um die Menge an Wasserstoff zu berechnen:
11,2 g Eisen = N g Wasserstoff
55,8 g/mol Eisen = 1 g/mol Wasserstoff
Wenn Sie die Daten proportional ersetzen, können Sie die Menge des erzeugten Wasserstoffs in Gramm berechnen.
Die Reaktion zwischen Eisen und Salzsäure ermöglicht ein wichtiges chemisches Element, Wasserstoff, das eine breite Palette von Anwendungen aufweist und ein wichtiger Bestandteil der meisten chemischen Reaktionen ist.
Masse der reagierenden Substanzen
Um die Masse der an einer chemischen Reaktion beteiligten Substanzen zu berechnen, müssen die Ausgangsdaten berücksichtigt werden. In diesem Fall gibt es Eisen mit einem Gewicht von 11,2 g und Salzsäure.
Die Masse der Salzsäure ist nicht angegeben, aber die chemische Reaktionsgleichung zwischen Eisen und Salzsäure wird zur Berechnung verwendet:
Fe + 2HCl → FeCl2 + H2
Aus der Gleichung geht hervor, dass zwei Molen von Salzsäure für die Reaktion eines Molen von Eisen benötigt werden. Daher ist die Molmasse von Salzsäure doppelt so groß wie die Molmasse von Eisen.
Um die bei der Reaktion entstehende Wasserstoffmasse zu berechnen, ist es notwendig, die Masse der Salzsäure zu kennen, die der Masse von Eisen entspricht.
- Berechnen wir die Anzahl der Eisenmole:
Die Molmasse von Eisen (Fe) beträgt 55,85 g / mol.
Anzahl der Mol Fe = Masse Fe / Molmasse Fe = 11,2 g / 55,85 g/mol = 0,2 mol
- Berechnen wir die für die Reaktion erforderliche Menge an Salzsäuremol (HCl):
Gemäß der Reaktionsgleichung benötigen Sie zwei Molen von Salzsäure, um einen Molen von Eisen zu reagieren. Daher ist die Anzahl der Mol HCl = 0,2 mol*2 = 0,4 mol.
Um die Masse von Salzsäure zu berechnen, verwenden wir die Molmasse HCl.
Die Molmasse von HCl beträgt 36.461 g / mol.
HCl-Masse = Anzahl der Mol HCl * HCl-Molmasse = 0,4 mol * 36,461 g/mol = 14,5844 g
Somit beträgt die für die Reaktion mit einem Eisengewicht von 11,2 g benötigte Salzsäure etwa 14,6 g. In diesem Fall wird die gleiche Menge an Wasserstoffmolen (H) gebildet2) wie die Anzahl der Salzsäuremole (HCl). Mit einer Molmasse aus Wasserstoff, die 2,016 g / mol entspricht, kann die Masse des entstehenden Wasserstoffs berechnet werden:
Masse H2 = anzahl der Mole H2 * molmasse H2 = 0,4 mol * 2,016 g/mol = 0,8064 g.
Somit entsteht bei einer Reaktion von Eisen mit einer Masse von 11,2 g mit Salzsäure etwa 0,8064 g Wasserstoff.
Molmasse aus Eisen und Salzsäure
Die Molmasse von Eisen (Fe) beträgt ungefähr 55,85 g/mol. Dies bedeutet, dass die Masse eines Mol-Eisens 55,85 g beträgt.
Die Molmasse von Salzsäure (HCl) beträgt etwa 36,46 g / mol. Dies bedeutet, dass die Masse eines Mol Salzsäure 36,46 g beträgt.
Um nun die Menge an Wasserstoff zu berechnen, müssen wir das Verhältnis zwischen der Masse von Eisen und Salzsäure herausfinden. Dieses Verhältnis wird durch das Verhältnis der Koeffizienten der Reaktionsgleichung bestimmt.
Aus der Reaktionsgleichung:
| Fe | + | 2HCl | = | FeCl2 | + | H2 |
Wir sehen, dass jedes Eisenmolekül 2 Moleküle Salzsäure ausmacht. Somit sollte für jeden Mol Eisen 1 Mol Wasserstoff gebildet werden.
Jetzt können wir die Menge des erzeugten Wasserstoffs berechnen, indem wir die Masse von Eisen kennen:
Eisengewicht = 11,2 g
Molmasse von Eisen = 55,85 g/ mol
Masse von Eisen in Mol = Masse von Eisen / Molmasse von Eisen = 11,2 g / 55,85 g/mol = 0,2 mol
Da jeder Mol aus Eisen 1 Mol Wasserstoff enthält, erhalten wir:
Wasserstoffmenge = Eisenmenge * 1 Mol = 0,2 mol * 1 = 0,2 Mol
Jetzt wissen wir, dass bei einer Reaktion von Eisen mit einer Masse von 11,2 g mit Salzsäure 0,2 Mol Wasserstoff gebildet wird.
Reaktionskoeffizienten
Bei der Untersuchung von Reaktionen in der Chemie ist es sehr wichtig, die Reaktionskoeffizienten zu kennen. Die Reaktionskoeffizienten geben die Menge der Substanz an, die an der chemischen Reaktion beteiligt ist. Die Koeffizienten werden vor den Stoffformeln geschrieben und zeigen ihr Verhältnis zueinander an. Wenn beispielsweise ein Faktor 2 in der Reaktionsgleichung vor der Materie-Formel geschrieben wird, bedeutet dies, dass die Substanz doppelt so viel an der Reaktion beteiligt ist wie andere Substanzen mit einem Faktor 1.
Die Reaktionskoeffizienten sind wichtig bei der Berechnung der Menge der Substanz, die an der Reaktion beteiligt ist. Um dies zu tun, müssen Sie die Masse der Substanz, die Reaktionskoeffizienten und die Molmassen der Substanzen kennen. Wenn Sie die Masse einer Substanz kennen, können Sie die Masse einer anderen Substanz berechnen, die an der Reaktion beteiligt ist.
Zum Beispiel kann man bei einer Reaktion von Eisen mit einer Masse von 11,2 g mit Salzsäure die Masse des entstehenden Wasserstoffs berechnen. Dazu ist es notwendig, die Reaktionskoeffizienten und Molmassen von Substanzen zu kennen. Durch die Reaktionsgleichung ist bekannt, dass ein Molekül Salzsäure 2 Eisenmoleküle benötigt und 1 Wasserstoffmolekül gebildet wird.
Anhand des Verhältnisses zwischen Masse und Menge einer Substanz kann die bei einer gegebenen Reaktion entstandene Wasserstoffmasse berechnet werden. Wenn Sie die Masse von Eisen und die Molmasse von Substanzen kennen, können Sie den Maulwurf von Eisen berechnen. Dann können Sie mithilfe von Reaktionskoeffizienten die Menge an Mol anderer Substanzen berechnen und schließlich die Wasserstoffmasse berechnen.
Wasserstoff-Masse
Bei einer Eisenreaktion mit einem Gewicht von 11,2 g mit Salzsäure entsteht Wasserstoff. Um dieses Problem zu lösen, müssen Sie die Reaktionsgleichung verwenden:
Fe + 2HCl → FeCl2 + H2
Aus der Gleichung ist ersichtlich, dass 2 Salzsäuremoleküle benötigt werden, um ein Wasserstoffmolekül zu bilden. Es ist auch bekannt, dass die Molmasse von Wasserstoff (H2) ungefähr 2 g / mol beträgt.
Sie können das Verhältnis verwenden, um die Masse des resultierenden Wasserstoffs zu berechnen:
2 g/mol (H2) = x g/mol
wobei x die Wasserstoffmasse ist, die uns interessiert.
Jetzt können wir zur Berechnung übergehen:
2 g/mol (H2) = x g/mol
x = 2 g/mol * 0,5 mol (H2)
Somit wird bei einer Reaktion von Eisen mit einer Masse von 11,2 g mit Salzsäure 1 g Wasserstoff gebildet.
Wasserstoffmol
Ein Wasserstoffmol ist seit langem eine Standardeinheit in der Chemie geworden. Ein Mol Wasserstoff ist 6,022 x 10 ^ 23 Wasserstoffatome. Diese Zahl wird als konstante Avogadro bezeichnet und wird mit dem Buchstaben N bezeichnet.
Bei chemischen Reaktionen wird die Masse der reagierenden Substanzen normalerweise in Gramm ausgedrückt. Unter Verwendung der Molmasse von Wasserstoff (1 g / mol) kann die Menge an Gramm Wasserstoff berechnet werden, die in einer chemischen Reaktion erzeugt wird.
In diesem Fall können bei der Reaktion von Eisen mit Salzsäure die Reaktionsgleichung und die molaren Proportionen verwendet werden, um die Menge an Wasserstoff zu berechnen.
Die Molmasse von Eisen (Fe) beträgt 55,85 g / mol und die Molmasse von Salzsäure (HCl) beträgt 36,46 g/ mol.
Da die Reaktionsgleichung zeigt, dass jedes Eisenatom (Fe) 2 Moleküle Salzsäure (HCl) ausmacht, kann ein Molenanteil verwendet werden, um die Menge des entstehenden Wasserstoffs zu berechnen:
1 mol Fe = 2 Mol HCl = 2 Mol H2
Es ist jetzt möglich, die Anzahl der Wasserstoffmole zu berechnen:
Eisenmasse (Fe) = 11,2 g
Anzahl der Eisenmole = Eisenmasse (g) / Eisenmole (g/Mol)
Menge an Eisenmol = 11,2 g / 55,85 g/mol = 0,20 Mol
Anzahl der Mol H2 = 2 * Anzahl der mol Eisen = 2 * 0,20 mol = 0,40 Mol
Jetzt können Sie die Masse des resultierenden Wasserstoffs berechnen:
Wasserstoffmasse (H2) = Anzahl der Wasserstoffmole * Wasserstoffmolarmasse (g/Mol)
Wasserstoffgewicht (H2) = 0,40 mol * 2 g/mol = 0,80 g
Somit entsteht bei einer Reaktion von Eisen mit einer Masse von 11,2 g mit Salzsäure 0,80 g Wasserstoff.
Massenanteil von Wasserstoff
Bei dieser Aufgabe haben wir eine Eisenreaktion (Fe) mit einem Gewicht von 11,2 g mit Salzsäure (HCl). Salzsäure zersetzt sich in Wasserstoff (H2) und Chlorwasserstoff (HCl). Unsere Aufgabe ist es, den Massenanteil an Wasserstoff in der resultierenden Substanz zu bestimmen.
Um dieses Problem zu lösen, ist es notwendig, die Molmassen aller an der Reaktion beteiligten Substanzen zu kennen. Die Molmasse von Eisen (Fe) beträgt 55,85 g / mol und die Molmasse von Salzsäure (HCl) beträgt 36,46 g/ mol.
Zuerst finden wir die Menge der Eisensubstanz:
- Menge an Eisen (Fe):
- n(Fe) = m(Fe) / M(Fe)
- n(Fe) = 11,2 g / 55,85g/mol = 0,2 mol
Dann finden wir die Menge der Substanz Salzsäure:
- Menge der Substanz Salzsäure (HCl):
- n(HCl) = m(HCl) / M(HCl)
- n(HCl) = 11,2 g / 36,46 g/mol = 0,31 mol
Da Salzsäure im Verhältnis 1: 1 in Wasserstoff und Chlorwasserstoff zersetzt wird, entspricht die Menge an Wasserstoff (H2) der Menge an Salzsäure.
Wir werden eine Menge Wasserstoff finden:
- Wasserstoffmasse (H2):
- m(H2) = n(H2) * M(H2)
- m(H2) = 0,31 mol * 2 g/mol = 0,62 g
Somit entsteht bei einer Reaktion von Eisen mit einer Masse von 11,2 g mit Salzsäure 0,62 g Wasserstoff.
