Wie hoch ist die Massenkonzentration in g/L der Flusssäure, wenn noch mit Wasser auf 10 L aufgefüllt wird?

Question

Aufgabe:

Zur Herstellung von Flusssäure (HF) werden 343g Gestein, welches einen Massenanteil von 0,11 Calcsiumfluorid (CaF2) enthält, mit ausreichend konzentrierter Schwefelsäure (H2SO4) zur vollständigen Umsetzung versetzt.

Problem/Ansatz:

Wie hoch ist die Massenkonzentration in g/L der Flusssäure, wenn noch mit Wasser auf 10 L aufgefüllt wird?

Answer 1

Salut,

Zur Herstellung von Flusssäure (HF) werden 343g Gestein, welches einen Massenanteil von 0,11 Calcsiumfluorid (CaF2) enthält, mit ausreichend konzentrierter Schwefelsäure (H2SO4) zur vollständigen Umsetzung versetzt.

Stelle die Reaktionsgleichung auf:

CaF₂  +  H₂SO₄ →   2 HF +  CaSO₄

⇒  n (CaF₂) : n (HF)  =  1 : 2

Bei einem Massenanteil von 0,11 sind in 343 g Gestein 0,11 * 343 g = 37,73 g CaF₂ enthalten.

Berechne daraus die Stoffmenge:

n (CaF₂)  =  m (CaF₂) / M (CaF₂)  =  37,73 g / 78,07 g mol^-1 =  0,483 mol

Aus 0,483 mol CaF₂ entstehen laut Stoffmengenverhältnis nun 2 * 0,483 mol = 0,966 mol Flusssäure.

Wie hoch ist die Massenkonzentration in g/L der Flusssäure, wenn noch mit Wasser auf 10 L aufgefüllt wird?

c (HF)  =  0,966 mol / 10 L =  0,0966 mol L^-1

⇒  Massenkonzentration β der Flusssäure:

β  =  c * M =  0,0966 mol L^-1 * 20 g mol^-1  =  1,932 g L^-1

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Answer 2

Grüße chemweazle,

Zur Aufgabe:

Wie hoch ist die Massenkonzentration in g/L der Flusssäure, wenn noch mit Wasser auf 10 L aufgefüllt wird?

Gefragt vor 1 Nov 2023 von laura.aurel04

Aufgabe:

Zur Herstellung von Flusssäure (HF) werden 343g Gestein, welches einen Massenanteil von 0,11 Calcsiumfluorid (CaF₂) enthält, mit ausreichend konzentrierter Schwefelsäure (H₂SO₄) zur vollständigen Umsetzung versetzt.

Chemismus

1. Säure-Base-Reaktion : Die starke Säure, H₂SO₄ reagiert mit der schwachen Base, F^(-)-Ionen und ergibt die schwache Säure(HF) durch Protonierung der Fluoridionen.

Der Flußspat(Fluorit) ist ein Ionenkristall, bestehend aus Calcium(II)-Kationen und Fluorid-Anionen.
Aus der starken Schwefelsäure, die Schwefelsäure ist in der Erst-Dissoziation eine starke Säure, wird durch die Säure-Base-Reaktion mit den Fluoridionen die schwache Flußsäure erzeugt.

2. Erzeugung von schwerlöslichen Gips, CaSO₄ * 2 H₂O, Calciumsulfat-Dihydrat(Gips)

Die Calciumionen werden durch Fällung in Form von schwerlöslichen Gips aus dem Gleichgewicht entfernt.

Reaktionsgleichung zur Säure-Base-Reaktion und Fällungsreaktion(Erzeugung von schwerlöslichen Gips)

1 CaF_2(s) + H₂SO₄ ⇌ CaSO₄ * 2 H₂O_(s) ↓ + 2 HF_(aq)

Stöchiometrie und Stoffmengen-Verhältnisse

1 mol CaF₂ enthält 2 mol Fluoridionen und 1 mol Calcium-Kationen.

aus 1 mol CaF₂ können höchstens nur 2 mol Hf-Moleküle bei vollständiger Protonierung erzeugt werden.

Das Stoffmengenverhältnis entspricht dem Verhältnis der Stöchiometrischen Koeffizienten in der Reaktionsgleichung.

n(H-F) / n(CaF₂) = 2 : 1 ⇒ n(H-F) = 2 * n(CaF₂)

Molmassen

Calciumfluorid(Flußspat, Fluorit

M(CaF₂) = (40.08+18,998403*2) g / mol = 78,076806 g / mol

Fluorwasserstoff ("Flußsäure"), HF

M(HF) = (1,0079+18,998403) g / mol = 20,006303 g / mol
Der Massenanteil an Calciumfluorid beträgt im Gestein beträgt 11 % der gesamten Gesteinsmasse, mges.

Die für die HF-Herstellung eingesetzte Gesamtmasse an Gestein, mges, beträgt 343 g.

w(CaF₂) = 11 % = 0,11 und mges = 343 g

In der Gesteinsmasse von mges = 343 g ist folgende Masse an Calciumfluorid enthalten:

m(CaF₂) = w(CaF₂) * mges = 0,11 * 343 g =37,73 g

Stoffmenge an Calciumfluorid

$$n(CaF_{2}) = \dfrac{m(CaF_{2})}{M(CaF_{2})} = \dfrac{37,73\cdot g\cdot mol}{78,076806\cdot g}$$

$$n(CaF_{2}) \approx 0,483\cdot mol$$

Stoffmenge und Masse an maximal gewinnbaren, absoluten (100%igen)Fluorwasserstoff (HF):

n(H-F) = 2 * n(CaF₂) = 2 * 0,483 mol = 0,966 mol

Masse an absoluten (100%igen) Fluorwasserstoff, m(HF)_absolut :

m(HF)_absolut = n(HF)_absolut * M(HF)_absolut

m(HF)_absolut = 0,966 mol * 20,006303 ( g / mol ) ≈ 19,326 g

Die Gesteinsportion mit der Geamtmasse, mges = 343 g, und einem Massenanteil an verwertbaren Fluorit, dessen Massenanteil 11 % beträgt, liefert höchstens 37,73 g an Calciumfluorid und somit 19,326 g an absoluten (100%igen) Fluorwasserstoff.

Wird die Masse an absoluten HF bis auf ein Lösungsvolumen von 10 l mit Wasser aufgefüllt, so hat diese hergestellte verdünnte, wäßrige HF-Lösung folgende Massen-Konzentration, β (HF):

$$\beta = \dfrac{m(HF)_{absolut}}{V(Lösung)} = \frac{19,326\cdot g}{10\cdot l}$$
$$\beta \approx \frac{1,933\cdot g}{l} = \frac{1.933\cdot mg}{l}$$

Comments

Grüße chemweazle,

Sorry, das ist jetzt ein Versehen.

Ich übersah, daß diese Aufgabe schon beantwortet ist.

Hatte wohl Tomaten vor den Augen oder ins falsche, alte Browser-Fenster bzw. in dessen Kopie geschaut und übersah wohl die Antwort.