Chemie 40g wasserfreiem Aluminiumchlorid mit 12mL Wasser

Question

Bei der Reaktion von 40g wasserfreiem Aluminiumchlorid (Reinheit 95%) mit 12mL Wasser (ρ = 999,96 kg/m3 ) entsteht gasförmige Salzsäure (Chlorwasserstoff) und Aluminiumhydroxid (vereinfacht). Stellen Sie die Reaktionsgleichung auf und berechnen Sie die maximale Menge an Gas (in g und dm3 ), die bei der Reaktion entsteht 

Als Lösung sollte das hier heraus kommen (T = 15°C, p = 98425 Pa). (24-25 g, 16-17 dm3 ) aber ich versteh die Aufgabe nicht so ganz. Wäre lieb wenn ihr helfen könntet. 

Comments

Wenn Du die Aufgabe nur "nicht so ganz" verstehst, dann heisst das, dass Du das meiste ja doch verstehst. Vielleicht erklaerst Du mal kurz, wo genau das Problem nun liegt? Die Reaktionsgleichung hast Du doch bestimmt schon aufgestellt, oder?

Answer 1

"Bei der Reaktion von (...) wasserfreiem Aluminiumchlorid (...) mit (...) Wasser (...) entsteht gasförmige Salzsäure (Chlorwasserstoff) und Aluminiumhydroxid (vereinfacht)"

Wasserfreies Aluminiumchlorid (AlCl₃(s)) reagiert mit (+) Wasser (H₂O(l)) und es entsteht (→) gasförmige Salzsäure (HCl(g)) und (+) Aluminiumhydroxid (vereinfacht) (Al(OH)₃(s)).

$$ AlCl_{3}(s)+3H_{2}O(l)→3HCl(g)+Al(OH)_{3}(s)$$

Beachte:

m = 40g · 0,95 = 38g reines Aluminiumchlorid

Es gilt:

$$ n=\frac{m}{M} $$

Die molare Masse M von Aluminiumchlorid beträgt 133,34 g/mol.

Dadurch ergibt sich für die Stoffmenge n:

$$ n=\frac{38g}{133,34\frac{g}{mol}}≈0,285mol $$

Da das Wasser eine Dichte ρ von 0,99996 g/cm³ und ein Volumen V von 12cm³ besitzt, kann man die Masse m berechnen:

$$ m=ρ\cdot V=0,99996\frac{g}{cm^3}\cdot12cm^3=11,99952g $$

Die molare Masse M von Wasser beträgt ungefähr 18 g/mol

Somit bekommen wir für die Stoffmenge n:

$$ n=\frac{11,99952g}{18\frac{g}{mol}}≈0,667mol $$

Nun muss man ein wenig nachdenken. Sieh Dir in der Reaktionsgleichung die Relation zwischen Wasser und Aluminiumchlorid an und vergleiche das mit der Relation zwischen Chlorwasserstoff und Aluminiumhydroxid.

Du merkst, dass auf ein Teil Aluminiumchlorid drei Teile Wasser kommen. Dasselbe gilt auch für Aluminiumhydroxid und Chlorwasserstoff.

Aus diesem Grund gilt:

$$ n_{H_{2}O}=n_{HCl}≈0,667mol $$

Somit lässt sich die Masse des Chlorwasserstoffs leicht berechnen. Es gilt nämlich:

$$ m=n\cdot M $$

Die molare Masse M von HCl beträgt 36,46 g/mol.

$$ m=0,667mol\cdot 36,46\frac{g}{mol}≈24,32g $$

Das wäre die erste Lösung.

Wir wissen für das ideale Gasgesetz, dass ein Gas mit der Stoffmenge n von 1mol bei Normbedingungen, d.h. bei einem Druck p von 101,325kPa und einer Temperatur T von 273,15K, ein Volumen V von 22,414L einnimmt.

Für die allgemeine Gasgleichung gilt:

$$ p\cdot V=n\cdot R\cdot T $$

$$ R=8,314472\frac{J}{mol\cdot K} $$

Nach V umgeformt entsteht:

$$ V = \frac{n\cdot R\cdot T}{p} $$

Setzen wir nun die entsprechenden Werte ein, ergibt sich:

$$ V = \frac{0,667mol\cdot 8,314472\frac{J}{mol\cdot K}\cdot 288,15K}{98,425kPa}≈16,24dm^3≈16,24L $$

Und das wäre damit die zweite Lösung.