Wie viel % enthält das Heizöl?

Question

Aufgabe

Zur Bestimmung des Schwefelsgehalts in einem Heizöl werden 0,9964 g Öl mit Sauerstoff im Quarzrohr katalytisch verbrannt und das entstehende SO2 im H2O2 - haltigen  Wasser aufgefangen . Die gebildete Schwefelsäure wird gravimetrisch durch Fällung mit BaCl2-Lösung bestimmt. Auswaage :0,2006 g BaSO4  .

Wie viel % enthält das Heizöl?

Problem/Ansatz:

Answer 1

Grüße chemweazle,

Wie viel % enthält das Heizöl?

Zur Bestimmung des Schwefelsgehalts in einem Heizöl werden 0,9964 g Öl mit Sauerstoff im Quarzrohr katalytisch verbrannt und das entstehende SO₂ im H₂ O₂ - haltigen Wasser aufgefangen . Die gebildete Schwefelsäure wird gravimetrisch durch Fällung mit BaCl₂ -Lösung bestimmt. Auswaage :0,2006 g BaSO₄ .

Es geht hier um den Massenanteil des Schwefels im Heizöl.

Der Massenanteil, des Schwefels ist die Masse aller Schwefelatome geteilt durch die Gesamtmasse des schwefelhaltigen Heizöles.
DerMassenanteil des Schwefels wird mit w(S) angekürzt. Die Gesamtmasse an schwefelhaltigem Heizöl wird mit m(Heizöl) abgekürzt.

$$w(S) = \frac{m(S)}{m(Heizöl)}$$

Der Schwefel kommt sicher in Form von Thioalkoholen auch Mercaptane genannt, und in Form von Thioethern im Erdöl sowie im Erdgas vor.

CH₃-SH oder CH₃-S-CH₃

Wie viel Massen-% an Schwefel enthält das Heizöl?

Reaktionsgleichungen

Mitverbrennung einer schwefelhaltigen Verunreinigung im Heizöl zu Sschwefeldioxid, Wasser und Kohlendioxid

CH₃-SH + 3 O_2(g) → CO_2(g) + 2 H₂O_(g) + SO_2(g)

Oxidation des Schwefeldioxids mit wäßriger Wasserstoffperoxidlösung zur verdünnten Schwefelsäure

SO_2(g) + H₂O_2(aq) → H₂SO_4(aq)

Fällung der Sulfationen als schwerlösliches Bariumsulfat zur Gravimetrischen Bestimmung von Schwefel

BaCl_2(aq) + H₂SO_4(aq) ⇌ BaSO_4(s) ↓ + 2 HCl_(aq)

Das Bariumsulfat besteht wie das NaCl aus Kationen, Bariumionen, Ba⁽²⁺⁾-Ionen und 2fach negativ geladenen Anionen, den Sulfationen.

1 mol Bariumsulfat enthält 1 mol Bariumionen und 1 mol Sulfationen.
1 mol Sulfationen beinhaltet insgesamt 1 mol Schwefelatome.

Teilt man die ausgewogene Masse von Bariumsulfat, m(BaSO₄) = 0,2006 g durch Ihre Molmasse, M(BaSO₄), so erhält man die Stoffmenge an Bariumsulfat.

$$n(BaSO_{4}) = \dfrac{m(BaSO_{4})}{M(BaSO_{4})}$$
$$n(BaSO_{4}) = n((Ba^{(2+)}) = n(SO_{4}^{(2-)})$$

Jedes Sulfation besitzt ein Schwefelatom, SO₄^(2-)

n(S) = n(SO₄^(2-)) = n(BaSO₄)

Molmasse von Bariumsulfat, M(BaSO₄) = (137,33+32,06+15,9994*4) g / mol = 233,3876 g / mol

$$n(S) = n(BaSO_{4}) = \dfrac{m(BaSO_{4})}{M(BaSO_{4})} = \frac{0,2006\cdot g\cdot mol}{233,3876\cdot g}$$

n(S) = n(BaSO₄) ≈ 8,595 * 10^-4 mol = 0,0008595 mol = 0,8595 mmol

Es sind in der Probe eine Stoffmenge an Schwefel von n(S) = 0,8595 mmol enthalten.

Diese Stoffmenge multipliziert mit der Molmasse des Schwefels bzw. seine Atommasse, M(S) =32,06  g / mol, ergibt die Masse aller Schwefelatome in der verbrannten Heizölprobe.

$$m(S) = n(S) * M(S) = 0,0008595\cdot mol\cdot \frac{32,06\cdot g}{mol}$$
$$m(s)\approx 0,02756\cdot g$$

Massenanteil der Schwefelatome im Heizöl w(S):
$$w(S) = \frac{m(S)}{m(Heizöl)} = \frac{0,02756\cdot g}{0,9964\cdot g} \approx 0,0277 = 2,77 \%$$

Der Massenanteil des Schwefels im Heizöl beträgt 2,77 %.