Aufgabensammlung für das Fach Chemie in der Schule

Kinetik - Salzsäure mit Calciumcarbonat - Thiosulfat - Mg/HCl

 

Aufgabe 1

Reaktion von Salzsäure mit Calciumcarbonat (Marmor)

 

20 g Calciumcarbonat werden mit 40 ml  2mol/l Salzsäure zur Reaktion gebracht. Die dabei auftretende Gewichtsabnahme wird experimentell aufgenommen.

 

a) Beschreiben Sie den Versuch und formulieren Sie die Reaktionsgleichung. Schätzen Sie das Verhältnis der eingesetzten Stoffmengen durch eine stöchiometrische Berechnung ab.

 

b) Folgende experimentellen Daten wurden aufgenommen:

 

Nr.	Zeit	Masse
	s	g
1	0,00	0,000
2	30,00	-0,441
3	60,00	-0,674
4	90,00	-0,857
5	120,00	-0,998
6	150,00	-1,107
7	180,00	-1,190
8	210,00	-1,265
9	240,00	-1,323
10	270,00	-1,381
11	300,00	-1,439
12	330,00	-1,473
13	360,00	-1,514
14	390,00	-1,562
15	420,00	-1,589
16	450,00	-1,619
17	480,00	-1,631
18	510,00	-1,642
19	540,00	-1,654
20	570,00	-1,665
21	600,00	-1,672
22	630,00	-1,699
23	660,00	-1,706

 

 

                                                 - 2-
                                                 - 2 -

Zeichnen Sie ein Diagramm zur graphischen Darstellung der Ergebnisse dieses Versuches.

Hinweis: Es erleichtert die Auswertung der graphischen Darstellung sehr, wenn Sie das Millimeterpapier hochkant verwenden.

 

c) Beschreiben Sie dieses Diagramm und interpretieren Sie es in Hinblick auf die Kinetik chemischer Reaktionen.

 

d) Bestimmen Sie aus dem Diagramm graphisch die Reaktionsgeschwindigkeit in Abhängigkeit zur Konzentration der HCl  für folgende Werte der Konzentration der Salzsäure:

c HCl (mol/l)  =        1,8

                        1,4

                        1,0

                        0,6

                        0,2                                                           

                                                                    

d) Zeichnen Sie ein Diagramm zur Bestimmung der Abhängigkeit der Reaktionsgeschwindigkeit  von der Konzentration der Salzsäure.

 

e) Bestimmen Sie die Ordnung der Reaktion und und formulieren und erläutern Sie so das Zeitgesetz der Reaktion. Erläutern Sie die Aussage dieses Gesetzes.

 

Aufgabe 2

Reaktion von Natriumthiosulfat mit Salzsäure

 

Bei der Reaktion von Natriumthioslfat Na2S2O3 mit Salzsäure entstehen Schwfel und Schwefeldioxid. Für ein Gemisch von 20 ml Natriumthiosulfatlösung (O,2 mol/l), 30 ml Wasser und 5 ml Salzsäure (2 mol/l) erhielt man bei verschiedenen Temperaturen die in der Tabelle festgehaltenen Reaktionszeit t(r)

 

Temperatur °C 14,5 19,5 25,0 31,5 50,5

Reaktionszeit s 90 63 47 29 10

 

Aufgaben

a) Formulieren Sie die Reaktionsgleichung der Reaktion und berechnen Sie die eingesetzten Konzentrationen.

 

b)Beschreiben Sie die Durchführung des Versuches, bewerten Sie die eingesetzten Konzentrationen und begründen Sie, inwiefern der Kehrwert der Reaktionszeit ein Maß für die Reaktionsgeschwindigkeit ist.

 

c)Berechnen Sie die Kehrwerte der Reaktionszeiten bei den verschiedenen Temperaturen und zeichnen Sie ein Diagramm  zur Darstellung der Abhängigkeit der Reaktionsgeschwindigkeit von der Temperatur.

 

d) Bestimmen Sie anhand des Diagramms quantitativ, welche Beziehung zwischen der Reaktionsgeschwindigkeit und der Temperatur besteht und interpretieren und begründen Sie die Beziehung.

 

Aufgabe 3

 Reaktion von Magnesium mit Salzsäure

 

Zur Bestimmung des Zeitgesetzes der Reaktion von Magnesium mit Salzsäure führt man folgenden Versuch durch:

Ein etwa 4 cm langes Stück Magnesiumband (28 mg) gibt man in 5 Versuchen in 250 ml Salzsäure verschiedener Konzentration. Dabei mißt man jeweils, wieviel Wasserstoff nach 15 Sekunden entstanden ist.

 

c (HCl) mol/l 0 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1,0

H2 nach 15 sek. (ml) 0 5,87 8,5 11,5 15,0 19,12 23,5

 

 

a) Formulieren Sie die Reaktionsgleichung und zeichnen Sie den Versuchsaufbau zur Durchführung des Experimentes.

 

b) Berechnen Sie die eingesetzten Stoffmengenkonzentrationen  an zwei Beispielen und begründen Sie,welche Vorteile sich daraus für die Bestimmung der Reaktionsgeschwindigkeit dieser Reaktion ergeben.

 

c) Zeichnen Sie den Graphen, der die Reaktionsgeschwindigkeit in Abhängigkeit von der Konzentration der eingesetzten Salzsäure zeigt und erläutern Sie das Diagramm.

 

d) Ermitteln Sie das Geschwindigkeitsgesetz dieser Reaktion, bestimmen Sie die zugehörigen Konstanten und erläutern und begründen Sie das angewendete Verfahren.

 

e) Interpretieren Sie die Aussage des Geschwindigkeitsgesetzes.