Cu2O mit Al zu Al2O3 reduzieren

Wissenschaft Chemie
#1

Ich möchte gern berechnen wieviel Al2O3 entsteht wenn ich ein Kupfer-Pulver mit 0,7 m% Sauerstoff (O nicht O2)vollständig reduzieren möchte. Leider bekomme ich es nicht richtig hin.
Mein Ansatz bis jetzt:

in 100g Cu-Mischung befindet sich 0,7 m% O. Dies ergibt auf 100g durch: 0,7g:16g/mol * 63,5g/mol =5,56g Cu2O in 100g Cu-Mischung

Die Reaktionsgleichung wäre also:

3Cu2O + 2Al --> Al2O3 + 6 Cu

leider komme ich jetzt nicht weiter :frowning:

könnte mir da vielleicht jemand helfen?
Suche also Masse Al2O3 und Masse Al

Gruß und Dank

Johannes

#2

Hallo Johannes,

Bei deiner Berechnung findet sich leider ein kleiner Fehler: Du rechnest auf 100 g mit c = m/M. Soweit so gut und richtig, aber du nimmst noch eine weitere Molare Masse mit hinzu (somit ergäbe sich als Einheit: g/mol^2). Da dies in der Berechnung nicht vorkommen sollte, musst du einzeln vorgehen: c = m/M ergibt dir die Konzentration des Sauerstoffs in dem Gemisch (es ist immer ratsam, das Ganze auf SI-Einheiten zu bringen, siehe auch Wiki: http://de.wikipedia.org/wiki/Massenprozent)

Nun hast du die Sauerstoffkonzentration und kannst mit Hilfe dieser, die Cu2O-Konzentration in deinem Kupfergemisch berechnen.

Da das Ganze stöchiometrisch ablaufen muss (ich gehe mal von Sauerstoffabschluss aus), kannst du jetzt davon ausgehen, dass die Massen erhalten bleiben. Deine rechte Hälfte der Reaktionsgleichung wiegt also genausoviel wie deine Linke.

Wenn du allerdings, wie am Ende angegeben, nur noch die Massen (atomare Massen/Molmasse) von AL2O3 bzw AL suchst, würde ich dir einen Blick ins Perioensystem raten :wink:

Grüße,
Bernd

#3

Hallo Bernd,
Danke für deine schnelle Antwort.
Leider habe ich den Fehler nicht ganz verstanden da ich in meiner Rechnung für die Cu2O-Masse ja die Masse Sauerstoff mal die Molmasse Cu durch die Molmasse O teile und so als Einheit nur [g] bleibt.

Für die weitere Berechnung gehe ich ja eigentlich davon aus das ich für ein mol Al2o3 drei mol Cu2O brauche. Durch einsetzen von n=m/M und umstellen nach m[al2o3] bekomme ich aber eine masse von 11,87g heraus. wenn ich dann weiter die masse al und Cu berechne kriege ich heraus das die masse der Produkte etwa doppelt so hoch ist wie der der Edukte. Nach meinem Schulwissen kann dies doch aber nicht sein.

Wie würdest du den diese Aufgabe rechnen?

Gruß Johannes

#4

Hallo Jahannes,

zunächst einmal: die Massenprozente beziehen sich immer auf die Gesamtmasse. Also:

0.7% = 0.007 = m(O)/[m(O)+m(Cu)]=m(O)/m(Gesamt) (1).

Nun müssen wir die Masse des Sauerstoffs in Stoffmenge umrechnen:

m(O) = n(O)*M(O) (2)

Aus (1) und (2) folgt:

n(O)=0.007*m(Gesamt)/M(O). (3)

Aus der Redox-Gleichung

3Cu2O + 2Al --> Al2O3 + 6 Cu

folgt, dass 2 mol Al notwendig sind, um der Probe 3mol O zu entziehen. Daraus folgt:

(3/2)*n(Al) = n(O). (4)

Gl. (4) in (3) eingesetzt ergibt:

(3/2)*n(Al)=0.007*m(Gesamt)/M(O). (5)

Umstellung von (5) nach n(Al) ergibt:

n(Al)=(2/3)*(0.007)*m(Gesamt)/M(O). (6)

Die Stoffmenge an Al2O3 ist natürlich dann halb so groß, also:

n(Al2O3)=(1/2)*n(Al)=(1/3)*0.007*m(Gesamt)/M(O).

Viele Grüße

Tyno Abdul-Redah

#5

Hallo Johannes,

ich würde Dir ja gerne helfen,
aber das übersteigt meine Chemiekenntnisse.
Es gibt im Internet sicherlich ein Chemieforum,
frage doch dort mal nach.

MfG

Markus

#6

Hallo,
die stöchiometrischen Massen kann man sich auch unter die Gleichung schreiben und sieht sofort die Ergebnisse, die sich mit dem Dreisatz ausrechnen lassen.
3 Cu2O + 2 Al --> Al2O3 + 6 Cu
3*143 g/mol + 2*27 g/mol --> 102 g/mol + 6*63,5 g/mol
429 g + 54 g --> 102 g + 381 g
100 g + 12,6 g --> 23,8 g + 88,8 g

Gruss

Marcus

#7

Hallo Johannes,

Deine Rechnung aus dem ersten Teil („0,7g:16g/mol * 63,5g/mol“) verstehe ich als x/(y*z). Viele leute sind für die Klammern zu faul :wink:, dementsprechend kommt da g/(g/mol*g/mol) = g/mol^2 raus. Du wirfst hier zwei Gleichungen durcheinander: die für die Molmasse des benötigeten Sauerstoffes und die für die Masse des Kupfers. Durch die erste Gleichung bekommst du die Stoffmenge an Sauerstoff in deinem Gemisch (Stoffmenge ist immer in mol).

Der zweite Teil, wo du von 3 Mol ausgehst, ist meiner Meinung nach richtig. Wenn ich mal von den Zahlen aus deinem Beispiel ausgehe, bekommst du durch 0,7 g/16 g/mol ausgehe, bekomme ich 0,04375 Mol Sauerstoff. Damit hast du schon fast die Molmassse deines Cu2O (n=m/M). Wenn du das jetzt mit deiner Überlegung mit dem 3 Cu2O : 1 Al2O3 kombinierst, hast du die Masse deines Aluminiumoxides. Damit sollte dann alles geklärt sein.

Danach musst du eigentlich nix mehr berechnen, weil du wolltest ja nur die Menge Al2O3 haben. Ich habe den Grundsatz, dass wenn man mehr macht, als man soll (vor allem bei solchen Aufgaben) gibts weniger Punkte, weil man sich leicht verrennt.

Grüße,
Bernd

#8

Also wenn 100 g Kupfer-Mischung (ich gehe vom Gemisch Kupfer und Sauerstoff aus) 0,7 m-% Sauerstoff enthalten, dann kannst Du den Sauerstoffgehalt leicht ausrechnen. Sind etwa 0,7 g.
Und diese sollen vollständig mit Aluminium umgesetzt werden. Bei angenommenem stöchiometrischem Umsatz kannst Du ausrechnen, wieviel Aluminium mit etwa 0,7 g Sauerstoff reagieren. Dabei ist es egal, ob es sich um atomaren oder molekularen Sauerstoff handelt, Masse bleibt Masse. Daraus ergibt sich die Masse an Aluminiumoxid.
Zumindest so hab ich die Aufgabe verstanden. Notfalls mußt Du die Aufgabenstellung noch etwas besser erläutern.
Viel Erfolg
Koch