Übung — AFB III (Begründen)

Musterlösung: Durch das Ändern des Index wurde aus Wasser der Stoff Wasserstoffperoxid. Die Gleichung beschreibt dann eine andere Reaktion. Ausgleichen darf man nur mit Koeffizienten: 2 H₂ + O₂ → 2 H₂O.

Musterlösung: Die Anzahl ergibt sich aus Portionsmasse geteilt durch Atommasse. Ein Magnesiumatom ist doppelt so schwer wie ein Kohlenstoffatom; in 12 g Magnesium stecken deshalb nur halb so viele Atome wie in 12 g Kohlenstoff.

Musterlösung: In einer Verbindung verbinden sich die Atome immer im selben Anzahlverhältnis (z. B. Fe : S = 1 : 1). Da alle Atome eines Elements gleich schwer sind, ergibt sich daraus stets dasselbe Massenverhältnis (56 : 32 = 7 : 4) — egal wie groß die Portion ist.

Musterlösung: Die Zahlen stimmen nicht mit der Gleichung überein: 2 Mg wiegen 48 u, O₂ 32 u, 2 MgO 80 u. Für 24 g Magnesium braucht man 16 g Sauerstoff und erhält 40 g Magnesiumoxid — das Ergebnis ist zufällig richtig (halbe Mengen), die Begründung aber falsch.

Musterlösung: Die Aussage ist falsch. Die Wortgleichung nennt nur Stoffe. Erst die ausgeglichene Reaktionsgleichung liefert Formeln und Koeffizienten; zusammen mit den Atommassen ergibt sich daraus das Massenverhältnis, mit dem man rechnen kann.

Musterlösung: Stofflich wird beim Abbinden genauso viel CO₂ gebunden, wie beim Brennen aus dem Kalkstein frei wurde. Das Brennen bei 900 °C braucht aber viel Energie aus Brennstoffen, deren CO₂ nicht zurückgebunden wird. Außerdem dauert das Abbinden lange. Klimaneutral ist der Kreislauf deshalb nicht.

Musterlösung: Das Kupferatom steckt nacheinander in Kupfer, Kupfersulfid und Kupferoxid und liegt am Ende wieder als Kupfer vor. In jeder Reaktionsgleichung stehen links und rechts gleich viele Kupferatome; sie werden nur neu verbunden, nie erzeugt oder vernichtet.

Musterlösung: Eine abgewogene Portion Kupferoxid im Wasserstoffstrom reduzieren und das entstandene Kupfer wiegen. Die Masse des Sauerstoffs ist die Differenz. Beide Massen durch die Atommassen (64 u, 16 u) teilen und das Verhältnis auf kleinste ganze Zahlen bringen, z. B. 0,1 : 0,1 → CuO.

Musterlösung: Ein Koeffizient gibt die Anzahl von Teilchen an; ein halbes Sauerstoffmolekül gibt es nicht. Auf Teilchenebene muss man mit 2 multiplizieren: 2 H₂ + O₂ → 2 H₂O. (Als reines Rechenverhältnis wird die Schreibweise später manchmal benutzt.)

Musterlösung: Da Atome erhalten bleiben, lassen sich Metalle beliebig oft wiederverwenden. Beim Recycling entfällt die energieaufwendige Reduktion aus dem Erz (bei Aluminium rund 95 % Ersparnis). Recycling ist deshalb aus chemischer und ökologischer Sicht sehr sinnvoll; Grenzen setzen Verunreinigungen und Sammelquoten.