Natron in der Küche
AFB I–IINatron (Natriumhydrogencarbonat, \(\mathrm{NaHCO_3}\)) lässt Teig aufgehen und hilft gegen Sodbrennen. Ein Päckchen aus dem Supermarkt enthält 5,0 g Natron.
| Element | Na | H | C | O |
|---|---|---|---|---|
| Atommasse | 23 u | 1 u | 12 u | 16 u |
- Gib an, wie viele Atome jeder Sorte in der Formel \(\mathrm{NaHCO_3}\) stecken.
- Berechne die molare Masse von Natron.
- Bestimme die Stoffmenge an Natron in einem Päckchen.
- Erkläre, warum die molare Masse in \(\mathrm{\tfrac{g}{mol}}\) denselben Zahlenwert hat wie die Masse einer Formeleinheit in u.
Hinweise
Hinweis zu Aufgabe a)
Hinweis zu Aufgabe b)
Hinweis zu Aufgabe c)
Hinweis zu Aufgabe d)
Erwartungshorizont
Erwartungshorizont zu Aufgabe a)
1 Na-Atom, 1 H-Atom, 1 C-Atom und 3 O-Atome.
Erwartungshorizont zu Aufgabe b)
\(M(\mathrm{NaHCO_3})=23+1+12+3\cdot16=84\,\mathrm{\tfrac{g}{mol}}\).
Erwartungshorizont zu Aufgabe c)
\(n=\dfrac{m}{M}=\dfrac{5{,}0\,\mathrm{g}}{84\,\mathrm{\tfrac{g}{mol}}}\approx0{,}060\,\mathrm{mol}\).
Erwartungshorizont zu Aufgabe d)
1 mol enthält \(6{,}022\cdot10^{23}\) Teilchen, und genau so viele Teilchen mit je 1 u wiegen zusammen 1 g. Eine Formeleinheit Natron wiegt 84 u, also wiegen \(6{,}022\cdot10^{23}\) Formeleinheiten 84 g. Deshalb gilt \(M=84\,\mathrm{\tfrac{g}{mol}}\).
Stickstoffdünger im Vergleich
AFB II–IIILandwirte düngen Felder mit Stickstoffdüngern. Für die Pflanzen zählt nur der Stickstoff im Dünger. Im Landhandel stehen zwei Sorten zur Wahl, ein 50-kg-Sack kostet jeweils gleich viel.
| Dünger | Formel | Sack |
|---|---|---|
| Harnstoff | \(\mathrm{CO(NH_2)_2}\) | 50 kg |
| Ammoniumnitrat | \(\mathrm{NH_4NO_3}\) | 50 kg |
Atommassen: H 1 u, C 12 u, N 14 u, O 16 u.
- Ermittle die molaren Massen beider Dünger.
- Vergleiche den Massenanteil an Stickstoff in beiden Düngern.
- Beurteile, welcher Dünger sich bei gleichem Sackpreis eher lohnt. Beziehe dabei die Stickstoffmasse pro Sack ein.
Hinweise
Hinweis zu Aufgabe a)
Hinweis zu Aufgabe b)
Hinweis zu Aufgabe c)
Erwartungshorizont
Erwartungshorizont zu Aufgabe a)
Harnstoff: \(12+16+2\cdot(14+2\cdot1)=60\,\mathrm{\tfrac{g}{mol}}\).
Ammoniumnitrat: \(14+4\cdot1+14+3\cdot16=80\,\mathrm{\tfrac{g}{mol}}\).
Erwartungshorizont zu Aufgabe b)
Beide enthalten 2 N, also \(28\,\mathrm{\tfrac{g}{mol}}\) Stickstoff. Harnstoff: \(\tfrac{28}{60}\approx46{,}7\,\%\); Ammoniumnitrat: \(\tfrac{28}{80}=35\,\%\). Harnstoff enthält bei gleicher Masse etwa ein Drittel mehr Stickstoff.
Erwartungshorizont zu Aufgabe c)
Ein Sack Harnstoff liefert \(0{,}467\cdot50\,\mathrm{kg}\approx23{,}3\,\mathrm{kg}\) Stickstoff, ein Sack Ammoniumnitrat nur \(17{,}5\,\mathrm{kg}\). Bei gleichem Preis ist Harnstoff daher günstiger pro kg Stickstoff und spart Transport. Zu einem vollständigen Urteil gehört aber: Die Wirkung kann sich unterscheiden (Harnstoff muss im Boden erst umgewandelt werden). Begründete Entscheidung, z. B. für Harnstoff aus Kostengründen.