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Textaufgaben: Stoffmenge und Mol

Zwei Aufgaben zum Mol — vom Berg aus Reiskörnern bis zum einzelnen Wassertropfen.

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Ein Mol Reiskörner

AFB I–II

Im Unterricht fragt jemand: „Wie viel ist eigentlich ein Mol?“ Die Klasse stellt sich ein Mol Reiskörner vor und sammelt Daten:

GrößeWert
Masse eines Reiskornsetwa 0,025 g
Anzahl in 1 mol6,022 · 1023 Stück
Reisernte der ganzen Weltetwa 5 · 108 t pro Jahr
Umrechnung1 t = 106 g
  1. Berechne die Masse von 1 mol Reiskörnern in Tonnen.
  2. Vergleiche dein Ergebnis mit der Reisernte der Welt: Wie viele Jahre müsste man ernten?
  3. Erkläre, warum Chemiker trotzdem mit einer so großen Zähleinheit arbeiten.

Hinweise

Hinweis zu Aufgabe a)
Masse eines Korns mal Anzahl der Körner; danach Gramm in Tonnen umrechnen.
Hinweis zu Aufgabe b)
Teile die Masse von 1 mol Reis durch die Ernte eines Jahres.
Hinweis zu Aufgabe c)
Denke daran, wie viele Teilchen schon in einer kleinen Stoffportion, z. B. einem Schluck Wasser, stecken.

Erwartungshorizont

Erwartungshorizont zu Aufgabe a)

m = 6,022 · 1023 · 0,025 g ≈ 1,5 · 1022 g = 1,5 · 1016 t.

Erwartungshorizont zu Aufgabe b)

1,5 · 1016 t : 5 · 108 t pro Jahr = 3 · 107 Jahre. Die ganze Welt müsste etwa 30 Millionen Jahre lang Reis ernten — ein Mol ist für Alltagsdinge unvorstellbar groß.

Erwartungshorizont zu Aufgabe c)

Atome und Moleküle sind winzig: Schon in wenigen Gramm eines Stoffes stecken etwa 1022 bis 1024 Teilchen. Mit der Einheit Mol werden daraus handliche Zahlen wie 0,5 mol oder 2 mol, mit denen man im Labor rechnen und abwiegen kann.

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Teilchen im Wassertropfen

AFB II–III

Ein Wassertropfen aus der Pipette enthält etwa 1,7 · 1021 Wassermoleküle.

Ein Wassermolekül H2O
O H H
  1. Bestimme die Stoffmenge an Wassermolekülen im Tropfen.
  2. Ermittle die Stoffmengen an H-Atomen und an O-Atomen im Tropfen.
  3. Beurteile die Aussage: „In 1 mol Wasser stecken 3 mol Teilchen.“

Hinweise

Hinweis zu Aufgabe a)
n = N : NA mit NA = 6,022 · 1023 mol−1.
Hinweis zu Aufgabe b)
Jedes Molekül enthält zwei H-Atome und ein O-Atom — das gilt auch für die Stoffmengen.
Hinweis zu Aufgabe c)
Welche Teilchen sind mit „Teilchen“ gemeint? Prüfe die Aussage für Moleküle und für Atome.

Erwartungshorizont

Erwartungshorizont zu Aufgabe a)

n(H2O) = 1,7 · 1021 : 6,022 · 1023 mol−1 ≈ 2,8 · 10−3 mol = 0,0028 mol.

Erwartungshorizont zu Aufgabe b)

n(H) = 2 · 2,8 · 10−3 mol ≈ 5,6 · 10−3 mol; n(O) = n(H2O) ≈ 2,8 · 10−3 mol.

Erwartungshorizont zu Aufgabe c)

Die Aussage ist unvollständig. 1 mol Wasser enthält 1 mol Wassermoleküle, aber 3 mol Atome (2 mol H + 1 mol O). Richtig ist sie nur, wenn mit „Teilchen“ Atome gemeint sind. Deshalb muss man bei Stoffmengen immer die Teilchenart angeben.