Stochiometrische Berechnungen

Die Mehrzahl der stochiometrischen Berechnungen baut auf den in den vorhergehenden Kapiteln behandelten Grundlagen und quantitativen GesetzmaBigkeiten der chemischen Reaktion auf. In der Regel geht es um Berechnungen der Ausbeute von chemischen Umset – zungen. Mit anderen Worten, es sollen die bei der Reaktion entstehenden Stoffmassen und/oder Gasvolumina berechnet werden. Im Falle der Bildung gasformiger Reaktionspro-

dukte ist meist das Molvolumen im stochiometrischen Ansatz zu beriicksichtigen. An eini – gen einfachen bauwesenbezogenen Ubungsbeispielen soli der allgemeine Formalismus zur Losung stochiometrischer Aufgaben gezeigt werden:

• Aufstellung der Reaktionsgleichung

• Ermittlung der Massen – bzw. Volumenverhaltnisse

• Aufstellung einfacher Verhaltnisgleichungen

Aufgaben:

1. Wie viel t Kalkstein (CaC03) mussen als Zuschlagstoff bei der Verhuttung von Eisenerz ein – gesetzt werden, um 2501 Calciumsilicatschlacke (CaSi03) entsprechend der Reaktionsglei – chung zu erhalten? Verunreinigungen sollen vemachlassigt werden.

xt 250t

Si02 + СаСОз —> CaSi03 + C02

100,1 g/mol 116,2 g/mol

100,1 g/mol CaC03 : xtCaC03 = 116,2 g/mol CaSi03 : 250tCaSiO3

100,1 Подпись: = 215,36t CaC03.g/mol • 2501

116,2 g/mol

Es mussen ca. 215,41 Kalkstein eingesetzt werden.

2. Ungeloschter Kalk (CaO, gebrannter Kalk) wird durch Brennen von Kalkstein in Kalk – schachtofen hergestellt.

a) Wie viel Tonnen gebrannter Kalk und Kohlendioxid entstehen beim Brennen von 1201 Kalkstein (CaC03), wenn der Kalkstein zu 8% verunreinigt ist?

b) Wie viel m3 C02 entstehen bei Normbedingungen und bei einer AuBentemperatur von 18°C und einem Barometerstand von 100,6 kPa?

1201 xt

СаСОз -» CaO + C02

100,1 g/mol 56,1 g/mol 44 g/mol (= 22,4 1/mol)

zu a) CaO: 100,1 g/mol: 1201 = 56,1 g/mol: xt

x = 67,25 t; da Kalkstein zu 8% verunreinigt => x = 61,871 CaO

C02: 100,1 g/mol: 1201 = 44 g/mol: x t

x = 52,75 t; da Kalkstein zu 8% verunreinigt => x = 48,53 t C02.

zu b) Bei Normbedingungen: 100,1 g/mol: 120 • 106 g = 22,4 1/mol: x 1

x = 26,853 • 106 1 = 26853 m3; da Kalkstein zu 8% verunreinigt: x = 24705 m3 C02 . Fur 18°C und p = 100,6 kPa ergibt sich:

3.

Подпись: 48530-103 • 8,3145 • 291Д5 44 • 100600 Stochiometrische Berechnungen
Stochiometrische Berechnungen

Wie viel Liter Wasser werden theoretisch benotigt, urn 3 kg Baugips (CaS04 • V2 H20, Halbhydrat) zum Dihydrat reagieren zu lassen?

3000 g x g

2 (CaS04 • V2 H20) + 3 H20 -> 2 (CaS04 • 2 H20)

2 • 145,2 g/mol 3-18 g/mol

M(CaS04 • !4 H20; = 145,2 g/mol

290,4 g : 3000 g = 54 g : x g => x = 557,85 g H20 = 0,558 1 H20 .

Um 3 kg Baugips in das Dihydrat zu uberfuhren, wird etwa ein halber Liter Wasser benotigt.

4. Bestimmen Sie den prozentualen Anteil an A1 im Kalifeldspat K[AlSi308]!

M (K[AlSi308]) = 278.4 g/mol => x(Al)= 27 g A1/mo1 = 0,097 ; x(Al) = 9.7%.

278,4 g / mol

5. Eine CSH-Phase besitzt die chemische Zusammensetzung 34,1% CaO, 54,9% Si02 und 11% H20 (in Oxidschreibweise). Welche Hydratphase liegt vor?

Berechnung der Stoffmengen:

n = m/M [mol] => n(CaO) = 34,1 g/56,1 g • mol’1 = 0,6078 mol CaO

=> n(Si02) – 54,9 g/60,1 g – mol’1 -0,9135 mol Si02

=> n(H20) =11 g/18 g-mol’1 = 0,6111 mol CaO

Подпись:Подпись: = 1 mol H20;

Подпись: 0,6078 0,6078 Подпись: 0,9135 = 1,5 mol Si02; 0,6078 2 Подпись: 0,6111 0,6078

Division durch die kleinste Stoffmenge n ergibt:

Die CSH-Phase besitzt die Zusammensetzung CiS^sHi bzw. C2S3H2 (Gyrolith).

6. Die Elementaranalyse einer Verbindung ergab die Zusammensetzung: 29,4% Ca, 23,6% S und 47% O. Berechnen Sie die chemische Formel der Verbindung!

n(Ca) = m(Ca) / M(Ca) = 29,4 g /40,1 g-тоГ1 = 0,733 mol;

n(S) = 23,6 g/32,1 g-тоГ1 = 0,735 mol und n(O) = 47 g/16 g-mol’1 = 2,937 mol.

Division durch die kleinste Stoffmenge ergibt:

Ca: 0,733 mol/0,733 mol = 1; S: 0,735 mol/0,733 mol = 1; O: 2,937 mol/0,735 mol = 4. Die Formel lautet CaS04 (Oxidschreibweise: CaO • S03).