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Aufgabe

Knallgasgemische

Schwierigkeitsgrad: mittelschwere Aufgabe

In einer Versuchsreihe werden in einem Eudiometer (s. Abb zum Versuchsaufbau) unterschiedliche Gasmengen an Wasserstoff und Sauerstoff zur Reaktion gebracht. Die beiden Gase werden nacheinander in den Zylinder eingefüllt, vermischt und anschließend mit dem Piezozünder gezündet.

Abb. 1: Versuchsaufbau Eudiometer (created with chemix.org)

Folgende Messwerte konnten gewonnen werden:

Tabelle 1 Versuchsreihe Eudiometer
  V1 V2 V3 V4 V5
Wasserstoff 3 mL 4 mL 2 mL 4 mL 5 mL
Sauerstoff 3 mL 2 mL 4 mL 1 mL 2 mL
Restgas (nach dem Zünden) 1,5 mL 0 mL 3 mL 2 mL 0,5 mL

 

1.    Bei welchem Versuch hat die Reaktion vollständig stattgefunden?

2.    Beschreibe, wie du aus der Reaktionsgleichung das perfekte Mischungsverhältnis von Wasserstoff und Sauerstoff ablesen kannst!

3.    In welchem Mischungsverhältnis musst du Wasserstoff und Chlor zünden, damit kein Restgas übrig bleibt?
 

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1. Bei dem Versuch, bei dem kein Restgas übrig geblieben ist. Es gibt ein perfektes Mischungsverhältnis zwischen Wasserstoff und Sauerstoff. Dieses liegt bei einem Verhältnis von Wasserstoff zu Sauerstoff 2:1
 

2. Das Reaktionsschema für die Reaktion von Wasserstoff mit Sauerstoff sieht folgendermaßen aus: 
\(\ce{2H2 + 1O2->2H2O}\)
Aus den Koeffizienten lässt sich ablesen, dass z. B. 2 mol Wasserstoff mit 1 mol Sauerstoff vollständig zu 2 mol Wasser reagieren. Das lässt sich auf beliebige Volumina übertragen. Lediglich das Mischungsverhältnis muss gleich bleiben.

 

3.  Bei der Reaktion von Wasserstoff mit Chlor ist das Mischungsverhältnis anders. Das Reaktionsschema lautet:
\(\ce{1H2 + 1Cl2->2HCl}\)
Entscheidend ist das Mischungsverhältnis der beiden Edukte und das ist 1:1.
Dementsprechend könnte man beispielsweise 4 mL Wasserstoff mit 4 mL Chlor zünden, ohne dass Restgas übrig bleibt.