Bestimmung der Reaktionsgeschwindigkeit bei der Reaktion von Calciumcarbonat mit Salzsäure  

Versuchsdurchführung:

Ein Rundkolben (100 ml) wird über einen Dreiwegehahn mit zwei Kolbenprobern (jeweils 100 ml) verbunden. In den Rundkolben werden 20 g Calciumcarbonat (kleine Stücke) und 40 ml Salzsäure mit der Konzentration c = 2 mol/L gegeben. Der Kolben wird sofort verschlossen und das entweichende Kohlenstoffdioxid zuerst in dem einen Kolbenprober aufgefangen. Ist dieser mit 100 ml Gas gefüllt, wird auf den zweiten Kolbenprober umgeschaltet und derweil der erste Kolbenprober geleert, damit wieder auf diesen geschaltet werden kann, wenn der zweite Kolbenprober gefüllt ist.
Alle 30 Sekunden (bis maximal 10 Minuten) wird das Volumen des aufgefangenen Gases in einer Tabelle notiert.

 

Aufgaben:

  1. Stellen Sie die Abhängigkeit des Volumens von der Zeit grafisch dar.
  2. Ermitteln Sie grafisch die Reaktionsgeschwindigkeiten bezogen auf die Volumenzunahme zu jeder vollen Minute (Sekantenverfahren).
  3. Berechnen Sie zu jeder Zeit (alle 30 Sekunden) die Konzentration der Hydroniumionen in der Lösung.
  4. Stellen Sie die Abhängigkeit der Konzentration der Hydroniumionen von der Zeit grafisch dar.
  5. Ermitteln Sie grafisch die Reaktionsgeschwindigkeiten bezogen auf die Konzentration der Hydroniumionen zu jeder vollen Minute (Sekantenverfahren).
  6. Erklären Sie die verschiedenen Abhängigkeiten (Volumen/Zeit- bzw. Konzentration/Zeit-Diagramm und die Änderungen der Reaktionsgeschwindigkeiten).

 

Versuchsbeispiel:

 

Zeit      s V(CO2)    ml c(H+)    mol/L
berechnet
0 0 2,00
30 54 1,89
60 125 1,74
90 206 1,57
120 282 1,41
150 347 1,28
180 413 1,14
210 472 1,02
240 527 0,90
270 570 0,81
300 646 0,66
360 690 0,56
390 728 0,49
420 755 0,43
450 782 0,37
480 804 0,33

 

Beispiel zu Berechnung der Konzentration der Hydroniumionen (120 s):
(Versuchstemperatur 20 °C)

Verbrauchte Stoffmenge von Hydroniumionen in der Salzsäure:
n(H+) = 2* n (CO2) = 2 * 0,282 L /24 L*mol-1 = 0,0235 mol

c(H+) = 2 mol/L - 0,0235 mol / 0,04 L = 1,41 mol/L