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Vollständige Verbrennung von Kohlenstoff – Berechnung (Übungsvideo 1)

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André Otto
Vollständige Verbrennung von Kohlenstoff – Berechnung (Übungsvideo 1)
lernst du in der Sekundarstufe 3. Klasse - 4. Klasse

Grundlagen zum Thema Vollständige Verbrennung von Kohlenstoff – Berechnung (Übungsvideo 1)

Inhalt

Vollständige Verbrennung von Kohlenstoff – Chemie

Das chemische Element Kohlenstoff mit dem Elementsymbol $\ce{C}$ ist ein sehr vielseitiges Element, welches dir im Alltag ständig begegnet. Einige Erscheinungsformen von Kohlenstoff sind beispielsweise schwarze Kohle, Kohlenstoffdioxidgas $(\ce{CO2})$ in der Luft oder als Grundbestandteil von Kunststoffen.

Doch was entsteht bei einer vollständigen Verbrennung von Kohle? Und was versteht man unter vollständiger und unvollständiger Verbrennung von Kohle? Bei einer vollständigen Verbrennung wird die höchstmögliche Menge an Sauerstoff bei der Reaktion gebunden. Von einer unvollständigen Verbrennung spricht man, wenn in dem Produkt noch unverbrannte Anteile vorhanden sind. Eine Verbrennung ist eine exotherme Redoxreaktion, bei der ein Brennstoff wie zum Beispiel Kohlenstoff durch Sauerstoff oxidiert wird.

In diesem Text erfährst du, was bei der Verbrennung von Kohlenstoff $(\ce{C})$ mit Sauerstoff $(\ce{O2})$ passiert. Dir wird die Reaktionsgleichung für die vollständige Verbrennung von Kohlenstoff $(\ce{C})$ zu Kohlenstoffdioxid $(\ce{CO2})$ gezeigt. Man darf also die hier gezeigte Rechnung nur auf die vollständige Verbrennung von Kohlenstoff anwenden. Zuletzt lernst du, wie du die Menge an Kohlenstoffdioxid $(\ce{CO2})$ berechnen kannst und wie viel Sauerstoff $(\ce{O2})$ benötigt wird, wenn du ein Kilogramm Kohle $(\ce{C})$ verbrennst.

Welche Produkte entstehen bei vollständiger Verbrennung von Kohlenstoff?

Wie reagiert Kohlenstoff $(\ce{C})$ mit Sauerstoff $(\ce{O2})$? Bei hohen Temperaturen – also bei einer Verbrennung – findet eine Reaktion von Kohlenstoff $(\ce{C})$ mit Sauerstoff $(\ce{O2})$ statt. Und was entsteht bei der Verbrennung von Kohlenstoff $(\ce{C}$)? Einfach erklärt entsteht bei der Verbrennung von Kohlenstoff $(\ce{C})$ Kohlenstoffdioxid $(\ce{CO2})$. Es handelt sich um eine exotherme Reaktion. Die Reaktionsgleichung von der Verbrennung von Kohlenstoff zu $\ce{CO2}$ kannst du hier sehen:

$\ce{C + O2 ->[\Delta T] CO2}$

Wie viel $\ce{CO2}$ entsteht beim Verbrennen von Kohle?

Nun wollen wir berechnen, wie viel Kohlenstoffdioxid bei einer vollständigen Verbrennung von Kohle entsteht. Wir nehmen an, dass wir $\pu{1 kg}$ Kohlenstoff $(\ce{C})$ verbrennen. Um nun zu berechnen, wie viel Kilogramm Kohlenstoffdioxid dabei entsteht, kannst du folgende Schritte durchführen:

1. Reaktionsgleichung formulieren: $\ce{C + O2 ->[\Delta T] CO2}$
2. Atommassen der Elemente unter den Elementsymbolen notieren:
Diese kannst du im Periodensystem der Elemente nachlesen.
$\ce{\underset{{\color{Green}12}}{C} + O2 -> \underset{{\color{Green}12+2 \cdot 16}}{CO2}}$
3. Massen der Elemente über den Elementsymbolen notieren:
$x$ ist die gesuchte Masse von Kohlenstoffdioxid $\ce{CO2}$.
$\ce{\overset{{\color{Orange}1kg}}{C} + O2 -> \overset{{\color{Orange}x}}{CO2}}$
4. Gleichung wie folgt aufstellen: $ \frac{\pu{1 kg}}{12} = \frac{{\color{Orange}x}}{12+2\cdot16} $
5. Gleichung vereinfachen: $ \frac{\pu{1 kg}}{12} = \frac{{\color{Orange}x}}{44} $
6. Dreisatz anwenden und nach $x$ umstellen: $ {\color{Orange}x}=\frac{\pu{1 kg}\cdot 44}{12} $
7. Gleichung ausrechnen: $ {\color{Orange}x}=\pu{3,667 kg} = \underline{\underline{\pu{3 667 g}}} $

Wenn du also 1 000 $\pu{g}$ Kohlenstoff $(\ce{C})$ vollständig verbrennst, erhältst du 3 667 $\pu{g}$ Kohlenstoffdioxid $(\ce{CO2})$.

Wie viel Sauerstoff $\ce{O2}$ wird für die Reaktion benötigt?

Anhand der gleichen Vorgehensweise wie zuvor könntest du auch die Menge an benötigtem Sauerstoff vorhersagen. Aber Achtung: Sauerstoff liegt in einem Molekül vor. Da bei einem Sauerstoffmolekül zwei Sauerstoffatome gebunden sind $(\ce{O2})$, musst du die Molmasse hier verdoppeln:

1. Reaktionsgleichung formulieren: $\ce{C + O2 ->[\Delta T] CO2}$
2. Atommassen der Elemente unter den Elementsymbolen notieren:
Diese kannst du im Periodensystem der Elemente nachlesen.
$\ce{\underset{{\color{Green}12}}{C} + {\underset{{\color{Green}2\cdot16}}O_2}->CO2}$
3. Massen der Elemente über den Elementsymbolen notieren:
$x$ ist die gesuchte Masse von Sauerstoff $\ce{O2}$.
$\ce{\overset{{\color{Orange}1kg}}{C} + {\overset{{\color{Orange}x}}O_2}->CO2}$
4. Dreisatz anwenden und nach $x$ umstellen: $ {\color{Orange}x}=\frac{\pu{1 kg}\cdot 32}{12} $
5. Gleichung ausrechnen: $ {\color{Orange}x}=\pu{2,667 kg} = \underline{\underline{\pu{2 667 g}}} $

Wenn du also ein Kilogramm Kohlenstoff $(\ce{C})$ vollständig verbrennst, benötigst du dazu 2 667 $\pu{g}$ Sauerstoff $(\ce{O2})$.
Wir haben also alles richtig berechnet, da:

$1\,000 g \ C + 2\,667 g \ O_2 = 3\,667 g \ CO_2$

Das Video Vollständige Verbrennung von Kohlenstoff – Berechnung (Übungsvideo 1)

In diesem Video lernst du die Verbrennung der Kohle $(\ce{C})$ und die Reaktionsgleichung von Kohlenstoff $(\ce{C})$ und Sauerstoff $(\ce{O2})$ kennen. Die Verbrennung von Kohlenstoff ist eine exotherme Redoxreaktion. Dabei reagiert Kohlenstoff $(\ce{C})$ mit Sauerstoff $(\ce{O2})$ und es entsteht das Gas Kohlenstoffdioxid $(\ce{CO2})$. Du erfährst, wie du herausfinden kannst, wie viel Sauerstoff $(\ce{O2})$ für die Reaktion benötigt wird und wie viel Kohlenstoffdioxid $(\ce{CO2})$ dabei entstehen wird.

Im Anschluss an das Video und diesen Text findest du Übungsaufgaben, um dein erlerntes Wissen zu überprüfen. Viel Spaß!

Transkript Vollständige Verbrennung von Kohlenstoff – Berechnung (Übungsvideo 1)

Herzlich willkommen liebe Chemieinteressierte! Ich begrüße Euch zum Video "Chemisches Rechnen". Teil 1. Das Thema ist: Kohle verbrennt.

1 kg Kohle verbrennt vollständig. Berechne, wie viel Gramm Kohlenstoffdioxid dabei entstehen. Zunächst einmal müssen wir uns überlegen, was bei dieser chemischen Reaktion eigentlich passiert. Dafür formulieren wir die Wortgleichung: Kohlenstoff und Sauerstoff reagieren zu Kohlenstoffdioxid. Aus der Wortgleichung entwickeln wir nun die Formelgleichung:

1 Atom Kohlenstoff und 1 Molekül Sauerstoff reagieren zu einem Molekül Kohlenstoffdioxid. Mit den Symbolen der Chemie lautet die Formelgleichung: C + O2 = CO2. Unter die einzelnen Stoffsymbole schreiben wir nun die Atommassen mit grüner Schrift. Die Atommassen findet ihr entweder im Periodensystem der Elemente oder in einer Formelsammlung für die Schule. 1 Kohlenstoffatom hat eine relative Atommasse von 12. Wir schreiben unter C eine grüne 12. Unter CO2 schreiben wir 12 für ein Kohlenstoffatom und 2 x 16 für 2 Sauerstoffatome. Über die chemischen Symbole schreiben wir nun die Massen der an der Reaktion beteiligten Stoffe: Über C schreiben wir 1 kg und über CO2 schreiben wir als gesuchte Masse x. Die eingetragenen Werte zeigen eine typische Proportionalität, das heißt, 1 kg verhält sich zu 12 wie x zu 12 + 2 x 16. Das bedeutet, wir können hierfür den Dreisatz verwenden. Wir schreiben somit x = und jetzt multiplizieren die beiden Werte, die über der Diagonalen vorhanden sind, nämlich 1 kg x 44 (nämlich 12 + 2 x 16). Geteilt wird dieser Wert durch den Wert, der in der gleichen Diagonalen steht wie x, also 12. Jetzt berechnen wir mit dem Taschenrechner. Wir erhalten 3,667 kg, das sind 3667 Gramm. 3667 Gramm Kohlenstoffdioxid entstehen. So und so ähnlich wird beim chemischen Rechnen verfahren.

Ich hoffe ich habe Euch ein wenig die Angst davor genommen. Danke für Eure Aufmerksamkeit. Alles Gute, bis bald. Tschüss.

11 Kommentare

11 Kommentare
  1. Super erklärt!Danke

    Von Nassar0207, vor etwa 6 Jahren
  2. Erklärt wurde gründlich und gut. Allerdings: Der Chat über vorgebliche Schulprobleme ist sofatutor nicht.

    Von André Otto, vor mehr als 7 Jahren
  3. Schlecht erklärt und langweilig

    Von Fam Pa, vor mehr als 7 Jahren
  4. Liebe Claudia,

    manchmal sehe ich Anfragen nicht. Besser ich antworte jetzt als nie.

    Gemeint ist wahrscheinlich die Rechnung für O2. O2 muss man wissen, also, dass Sauerstoff stets als Molekül O2 vorliegt. Die Molekülmasse (Molmasse) beträgt dann 32 (32 g). Das trägt man in die Zeile ein, wo auch die Masse für CO2 steht. Die gesuchte Größe schreibt man in die Zeile, wo auch x stets. Schließlich rechnet man analog wie für CO2 mit dem Dreisatz.
    Viel Erfolg und alles Gute

    Von André Otto, vor mehr als 8 Jahren
  5. super, dankeschön!

    Von Katharina Gersch, vor mehr als 8 Jahren
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