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Aufgabe:

Zur Herstellung von Flusssäure (HF) werden 343g Gestein, welches einen Massenanteil von 0,11 Calcsiumfluorid (CaF2) enthält, mit ausreichend konzentrierter Schwefelsäure (H2SO4) zur vollständigen Umsetzung versetzt.


Problem/Ansatz:

Wie hoch ist die Massenkonzentration in g/L der Flusssäure, wenn noch mit Wasser auf 10 L aufgefüllt wird?

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Salut,


Zur Herstellung von Flusssäure (HF) werden 343g Gestein, welches einen Massenanteil von 0,11 Calcsiumfluorid (CaF2) enthält, mit ausreichend konzentrierter Schwefelsäure (H2SO4) zur vollständigen Umsetzung versetzt.

Stelle die Reaktionsgleichung auf:

CaF+  H2SO4 →   2 HF +  CaSO4

⇒  n (CaF2) : n (HF)  =  1 : 2

Bei einem Massenanteil von 0,11 sind in 343 g Gestein 0,11 * 343 g = 37,73 g CaF2 enthalten.

Berechne daraus die Stoffmenge:

n (CaF2)  =  m (CaF2) / M (CaF2)  =  37,73 g / 78,07 g mol-1 =  0,483 mol

Aus 0,483 mol CaF2 entstehen laut Stoffmengenverhältnis nun 2 * 0,483 mol = 0,966 mol Flusssäure.

Wie hoch ist die Massenkonzentration in g/L der Flusssäure, wenn noch mit Wasser auf 10 L aufgefüllt wird?

c (HF)  =  0,966 mol / 10 L =  0,0966 mol L-1

⇒  Massenkonzentration β der Flusssäure:

β  =  c * M =  0,0966 mol L-1 * 20 g mol-1  =  1,932 g L-1


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Grüße chemweazle,

Zur Aufgabe:

Wie hoch ist die Massenkonzentration in g/L der Flusssäure, wenn noch mit Wasser auf 10 L aufgefüllt wird?

Gefragt vor 1 Nov 2023 von laura.aurel04

Aufgabe:

Zur Herstellung von Flusssäure (HF) werden 343g Gestein, welches einen Massenanteil von 0,11 Calcsiumfluorid (CaF2) enthält, mit ausreichend konzentrierter Schwefelsäure (H2SO4) zur vollständigen Umsetzung versetzt.

Chemismus

1. Säure-Base-Reaktion : Die starke Säure, H2SO4 reagiert mit der schwachen Base, F(-)-Ionen und ergibt die schwache Säure(HF) durch Protonierung der Fluoridionen.

Der Flußspat(Fluorit) ist ein Ionenkristall, bestehend aus Calcium(II)-Kationen und Fluorid-Anionen.
Aus der starken Schwefelsäure, die Schwefelsäure ist in der Erst-Dissoziation eine starke Säure, wird durch die Säure-Base-Reaktion mit den Fluoridionen die schwache Flußsäure erzeugt.

2. Erzeugung von schwerlöslichen Gips, CaSO4 * 2 H2O, Calciumsulfat-Dihydrat(Gips)

Die Calciumionen werden durch Fällung in Form von schwerlöslichen Gips aus dem Gleichgewicht entfernt.

Reaktionsgleichung zur Säure-Base-Reaktion und Fällungsreaktion(Erzeugung von schwerlöslichen Gips)

1 CaF2(s) + H2SO4 ⇌ CaSO4 * 2 H2O(s) ↓ + 2 HF(aq)

Stöchiometrie und Stoffmengen-Verhältnisse

1 mol CaF2 enthält 2 mol Fluoridionen und 1 mol Calcium-Kationen.

aus 1 mol CaF2 können höchstens nur 2 mol Hf-Moleküle bei vollständiger Protonierung erzeugt werden.

Das Stoffmengenverhältnis entspricht dem Verhältnis der Stöchiometrischen Koeffizienten in der Reaktionsgleichung.

n(H-F) / n(CaF2) = 2 : 1 ⇒ n(H-F) = 2 * n(CaF2)

Molmassen

Calciumfluorid(Flußspat, Fluorit

M(CaF2) = (40.08+18,998403*2) g / mol = 78,076806 g / mol


Fluorwasserstoff ("Flußsäure"), HF

M(HF) = (1,0079+18,998403) g / mol = 20,006303 g / mol
Der Massenanteil an Calciumfluorid beträgt im Gestein beträgt 11 % der gesamten Gesteinsmasse, mges.

Die für die HF-Herstellung eingesetzte Gesamtmasse an Gestein, mges, beträgt 343 g.

w(CaF2) = 11 % = 0,11 und mges = 343 g

In der Gesteinsmasse von mges = 343 g ist folgende Masse an Calciumfluorid enthalten:

m(CaF2) = w(CaF2) * mges = 0,11 * 343 g =37,73 g

Stoffmenge an Calciumfluorid

$$n(CaF_{2}) = \dfrac{m(CaF_{2})}{M(CaF_{2})} = \dfrac{37,73\cdot g\cdot mol}{78,076806\cdot g}$$

$$n(CaF_{2}) \approx 0,483\cdot mol$$

Stoffmenge und Masse an maximal gewinnbaren, absoluten (100%igen)Fluorwasserstoff (HF):


n(H-F) = 2 * n(CaF2) = 2 * 0,483 mol = 0,966 mol

Masse an absoluten (100%igen) Fluorwasserstoff, m(HF)absolut :

m(HF)absolut = n(HF)absolut * M(HF)absolut

m(HF)absolut = 0,966 mol * 20,006303 ( g / mol ) ≈ 19,326 g

Die Gesteinsportion mit der Geamtmasse, mges = 343 g, und einem Massenanteil an verwertbaren Fluorit, dessen Massenanteil 11 % beträgt, liefert höchstens 37,73 g an Calciumfluorid und somit 19,326 g an absoluten (100%igen) Fluorwasserstoff.

Wird die Masse an absoluten HF bis auf ein Lösungsvolumen von 10 l mit Wasser aufgefüllt, so hat diese hergestellte verdünnte, wäßrige HF-Lösung folgende Massen-Konzentration, β (HF):

$$\beta = \dfrac{m(HF)_{absolut}}{V(Lösung)} = \frac{19,326\cdot g}{10\cdot l}$$
$$\beta \approx \frac{1,933\cdot g}{l} = \frac{1.933\cdot mg}{l}$$

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Grüße chemweazle,

Sorry, das ist jetzt ein Versehen.

Ich übersah, daß diese Aufgabe schon beantwortet ist.

Hatte wohl Tomaten vor den Augen oder ins falsche, alte Browser-Fenster bzw. in dessen Kopie geschaut und übersah wohl die Antwort.

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