Aufgaben: Enthalpie-Entropie-freie Enthalpie

 

Hinweis: Fehlende thermodynamische Daten bitte einem Tafelwerk entnehmen. Dadurch können kleinere Abweichungen in den Lösungen entstehen.

Alternativ: de.wikibooks.org/wiki/Tabellensammlung_Chemie/_Thermodynamische_Daten

1. Berechnen Sie die Reaktionsenthalpien und lösen Sie Teilaufgabe c) unter Nutzung des

    Satzes von Hess sowie der ermittelten Ergebnisse der Teilaufgaben a9 und b).

a) 1,5 g wasserfreies Magnesiumsulfat werden in 50 g Wasser gelöst Dabei erhöht sich die

    Temperatur von 23,5°C auf 28,4°C

    MgSO4 + 7 H2O Mg2+ + SO42- + 7 H2O

b) 3,1 g Magnesiumsulfatheptahydrat werden in 50 g Wasser gelöst Dabei verändert sich die

    Temperatur von 23,4°C auf 22,5°C.

     MgSO4 · 7 H2O Mg2+ + SO42- + 7 H2O

c) Geben Sie die Reaktionsenthalpie für die Reaktion MgSO4 + 7 H2O MgSO4 · 7 H2O an.

 

2. Kupfer wird aus dem Mineral Kupferglanz Cu2S (Kupfer(I)-sulfid) durch Rösten        

     (Oxidation) mit Sauerstoff zu Kupfer(I)-oxid und Schwefeldioxid umgesetzt und

     anschließend mit weiterem Kupferglanz in Rohkupfer und weiteres Schwefeldioxid

     überführt.

                                                                                                                                             

a) Entwickeln Sie die Reaktionsgleichungen für beide chemische Reaktionen.

b) Berechnen Sie die molare Reaktionsenthalpie für beide Reaktionen, vergleichen Sie diese

     und treffen Sie Aussagen zur Energiebilanz.

 

3. a) Ein freistehendes Einfamilienhaus mit einer Wohnfläche von 150 m2 hat einen

        Heizöljahresverbrauch von 4000 l Heizöl (Dichte 0,75 g/cm3) und erzeugt damit

        128100 MJ Wärme. Berechnen Sie den Heizwert des Heizöles.

    b) In einem weiteren freistehenden Einfamilienhaus gleicher Wohnfläche wird mit Erdgas

        geheizt. Der Verbrauch liegt bei 6000 m3. Berechnen sie die Wärmemenge je m2

        Wohnfläche, wenn der Heizwert des Gases bei 34,2 MJ/m3 liegt?

    c) Wie viel Liter Heizöl würden verbraucht, wenn die durch Erdgas erzeugte Wärmemenge

        (Teilaufgabe b) durch Heizöl erzeugt werden müsste.

 

4. Als Bindungsenergie (Bindungsenthalpie) wird die Menge an Energie bezeichnet, die

    aufgewendet werden muss, um die kovalente Bindung zwischen zwei Atomen eines

    Moleküls vollständig zu spalten.

   Wie groß ist die molare Bindungsenthalpie einer Kohlenstoff-Sauerstoff-Bindung

 

   a) im Kohlenstoffdioxidmolekül,  

   b) im Kohlenstoffmonoxidmolekül?

   Nutzen Sie die gegebenen Tabellenwerte und formulieren Sie auch die Reaktions-

  gleichungen.

 

 

C (g)

O (g)

CO(g)               

CO2 (g)

ΔBH in kJ/mol           

717

247

 -111                 

-393,5

 

5. Berechnen Sie die Bindungsenthalpie

    a) einer C-H-Bindung im Methan,

    b) der C-C- Einfachbindung im Ethan,

    c) der C-C- Doppelbindung  im Ethen,

    d) der C-C- Dreifachbindung im Ethin.

Hinweis: Nutzen Sie das Ergebnis von a)

   

 

C(g)

H(g)

Methan              

Ethan

Ethen    

Ethin  

ΔBH in kJ/mol           

717

218

-75                 

-85

 52

227     

 

6. Formulieren Sie für folgende Reaktionen begründete Aussagen ob es sich um exotrope

    oder endotrope Reaktionen handelt.

  a) Na2CO3(s) + 2 H+(l) 2Na+(l)  + H2O(l) + CO2(g)

  b) C6H6(l) + 3 H2(g) C6H12(l)

  c) C2H4(g) +  H2O(l) C2H5OH(l)

  d) Mg(s) + 2 HCl(l) Mg2+(l) + 2 Cl-(l) + H2(g)

  e) Na+(l) + Cl-(l)  → NaCl(s)

  f) Mg(s) + 2 H2O(l) Mg2+(l) + 2 OH-(l) + H2(g)

 

7. Berechnen Sie die Reaktiosenthalpie, die Entropie und die Gibbssche Energie.   Sollten exotrope, exotherme oder endotrope, endotherme Reaktionen darunter sein, dann berechnen Sie weiter die Grenztemperaturen, ab der bzw. bis zu der die Reaktion freiwillig abläuft.

 a) NH4Cl(s)  NH4+(l) + Cl-(l) 

 b) H2(g) + I2(s) 2HI(g)

 c) Ca(OH)2(s) Ca2+(l) + 2 OH-(l)

 d) Mg(s) + H2O(l) MgO(s) + H2(g)