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Anorganische Chemieübung...

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Veranstaltung 14ws - 02088

Allgemeine und Anorganische Chemie

Übung 7

Thema: Thermodynamik

Aufgabe 7.1 Ozon (O3) wird in den oberen Schichten der Atmosphäre aus O2 durch UV-Strahlung gebildet (ΔHf= + 142,3 kJ/mol). Berechnen Sie die mittlere Bindungsenthalpie einer O-O-Bindung im Ozon, wenn die Dissoziationsenergie von O2 498 kJ/mol beträgt.

Aufgabe 7.2 Ermitteln Sie die Gitterenthalpie von MgCl2 nach dem Born-Haber-Kreisprozess aus folgenden Daten (alle Angaben in kJ/mol): 0 0 (Mg) = 169; H IE0 ,12 (Mg) = 2190 = -358; H sub H 0f (MgCl2) = -641; H D0 (Cl2) = 243; H EA

Aufgabe 7.3 Diboran B2H6 kann nicht direkt aus den Elementen hergestellt werden. Berechnen Sie seine Standardbildungsenthalpie aus folgenden Reaktionsenthalpien: ΔH [kJ/mol] 4 B (s) + 3 O2 (g)

→

2 B2O3 (s)

-2509,1

2 H2 (g) + O2 (g)

→

2 H2O (l)

-571,6

B2H6 (g) + 3 O2 (g)

→

B2O3 (s) + 3 H2O (l)

-2147,5

Aufgabe 7.4 Nimmt die Entropie bei folgenden Reaktionen zu oder ab? a)

2 CO (g) + O2 (g)

→

2 CO2 (g)

b)

Mg (s) + Cl2 (g)

→

MgCl2 (s)

c)

Al (s)

→

Al (l)

d)

I2 (s)

→

I2 (g)

e)

CH4 (g) + 2 O2 (g)

→

CO2 (g) + 2 H2O (l)

Aufgabe 7.5 Berechnen Sie die Entropieänderung S r0 für die folgende Reaktion aus den angegebenen Daten bei 298 K: a) S (s) + O2 (g)

→ SO2 (g)

H f0 (SO2(g)) = - 297 kJ/mol; G r0 = -300 kJ/mol

b) ½ H2 (g) + ½ Cl2 (g)

→ HCl (g)

S0(H2(g)) = 131 J K -1 mol-1; S0(Cl2(g)) = 223 J K-1 mol-1; S0(HCl(g)) = 188 J K-1 mol-1;

Aufgabe 7.6 Für die nachstehende Reaktion beträgt bei 25°C die ReaktionsenthalpieH r 0= -199 kJ/mol und die freie 0

Reaktionsenthalpie Gr0= -191 kJ / mol. Berechnen Sie die Entropieänderung Sr und machen Sie eine Aussage über den relativen Ordnungsgrad von Produkten und Edukten: 2 Ag (s) + Br2 (l)

→

2 AgBr (s)

Aufgabe 7.7 Berechnen Sie die die freie Reaktionsenthalpie G r 0 für die beiden nachstehenden Reaktionen aus den angegebenen Daten. Würden Sie erwarten, dass die Reaktionen so stattfinden? a) 2 NaF (s) + Cl2 (g)

→

2 NaCl(s) + F2 (g)

b) PbO2 (s) + 2 Zn(s)

→

2 ZnO (s) + Pb (s)

H 0f in kJ/mol:

NaF: - 569; NaCl: - 411; PbO2: - 277; ZnO: - 348

S0 in J mol-1 K-1:

NaF: 59; Cl2: 223; NaCl: 72; F2: 203; PbO2: 77; Zn: 42; Pb: 65; ZnO: 43

Aufgabe 7.8 Wasserstoff kann man unter anderem durch das sogenannte „steam reforming“ Verfahren herstellen, in dem Kohlenwasserstofffe mit Wasserdampf umgesetzt werden. Die Gleichung für Methan lautet: a CH4 (g) + b H2O (g)

→

c CO (g) + d H2 (g)

a) Gleichen Sie die Reaktionsgleichung aus, indem Sie die stöchiometrischen Faktoren a, b, c und d bestimmen. b) Berechnen Sie die Reaktionsenthalpie H r 0, wenn Sie von folgenden Werten ausgehen:

H 0f (in kJ/mol): CH4(g): - 74,9; H2O(g): - 241,8; CO (g): - 110,5 c) Wieso läuft diese endotherme Reaktion trotzdem ab? Berechnen Sie dieS r 0, wenn Sie von folgenden Werten ausgehen: S0 in J mol-1 K-1 :

CH4 (g): 186; H2O (g): 189; CO (g): 198; H2: 131

d) Bei welcher Temperatur sollte die Reaktion freiwillig ablaufen?

  284,6kJ/mol ⇒ HBindung

=1494kJ/mol+4*HBindung =+302,4kJ/mol





 



  

  a)Entropienimmtab,Teilchenwerdenweniger b)Entropienimmtab,Teilchenwerdenweniger c)Entropienimmtzu,festzuflüssig d)Entropienimmtzu,festzugasförmig e)Entropienimmtab,gasförmigzuflüssigbeigleicherTeilchenzahl.  

  a) ⇒

ΔGr ΔSr

=ΔHr–TΔSr  =(ΔGr–ΔHr)/T =0,010067kJ/molK =10,067J/molK

ΔSr

=ΔS0(HCl)–1/2*ΔS0(H2)1/2*ΔS0(Cl2) =11J/molK

 b)

 

  T=298K ΔGr ⇒ ΔSr

=ΔHr–TΔSr =(ΔGr–ΔHr)/T =26,84J/molK

 Dh.dieEntropiehatabgenommen,dieProduktesindgeorndneteralsdieEdukte.  

  a)

2NaF+Cl2

→

2NaCl+F2



ΔHr ΔSr ΔGr

= = = = = = =

2*(411kJ/mol)2*(569kJ/mol) 316kJ/mol (2*73+203)J/molK(2*59+223)J/molK 6J/molK ΔHrTΔSr 316kJ/mol298K*0,006kJ/mol 314,2kJ/mol>>0

⇒ 

KeineReaktion



b)  ΔHr ΔSr ΔGr

PbO2+2Zn

→

= = = =

419kJ/mol 0,01kJ/molK ΔHrTΔSr 416jK/mol...