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in Abschn. 2.2); beachten Sie dabei die Werte der Koeffizienten und verwenden Sie den gleichen Ansatz wie in Beispiel 2.3 in Abschn. 2.2, um die Änderung der molaren Standardenthalpie zu berechnen.

      S2.2.4 Die folgenden Daten zeigen, wie die molare Wärmekapazität bei konstantem Druck unter Standardbedingungen, image, von Ammoniak mit der Temperatur variiert:

T/K 300 400 500 600
image 35,678 38,674 41,994 45,229
T/K 700 800 900 1000
image 48,269 51,112 53,769 56,244

      Verwenden Sie mathematische Software, um die gegebenen Daten an einen Ausdruck mit der Form image anzupassen (vgl. Gl. (2.24) in Abschn. 2.2), und bestimmen Sie die Werte von a, b und c. Untersuchen Sie, ob ein Ausdruck der Form image besser geeignet wäre, um die Daten anzupassen, und bestimmen Sie die Werte der Koeffizienten α, β und γ.

      S2.2.5 2,0 mol CO2 befindensichbei 300 K in einem Behälter der Größe V = 15,0 dm3. Nach Zufuhr einer Wärmemenge von 2,35 kJ steigt die Temperatur auf 341 K an. Nehmen Sie an, dass das Gas die Van-der-Waals-Zustandsgleichung befolgt (siehe Abschn. 1.3), und berechnen Sie w, ΔU und ΔH.

      Abschnitt 2.3 – Thermochemie

       Diskussionsfragen

      D2.3.1 Eine primitive Klimaanlage für Orte, an denen kein elektrischer Strom verfügbar ist, kann durch das Aufhängen von Stoffstreifen, die zuvor mit Wasser getränkt wurden, konstruiert werden. Begründen Sie, warum dieses Prinzip funktioniert.

      D2.3.2 Beschreiben Sie zwei kalorimetrische Methoden zur Bestimmung der Enthalpieänderungen, die mit chemischen Prozessen einhergehen.

      D2.3.3 Erläutern Sie den Unterschied zwischen dem Standardzustand und dem Referenzzustand eines Elements.

      D2.3.4 In älterer Literatur finden sich häufig noch die (veralteten) Begriffe „Verbrennungswärme“ und „Verdampfungswärme“. Warum sind die thermodynamischen Begriffe „Verbrennungsenthalpie“ und „Verdampfungsenthalpie“ präziser?

       Leichte Aufgaben

      L2.3.1a Die Standardverdampfungsenthalpie von Tetrachlormethan ist ΔVH = 30,0 kJ mol–1. Berechnen Sie q, w, ΔH und ΔU, wenn 0,75 mol CCl4 (l) bei 250 K und 1 bar verdampft werden.

      L2.3.1b Die Standardverdampfungsenthalpie von Ethanol ist ΔVH = 43,5 kJ mol–1. Berechnen Sie q, w, ΔH und ΔU, wenn 1,75 mol CCl4 (l) bei 260 K und 1 bar verdampft werden.

      L2.3.2a Die Standardbildungsenthalpie von Ethylbenzol ist ΔBH = –12,5 kJ mol–1. Berechnen Sie daraus die Standardverbrennungsenthalpie dieser Verbindung.

      L2.3.2b Die Standardbildungsenthalpie von Phenol ist ΔBH = –165,0 kJ mol–1. Berechnen Sie daraus die Standardverbrennungsenthalpie dieser Verbindung.

      L2.3.3a Die Standardbildungsenthalpie von HCl(aq) ist ΔBH = –167 kJ mol–1. Wie groß ist die Standardbildungsenthalpie von Chloridionen, ΔBH (Cl, aq)?

      L2.3.3b Die Standardbildungsenthalpie von HI (aq) ist ΔBH = −55 kJ mol–1. Wie groß ist die Standardbildungsenthalpie von Iodidionen, ΔBH (I, aq)?

      L2.3.4a Bei Verbrennung von 120mg Naphthalin, C10H8(s), stieg die Temperatur eines Bombenkalorimeters um 3,05 K. Berechnen Sie die Wärmekapazität des Kalorimeters. Welchen Temperaturanstieg misst man bei Verbrennung von 150mg Phenol, C6H5OH(s), unter denselben Bedingungen? Die Standardverbrennungsenthalpie von Naphthalin beträgt –5157 kJ mol–1.

      L2.3.4b Bei Verbrennung von 2,25 mg Anthracen, C14H10(s), stieg die Temperatur eines Bombenkalorimeters um 1,75 K. Berechnen Sie die Wärmekapazität des Kalorimeters. Welchen Temperaturanstieg misst man bei Verbrennung von 125mg Phenol, C6H5OH (s), unter denselben Bedingungen? Die Standardverbrennungsenthalpie von Anthracen beträgt –7061 kJ mol–1.

      L2.3.5a Berechnen Sie unter Verwendung der Reaktionen (1) und (2) (i) ΔRH und ΔRU für Reaktion (3), (ii) ΔBH von H2O (g) und HCl (g) jeweils bei 298 K. Alle Gase sollen sich ideal verhalten.

      1 (1) H2 (g) + Cl2 (g) → 2HCl (g), ΔRH⊖ = −184,62 kJ mol−1

      2 (2) 2 H2 (g) + O2 (g) → 2 H2O(g), ΔRH⊖ = −483,64 kJ mol−1

      3 (3) 4 HCl (g) + O2 (g) → 2Cl2 (g) + 2 H2O(g)

      L2.3.5b Berechnen Sie unter Verwendung der Reaktionen (1) und (2) (i) ΔRH und ΔRU für Reaktion (3), (ii) ΔBH von HI (g) und H2O (g) jeweils bei 298 K. Alle Gase sollen sich ideal verhalten.

      1 (1) H2 (g) + I2 (g) → 2 HI (g), ΔRH⊖ = +52,96 kJ mol−1

      2 (2) 2 H2 (g) + O2 (g) → 2 H2O(g), ΔRH⊖ = −483,64 kJ mol−1

      3 (3) 4 HI (g) + O2 (g) → 2 I2 (g) + 2 H2O(g)

      L2.3.6a Berechnen Sie ΔRH für die Reaktion

image

      für die ΔRU (298 K) = –1373 kJ mol–1 ist.

      L2.3.6b Berechnen Sie ΔRH für die Reaktion

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