Physikalische Chemie - Peter W. Atkins

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(2) (a) ΔRH⦵ und ΔRU⦵ für Reaktion (3), (b) ΔBU⦵ von H2O(g) und HCl(g) jeweils bei 298 K. Alle Gase sollen sich ideal verhalten.(1) H2(g) + Cl2(g) → 2HCl(g), ΔRH⦵ = – 184.62 kJ mol–1(2) 2H2(g) + O2(g) → 2H2O(g), ΔRH⦵ = – 184.62 kJ mol–1(3) 4 HCl(g) + O2(g) → 2Cl2(g) + 2H2O(g).

      46 A2.23b Berechnen Sie unter Verwendung der Reaktionen (1) und (2) (a) ΔRH⦵ und ΔRU⦵ für Reaktion (3), (b) ΔBH⦵ von H2O(g) und Hl(g) jeweils bei 298 K. Alle Gase sollen sich ideal verhalten.(1) H2(g) + I2(s) → 2 HI(g), ΔRH⦵ = + 52.96 kJ mol–1(2) 2H2(g) + O2(g) → 2H2O(g), ΔRH⦵ = – 483.64 kJ mol–1(3) 4 HI(g) + O2(g) → 2 I2(s) + 2H2O(g)

      47 A2.24a Berechnen Sie ΔRH⦵ für die Reaktion C2H5OH(l) + 3O2(g) → 2CO2(g) + 3H2O(g), für die ΔRU⦵ ist.

      48 A2.24b Berechnen Sie ΔRH⦵ für die Reaktion 2 C6H5COOH(s) + 13O2(g) → 12CO2(g) + 6H2O(g), für die ΔRH⦵(298 K) = – 772.7 kJ mol–1 ist.

      49 A2.25a Berechnen Sie die Standardbildungsenthalpie von (a) KClO3(s) aus der Standardbildungsenthalpie von KCl und (b) NaHCO3(s) aus den Bildungsenthalpien von CO2 und NaOH. Folgende Daten sind gegeben:2KClO3(s) → 2 KCl(s) + 3O2(g), ΔRH⦵ = – 89.4 kJ mol–1NaOH(s) + CO2(g) → NaHCO3(s), ΔRH⦵ = – 127.5 kJ mol–1

      50 A2.25b Berechnen Sie die Standardbildungsenthalpie von NOCl(g) aus der Standardbildungsenthalpie von NO (siehe Tabelle 2-8).ΔRH⦵ der Reaktion 2 NOCl(g) → 2NO(g) + Cl2(g) beträgt +75.5 kJ mol–1.

      51 A2.26a Sagen Sie mithilfe der Daten aus Tabelle 2-8 die Standardreaktionsenthalpie der Reaktion 2 NO2(g) → N2O4(g) bei 100 °C aus dem Wert bei 25 °C voraus.

      52 A2.26b Sagen Sie mithilfe der Daten aus Tabelle 2-8 die Standardreaktionsenthalpie der Reaktion 2 H2(g) + O2(g) → 2H2O(l) bei 100°C aus dem Wert bei 25 °C voraus.

      53 A2.27a BerechnenSie ausden Daten in Tabelle 2-8 ΔRH⦵ und ΔRU⦵ bei (a) 298 K und (b) 378 K für die Reaktion C(Graphit) + H2O(g) → CO(g) + H2(g). Alle Wärmekapazitäten sollen im betrachteten Temperaturbereich nicht von der Temperatur abhängen.

      54 A2.27b Berechnen Sie ΔRH⦵ und ΔRU⦵ bei 298 K und ΔRH⦵ bei 348 K für die Hydrierung von Ethin zu Ethen; verwenden Sie dazu die Verbrennungsenthalpien und Wärmekapazitäten aus den Tabellen 2-6 und 2-8. Nehmen Sie die Wärmekapazitäten im betrachteten Temperaturbereich als konstant an.

      55 A2.28a Berechnen Sie ΔRH⦵ für die Reaktion Zn(s) + CuSO4(aq) → ZnSO4(aq) + Cu(s) mithilfe der Angaben aus Tabelle 2-8 im Tabellenanhang.

      56 A2.28b Berechnen Sie ΔRH⦵ für die Reaktion NaCl(aq) + AgNO3(aq) → AgCl(s) + NaNO3 (aq) mithilfe der Angaben aus Tabelle 2-8 im Tabellenanhang.

      57 A2.29a Schreiben Sie einen thermodynamischen Kreisprozess zur Bestimmung der Hydratationsenthalpie von Mg2+-Ionen auf. Gegeben sind folgende Daten: Sublimationsenthalpie von Mg(s) +167.2 kJ mol–1, erste bzw. zweite lonisierungsenergie von Mg(g) +7.646/ + 15.035 eV, Dissoziationsenthalpie von Cl2(g) +241.6 kJ mol–1, Elektronenaffinität von Cl(g) – 3.78 eV, Lösungsenthalpie von MgCl2(s) –150.5 kJ mol–1, Hydratationsenthalpie von Cl–(g)–383.7 kJ mol–1.

      58 A2.29b Schreiben Sie einen thermodynamischen Kreisprozess zur Bestimmung der Hydratationsenthalpie von Ca2+-Ionen auf. Gegeben sind folgende Daten: Sublimationsenthalpie von Ca(s) +178.2 kJ mol–1, erste bzw. zweite lonisierungsenergie von Ca(g) +598.7/ + 1145 kJ mol–1, Verdampfungsenthalpie von Br(l) +30.91 kJ mol–1, Dissoziationsenthalpie von Br2(g) +192.9 kJ mol–1, Elektronenaffinität von Br(g) –331.0 kJ mol–1, Lösungsenthalpie von CaBr2(s) –103.1 kJ mol–1, Hydratationsenthalpie von Br–(g) –337.0kJ mol–1.

      59 A2.30a In einer Kältemaschine wurde ein Freon adiabatisch von 32 atm und 0°C auf 1.00 atm entspannt, die Temperatur sank dabei um 22 K. Berechnen Sie den Joule–Thomson-Koeffizienten μ bei 0°C. Die Temperaturabhängigkeit von μ im gegebenen Bereich soll vernachlässigt werden.

      60 A2.30b Ein Dampf wurde adiabatisch von 22 atm und 5 °C auf 1.00 atm entspannt, die Temperatur sank dabei um 10 K. Berechnen Sie den Joule–Thomson-Koeffizienten μ bei 5°C. Die Temperaturabhängigkeit von μ im gegebenen Bereich soll vernachlässigt werden.

      61 A2.31a Für ein Van-der-Waals-Gas gilt . Berechnen Sie ΔUm für die isotherme Expansion gasförmigen Stickstoffs von 1.00 Lauf 24.8 L bei 298 K. Wie groß sind q und w ?

      62 A2.31b Wiederholen Sie Aufgabe A2.31a für die Expansion von Argon von 1.00 L auf 22.1 L bei 298 K.

      63 A2.32a Die Abhängigkeit des Volumens einer Flüssigkeit von der Temperatur werde beschrieben durch(Vʹ ist das Volumen bei 300 K). Berechnen Sie den Koeffizienten der thermischen Ausdehnung, α, der Flüssigkeit bei 320K.

      64 A2.32b Die Abhängigkeit des Volumens einer Flüssigkeit von der Temperatur werde beschrieben durch(Vʹ ist das Volumen bei 298 K). Berechnen Sie den Koeffizienten der thermischen Ausdehnung, α, der Flüssigkeit bei 310K.

      65 A2.33a Der Koeffizient der isothermen Kompressibilität von Kupfer bei 293 K beträgt 7.35 × 10–7 atm–1. Berechnen Sie, welcher Druck ausgeübt werden müsste, damit die Dichte des Materials um 0.08 % zunimmt.

      66 A2.33b Der Koeffizient der isothermen Kompressibilität von Blei bei 293 K beträgt 2.21 × 10–6 atm–1. Berechnen Sie, welcher Druck ausgeübt werden müsste, damit die Dichte des Materials um 0.08 % zunimmt.

      67 A2.34a Gegeben sei für Stickstoff μ = 0.25 K atm–1. Zu berechnen ist der isotherme Joule–Thomson-Koeffizient des Gases. Berechnen Sie, welche Wärmemenge zugeführt werden muss, um die Temperatur von 15.0 mol des Gases bei Entspannung durch eine Drossel konstant zu halten (isothermes Joule–Thomson-Experiment). Der Druckabfall an der Drossel betrage 75 atm.

      68 A2.34b Gegeben sei für Kohlendioxid μ = 1.11 K atm–1. Zu berechnen ist der isotherme Joule–Thomson-Koeffizient des Gases. Berechnen Sie, welche Wärmemenge zugeführt werden muss, um die Temperatur von 12.0 mol des Gases bei Entspannung durch eine Drossel konstant zu halten (isothermes Joule–Thomson-Experiment). Der Druckabfall an der Drossel betrage 55 atm.

      Rechenaufgaben

      1 2.1 1 mol eines einatomigen Gases (mit )durchlaufe den Kreisprozess in Abb. 2-33. (a) Bestimmen Sie die Temperaturen an den Punkten 1 2 und 3. (b) Berechnen Sie q w ΔU und ΔH für jeden Schritt und für den gesamten Kreisprozess. Wenn Sie keinen Zahlenwert erhalten können schreiben Sie entsprechend + – oder ?.Abb. 2.33 Zu Aufgabe 2.1.

      2 2.2 Eine Probe von 1.0 mol CaCO3 (s) wurde auf 800°C erhitzt, wo sie sich zersetzte. Der Heizvorgang fand in einem Behälter statt, der aufeiner Seite durch einen Kolben begrenzt wurde; dieser lag zu Beginn des Heizens auf dem Feststoff auf. Berechnen Sie die Arbeit, die bei einem Druck von 1.0 atm bei vollständiger Zersetzung verrichtet wurde. Wie groß wäre die Arbeit in einem zur Atmosphäre hin offenen Behälter?

      3 2.3 2.0 mol CO2 befinden sich bei 300 K in einem Behälter der Größe V = 15 L. 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, und berechnen Sie w, ΔU und ΔH.

      4 2.4 Bei der reversiblen, isothermen (T = 373 K) Expansion von 70 mmol Kr(g) von 5.25 cm3 auf6.29 cm3 erhöht sich

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