Entropie, Enthalpie und freie Enthalpie, Berechnung thermodynamischer Daten von Reaktionen,

Hausaufgabe

1. Definiere die Begriffe: Entropie, Enthalpie und freie Enthalpie und gib jeweils ein Beispiel für eine Reaktion, bei der diese größer und eine, bei der diese kleiner werden.

2. Warum wird in der Gibbs-Helmholtz-Gleichung die Entropie mit der Temperatur verknüpft?

3. Bei welchen der folgenden Vorgänge nimmt die Entropie zu und warum? (qualitativ begründen). Schreibe das Reaktionsschema auf.

Wasser wird zu Eis.

Wasserstoff und Sauerstoff reagieren zu gasförmigem Wasser.

Wasserstoff und Sauerstoff reagieren zu Wasserstoffperoxid.(flüssig)

Wasserstoff und Chlor reagieren zu Chlorwasserstoff.

Schwefel und Sauerstoff reagieren zu Schwefeldioxid.

Natriumchlorid löst sich in Wasser auf.

HCl-Gas löst sich in Wasser.

Cu2+ - Ionen werden durch Wasserstoffgas reduziert.

4. Berechne alle thermodynamischen Daten der folgenden Reaktionen und interpretiere die Werte:

Natrium reagiert mit Chlor zu festem Natriumchlorid.

Wasserstoff und Brom reagieren zu Bromwasserstoff.

Graphit wird zu Diamant.

Methan wird mit Sauerstoff zur Reaktion gebracht. Alle Produkte sind gasförmig.

Methan wird mit Sauerstoff zur Reaktion gebracht. Jetzt ist das Produkt Wasser flüssig.

5. Ist 1kg Methan oder 1 kg Benzin (Beispiel Hexan) ein besserer (wie definiert man das?) Brennstoff (Reaktion mit Sauerstoff)?

6. Wie lautet der Satz von Avogadro?

8. Die Gleichgewichtskonstante der Bildung von 1 mol Wasser(g) aus den Elementen beträgt 10 -40. Berechne daraus die  freie Reaktionsenthalpie.

9 Die freie Reaktionsenthalpie der Reaktion von H+(aq)  + OH-(aq) à H2O (l) beträgt 80 kJ. Berechne daraus die Gleichgewichtskonstante der Reaktion. Interpretiere den Wert.

10. Berechne die Gleichgewichtskonstante der Reaktion der Bildung von AgCl aus den hydratisierten Ionen aus der freien Standardbildungsenthalpie. Interpretiere den Wert.

Hilfen:

Achtung, bei Berechnungen mit der Gleichgewichtskonstanten alle Energiebeträge in Joule angeben!

Achtung, in der Gibbs-Helmholtz Gleichung die Entropie in kJ umrechnen!

Die Gleichgewichtskonstante errechnet sich nach:

oder

Merke:

Ist die freie Reaktionsenthalpie sehr negativ, ist K eine sehr große, positive Zahl.

Ist die freie Reaktionsenthalpie 0, ist K = 1

Ist die freie Reaktionsenthalpie sehr positiv, ist K eine sehr kleine, positive Zahl.

Die Gleichgewichtskonstante kann niemals einen negativen Wert annehmen.