Klausur zur Vorlesung "Physikalische Chemie 0", Wintersemester 2001/2002 / 1.Teil
1. Die van-der-WaalsKonstanten von Krypton sind a = 2.352 dm 6 bar mol-2 und
b = 3.981 *10-2 dm3 mol-l. Bestimmen Sie mit diesen Daten die kritischen Parameter Tk,Pk und Vk.
2. Helium-Atome kann man mit elektromagnetischer Strahlung der Wellenlängen 58.41 nm und 53.71 nm anregen.
a) Wie groß ist der Energieunterschied zwischen den beiden angeregten Energieniveaus in kJ/mol.
b) Welche Farbe hat das Licht, das einen Übergang zwischen diesen beiden Energieniveaus bewirken kann?
3. In ein Edelstahlgefäß von 400 cm3 werden 4.00 g H2 und 15.0 g N2 gefüllt. Welcher Druck stellt sich bei 360°C
ein? Auf welchen Wert ändert sich der Druck, wenn bei dieser Temperatur 20% des Stickstoffs mit Wasserstoff zu
NH3 reagieren? Gehen Sie davon aus, dass sich die Gase ideal verhalten.
4. Für eine Fernsehsendung zum Thema Energiesparen wird in 3 Millionen deutschen Haushalten das Fernsehgerät
eingeschaltet (100 W Leistungsaufnahme pro Gerät).
a) Welcher Leistung entspricht das insgesamt?
b) Welchem Energieverbrauch (in kJ) entspricht dies für eine einstündige Sendung?
c) Wieviel Liter Wasser könnte man damit 100 m höher in einen Stausee pumpen?
5. Der Widerstand einer Leitfähigkeitszelle, die mit einer KCI-Lösung gefüllt war, die 0.745 g KCl in 500 ml
Wasser enthielt (kappa = 2.768.10-3 Ohm-1 *cm -1), betrug bei 25°C 202.6 Ohm. Bei Füllung mit einer NaCNSLösung in Ethanol, die 0.417 g NaCNS in
50 ml Lösung enthielt, betrug der Widerstand 535.05 Ohm. Berechnen Sie die molare Leitfähigkeit der NaCNSLösung. (M(NaCNS)=81.07 g/mol)
6. Folgende Dampfdrücke von Wasser wurden über Eis (festes Wasser) bestimmt:
T in °C -2.0, -1.5 ,-1.0, -0.5, 0.0
p in mbar 5.173, 5.393, 5.622, 5.860, 6.105
a) Ermitteln Sie aus einer geeigneten Auftragung (Wertetabelle, Millimeterpapier, Steigungsdreieck, keine lineare
Regression) die Sublimationsenthalpie von Wasser.
b)Die Verdampfungsenthalpie von Wasser beträgt dH v = 45.32 kJ*mol-1. Bestimmen
Sie die Schmelzenthalpie von Wasser.
7. Ein Liter einer Pufferlösung enthält 0.01 mol Milchsäure (Ks = 2.51*10-4 mol*dm-1 und 0.05 mol des Natrium-Salzes.
a). Berechnen Sie den pH-Wert der Lösung.
b) Welcher pH-Wert stellt sich ein, wenn 5 ml einer wässrigen 2 molaren HCI-Lösung
zugegeben werden ?
8. Bei 40°C bilden Heptan und Oktan in guter Näherung eine ideale Mischung. Der Dampfdruck bei dieser Temperatur und
einem Molenbruch x l Heptan =
2/3 beträgt Pges = 9.56*103 Pa. Durch Destillation wird ein Mol des leichter flüchtigen
Heptan aus der Mischung entfernt, so dass der Molenbruch auf x l Heptan = 1/2 absinkt. Nach Abkühlung auf 40°C misst man
einen Dampfdruck pges = 8.20*103 Pa. Wie groß sind die Dampfdrücke der reinen Stoffe Heptan und Oktan bei dieser
Temperatur?
9. Die zwei langlebigsten Uranisotope haben eine Halbwertszeit von 7.04*108 Jahren (235 U) und 4.47*109 Jahren (238 U). Sie
liegen heute auf der Erde in einem Häufigkeitsverhältnis von 238U /235U = 137.7 vor. Wann fand die Supernova-Explosion statt,
die alle Uranisotope etwa im Verhältniss 1: 1 erzeugt hat?
10. Meerwasser aus dem Golfvon Mexiko gefriert bei -3.064°C.
a) Berechnen Sie die Molalität der Salzlösung im Meereswasser.
b) Der Dampfdruck von reinem Wasser beträgt 41.87 mbar bei 30°C. Wie groß ist der
Dampfdruck des Wassers über dem Golf von Mexiko bei dieser Temperatur? (Die kryoskopische Konstante des Wassers beträgt
1.86 K*kg*mol-I.)
11. Mit einem Mol eines idealen, einatomigen Gases (cv=12.47 J*K-1.mol-l) wird, ausgehend vom Zustand V A = 25.0 dm3, T
A=300 K, folgender Kreisprozess durchgeführt:
1. isochore Erwärmung auf die doppelte Temperatur;
2. isobare Abkühlung auf T A;
3. isotherme reversible Expansion auf V A.
Berechnen Sie für jeden Teilschritt die Volumenarbeit, die Änderung der inneren Energie und die gesamt zugefügte Wärme.