Übung 1
Werbung
Übung 1 Göksel (Özuylasi) [email protected] 0711 6862 8098 Torsten (Methling) [email protected] 0711 6862 277 SS 2014 Übung - Einführung in die Verbrennung - Methling, Özuylasi 1 Übung 1 Ziel: • Grundlagen von Reaktionsgleichungen verstehen – Elementerhaltung, Massenerhaltung – stöchiometrische/vollständige Verbrennung – Kenngrößen (Stöchiometriefaktor, Stoffmenge, Molenbruch, …) – Luftzahl und Äquivalenzverhältnis – Standardreaktionsenthalpie SS 2014 Übung - Einführung in die Verbrennung - Methling, Özuylasi 2 Übung 1 Notation Reaktionen π οΏ½ ππ′ π΄π π=1 Beispiel: π΄1 = H2 , ππ′ ππ′′ SS 2014 → H2 π οΏ½ ππ′′ π΄π π=1 π΄2 = O2 , O2 π΄π … Stoff bzw. Spezies i ππ′ … Stöchiometriefaktor der Spezies i auf der Eduktseite ππ′′ … Stöchiometriefaktor der Spezies i auf der Produktseite π… Anzahl der Spezies 2H2 + O2 → 2H2 O π΄3 = H2 O H2O 2 1 0 0 0 2 Übung - Einführung in die Verbrennung - Methling, Özuylasi 3 Übung 1 1. Aufgabe Propan (C3H8) wird mit trockener Luft in einem solchen Mengenverhältnis vollständig verbrannt, dass nur Kohlendioxid (CO2) und Wasser (H2O) entstehen. Dabei beträgt das Verhältnis von Sauerstoff zu Stickstoff in der Luft 21/79. a) Ergänzen Sie dazu die Stöchiometriefaktoren in folgender chemischen Gleichung: 1C3 H8 + O2 + N2 → 0 C3 H8 + 0 O2 + N2 + CO2 + H2 O vollständige Verbrennung von „Stoff x“: „Stoff x“ ist auf Produktseite nicht mehr vorhanden SS 2014 Übung - Einführung in die Verbrennung - Methling, Özuylasi 4 Übung 1 1C3 H8 + 5 O2 +ππ ππ ππ N2 → 3 CO2 + 4 H2 O +ππ ππ ππ N2 Lösung durch Elementerhaltung für Element j (C, O, H, N…): π π π=1 π=1 οΏ½ ππ′ πππ = οΏ½ ππ′′ πππ πππ … Anzahl der Atome von Element j in Spezies i ′′ π = C: πC′ 3H8 × 3 + πO′ 2 × 0 + πN′ 2 × 0 = πCO × 1 + πH′′2O × 0 + πN′′2 × 0 2 ′′ πCO = 3πC′ 3H8 = 3 2 ′′ ′′ ′′ π = H: πC′ 3 H8 × 8 + πO′ 2 × 0 + πN′ 2 × 0 = πCO × 0 + π × 2 + π ×0 H O N 2 2 2 8 πH′′2O = πC′ 3 H8 = 4 2 ′ ′′ π = O: πC3H8 × 0 + πO′ 2 × 2 + πN′ 2 × 0 = πCO × 2 + πH′′2O × 1 + πN′′2 × 0 2 πO′ 2 = ′′ ′′ 2πCO +1πH 2 2O 2 =5 Stickstoff aus der Zusammensetzung von Luft: πN′ 2 = πN′′2 = SS 2014 Übung - Einführung in die Verbrennung - Methling, Özuylasi 79 ′ π 21 O2 = ππ ππ ππ 5 Übung 1 Zu Beginn beträgt die Masse von Propan bei dieser Verbrennung 1 kg. Bekannt sind die Molmassen der Elemente: πH = 1 kg , kmol πC = 12 kg , kmol πN = 14 kg , kmol πO = 16 kg kmol b) Berechnen Sie die Stoffmengen und Massen der Spezies vor und nach der Verbrennung. π π π=1 π=1 π π π=1 π=1 οΏ½ ππ′ π΄π → οΏ½ ππ′′ π΄π durch Erweiterung mit konstantem Faktor bleibt Elementerhaltung erfüllt: οΏ½ ππ′ π΄π → οΏ½ ππ′′ π΄π SS 2014 Übung - Einführung in die Verbrennung - Methling, Özuylasi 6 Übung 1 Extrafolie – Erweiterung von Reaktionsgleichungen Reaktionsgleichungen können beliebig erweitert werden. 2H2 + O2 → 2H2 O 4H2 + 2O2 → 4H2 O 24 × 1023 H2 + 12 × 1023 O2 → 24 × 1023 H2 O |× 2 |× 6 × 1023 6 × 1023 Teilchen ≈ 1mol ο Avogadro-Konstante 4mol H2 + 2mol O2 → 4mol H2 O ο Statt Stöchiometriefaktoren geben wir in der chemischen Gleichung Stoffmengen an. Die Elementerhaltung ist immer noch gültig! SS 2014 Übung - Einführung in die Verbrennung - Methling, Özuylasi 7 Übung 1 Berechnung der Stoffmenge von Propan: ππ … Stoffmenge der Spezies i ππ … Masse der Spezies i ππ … Molmasse bzw. molare Masse der Spezies i (Masse/Stoffmenge) ππ ππ = ππ ππ = οΏ½ ππ πππ π 1kg/kmol H πC3H8 C 12kg/kmol H C 1kg/kmol+12kg/kmol =13kg/kmol kg kg kg = 3 × 12 +8×1 = 44 kmol kmol kmol πC3 H8 πC3 H8 = π SS 2014 ππ … molare Masse des Elements j πππ … Anzahl der Atome von Element j in Spezies i C3 H8 = 0.0227kmol = 22,7mol Übung - Einführung in die Verbrennung - Methling, Özuylasi 8 Übung 1 Berechnung der anderen Stoffmengen Stöchiometriefaktoren aus a): ν‘ ν‘‘ C3H8 1 0 O2 5 0 N2 18,8 18,8 CO2 0 3 H2O 0 4 Durch die Erweiterung der Stöchiometriefaktoren mit 22,7 mol erhalten wir die gesuchten Stoffmengen. |× 22,7mol 1C3 H8 + 5O2 + 18,8N2 → 3CO2 + 4H2 O + 18,8N2 22,7mol C3 H8 + 113,5mol O2 + 427mol N2 → 68,1mol CO2 + 90,8mol H2 O + 427mol N2 n‘ in mol n‘‘ in mol C3H8 22,7 0 O2 113,5 0 N2 427,0 427,0 Auch für die Stoffmengen ist die Elementerhaltung erfüllt. (Try this at home!) SS 2014 CO2 0 68,1 H2O 0 90,8 π π π=1 π=1 οΏ½ ππ′ πππ = οΏ½ ππ′′ πππ Übung - Einführung in die Verbrennung - Methling, Özuylasi 9 Übung 1 Berechnung der Massen: ππ = ππ → ππ = ππ ππ ππ kg kmol kg kg πO2 = 2 × 16 = 32 kmol kmol kg kg πN2 = 2 × 14 = 28 kmol kmol kg kg kg + 2 × 16 = 44 πCO2 = 1 × 12 kmol kmol kmol kg kg kg πH2O = 2 × 1 +× 16 = 18 kmol kmol kmol πC3 H8 = 44 z. B. Masse Sauerstoff: ′ ′ πO = π π = 113,5mol × 32 O 2 2 O2 m‘ in kg m‘‘ in kg SS 2014 C3H8 1 0 O2 3,632 0 kg = 3,632kg kmol N2 11,956 11,956 Achtung, auf Einheiten achten CO2 0 2,996 Übung - Einführung in die Verbrennung - Methling, Özuylasi H2O 0 1,634 10 Übung 1 c) Vergleichen Sie die Gesamtmasse, die Gesamtstoffmenge sowie die mittlere Molmasse vor und nach der Verbrennung. π π ′ πges = οΏ½ ππ′ = 563,2mol ′′ πges = οΏ½ ππ′′ = 585,9mol ′ πges = οΏ½ ππ′ = 16,59kg ′′ πges = οΏ½ ππ′′ = 16,59kg ′ πges kg ππ = ′ = 29,5 πges kmol ′′ πges kg πππ = ′′ = 28,3 πges kmol π=1 π π=1 π=1 π π=1 Die Gesamtmassen vor und nach der Reaktion bleiben konstant (Massenerhaltung). Die Gesamtstoffmengen können variieren. WS 2013/14 Übung - Einführung in die Verbrennung - Özuylasi, Methling 11 Übung 1 d) Berechnen Sie die Molen- und Massenbrüche vor und nach der Reaktion. Molenbruch bzw. Molanteil: ππ π₯π = πges π₯C′ 3H8 ππ′ 22,7mol = ′ = = 0.04 πges 563,2mol Massenbruch: ππ π€π = πges ′′ π€CO 2 x‘ x‘‘ C3H8 0,04 0 O2 0,20 0 N2 0,76 0,73 w‘ w‘‘ C3H8 0,06 0 O2 0,22 0 N2 0,72 0,72 SS 2014 ′′ πCO 2,996kg = ′′ 2 = = 0,18 πges 16,59kg CO2 0 0,12 H2O 0 0,15 CO2 0 0,18 H2O 0 0,10 Übung - Einführung in die Verbrennung - Methling, Özuylasi 12 Übung 1 2. Aufgabe CxHy oder CxHyOz werden stöchiometrisch mit Luft (Molenbrüche: xO2 = 0.21, xN2 = 0.79) verbrannt. a) Bestimmen Sie die Stöchiometriefaktoren der jeweiligen Reaktion. stöchiometrische Verbrennung: Sowohl Brennstoff (hier CxHy oder CxHyOz) als auch Oxidator (hier Luft) werden vollständig verbrannt und sind somit auf der Produktseite nicht mehr vorhanden. SS 2014 Übung - Einführung in die Verbrennung - Methling, Özuylasi 13 Übung 1 1Cx Hy + (x+y/4) O2 + 79/21(x+y/4) N2 → x CO2 + y/2H2 O + 79/21(x+y/4) N2 Lösung durch Elementerhaltung für Element j (C, O, H, N…): π π π=1 π=1 οΏ½ ππ′ πππ = οΏ½ ππ′′ πππ πππ … Anzahl der Atome von Element j in Spezies i ′′ ′′ ′′ π = C: πC′ xHy × x + πO′ 2 × 0 + πN′ 2 × 0 = πCO × 1 + π × 0 + π ×0 N H O 2 2 2 ′′ πCO = xπC′ x Hy = x 2 ′′ ′′ ′′ π = H: πC′ x Hy × y + πO′ 2 × 0 + πN′ 2 × 0 = πCO × 0 + π × 2 + π ×0 N H O 2 2 2 y y πH′′2O = πC′ x Hy = 2 2 ′′ ′ ′′ ′′ π = O: πCx Hy × 0 + πO′ 2 × 2 + πN′ 2 × 0 = πCO × 2 + π × 1 + π ×0 N H O 2 2 2 πO′ 2 = ′′ ′′ 2πCO +1πH 2 2O 2 = 2x+1 2 y 2 =x+ y 4 Stickstoff aus der Zusammensetzung von Luft: πN′ 2 = πN′′2 = SS 2014 Übung - Einführung in die Verbrennung - Methling, Özuylasi 79 ′ π 21 O2 = ππ π² (π± + ) ππ π 14 Übung 1 1Cx Hy Oz + (x+y/4-z/2)O2 + 79/21(x+y/4-z/2) N2 → x CO2 + y/2H2 O +79/21(x+y/4-z/2) N2 Lösung durch Elementerhaltung für Element j (C, O, H, N…): π π π=1 π=1 οΏ½ ππ′ πππ = οΏ½ ππ′′ πππ πππ … Anzahl der Atome von Element j in Spezies i ′′ ′′ ′′ π = C: πC′ x HyOz × x + πO′ 2 × 0 + πN′ 2 × 0 = πCO × 1 + π × 0 + π ×0 N H O 2 2 2 ′′ πCO = xπC′ x HyOz = x 2 ′′ ′′ ′′ π = H: πC′ x HyOz × y + πO′ 2 × 0 + πN′ 2 × 0 = πCO × 0 + π × 2 + π ×0 N H O 2 2 2 y y πH′′2O = πC′ x HyOz = 2 2 ′′ ′ ′ ′′ ′′ π = O: πCxHyOz × z + πO2 × 2 + πN′ 2 × 0 = πCO × 2 + π × 1 + π ×0 N H O 2 2 2 πO′ 2 = ′′ ′′ ′ 2πCO +1π −zπ H O C x Hy Oz 2 2 2 = y 2x+12−z 2 Stickstoff aus der Zusammensetzung von Luft: πN′ 2 = SS 2014 y z 4 2 79 πN′′2 = πO′ 2 21 =x+ − Übung - Einführung in die Verbrennung - Methling, Özuylasi = ππ π² π³ (π± + − ) ππ π π 15 Übung 1 b) Bestimmen Sie jeweils die Masse des verbrauchten Sauerstoffes und des erzeugten Kohlenstoffdioxids je kg Brennstoff. Geben Sie zusätzlich die Zahlenwerte für Methan (CH4) und Oktan (C8H18) an und vergleichen Sie diese mit den Ergebnissen aus der vorherigen Aufgabe. ′ πO 2 πC′ x HyOz ′′ πCO 2 ′ πCx HyOz SS 2014 = ′ πO 2 πO2 πC′ x HyOz πCx HyOz ′′ πCO 2 = πO′ 2 πO2 πC′ x HyOz πCx HyOz y z x+4− 2 = 1 ′′ πCO2 πCO2 πCO x 2 = ′ = ′ = πCx HyOz πCx HyOz πCx HyOz πCx HyOz 1 32 (12x + 1y + 16z) 44 kg kmol (12x + 1y + 16z) Übung - Einführung in die Verbrennung - Methling, Özuylasi kg kmol kg kmol kg kmol 16 Übung 1 Zahlenwerte für verschiedene Kohlenwasserstoffe: ′ πO 2 πC′ x HyOz ′′ πCO 2 ′ πCx HyOz CH4 C3H8 C8H18 4,0 3,64 3,43 2,75 3,0 3,14 Hinzu kommt, dass der spezifische Heizwert mit längerkettigen Kohlenwasserstoffen abnimmt. (ο weniger Energie bei mehr CO2) SS 2014 Übung - Einführung in die Verbrennung - Methling, Özuylasi 17 Übung 1 3. Aufgabe Bestimmen Sie das stöchiometrische Mischungsverhältnis, wenn als Brennstoff Dimethylhydrazin (C2H8N2) und als Oxidator a) Sauerstoff O2, Verwendung/Anpassung der Formel aus vorheriger Aufgabe (kein Stickstoff im Oxidator; Stickstoff in Brennstoff wird zu N2) 1Cx Hy N2 + x + y y O2 → xCO2 + H2 O + 4 2 N2 8 8 1C2 H8 N2 + 2 + O2 → 2CO2 + H2 O + 1 N2 4 2 1C2 H8 N2 + 4O2 → 2CO2 + 4H2 O + 1N2 Elementerhaltung N2: 2π ′ C = 2 H8 N2 SS 2014 2π ′′ N → π ′′ N = π ′ C 2 2 2 H8 N2 =1 Übung - Einführung in die Verbrennung - Methling, Özuylasi 18 Übung 1 1C2 H8 N2 + 8 F2 → 2 CF4 + 8 HF + 1N2 Lösung durch Elementerhaltung für Element j (C, O, H, N…): π π π=1 π=1 οΏ½ ππ′ πππ = οΏ½ ππ′′ πππ πππ … Anzahl der Atome von Element j in Spezies i ′′ ′′ π = C: πC′ 2 H8N2 × 2 + πF′ 2 × 0 = πCF × 1 + πHF × 0 + πN′′2 × 0 4 ′′ πCF = 2πC′ 2H8N2 = 2 4 ′′ ′′ ′′ × 0 + π × 1 + π ×0 π = H: πC′ 2 H8N2 × 8 + πF′ 2 × 0 = πCF HF N 4 2 ′′ = 8πC′ 2H8N2 = 8 πHF ′′ ′′ ′′ π = F: πC′ 2 H8N2 × 0 + πF′ 2 × 2 = πCF × 4 + π × 1 + π ×0 HF N 4 2 πF′ 2 SS 2014 = ′′ ′′ 4πCF +1πHF 4 2 =8 Übung - Einführung in die Verbrennung - Methling, Özuylasi 19 Übung 1 1C2 H8 N2 + 3,2 HNO3 → 2 CO2 + 5,6 H2 O +2,6 N2 Lösung durch Elementerhaltung für Element j (C, O, H, N…): ′′ ′ ′′ ′′ π = C: πC′ 2 H8N2 × 2 + πHNO × 0 = π × 1 + π × 0 + π ×0 CO H O N 3 2 2 2 ′′ ′ πCO = 2π =2 C 2 2 H8 N2 ′′ ′ ′′ × 1 = π × 0 + π × 2 + πN′′2 × 0 π = H: πC′ 2 H8N2 × 8 + πHNO CO H 3 2 2O ′ = 2πH′′2O − 8πC′ 2H8N2 = 2πH′′2O − 8 (1) πHNO 3 ′ ′′ × 3 = πCO × 2 + πH′′2O × 1 + πN′′2 × 0 π = O: πC′ 2H8N2 × 0 + πHNO 3 2 ′ ′′ ′ − 2πCO = 3πHNO −4 (2) πH′′2O = 3πHNO 3 2 3 Gleichungssystem aus (1) und (2): ′′ ′ πHNO = 3,2 π = 5,6 H 3 2O ′′ ′ ′′ ′′ π = N: πC′ 2H8N2 × 2 + πHNO × 1 = π × 0 + π × 0 + π ×2 CO H O N 3 2 2 2 πN′′2 SS 2014 = ′ ′ 2πC +πHNO 2 H8 N2 3 2 = 2,6 Übung - Einführung in die Verbrennung - Methling, Özuylasi 20 Übung 1 Kleiner Einschub: 1C2 H8 N2 + 3,2 HNO3 → 2 CO2 + 5,6 H2 O +2,6 N2 Ist das wirklich so? Diese Reaktion ist eine vereinfachte Beschreibung der Verbrennung. In der Realität entstehen bei der Verbrennung zum Teil Stickoxide (NOX, Umweltgift). Mehr dazu im Vorlesungsteil Schadstoffe. SS 2014 Übung - Einführung in die Verbrennung - Methling, Özuylasi 21 Übung 1 4. Aufgabe 1 mol eines Brennstoffgemisches aus Methan und Wasserstoff (Massenbrüche: wCH4 = 32/33, wH2 = 1/33) wird in Luft verbrannt. a) Bestimmen Sie die Molenbrüche des Brennstoffgemisches. πCH4 /πges πCH4 32/33 π€CH4 = = = 32 = πH 2 1/33 πH2 /πges π€H2 π₯CH4 2 πCH4 MH2 πCH4 /πges πCH4 = 32 × =4 = = = π₯H2 16 πH2 MCH4 πH2 /πges πH2 π οΏ½ π₯π = π₯CH4 + π₯H2 = 1 π SS 2014 (2) (1) ο aus Gleichungssystem (1) und (2) π₯CH4 = 0,8 π₯H2 = 0,2 Übung - Einführung in die Verbrennung - Methling, Özuylasi 22 Übung 1 Alternative Berechnung der Molenbrüche: οΏ½ οΏ½ ππ ππ π π π₯π = = = π€π πges πges ππ ππ ? π οΏ½ = οΏ½ π₯π ππ π π=1 π 1 1 = οΏ½ π€π οΏ½ ππ π π=1 Versucht das Zuhause! SS 2014 Übung - Einführung in die Verbrennung - Methling, Özuylasi 23 Übung 1 b) Bestimmen Sie die Stoffmengen von Sauerstoff und Stickstoff bei einer Luftzahl von 1 und 0,8 und bei einem Äquivalenzverhältnis von 0,8. λ=1 (stöchiometrische Verbrennung): 0,8CH4 + 0,2H2 + 79 O2 + N2 → 21 CO2 + H2 O + N2 Lösung durch Zerlegung in Teilgleichungen: 0,8 CH4 + 2 O2 + 79 N2 → CO2 + 2H2 O + 158 N2 21 21 1 Formel aus Aufgabe 2 79 79 0,2 H2 + O2 + N2 → H2 O + N2 2 21 42 SS 2014 Formel aus Aufgabe 2 Übung - Einführung in die Verbrennung - Methling, Özuylasi (1) (2) 24 Übung 1 0,8 CH4 + 2 O2 + 0,2 H2 + 1 2 79 N 21 2 → CO2 + 2H2 O + Formel aus Aufgabe 2 O2 + 79 N 21 2 → H2 O + Formel aus Aufgabe 2 durch Addition von (1) und (2): 158 N 21 2 79 N 42 2 (1) (2) 79 1343 0,8CH4 + 0,2H2 + 1,7 O2 + N2 → 0,8CO2 + 1,8H2 O + N 21 210 2 SS 2014 Übung - Einführung in die Verbrennung - Methling, Özuylasi 25 Übung 1 λ=0,8: π= ′ πLuft ′ πLuft,stöch = ′ πO 2 ′ πO 2 ,stöch = πO′ 2 πO′ 2 ,stöch πO′ 2 = πO′ 2,stöch × π = 1,7 × 0,8 = 1,36 79 0,8CH4 + 0,2H2 + 1,36 O2 + N 21 2 → 0,2 0,8CH4 + 0,2H2 + 0,8 0,8CO2 + 1,8H2 O + 2686 N 525 2 Sind nur 80 % der Luft vorhanden, die für die Vollständige Verbrennung benötigt werden, bleiben 20 % des Brennstoffs übrig. Im vergleich zur stöchiometrischen Verbrennung entstehen 80 % von CO2 und H2O. SS 2014 Übung - Einführung in die Verbrennung - Methling, Özuylasi 26 Übung 1 π=0,8: 1 π= λ wird häufig in der Praxis verwendet πO′ 2 = πO′ 2 ,stöch × π = πO′ 2 ,stöch × 1 1,7 = = 2,125 π 0,8 79 1343 0,8CH4 + 0,2H2 + 2,125 O2 + N → 0,8CO2 + 1,8H2 O + 0,425O2 + N 21 2 168 2 unverbrannter Sauerstoff (2,125-1,7=0,425) 1,7 Teilchen Sauerstoff werden für die vollständige Verbrennung des Brennstoffs verbraucht. SS 2014 Übung - Einführung in die Verbrennung - Methling, Özuylasi 27 Übung 1 5. Aufgabe Folgende isotherme Reaktion wird bei Standardbedingungen betrachtet: 2H2 + 2CO + 2O2 → 2CO2 + 2H2 O a) Wieviel Energie muss bei jedem Reaktionsschritt abgegeben werden. Raussuchen der Standardbildungsenthalpien (z.B. aus Skript): Spezies H2 O2 0 π»m,f in kJ/mol 0 0 CO -110,53 CO2 -393,50 H2O (l) -285,83 H2O (g) -241,81 SS 2014 Welche Nehmen wir für Wasser? ο Flüssig (liquid), weil Standardbedingungen (298,15 K)! Übung - Einführung in die Verbrennung - Methling, Özuylasi 28 Übung 1 2H2 + 2CO + 2O2 → 2CO2 + 2H2 O Energie bei jedem Reaktionsschritt: 0 0 0 0 0 0 0 ΔR π»0 = π»Produkte − π»Edukte = π»CO + π» − π» − π» − π» H H O CO O 2 2 2 2 Achtung Standardbildungsenthalpien sind molare Größen, jetzt müssen wir die einzelnen Moleküle betrachten! π»π0 = π»π π = π 0 = 0 ππ π»m,f,π π =0, weil T = T0 (s. Übung 2) + οΏ½ πΆπ,π π dπ π0 “Stoffmenge“ eines Teilchens: Avogadro-Konstante 23 1mol = οΏ½ 6 × 10 Teilchen 1 1 −23 mol πeinTeilchen = mol = × 10 6 × 1023 6 SS 2014 Spezies H2 O2 0 π»m,f in kJ/mol 0 0 CO -110,53 CO2 -393,50 H2O (l) -285,83 H2O (g) -241,81 Übung - Einführung in die Verbrennung - Methling, Özuylasi 29 Übung 1 2H2 + 2CO + 2O2 → 2CO2 + 2H2 O Energie bei jedem Reaktionsschritt: 0 0 ΔR π»0 = π»Produkte − π»Edukte 0 0 π»CO = πCO2 π»m,CO =2× 2 2 π»H0 2 O 0 π»CO 0 =0 =0 0 0 0 0 0 = π»CO + π» − π» − π» − π» H H O CO O 2 2 2 2 1 kJ × 10−23 mol × −393,50 6 mol = −1,31 × 10−21 kJ = −1,31 × 10−18 J 1 kJ = 2 × × 10−23 mol × −285,83 = −0,93 × 10−18 J 6 mol 1 kJ = 2 × × 10−23 mol × −110,53 = −0,37 × 10−18 J 6 mol ΔR π» = −1,87 × 10 −18 J = −1,87aJ (aJ = Attojoule) ο Das wäre eine unpraktische Standardreaktionsenthalpie! SS 2014 Spezies H2 O2 0 π»m,f in kJ/mol 0 0 CO -110,53 CO2 -393,50 H2O (l) -285,83 H2O (g) -241,81 Übung - Einführung in die Verbrennung - Methling, Özuylasi 30 Übung 1 Spezies H2 2H2 + 2CO + 2O2 → 2CO2 + 2H2 O O2 b) Berechnen Sie die Standardreaktionsenthalpie. 0 ΔR π»m 0 ΔR π»m π = 0 οΏ½ ππ′′ π»m,f,π π=1 = 0 ′′ πCO π» m,f,CO 2 2 − π 0 οΏ½ ππ′ π»m,f,π π=1 + 0 πH′′2O π»m,f,H 2O − 0 0 CO -110,53 CO2 -393,50 H2O (l) -285,83 H2O (g) -241,81 =0 =0 0 0 ′ ′ − πCO π»m,f,CO − πO2 π»m,f,O2 0 πH′ 2 π»m,f,H 2 0 0 0 0 = 2π»m,f,CO + 2π»m,f,H − 2π»m,f,CO ΔR π»m 2 2O 0 π»m,f in kJ/mol = −1137,6 kJ mol Sinnvolle Standardreaktionsenthalpie? Welche “mol“? NEIN! SS 2014 Übung - Einführung in die Verbrennung - Methling, Özuylasi 31 Übung 1 Spezies Sinnvolle Standardreaktionsenthalpie I: H2 O2 1H2 + 1CO + 1O2 → 1CO2 + 1H2 O 0 ΔR π»m 0 ΔR π»m π = 0 οΏ½ ππ′′ π»m,f,π π=1 = 0 ′′ πCO π» m,f,CO 2 2 − π 0 οΏ½ ππ′ π»m,f,π π=1 + 0 πH′′2O π»m,f,H 2O − 0 0 CO -110,53 CO2 -393,50 H2O (l) -285,83 H2O (g) -241,81 =0 =0 0 0 ′ ′ − πCO π»m,f,CO − πO2 π»m,f,O2 0 πH′ 2 π»m,f,H 2 0 0 0 0 = −568,8 = 1π»m,f,CO + 1π»m,f,H − 1π»m,f,CO ΔR π»m 2 2O SS 2014 0 π»m,f in kJ/mol kJ kJ kJ = −568,8 = −568,8 mol molH2 molO2 Welche “mol“? Übung - Einführung in die Verbrennung - Methling, Özuylasi 32 Übung 1 Spezies Sinnvolle Standardreaktionsenthalpie II: 0,5H2 + 0,5CO + 0,5O2 → 0,5CO2 + 0,5H2 O 0 ΔR π»m 0 ΔR π»m π = 0 οΏ½ ππ′′ π»m,f,π π=1 = 0 ′′ πCO π» m,f,CO 2 2 − π 0 οΏ½ ππ′ π»m,f,π π=1 + 0 πH′′2O π»m,f,H 2O − H2 O2 0 π»m,f in kJ/mol 0 0 CO -110,53 CO2 -393,50 H2O (l) -285,83 H2O (g) -241,81 =0 =0 0 0 ′ ′ − πCO π»m,f,CO − πO2 π»m,f,O2 0 πH′ 2 π»m,f,H 2 0 0 0 0 = 0,5π»m,f,CO + 0,5π»m,f,H − 0,5π»m,f,CO ΔR π»m = −284,4 2 2O kJ kJ = −284,4 molBrennstoff mol Welche “mol“? 1 mol Brennstoff = 0,5 mol H2 + 0,5 mol CO SS 2014 Übung - Einführung in die Verbrennung - Methling, Özuylasi 33
