Lösungen - Kantonsschule Kreuzlingen

Kantonsschule Kreuzlingen, Klaus Hensler
Chemiebuch Elemente – Lösungen zu Aufgaben aus Kapitel 10
S. 161
A2
«Verluste» bedeutet meistens, dass die Energie in Form von Wärme verloren geht.
A3
5% bzw. 25% der eingesetzten elektrischen Energie werden in Licht umgesetzt, der Rest geht als
Wärme verloren.
S. 165
A4
endotherm, ∆H < 0
A5
½ H2 + ½ I2 → HI; ∆H = +26 kJ
A6
Durch die Druckerhöhung steigt die Temperatur (p·V/T = const), dadurch wird mehr an die
Umgebung abgegeben.
∆H = umgesetzte Wärme bei konstantem Druck, d.h. 154 kJ im genannten Beispiel.
A7
2 Al + 3 O2 → 2 Al2O3
∆H = 2 · –1676 kJ = –3352 kJ
A8
a) ∆H = –890 kJ/mol / 24 l/mol · 1000 l = 37'083 kJ pro 1000 l Methan
b) Q = m·∆T·cw (benötigte Wärmemenge)
Q = 1000 g · 80 K · 4.184 J/(g·K) = 334.72 kJ
V(Methan) = 1000 l · 334.72 kJ / 37'083 kJ = 9.026 l Methan
m(Methan) = 9.026 l / 24 l/mol · 16 g/mol = 6.02 g Methan
S. 168
A9
∆H = (4 · 90 + 6 · –242) – (4 · –46 + 5 · 0) kJ = –908 kJ
A10
N2 + 3 H2 → 2 NH3 ∆H = 2 · –46 kJ = –92 kJ
A11
Wasserdampf hat einen kleineren Wert als flüssiges Wasser, weil Verdampfen Energie benötigt
(Verdampfungswärme bzw. umgekehrt Kondensationswärme)
S. 169
A12
H2 + F2 → 2 HF
∆H = 2·567 kJ = 1134 kJ
H2 + Cl2 → 2 HCl
∆H = 2·431 kJ = 862 kJ
H2 + Br2 → 2 HBr
∆H = 2·366 kJ = 732 kJ
H 2 + I2
∆H = 2·298 kJ = 596 kJ
→ 2 HI
Je grösser die Atommasse bzw. der Radius des Halogenatoms desto kleiner die Bindungsenthalpie
A13
Die Struktur eines Moleküls (Anordnung und gegenseitige Beeinflussung der Atome) beeinflusst
den Zusammenhalt. Insofern gibt Abb. 17 nur einen Anhaltspunkt aber keine «harten» Zahlen.
S. 171
A14
physikalischer Brennwert
218,0 kJ
0.4 g Eiweiss ⇒ 0.4 g · 23 kJ/g =
9,2 kJ
0.4 g Fett
⇒ 0.4 g · 39 kJ/g =
15,6 kJ
———————
Brennwert Kohlenhydrate
193,2 kJ
m(Kohlenhydrate)
=
193,2 kJ / 17 g/kJ = 11,36 g
Unter der Annahme, dass der Rest Wasser ist, enthalten 100 g Ananas somit 87.8 g Wasser.
Setzt man die 218 kJ als physiologischen Brennwert an, dann erfolgt die Rechnung prinzipiell
gleich, ausser dass beim Eiweiss 17 kJ/g statt 23 kJ/g eingesetzt wird.
Che_Elemente_Loesungen_Kap_10.doc
13.01.16
A15
m(Ethanol) = 0.5 l · 1000 g/l · 0.04 = 20 g
n(Ethanol) = 20 g / 46 g/mol = 0.435 mol
∆H = 0.435 mol · 1371 kJ/mol = 596 kJ
A16
Der Brennwert pro Gewichtseinheit ist grösser (vergl. A14)
A17
∆H(H2)
= 284,5 kJ/2 g
= 142,25 kJ/g
∆H(Octan) = 5460,0 kJ/114 g =
47,89 kJ/g
Pro Gewichtseinheit enthält Wasserstoff ca. 3 mal mehr Energie
S. 176
A19
Nein. Weil ∆G dann in jedem Fall positiv ist.
A20
Weil bei normalen Umgebungstemperaturen die Entropiezunahme oft nicht ausreicht um der
Energieaufnahme entgegenzuwirken.
A21
Aus zwei Feststoffen entstehen ein Gas, eine Flüssigkeit und ein gelöstes Salz. Alle drei Produkte
haben daher eine grössere Entropie als die zwei Edukte.
A22
∆S·T ist erst oberhalb der Grenztemparatur gross genug, um das positive ∆H zu kompensieren, so
ein negatives ∆G entsteht.
S. 177
Ü1
a) ∆H = 2808 kJ/180 g/mol = 15.6 kJ/g
b) ∆H = –1560 kJ/100 g Glukose
Ü2
2 C2H6 + 7 O2 → 4 CO2 + 6 H2O(l)
∆H = (4 · –393 + 6 · –285) – (2 · 227 + 7 · 0) kJ = 3736 kJ/2 mol Ethan = 1868 kJ/mol Ethan
C2H5OH + 3 O2 → 2 CO2 + 3 H2O(l)
∆H = (2 · –393 + 3 · –285) – (–277 + 3 · 0) kJ = 1364 kJ/mol Ethanol
Ethanol ist schon teiloxidiert und hat daher einen kleineren Brennwert.
Ü3
2 P(s) + 3 Cl2(g) → 2 PCl3 (l)
∆Hf(PCl3) = 47.8 kJ/4.62 g P
n(P) = 4.62 g/30.97 g/mol = 0.149 mol
∆Hf(PCl3) = 47.8 kJ/0.149 mol = 320.8 kJ/mol
Ü4
n(Saccharose) = 12'000 kJ / 5670 kJ/mol = 2.116 mol
m(Saccharose) = 2.116 mol · 342 g/mol = 723.7 g
Ü5
siehe A10
Ü6
Die Gesamtentropie ist die Entropie der beteiligten Stoffe plus die Entropie der Umgebung.
Es gibt keinen Widerspruch, weil die stark exotherme Reaktion die Entropie der Umgebung so
stark vergrössert, dass geringere Entropie der Produkte kompensiert wird.
Ü7
Die Gasbildung erhöht im geschlossenen Gefäss den Druck. Dadurch steigt die Temperatur. Somit
wird hier mehr Energie an die Umgebung abgegeben als beim offenen Gefäss. Im letzteren Fall
wird Energie dadurch aufgebraucht, dass sich das gebildete Gas in der Umgebung sozusagen Platz
verschaffen muss. Man spricht dann von Volumenarbeit.
Ü8
Weil die Entropie beim Übergang von flüssigem zu gasförmigem Wasser stark zunimmt.
Ü9
Weil die beteiligten Stoffe bei einer exothermen Reaktion Wärme an die Umgebung verlieren,
wurde ∆H bei exothermen R. als negativ definiert.