Enthalpie und Satz von Hess 1 (Theorie)

 

  1. Wie lautet Energieerhaltungssatz in der Chemie?
  2. Setzen Sie das Zeichen =, <, > für exotherme Reaktionen ein: dQ … 0   und dH … 0.
  3. Erklären Sie mit eigenen Wörtern die Begriffe Verbrennungswärme, Bildungsenthalpie. Wie kann man diese messen? Wie kann man diese berechnen? Wie ist deffiniert die Reaktionswärme bei endothermen oder exothermen Reaktionen?
  4. Beschreiben Sie prinzipielle Arbeitsweise von Kalorimeter. Verwenden Sie folgende Begriffe: Wärmemantel; Kalorimeterflüssigkeit, Wärmekapazität von Wasser, Reaktionswärme, Wärmekapazität des Kalorimeters.
  5. Formulieren Sie den ersten Hauptsatz der Thermodynamik in Wörtern und als Formel.
  6. Was ist Enthalpie? Warum hat man Enthalpie bei konstantem Druck gewählt (und nicht zum Beispiel bei konstantem Volumen oder konstanter Temperatur)?
  7. Setzen Sie >, <, = zwischen dH und dU ein für den Fall, dass die Reaktion bei konstantem Druck abläuft.
  8. Wozu dient ein Bombenkalorimeter. Beispiel !
  9. Die bei einer Verbrennung maximal nutzbare Wärmemenge nennt man: a) Heizwert b) Brennwert c) Innere Energie d) Innere Enthalpie e) Verbindungskapazität
  10. 0,1 Mol Ethanol liefern bei der Verbrennung 123,7kJ. Was ist die molare Verbrennungsenthalpie von Ethanol?
  11. Tageskaloriebedarf bei einem 80 kg schweren Mann beträgt rund 8000 kJ, bei einer 60 kg schweren Frau immerhin noch 6000 kJ. 100g einer Schokotafel hat 600 ckal Wert. Wie viel gramm Schokolade bedeckt den Tagesbedarf beim Mann und bei einer Frau, wenn 1kal = 4,1868 J ist?
  12. Geben Sie zu den folgenden Enthalpieänderungen die entsprechenden Reaktionsgleichungen mit den zugehörenden Aggregatzuständen an: a) Standardbildungsenthalpie von Ethanol (C2H5OH) b) Standardverbrennungsenthalpie von Ethanol c) Standardbildungsenthalpie von Butan (C4H10)  d) Standardverbrennungsenthalpie von Butan e) Standardbildungsenthalpie von Glucose (C6H120,) f) Standardverbrennungsenthalpie von Glucose.
  13. Nehmen Sie an, Sie müssten dieVerbrennungsenthalpie von Methan bestimmen und hätten einen Gasbrenner und einen Kochtopf zur Verfügung. a) Stellen Sie eine Liste der Geräte zusammen, die Sie noch zusätzlich benötigen, b) Geben Sie an, welche Messungen Sie vornehmen würden. c) Nennen Sie mögliche Fehlerquellen.
  14. Ein Schüler verbrennt in einem Experiment 0,16 g Methanol (CH3OH), um mithilfe eines einfachen Brenners 100 g Wasser von 17 °C auf 24 °C zu erwärmen. a) Berechnen Sie die Verbrennungsenthalpie von Methanol. b) Schlagen Sie den Wert für die Standardverbren­nungsenthalpie von Methanol in der Daten­sammlung nach. с) Die Versuchsanordnung des Schülers liefert nur ungenaue Werte. Geben Sie eine der mög­lichen Fehlerquellen an und verbessern Sie den Versuchsaufbau.
  15. Die Standardverbrennungsenthalpie von Heptan (C7H16) beträgt -4817 kj/mol. a) Berechnen Sie die molare Masse von Heptan. b) Berechnen Sie die jeweils übertragene Energie für die Verbrennung von 10 g und von 10 kg Heptan. с) Geben Sie an, welche weitere Information Sie be­nötigen, um die Energie, die bei der Verbrennung von 11 Heptan freigesetzt wird, zu berechnen.
  16. Geben Sie die Reaktionsgleichung für die Bildung von 1 mol Wasser aus seinen Elementen in deren Standardzustand an. Schlagen Sie den Wert für die Standardbildungs­enthalpie von Wasser nach und notieren Sie ihn. Berechnen Sie die Enthalpieänderung für die Verbrennung von 1,0 g Wasserstoff in Sauerstoff/ Welche Annahmen haben Sie gemacht?
  17. Eine Schülerin möchte die Enthalpieänderung der folgenden Reaktion bestimmen:  CuS04 (s) + 5 HzO → CuS04·5H20 wasserfreies Kupfersulfat → Kupfersulfat-Pentahydrat. Sie entscheidet, dass sie den Versuch nicht in einem Schritt durchführen kann, sondern dafür zwei Schritte benötigt und den Satz von Hess anwenden wird.  Experiment 1:  Sie fügte 3,99 g (0,0250 mol) wasserfreies Kupfer­sulfat zu 50 ml Wasser in einen Plastikbecher und rührt den Inhalt bis sich alles aufgelöst hatte. Die Temperatur steigt von 19,52 °C auf 27,40 °C.  Experiment 2:Sie gab 6,24 g (0,0250 mol) wasserhaltiges Kupfer­sulfat zu 48 ml Wasser. (Die Menge des Lösungs­mittels wurde so gewählt, dass zusammen mit dem Kristallwasser das Volumen des Wassers 50 ml beträgt.). Auch hier wurden beide Substanzen in einem Plastikbecher verrührt. Die Temperatur sank von 19,56 °C auf 18,28 °C.a) Geben Sie Gründe dafür an, dass die Enthal­pieänderung der ursprünglichen, oben angege­benen Reaktion, nicht direkt gemessen werden kann.b) Zeigen Sie mithilfe einer Rechnung, dass 48 ml Wasser das korrekte Volumen für das zweite Experiment war.

    с) Berechnen Sie die Energieänderung für jedes Experiment in kJ/mol. (spezifische Wärme­kapazität с des Wassers: с = 4,18 J/g· K)

    d) Erläutern Sie die bei diesen Berechnungen gemachten Annahmen.

    e) Zeichnen Sie einen Enthalpiezyklus nach Hess, der die Enthalpieänderungen der beiden Experi­mente mit der Enthalpieänderung der Aus­gangsgleichung verknüpft.

    f) Berechnen Sie die Enthalpieänderung für die oben angegebene Ausgangsreaktion.

    g) Geben Sie mögliche Fehlerquellen im Experi­ment an.