Warum brennt ein Streichholz erst, wenn man es anreißt — obwohl die Reaktion doch Energie freisetzt?
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Übungsaufgaben
Dreißig Aufgaben, bunt gemischt — zum Klicken, Ziehen, Zuordnen, Rechnen und Knobeln. Jede Übung gibt Ihnen sofort Rückmeldung; bei Schwierigkeiten helfen Ihnen die gestuften Tipps. Die Chips zeigen das Anforderungsniveau: AFB I heißt wiedergeben und direkt anwenden, AFB II heißt selbst entscheiden und verknüpfen, AFB III heißt begründen, beurteilen oder eine Falle durchschauen. Mix verbindet Wissen aus mehreren Unterkapiteln, Trick warnt: Hier steckt eine Falle drin. Der Balken oben zeigt Ihnen, wie viele der 30 Aufgaben Sie schon gelöst haben.
A1
Mix: Rückreaktion des Ozonzerfalls
AFB IIMix
Lösen Sie die Aufgabe: Der Ozonzerfall \(\ce{2 O3(g) -> 3 O2(g)}\) hat die Aktivierungsenergie \(E_A = 120\,\mathrm{kJ\,mol^{-1}}\) (für den Formelumsatz); \(\Delta_fH^\circ(\ce{O3}) = +142{,}7\,\mathrm{kJ\,mol^{-1}}\). Wie groß ist die Aktivierungsenergie der Rückreaktion (Bildung von Ozon aus Sauerstoff) in kJ/mol?
Rechnen Sie selbst und tragen Sie das Ergebnis ein — Enter prüft direkt. Dezimalzahlen mit Komma oder Punkt.
kJ/mol
\(\Delta_rH = 3\cdot 0 - 2\cdot 142{,}7 = -285{,}4\,\mathrm{kJ\,mol^{-1}}\) (Element \(\ce{O2}\): 0). \(E_{A,\text{Rück}} = 120 - (-285{,}4) = 405{,}4\,\mathrm{kJ\,mol^{-1}}\). Typischer Fehler: den Faktor 2 bei \(\Delta_fH(\ce{O3})\) zu vergessen.
Berechnen Sie zuerst ΔrH aus den Bildungsenthalpien.
ΔrH = −285,4 kJ/mol; dann EA,Rück = EA − ΔrH.
A2
Erwärmen und Abkühlen
AFB IIITrick
Bewerten Sie, wie sich die genannte Größe ändert, wenn die Temperatur der Stoffportion geändert wird. Stufen: 1 = deutlich kleiner, 3 = unverändert, 5 = deutlich größer.
Wählen Sie für jede Größe eine Stufe. Mit der Tastatur: Tab zur Zeile, ←/→ zwischen den Stufen, Enter setzt.
1 = deutlich kleiner5 = deutlich größer
Aktivierungsenergie der Hinreaktion beim Erwärmen um 50 K
Anteil der Teilchen mit E ≥ EA beim Erwärmen um 50 K
Reaktionsenthalpie ΔrH beim Erwärmen um 50 K
Anteil der Teilchen mit E ≥ EA beim Abkühlen um 50 K
Aktivierungsenergie der Rückreaktion beim Abkühlen um 50 K
Die Temperatur verschiebt nur die Energieverteilung der Teilchen: Der Anteil mit \(E \ge E_A\) wächst beim Erwärmen stark und schrumpft beim Abkühlen. \(E_A\) (Hin und Rück) und \(\Delta_rH\) sind Abstände im Energiediagramm und bleiben unverändert. Typischer Fehler: Temperatur und Barrierenhöhe zu koppeln.
Unterscheiden Sie die Lage der Niveaus im Diagramm von der Verteilung der Teilchen.
Nur der Teilchenanteil über der Schwelle ändert sich.
A3
Mix: Butan im Feuerzeug
AFB IIMix
Weisen Sie nach, dass die Verbrennung von 5,81 g Butan (\(M = 58{,}12\,\mathrm{g\,mol^{-1}}\)) rund 288 kJ Wärme liefert, nachdem der Funke die Aktivierungsenergie geliefert hat. \(\Delta_fH^\circ\): \(\ce{C4H10(g)}\) −125,7; \(\ce{CO2(g)}\) −393,5; \(\ce{H2O(l)}\) −285,8 kJ/mol. Spielen Sie die Schritte durch.
Spielen Sie den Rechenweg Schritt für Schritt durch: Was passiert als Nächstes? Nur die richtige Karte bringt Sie weiter.
Die Wärme einer Verbrennung stammt aus \(\Delta_cH\), nicht aus dem Funken: \(\Delta_cH = \sum\Delta_fH(\text{Produkte}) - \sum\Delta_fH(\text{Edukte}) = -2877{,}3\,\mathrm{kJ\,mol^{-1}}\); \(n = 0{,}100\,\mathrm{mol}\) liefert \(\approx 288\,\mathrm{kJ}\). Typischer Fehler: die Bildungsenthalpie des Butans zu addieren statt abzuziehen.
Stellen Sie zuerst die Verbrennungsgleichung auf und zählen Sie die Produkte je mol Butan.
Produkte minus Edukte; dann mit n = m : M multiplizieren.
