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Der Abgaskatalysator
AFB I–IIDer geregelte Drei-Wege-Katalysator eines Benzinmotors besteht aus einem Keramikträger mit wabenförmigen Kanälen, die mit einer dünnen Schicht aus Platin, Palladium und Rhodium belegt sind. Er setzt drei Schadstoffe gleichzeitig um. Direkt nach einem Kaltstart arbeitet er kaum; erst ab etwa 300 °C erreicht er seine volle Wirkung.
M1Standard-Bildungsenthalpien
| Stoff | \(\ce{CO(g)}\) | \(\ce{NO(g)}\) | \(\ce{CO2(g)}\) | \(\ce{N2(g)}\) |
|---|---|---|---|---|
| \(\Delta_f H^\circ\) in \(\mathrm{kJ\,mol^{-1}}\) | −110,5 | +91,3 | −393,5 | 0 |
- Nennen Sie die drei Schadstoffgruppen, die ein Drei-Wege-Katalysator umsetzt, und die jeweils entstehenden Produkte.
- Stellen Sie die Reaktionsgleichungen für die Umsetzung von Kohlenstoffmonooxid mit Stickstoffmonooxid und für die vollständige Oxidation von unverbranntem Octan (\(\ce{C8H18}\)) auf.
- Berechnen Sie die Reaktionsenthalpie für \(\ce{2 CO(g) + 2 NO(g) -> N2(g) + 2 CO2(g)}\).
- Erläutern Sie, warum der Katalysator direkt nach dem Kaltstart kaum wirkt, obwohl er die Aktivierungsenergie senkt.
Hinweise
Hinweis zu Aufgabe a)
Oxidiert werden zwei Schadstoffgruppen, reduziert wird eine.
Hinweis zu Aufgabe b)
Octan verbrennt zu \(\ce{CO2}\) und Wasser; ganzzahlige Koeffizienten.
Hinweis zu Aufgabe c)
Produkte minus Edukte; \(\ce{N2}\) ist ein Element.
Hinweis zu Aufgabe d)
Auch mit Katalysator bleibt eine Barriere. Welcher Anteil der Teilchen erreicht sie bei niedriger Temperatur?