Energetik: Übungen AFB I – Chemie Grundkurs

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Aufgabenblock — AFB I

Zehn Standardaufgaben zum Reproduzieren: Formel kennen, Werte einsetzen, ausrechnen — von der inneren Energie über Kalorimetrie und Bildungsenthalpien bis zum Katalysator.

Innere Energie bei konstantem Volumen

AFB I

In einem fest verschlossenen Stahlgefäß (Volumen konstant) läuft eine Reaktion ab. Das System gibt dabei \(45\,\mathrm{kJ}\) Wärme an die Umgebung ab. Geben Sie die Änderung der inneren Energie \(\Delta U\) des Systems an.

\(\Delta U\) = kJ

Erster Hauptsatz: \(\Delta U = Q + W\). Bei konstantem Volumen ist \(W = 0\); abgegebene Wärme zählt aus Sicht des Systems negativ.

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\(W=0\Rightarrow\Delta U=Q=-45\,\mathrm{kJ}\) = −45 kJ

Wärme und Arbeit verrechnen

AFB I

Ein Gas in einem Zylinder mit Kolben gibt \(150\,\mathrm{kJ}\) Wärme an die Umgebung ab. Gleichzeitig verrichtet die Umgebung beim Zusammendrücken \(20\,\mathrm{kJ}\) Arbeit am Gas. Berechnen Sie \(\Delta U\) des Gases.

\(\Delta U\) = kJ

Erster Hauptsatz: \(\Delta U = Q + W\) — alles, was dem System zugeführt wird, ist positiv. Setzen Sie ein: \(Q=-150\,\mathrm{kJ}\), \(W=+20\,\mathrm{kJ}\).

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\(\Delta U=-150\,\mathrm{kJ}+20\,\mathrm{kJ}\) = −130 kJ

Reaktionsenthalpie umkehren

AFB I

Für \(\ce{2 H2(g) + O2(g) -> 2 H2O(l)}\) gilt \(\Delta_r H=-571{,}6\,\mathrm{kJ\,mol^{-1}}\). Geben Sie \(\Delta_r H\) für die Zerlegung \(\ce{H2O(l) -> H2(g) + 1/2 O2(g)}\) an.

\(\Delta_r H\) = kJ/mol

Umformen von Reaktionsgleichungen: Umkehren der Gleichung → Vorzeichen von \(\Delta_r H\) wechselt; halbe Formelumsätze → halber Wert.

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Umkehren: \(+571{,}6\,\mathrm{kJ\,mol^{-1}}\); halbieren: \(\tfrac12\cdot571{,}6\) = +285,8 kJ/mol