Aufgabenblock — AFB II
Zehn mehrschrittige Aufgaben aus Labor, Technik und Alltag — Kalorimetrie, Bildungsenthalpien, Hess, Lösungs- und Aktivierungsenergien kommen zusammen. Drei gestufte Tipps helfen beim Ansatz.
Bei \(25\,{}^\circ\mathrm{C}\) und \(p=1013\,\mathrm{hPa}\) reagieren \(2\,\mathrm{mol}\) Wasserstoff mit \(1\,\mathrm{mol}\) Sauerstoff zu flüssigem Wasser: \(\ce{2 H2(g) + O2(g) -> 2 H2O(l)}\), \(\Delta_r H=-571{,}6\,\mathrm{kJ}\). Das Gasvolumen nimmt dabei um \(73{,}4\,\mathrm{L}\) ab.
a) Berechnen Sie die Volumenarbeit \(W=-p\cdot\Delta V\) in kJ. b) Berechnen Sie die Änderung der inneren Energie \(\Delta U\).
Vollständige Lösung
In einem Kalorimeter werden \(100\,\mathrm{mL}\) Salzsäure (\(c=1{,}0\,\mathrm{mol\,L^{-1}}\)) und \(100\,\mathrm{mL}\) Natronlauge (\(c=1{,}0\,\mathrm{mol\,L^{-1}}\)), beide \(21{,}0\,{}^\circ\mathrm{C}\), gemischt. Die Temperatur steigt auf \(27{,}7\,{}^\circ\mathrm{C}\). Nehmen Sie \(m=200\,\mathrm{g}\) und \(c_W=4{,}19\,\mathrm{J\,g^{-1}\,K^{-1}}\) an.
a) Berechnen Sie die frei gewordene Wärme \(Q\) in kJ. b) Bestimmen Sie die molare Neutralisationsenthalpie.
Vollständige Lösung
Mit einem Spiritusbrenner werden \(200\,\mathrm{g}\) Wasser von \(20{,}0\,{}^\circ\mathrm{C}\) auf \(45{,}0\,{}^\circ\mathrm{C}\) erwärmt. Der Brenner wird vorher und nachher gewogen: Es sind \(0{,}92\,\mathrm{g}\) Ethanol (\(M=46{,}07\,\mathrm{g\,mol^{-1}}\)) verbrannt.
a) Berechnen Sie die vom Wasser aufgenommene Wärme. b) Bestimmen Sie daraus die experimentelle molare Verbrennungsenthalpie von Ethanol.
