Aufgaben zur Überprüfung

1. Erklären Sie jeweils anhand eines Beispiels, was man unter einen einem offenen, geschlossenen, isolierten System versteht. (1)
2. Grenzen Sie die folgenden Begriffe gegeneinander ab: endotherm-endergonisch, exotherm-exergonisch, Brennwert-Heizwert. (2-7)
3. Beschreiben Sie einen Versuch zur Bestimmung der Wärmekapazität eines Kalorimeters. (8)
4. Bei der vollständigen Verbrennung von 28 g Ethen werden 1410 kJ frei. Verbrennt man dagegen 28 g Polyethen vollständig, so werden 1330 kJ frei.
   1. Beschreiben Sie eine Versuchsanordnung mit Hilfe derer diese Werte bestimmt werden könnten. (9)
   2. Überprüfen Sie, ob die Reaktion von Ethen zu Polyethen exotherm oder endotherm ist. (12)
5. a. Geben Sie den Satz von Hess an. (11)
   b. Geben Sie das allgemeine Prinzip an, das dem Satz von Hess zugrunde liegt. (11)
   c. Geben Sie an, warum es sinnvoll ist, diesen Satz experimentell zu überprüfen? (11)
6. Berechnen Sie die Standardbildungsenthalpie von CO. Bekannt sind folgende Daten:
   C + O ₂ → CO ₂                     Δ _f H° (CO ₂ ) = –393 kJ/mol
   CO + ½ O ₂ → CO ₂                    Δ _r H° = –283 kJ
7. Berechnen Sie die Standardbildungsenthalpie von SO2. Bekannt sind folgende Daten:
   S + 3/2 O ₂ → SO ₃              Δ _f H° (SO ₃ ) = –396 kJ/mol
   SO ₂ + ½ O ₂ → SO ₃             Δ _r H° = –146 kJ
8. Für die Dimerisierung 2 NO ₂ → N ₂ O ₄ beträgt die freie Reaktionsenthalpie Δ _r G° = – 4 kJ und die Reaktionsenthalpie Δ _r H° = – 57 kJ. Begründen Sie unter Zuhilfenahme der Begriffe Entropie und Wahrscheinlichkeit die unterschiedlichen Größen dieser Werte. (14, 16)
9. Geben Sie an, welche der folgenden Formulierungen richtig, welche falsch sind:
   
   1. Die Enthalpie verursacht den Ablauf einer Reaktion. (16)
   2. Die freie Enthalpie verursacht den Ablauf einer Reaktion. (16)
   3. Bei jeder spontanen chemischen Reaktion, welche bei konstantem Druck durchgeführt wird, nimmt die Entropie zu.
10. Überprüfen Sie, ob es Reaktionsbedingungen gibt, unter denen eine endotherme Reaktion spontan ablaufen kann, bei welcher die Entropie abnimmt. (17)
11. Ermitteln Sie jeweils das Vorzeichen für die Änderung der Entropie bei den folgenden Reaktionen. Geben Sie jeweils eine Erklärung dafür an. (15)
    a. N _{2 (g)} + 3 H _{2 (g)} → 2 NH _{3 (g)}
    b. 2 N ₂ O _{5 (g} )  → 4 NO _{2 (g)}  + O _{2 (g)}
12. Man erwärmt 100 g Wasser von J = 20 °C auf 80 °C. (10)
    1. Berechnen Sie die dazu notwenige Wärmemenge.
    2. Berechnen Sie die Masse an Glycerin (c _Glycerin = 2,4 J·g ^-1 ·K ^-1 ) die man mit dieser Wärmemenge Q um dieselbe Temperaturdifferenz hätte erhitzen können.
13. Ethen wird vollständig verbrannt.
    1. Berechnen Sie die freie Reaktionsenthalpie Δ _r G° für die vollständige Verbrennung von Ethen. Alle Reaktionspartner seine gasig! (17)
    2. Interpretieren Sie mit Hilfe der Reaktionsgleichung die hierbei auftretende Entropieänderung. (15)
    3. Ermitteln Sie näherungsweise die Temperatur ab welcher diese Reaktion endergonisch verläuft. (16)
14. Geben Sie an, inwiefern sich die Entropie ändert, wenn ein fester Stoff in einer Flüssigkeit gelöst wird. Vergleichen Sie diesen Vorgang mit dem Fall, dass ein Gas in einer Flüssigkeit gelöst wird. (15)
15. Geben Sie das Vorzeichen der Entropieänderung für die folgenden Reaktionen an: (15)
    1. 2 CO _(g) + O _{2 (g)} → 2 CO _{2 (g)}
    2. Mg _(s) + Cl _{2 (g)} → MgCl _{2 (s)}
16. Die Reaktion 2 H _{2 (g)} + O _{2 (g)} → 2 H ₂ O _(l) läuft spontan ab, obwohl die Ordnung im System zunimmt. Erklären Sie dieses Phänomen. (16)
17. Berechnen Sie aus Tabellenwerten die Änderung der freien Enthalpie für die vollständige Verbrennung von Methan. (17)
18. Erklären Sie, dass CH ₄ und O ₂ bei Raumtemperatur unendlich lange nebeneinander existieren können, ohne dass irgendeine Reaktion nachweisbar ist. (18)

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