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Berechnung der Bildungsenthalpie aus Verbrennungsenthalpien nach HESS

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Formal Metadata

Title Berechnung der Bildungsenthalpie aus Verbrennungsenthalpien nach HESS
Subtitle Übungsaufgabe 12
Title of Series Einführung in die Thermodynamik
Part Number Ü 12
Author Lauth, Jakob Günter (SciFox)
Contributors Lauth, Anika (Medientechnik)
License CC Attribution - NonCommercial 3.0 Germany:
You are free to use, adapt and copy, distribute and transmit the work or content in adapted or unchanged form for any legal and non-commercial purpose as long as the work is attributed to the author in the manner specified by the author or licensor.
DOI 10.5446/15698
Publisher SciFox
Release Date 2013
Language German
Production Year 2013
Production Place Jülich

Content Metadata

Subject Area Physics, Chemistry
Keywords Physikalische Chemie
Thermodynamik
Series
Annotations
Transcript
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Eine weitere Übungsaufgabe zur Thermochemie. Wir verbrennen Benzoesäure
(C6H5COOH) zu Kohlendioxid und flüssigem Wasser. Bei diesem Prozess
entsteht eine Reaktionswärme von 3224 Kilojoule pro Formelumsatz. Aus diesen Angaben soll die molare
Bildungsenthalpie von Benzoesäure
ermittelt werden. Weiterhin soll die
spezifische Verbrennungsenthalpie
berechnet werden. Verbrennungsreaktionen
(die allermeisten jedenfalls)
laufen spontan und vollständig ab und
lassen sich sehr gut experimentell
verfolgen. Insofern sind sie prädestiniert für kalorimetrische
Messungen. Im Gegensatz dazu stehen
Bildungsreaktionen, vor allem von
organischen Stoffen. Sehr häufig laufen
diese Reaktionen überhaupt nicht
ab. Wir wollen zunächst einmal die
gegebenen und gesuchten Größen in
einem Enthalpiediagramm skizzieren:
- Hier ist das Enthalpieniveau der
Edukte (Benzoesäure und Sauerstoff - es wird irgendwo im negativen
Bereich des Diagramms liegen) - Hier
das Enthalpieniveau der Produkte
(Kohlendioxid und Wasser) - Irgendwo
liegt das Null-Niveau der Enthalpie
(die Elemente bei Standardbedingungen)
Gegeben und auch gut messbar
ist die Reaktionsenthalpie delta R H
(grüner Pfeil) - die Standardenthalpie
(Enthalpieunterschied reine
Produkte - reine Edukte) für die Verbrennung von Benzoesäure Die
Elemente liegen auf dem Nullniveau im
stabilsten Zustand vor: 7 Mol Kohlenstoff
als Graphit, 8,5 Mol Sauerstoff als zweiatomiges Gas und 3 Mol
Wasserstoff als zweiatomiges Gas. Die
Elemente (mit der Enthalpie Null) sind nicht zu verwechseln mit den Atomen: Atome haben in der Regel
eine sehr stark positive Enthalpie
und liegen im Enthalpiediagramm
"ganz oben". Gefragt ist der "gelbe
Pfeil", (Enthalpieunterschied Edukte - Elemente) - die Bildungsenthalpie
von den Edukten - da Sauerstoff als
Element bei der Enthalpie nicht mitzählt - ist dies auch die Bildungsenthalpie der Benzoesäure. Dieser
Enthalpiedifferenz ist nicht direkt messbar
- Kohlenstoff, Sauerstoff
und Wasserstoff reagieren nicht
spontan zu Benzoesäure. Der rote
Pfeil (Enthalpieunterschied Produkte
- Elemente) symbolisiert die
Bildungsenthalpie der Produkte (die freiwerdende isobare Wärme, wenn
die Produkte aus den Elementen
entstehen) Diese Enthalpiedifferenz ist sehr gut messbar - Kohlenstoff
verbrennt spontan zu Kohlendioxid, Wasserstoff verbrennt spontan zu Wasser.
Außerdem sind diese Daten auch
gut tabelliert. Zur Lösung der Aufgabe nutzen wir den Satz von Hess:
Wir suchen die "gelbe" Enthalpie;
gegeben ist die "grüne" Enthalpie
und die "rote" Enthalpie entnehmen
wir aus Tabellenwerken. Zur Lösung
der Aufgabe addieren wir die Pfeile
vektoriell. (die ebenfalls als
roten Pfeil (nach oben) dargestellte
Atomisierungsenthalpie der Elemente
Elemente wird für diese Rechnung
nicht verwendet) wir wollen die Zur Berechnung der (gelben)
Bildungsenthalpie der Edukte müssen wird
die (rote) Bildungsenthalpie der Produkte betrachten und davon die (grüne) Verbrennungsenthalpie (vektoriell) abziehen. Der grüne Pfeil
steht für die molare Standard-Verbrennungsenthalpie
von Benzoesäure (welche gegeben ist). Der rote Pfeil
steht für die Bildungsenthalpie der
Produkte - - 7 mol Kohlendioxid - 3
mol Wasser (können aus Tabellenwerten
entnommen werden) Die
Reaktionsenthalpie: - 3224 kJ/mol Die Verbrennungsenthalpie: - 3224 kJ/mol
die Bildungsenthalpie der Produkte
7*(-393,77)+3(-285,84) ergibt - 3613,91
kJ/mol dies entspricht der Länge
des roten Pfeil (negative Enthalpie
bedeutet: der Pfeil zeigt nach unten) Vektorielle Addition ergibt
eine Standard-Bildungsenthalpie der
Benzoesäure von -390 kJ/mol. Benzoesäure
bildet sich zwar nicht freiwillig
aus den Elementen, aber wenn sie es täte, dann würden 390 kJ/mol an
Wärme frei werden. In einer weiteren
Aufgabe soll noch die spezifische Verbrennungsenthalpie ermitteln, den
sogenannten Heizwert. Wir dividieren hierzu die molare Verbrennungsenthalpie
durch die Molmasse von
Bezoesäure (122,12 g/mol) wir gleichen
die Einheiten an und erhalten eine spezifische Verbrennungsenthalpie
(delta com h) von - 26400 kJ/kg
oder - mit der alten Einheiten
Kilokalorie ausgedrückt - - 6310 kcal/kg
- 6310 kcal/kg. Das ist der obere
Thermochemie
Computer animation
Benzoic acid
Carbon dioxide
Death by burning
Benzoic acid
Carbon dioxide
Bildungsenthalpie
Standard enthalpy of reaction
Computer animation
Benzoic acid
Carbon dioxide
Benzoic acid
Death by burning
Harvest
Computer animation
Carbon dioxide
Death by burning
Benzoic acid
Harvest
Bildungsenthalpie
Computer animation
Verbrennungswärme
Carbon dioxide
Death by burning
Benzoic acid
Bildungsenthalpie
Computer animation
Verbrennungswärme
Carbon dioxide
Death by burning
Benzoic acid
Bildungsenthalpie
Computer animation
Verbrennungswärme
Carbon dioxide
Benzoic acid
Death by burning
Harvest
Bildungsenthalpie
Organic chemistry
Computer animation
Verbrennungswärme
Carbon dioxide
Benzoic acid
Death by burning
Bildungsenthalpie
Chemical reaction
Necrobiosis lipoidica
Standard enthalpy of reaction
Computer animation
Standard enthalpy of reaction
Computer animation
Benzoic acid
Alu element
Oxygen
Ausgangsmaterial
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Carbon dioxide
River delta
Standard enthalpy of reaction
Allyl
Computer animation
Benzoic acid
Death by burning
Ausgangsmaterial
Carbon
Computer animation
Oxygen
Graphite
Hydrogen
Computer animation
Atom
Computer animation
Bildungsenthalpie
Bildungsenthalpie
Benzoic acid
Oxygen
Ausgangsmaterial
Carbon
Oxygen
Hydrogen
Computer animation
Computer animation
Bildungsenthalpie
Chemical element
Hydrogen
Carbon
Carbon dioxide
Cetane number
Atom
Standard enthalpy of reaction
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Solution
Atom
Standard enthalpy of reaction
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Standard enthalpy of reaction
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Röt
Solution
Standard enthalpy of reaction
Computer animation
Standard enthalpy of reaction
Computer animation
Standard enthalpy of reaction
Computer animation
Standard enthalpy of reaction
Bildungsenthalpie
Computer animation
Röt
Ausgangsmaterial
Standard enthalpy of reaction
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Benzoic acid
Bildungsenthalpie
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Carbon dioxide
Standard enthalpy of reaction
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Standard enthalpy of reaction
Bildungsenthalpie
Standard enthalpy of reaction
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Standard enthalpy of reaction
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Verbrennungswärme
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Verbrennungswärme
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Verbrennungswärme
Benzoic acid
Chemical element
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Verbrennungswärme
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Verbrennungswärme
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Verbrennungswärme
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Verbrennungswärme
River delta
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Verbrennungswärme
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Verbrennungswärme
Multiple chemical sensitivity
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Verbrennungswärme
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