Übungen zur Vorlesung Physikalische Chemie I
- Thermodynamik, Kinetik  -

Besprechung am Do 06.12.2001



Übungsblatt 7

Aufgabe 1
Ermitteln Sie für die folgenden Reaktionen bei 298 K die Standard-Reaktionsentropie ΔrS° , -enthalpie ΔrH° und die freie Standard-Reaktionsenthalpie ΔrG° . Läuft die Hin- oder die Rückreaktion spontan ab?
S(β, monoklin) ↔  S(g)
1/2 N2(g) + 3/2 H2(g) ↔  NH3(g)
H2(g) + 1/2 O2(g) ↔  H2O(l)
H2O(l) ↔  H2O(g)
Hinweis: Die Werte ΔrS°, ΔrH°, ΔrG° sind aus Literaturwerten (z.B. aus Atkins "Physikalische Chemie") zu berechnen .

Aufgabe 2
Berechnen Sie die freie Reaktionsenthalpie ΔrG(375 K) für die Reaktion:
                                H2(g) + 1/2 O2(g) ↔  H2O(g)
aus den Werten von ΔrG°(298 K) und ΔrH°(298 K) (siehe Aufgabe 1). Sie müssen dabei die Gibbs-Helmoltz-Gleichung integrieren.
Hinweis: Die Reaktionsenthalpie ΔrH soll als temperaturunabhängig betrachtet.

Aufgabe 3
Schreiben Sie die partielle Ableitung (∂p/ ∂S)V als Funktion der Wärmekapazität CV sowie der Koeffizienten der thermischen Ausdehnung α, der isothermen Kompresibilität κund der Temperatur T; verwenden Sie dabei die Maxwellschen Beziehungen.

Aufgabe 4
Die Thermolyse von Phosgen, COCl2 ↔  CO + Cl2 , bei unterschiedlichen Temperaturen liefert die folgenden Gleichgewichtskonstanten K:
 
 T / K  635.7  670.4  686.0  722.2  760.2
 K / kPa  1.950  4.414  7.575  19.71  51.83

a) Wie groß ist im chemischen Gleichgewicht der Druck von Phosgen, CO und Cl2 bei 760.2 K, wenn am Anfang kein Phosgen vorhanden war und der Druck von CO und Cl2 jeweils 0.5·105 Pa betrug? (Hinweis: Betrachten Sie die Änderung der Partialdrücke der Substanzen!)
b) Wählen Sie eine geeignete Auftragung, um die Reaktionsenthalpie ΔrH zu bestimmen. (Hinweis: ΔrG = ΔrH - T ΔrS)
c) Bestimmen Sie außerdem die Gleichgewichtskonstante K, die Reaktionsentropie ΔrS und die freie Reaktionsenthalpie ΔrG bei 298 K. (Hinweis: Auf Standardbedingungen beziehen.)