¨Ubung 12 Ausgabe:

PC I Thermodynamik G. Jeschke FS 2011

Ubung 12 ¨

Ausgabe: Dienstag, 19.05.2011 R¨uckgabe: Donnerstag, 26.05.2011

Besprechung: Mo./Di./Fr., 30./31.05./03.06.2011 in den ¨Ubungsgruppen Verantwortlich: Monika Laner

12.1

a) Leiten Sie die Gleichgewichtskonstanten K_p und K_x in Abh¨angigkeit von K^† her und zeigen Sie damit die G¨ultigkeit nachfolgender Gleichung:

Kp = Kx·p^Pνi = K^†·p^P₀ ^νi (1) b) Die folgende Reaktion wird betrachtet:

PCl5(g) ­PCl3(g) + Cl2(g)

Bei einer Temperatur von 473 K und bei normalem Druck wurden im chemischen Gleichgewicht folgende Werte f¨ur die Molenbr¨uche gemessen:

xP Cl5 = 0.52 xP Cl3 = xCl2 = 0.24

Das System kann n¨aherungsweise als ideale Mischung idealer Gase betrachtet werden. Berechnen Sie die thermodynamische Gleichgewichtskonstante K^† und die freie molare Standardreaktionsenthalpie ∆RG^◦.

c) Berechnen Sie K_x und K_p f¨ur diese Reaktion bei einem Druck p = 300 kPa.

d) Nun wird folgende Reaktion betrachtet

CO₂(g) + H₂(g) ­H₂O(g) + CO(g)

F¨ur eine Temperatur von 298 K nimmt die thermodynamische Gleichgewichts- konstante K^† einen Wert von 0.0805 an. Diskutieren Sie die Druckabh¨angigkeit von Kx f¨ur diese Reaktion bei einem Druck p = 300 kPa.

(5 Punkte) 12.2

F¨ur die Reaktion:

1

2N₂(g) + 1

2O₂(g) ­NO(g) sind bei einer Temperatur von 298 K folgende Werte gegeben:

1

x_N2 = 0.65 x_{N O} = 0.13

x_O2 = 0.22 ∆_RG^◦ = 86.57 kJ/mol Die Gase werden n¨aherungsweise als ideale Gase betrachtet.

a) Berechnen Sie die freie Reaktionsenthalpie ∆_RG und diskutieren Sie das Ergebnis hinsichtlich der Lage des Gleichgewichts.

b) Berechnen Sie die Temperatur, bei der sich ein Gasgemisch der oben angegebenen Zusammensetzung im Gleichgewicht befinden w¨urde. Die molare Bildungsenthal- pie von NO(g) bei 298 K betr¨agt ∆BH^◦ = 90.43 kJ/mol. Diskutieren Sie das Ergebnis.

(5 Punkte) 12.3

Quecksilberoxid dissoziiert nach folgender Reaktion:

2HgO(s)­2Hg(g) + O₂(g)

Der Zersetzungsdruck betr¨agt bei 683 K 39.757 kPa und bei 733 K 136.306 kPa.

a) Berechnen Sie die Anzahl der Freiheitsgrade f¨ur ein System, in dem diese Reaktion stattfindet. Dabei sind die aus der Zersetzung entstehenden Gase die einzigen im System vorhandenen.

b) Berechnen Sie die Gleichgewichtskonstanten K_p und K^†und die freie Standardre- aktionsenthalpie ∆_RG^◦ bei beiden Temperaturen, sowie die molare Zersetzungs- enthalpie ∆RH^◦ f¨ur HgO in diesem Temperaturintervall.

c) Obige Reaktion findet nun unter anderen Anfangsbedingungen statt. Es ist schon vor der Zersetzung von Quecksilberoxid Sauerstoff mit einem Druck von 50 kPa vorhanden. Begr¨unden Sie, ob sich der Gleichgewichtsdruck f¨ur Hg(g) ver¨andert und sofern dies der Fall ist, in welcher Weise.

(4 Punkte)

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