Physikalische Chemie II

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1 Prof.Dr.M.Bredol / FB01 Physkalsche Cheme II Modulprüfung PC-II (Klausur) Name, Vorname Aufgabe Punkte maxmal Errechte Punktzahl Matrkel-Nr. Gesamtpunktzahl Note 1. Welcher der folgenden Aussagen stmmen Se zu? Jewels kurze Begründungen, Erläuterungen oder Bespele! a. Am eutektschen Punkt fndet Mschkrstallbldung statt b. In deal verdünnten Lösungen stegt der Sedepunkt mt der Konzentraton des gelösten Feststoffes c. In Gemschen aus zwe Komponenten können maxmal ver Phasen mtenander m Glechgewcht stehen d. Ideale flüssge Gemsche lassen sch ncht durch Rektfkaton trennen e. De Aktverungsenerge ener chemschen Reakton st stark temperaturabhängg f,r,r,f,f 1

2 2. Cola-Getränke enthalten als Hauptbestandtel neben Wasser etwa 120 g Zucker pro Lter (Annahme: als Glucose/Fructose Srup, C 6 H 12 O 6 ) K Kr (H 2 O) = 1.86K kg mol 1 M * (NaCl)=58.44 g/mol a. Berechnen Se den osmotsche Druck des Getränks b. Welcher Salzgehalt (NaCl, ausgedrückt n g/l) würde den glechen osmotschen Druck hervorrufen? c. Bs zu welcher Temperatur müssen Se mndestens abkühlen, um Es aus dem Getränk auskrstallseren zu lassen? d. Unter welchen thermodynamschen Randbedngungen gelten Ihre Berechnungen? Snd dese realstsch? a bar b g/l c o C d. deale Verdünnung, her eher unrealstsch 2

3 3. Gps (CaSO 4 2 H 2 O, oder auch Alabaster) läßt sch be erhöhten Temperaturen zu gebranntem Gps CaSO 4 1 H 2 2O umwandeln, der dann mt Wasser das bekannte Modeller- oder Baumateral ergbt a. Mt welchem Partaldruck an Wasserdampf steht Gps be Raumtemperatur m Glechgewcht? b. Auf welche Temperatur muss man Gps mndestens erhtzen, damt er spontan Wasser n de Umgebung abgbt und gebrannt wrd? c. We groß st de Löslchket von CaSO 4 2 H 2 O n Wasser be Raumtemperatur (ausgedrückt n der Enhet g/l), wenn n Lösung nur de Ionen Ca 2+ und SO 2 4 vorlegen? H 2 O(g) B H298/(kJ mol 1 ) H 2 O(l) Ca 2+ (aq) S298/(J K 1 mol 1 ) SO 2 4 (aq) CaSO H 2O CaSO 4 2 H 2 O M (Ca) = 40.1 g mol 1 M (S) = 32.1 g mol 1 M (O) = 16.0 g mol 1 a mbar b. 103 o C c g/l 3

4 4. N/Cd-Akkumulatoren nutzen Glechgewchte zwschen Cd und Cd(OH) 2 (s) sowe NOOH(s) und N(OH) 2 (s). Als Elektrolyt wrd wässrge KOH verwendet. a. Formuleren Se de beden n desem Elektrolyten ablaufenden Halbreaktonen der Zelle b. Welches Glechgewchts-Zellpotenzal des Akkumulators erhält man be Raumtemperatur sowe enem Elektrolyten mt ph=12? B G298(H 2 O, l) = kj/mol B G298(OH, aq) = kj/mol B G298(Cd(OH) 2 ) = 474 kj/mol B G298(N(OH) 2 ) = 447 kj/mol B G298(N O(OH)) = kj/mol a. Cd(OH) e Cd + 2 OH NOOH + H 2 O + e N(OH) 2 + OH b V 4

5 5. Renes, gasförmges SO 2 Cl 2 zerfalle bem Erwärmen n SO 2 und Cl 2. Das Volumen des Reaktonsraumes se konstant und so groß, dass das entstehende Gasgemsch als deales Gas betrachtet werden kann. In Abhänggket von der Zet wurden für den Druck m Reaktonsraum folgende Werte gemessen: t / h P / kpa 11,07 14,79 17,26 18,90 19,99 20,71 a. Berechnen Se für jede angegebene Zet de Partaldrücke der dre Gase m Reaktonsgemsch. b. Überprüfen Se graphsch n ener geegneten Auftragung, ob de Reakton nach ener Knetk erster Ordnung verläuft und ermtteln Se daraus gegebenenfalls de Geschwndgketskonstante. c. Nach welcher Zet snd 90% der ursprünglchen SO 2 Cl 2 Menge zerfallen? a. P SO2 = P ges P 0 SO 2 Cl 2 b. ca h -1 c. ca. 19 h 5

6 Daten und Formeln P hydrostatsch = ρ g h g = 9.81 m s 2 ρ H2 O = 1000 kg m 3 k = k 0 exp ( ) EA RT dc dt = kc c = c 0e kt nf E = R G R = J K 1 mol 1 P V = nrt R H = ν B H K = a ν ln K = RG RT dg = SdT + V dp d(ln K) dt = RH RT 2 dξ = dn Ttrans CP I S = ν T 1 T dt + T2 transh + T trans R H(T ) = R H(T 0 ) + R G = ν B G P = a P T E = E CP II T trans T dt RG = T 0 R C P dt P V γ = const Q P = R S + RT nf ln = ν S R C P = aν aν (Ox) (Red) T2 T 1 ( ) G ξ P,T C P dt ν C P, F = A s mol R G = nf E G = H T S F = K P + 2 H = U + P V P = a P P = x K a = γ x M S = R x ln x µ = µ + RT ln(p /P ) µ = µ + RT ln a µ = µ + RT ln c mol/l dc dt = 1 kc2 c = 1 + kt c 0 T = K eb m B ΠV = nrt T = K Kr m B 6