A 2.6 Wie ist die Zusammensetzung der Flüssigkeit und des Dampfes eines Stickstoff-Sauerstoff-Gemischs

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1 A 2.1 Bei - 10 o C beträgt der Dampfdruck des Kohlendioxids 26,47 bar, die Dichte der Flüssigkeit 980,8 kg/m 3 und die Dichte des Dampfes 70,5 kg/m 3. Bei - 7,5 o C beträgt der Dampfdruck 28,44 bar. Man schätze die Verdampfungswärme bei - 10 o C ab. A 2.2 Die Verdampfungswärme des Wassers beträgt beim Siedepunkt 40,61 kj/mol. Das Molvolumen des Dampfes beträgt 30,01 l/mol, das der Flüssigkeit 0,019 l/mol. Bei welcher Temperatur siedet das Wasser unter einem Druck von 1050 hpa? A 2.3 Bei -100 o C beträgt der Sublimationsdruck von Kohlendioxid 0,139 bar, bei -60 o C beträgt er 4,10 bar. Man schätze den Sublimationsdruck bei -80 o C ab. A 2.4 Im Tripelpunkt beträgt die Dichte des flüssigen Wassers 999,8 kg/m 3, die des Eises 917,0 kg/m 3, die Schmelzwärme beträgt 6,01 kj/mol. Um wieviel erniedrigt sich die Schmelztemperatur bei einer Druckerhöhung von 1 bar? A 2.5 Der Dampfdruck des Stickstoffs beträgt bei 80 K 1362,4 hpa, der des Sauerstoffs 300,3 hpa. Bei dieser Temperatur befindet sich in einem Gefäß ein Gemisch mit einem Gehalt von 30 Mol% O 2 in der flüssigen Phase. Wie groß ist der Gesamtdruck und wie ist die Zusammensetzung der Gasphase? A 2.6 Wie ist die Zusammensetzung der Flüssigkeit und des Dampfes eines Stickstoff-Sauerstoff-Gemischs bei 1 bar und 80 K? A 2.7 In ein Gefäß werden 400 g eines Stickstoff-Sauerstoff-Gemischs mit einem Gehalt von 30 Mol% Sauerstoff gegeben. Bei 80 K stellt sich ein Druck von 1000 hpa ein. Wieviel N 2 und O 2 befinden sich in den beiden Phasen? (vgl. A 2.6) A 2.8 In einem Gefäß befinden sich fünf Stoffe, die unabhängig voneinander existieren und im Gleichgewicht zwei feste, eine flüssige und eine gasförmige Phase bilden. Wieviel Zustandsgrößen kann man in einem gewissen Bereich unabhängig voneinander ändern, ohne daß sich die Anzahl der Phasen ändert? PT5_PC_Uebungen - 1 -

2 A 2.9 Das Molvolumen von Wasser beträgt bei 20 o C 18,05 cm 3 /mol, das von Ethanol 58,38 cm 3 /mol. Für eine Mischung von 70 Mol% Wasser sind die partiellen Molvolumina: V * (H 2 O) = 17,24 cm 3 /mol und V * (C 2 H 6 O) = 56,50 cm 3 /mol. Welches Volumen erhält man, wenn man 7 mol Wasser und 3 mol Ethanol zusammengibt und um wieviel weicht dies vom idealen Verhalten ab? A 2.10 Beim Lösen von 29 g KCl in 200 g Wasser müssen bei 25 o C 6,52 kj an Wärme zugeführt werden, damit die Anfangstemperatur wieder erreicht wird. Wie groß ist die integrale Lösungswärme bei der entstehenden Konzentration? A 2.11 Man bestimme die Änderung der freien Enthalpie, wenn bei 25 o C 0,1 mol Kaliumchlorid in 1 kg Wasser gelöst werden. A 2.12 Wie groß ist die Dampfdruckerniedrigung bei 100 o C, wenn 50 g NaCl in 1 kg Wasser gelöst werden? A 2.13 Bei welcher Temperatur siedet eine Kochsalzlösung, wenn 50 g NaCl in 1 kg Wasser gelöst sind? A 2.15 Bei welcher Temperatur gefriert eine Kochsalzlösung, wenn 50 g NaCl in 1 kg Wasser gelöst sind? A 2.16 Wie groß ist der osmotische Druck einer Kochsalzlösung, die 5 g NaCl in 1 kg Wasser enthält? PT5_PC_Uebungen - 2 -

3 A 3.1 Man berechne die Gleichgewichtskonstante K p bei 700 K für die Reaktion H 2 + J 2 2 HJ A 3.2 Die freie Reaktionsenthalpie sei bei einer Temperatur von 300 K auf 1 kj/mol genau. Wie groß ist der relative Fehler der Gleichgewichtskonstanten der Reaktion? A 3.3 Man berechne K p und K c für die Reaktion N 2 + H2 2 3 NH I) bei 500 K. Wie ändert sich der Wert für K p, wenn die Reaktionsgleichung 1 N H 2 II) NH benutzt wird? A 3.4 Man berechne den Druck von CO 2 über Calzit (CaCO 3 ) bei 700 K, 900 K und 1200 K. A 3.5 In einem Volumen von 100 l befinden sich am Anfang bei 300 K a) 500 g und b) 100 g CaCO 3. Man berechne die Massen von CaCO 3, CaO und CO 2 im Gleichgewicht bei 1200 K. (In A 3.4 wurde bei 1200 K K p = p(co 2 ) = 4,48 bar berechnet.) A 3.6 In einem Gefäß V = 100 l befinden sich 50 g FeO, 50 g Fe, 22 g CO 2 und 28 g CO. Man berechne die Endzusammensetzung im Gleichgewicht bei 900 K, die Gleichgewichtskonstante beträgt dort K p = 0,30 für die Reaktion: c(co 2 ) FeO + CO Fe + CO 2 K p = K c = = 0,30 c(co) A 3.7 Man berechne das Löslichkeitsprodukt von AgCl im Standardzustand aus den thermodynamischen PT5_PC_Uebungen - 3 -

4 A 3.8 Wieviel AgCl lösen sich bei 25 o C a) in 2 l reinem Wasser b) in 2 l 0,01 molarer Salzsäure c) in 2 l 0,01 molarer Kochsalzlösung? (In A 3.7 ergab sich K L = 1, mol 2 /l 2.) A 3.9 Wie groß ist die Basenkonstante von HS -? (Die korrespondierende Säure ist H 2 S. ) A 3.10 Der ph-wert einer 0,1 molaren Essigsäure beträgt 2,87. Man berechne daraus die Säurekonstante der Essigsäure und den Dissoziationsgrad. CH 3 -COOH + H 2 O H 3 O + + CH 3 -COO - A 3.11 In welcher Konzentration liegen NH 3, NH 4 +, H3 O + und OH - in einer 0,1 molaren NH 3 - Lösung (näherungsweise) vor? PT5_PC_Uebungen - 4 -

5 A 5.1 Wie lange muß eine Elektrolyse mit einem Strom von I = 0,2 A und einem Stromwirkungsgrad η I = 0,96 laufen, um aus einer CuSO 4 -Lösung 1 kg Kupfer abzuscheiden? A 5.2 Wieviel Kubikmeter Wasserstoff erhält man bei 27 C und 3 bar aus einer Elektrolyse des Wassers bei einem Strom von 3 A, der 12 Stunden lang fließt und der Stromwirkungsgrad 98% beträgt? Welches Volumen Sauerstoff entsteht unter den gleichen Bedingungen? A 5.3 Man schätze die Leitfähigkeit einer 0,02 molaren Na 2 SO 4 -Lösung unter der Voraussetzung ab, daß diese als eine stark verdünnte Lösung angesehen werden kann. A 5.4 Die molare Leitfähigkeit einer 0,1 molaren KNO 3 -Lösung beträgt 120,4 cm 2 / Ω mol, die einer 0,01 molaren Lösung 135,8 cm 2 / Ω mol. Aus den beiden Werten schätze man Λ 0 ab. A 5.5 Die Leitfähigkeit einer 1 molaren Methansäure beträgt 5, / Ω cm. Man bestimme den Dissoziationsgrad und die Säurekonstante. A 5.6 Man berechne die Normalspannung E 0 einer Zn Zn 2+ -Elektrode aus den thermodynamischen A 5.7 Man berechne die Normalspannung E 0 einer Cu Cu 2+ -Elektrode aus den thermodynamischen A 5.8 Man berechne die Normalspannung E 0 einer Cl ½ Cl 2 -Elektrode aus den thermodynamischen PT5_PC_Uebungen - 5 -

6 A 5.9 Man berechne die Spannung bei 298 K zwischen einer Kupferelektrode, die sich in einer 0,1 molaren CuSO 4 -Lösung befindet und einer Wasserstoffnormalelektrode. A 5.10 Man berechne die Spannung bei 298 K zwischen einer Chlorelektrode ( p = p 0 ), die in einer 0,01 molaren Salzsäure hängt, und einer Wasserstoffnormalelektrode. A 5.11 Wie groß ist die Spannung bei 298 K zwischen einer Kupferelektrode, die sich in einer 0,1 m CuSO 4 -Lösung befindet, und einer Chlorelektrode, die sich in einer 0,01 m Salzsäure befindet? (vgl. A 5.9 und A 5.10) A 5.12 Wie groß ist die Spannung zwischen einer Chlor-Elektrode und einer Wasserstoffnormalelektrode, wenn der Druck des Chlors 8 bar beträgt und die Elektrode sich in einer 0,1 m HCl befindet? PT5_PC_Uebungen - 6 -