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Alt 19.11.2009, 19:17   #1   Druckbare Version zeigen
existenz weiblich 
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Themenerstellerin
Beiträge: 15
Frage umkehrbare chem.Reaktion, Kc Berechnung, Druckänderung

Hallo Leute,
ich muss Montag in Chemie eine Art "Vortrag" halten. Besser gesagt ich hab eine Aufgabe die ich rechen und der Klasse erklären muss.
Die Aufgabe versteh ich ja noch - und komm auch auf meine Lösung.

Es geht um quantitaive Berechnung bei umkehrbaren chem. Reaktionen.
Stickstoff + Wasserstoff = Ammoniak
Die hab ich dann erst mal ausgeglichen..
geg: KC= 100, CN2= 0,5 mol/l , CH2== 15 mol/l
ges: CNH3
Hab das in so eine Formel eingesetzt und als Lösung 410, 79 raus..

1. Könnte das richtig sein?
2. Ich hab heute gefragt, ob das alles ist oder ich noch irgendwas berechen muss. Als Antwort kam, er will mir noch Fragen zur Druck/Wärmeveränderung oder so stellen. Ich hab nur absolut keine Ahnung was ich da machen soll.
Hab zwar ne Menge Theorie in meinem Hefter stehen..und kann die auch gerne auswedig lernen..nur wenn ich irgendwas zeigen/vorrechnen soll hab ich keine Ahnung was das sein soll. Könnt ihr mir dazu irgendwas sagen?
3. Ist die Gleichung endotherm oder exotherm? Und wie find ich das raus?

So, ich hoffe mir kann hier irgendjemand helfen..und versteht was ich mein.


Liebe Grüße
existenz
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Alt 19.11.2009, 19:39   #2   Druckbare Version zeigen
jag Männlich
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Beiträge: 18.107
AW: umkehrbare chem.Reaktion, Kc Berechnung, Druckänderung

Zitat:
Hab das in so eine Formel
..eingesetzt. In welche denn?

Bitte einmal nachschauen/googlen nach "Prinzip vom kleinsten Zwang" und "Ammoniaksynthese".

Gruß

jag
__________________
Die Lösung auf alle Fragen ist "42".
Aus gegebenem Anlass: Alle Rechnungen überprüfen, da keine Gewähr. - Fragen bitte im Forum stellen.
jag ist offline   Mit Zitat antworten
Alt 19.11.2009, 19:46   #3   Druckbare Version zeigen
Auwi Männlich
Mitglied
Beiträge: 9.766
AW: umkehrbare chem.Reaktion, Kc Berechnung, Druckänderung

Zitat:
Hab das in so eine Formel eingesetzt und als Lösung 410, 79 raus..
In was für eine Formel denn?
Reaktionsgleichung: {3H_2+N_2<->2NH_3} . Das zugehörige MWG lautet dann:
{{c_{NH3}^2\over c_{N2}\cdot c_{H2}^3}=100\,{l^2\over mol^2}}
Wenn man mal die Einheiten fortläßt, und die Ammoniakkonzentration = x setzt, ergibt das die Gleichung:
{{x^2\over 0,5\cdot 15^2}=100} ; Ich erhalte für x dann: {x=106 mol/l}

Das Gleichgewicht der Ammoniaksynthese liegt bei 25°C sehr weit auf der rechten Seite. Die Reaktion ist ausserdem exotherm.
Leider ist aber die Reaktionsgeschwindigkeit bei Normaltemperatur fast Null.
Um die Geschwindigkeit zu beschleunigen muß man a) die Temperatur erhöhen, und b) möglichst noch einen Katalysator finden.
Da die Reaktion aber exotherm ist, wird ihr Gleichgewicht mit Erhöhung der Temperatur nach links zu den Edukten verschoben, sodaß die Ausbeute an Ammoniak immer kleiner wird.
Dem wirkt man entgegen, indem man den Druck erhöht, wodurch das Gleichgewicht wieder etwas nach rechts zum geringeren Volumen hin verschoben wird.
Die Bedingungen, bei denen a) die Reaktionsgeschwindigkeit hoch genug ist, und der Druck, bei dem das Gleichgewicht genügend Ammoniak bildet liegt bei ca
300 bar, 500°C , und ca 15% Ammoniak im Gleichgewicht.

Den Druck in Deinem Reaktor kannst Du aus der Molzahl der Gase und dem Volumen = 1 Liter leicht berechnen.
{p={nRT\over V}} Ich habe für 298K Temperatur und insgesamt n=121,5 mol etwa 3*108 Pa berechnet, was mir etwas sehr hoch erscheint.
Wer hat Dir denn die Konzentrationen gegeben?
Ich nehme deshalb mal an, es waren keine Konzentrationen, sondern Partialdrucke

Geändert von Auwi (19.11.2009 um 19:56 Uhr)
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Alt 19.11.2009, 20:26   #4   Druckbare Version zeigen
existenz weiblich 
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Themenerstellerin
Beiträge: 15
AW: umkehrbare chem.Reaktion, Kc Berechnung, Druckänderung

Erst mal danke für eure Antworten!
Also die Gleichung steht bei mir im Heft, find die nur gerade im Internet nicht..

KC= CCcx CDd/ CAax CBb

das x ist hier mal nehmen, die Hochzahlen alpha, beta, gamma, delta.
So dann hab ich die Formel nach CNH3umgestellt und die gegebenen Werte für C eingesetzt und die Werte vom ausgeleichen der Formel dann als Hochzahlen für alpha, beta etc. Dann kam eben 410 raus..

Alle gegebenen Werte hab ich vom Lehrer vorgegeben bekommen, also denke ich müssten die passen..

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Alt 19.11.2009, 20:41   #5   Druckbare Version zeigen
existenz weiblich 
Mitglied
Themenerstellerin
Beiträge: 15
AW: umkehrbare chem.Reaktion, Kc Berechnung, Druckänderung

Es handelt sich um die 12 Klasse eines beruflichen Gymnasiums. Ich schätze mal das man im Normalfall das Stoffgebiet schon hätte eher behandeln müssen, jedoch die wenigsten auf der Schule hatten davor Chemie.

Wieso mangelhaft?
Ich mein ich hab eine Formel und alle Werte bis auf einen, den ich dann errechen muss..so hab ich das verstanden. Einen Text gibt es nicht, nur das mit dem gegeben/gesucht, was ich oben vermerkt habe.
Und er meinte noch, er will mir Fragen zur Druckveränderung stellen.
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Alt 19.11.2009, 20:46   #6   Druckbare Version zeigen
Auwi Männlich
Mitglied
Beiträge: 9.766
AW: umkehrbare chem.Reaktion, Kc Berechnung, Druckänderung

410 ist richtig, ich habe mich vertippt. Das verschlimmert die Sache aber noch erheblich, denn wie sollen 410 mol/l Ammoniak in einen Liter passen ?

Die Beschreibung der anderen Faktoren des Verfahrens ist aber richtig.
Die Werte passen nicht zueinander.
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Alt 19.11.2009, 20:54   #7   Druckbare Version zeigen
existenz weiblich 
Mitglied
Themenerstellerin
Beiträge: 15
AW: umkehrbare chem.Reaktion, Kc Berechnung, Druckänderung

Zitat:
Zitat von Auwi Beitrag anzeigen
410 ist richtig, ich habe mich vertippt. Das verschlimmert die Sache aber noch erheblich, denn wie sollen 410 mol/l Ammoniak in einen Liter passen ?
Hm, klingt logisch - aber ich hab genau die Werte bekommen. Wie das in einen Liter passen soll..keine Ahnung.
Vielleicht hat er sich vertan und meinte statt 15 mol/l ja 1,5mol/l.

Ok, wenigstens weiß ich das mein Ergebnis mit den Werten richtig ist und kann es dann auch auf andere anwenden. Schon mal ein Vortschritt

Und die Sache mit dem Druck hab ich noch nicht ganz verstanden. Wenn ich nun gefragt werde, ob und wie sich der Druck ändert, muss ich das dann vorrechen oder nur erklären? Und kann sich da auch Wärme ändern?
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Alt 19.11.2009, 21:11   #8   Druckbare Version zeigen
Auwi Männlich
Mitglied
Beiträge: 9.766
AW: umkehrbare chem.Reaktion, Kc Berechnung, Druckänderung

Ich nehme mal an, daß die Gleichgewichtskonstante nicht stimmt, schon weil sie keine Einheit hat.
Die Gleichgewichtskonstante ist überdies von der Temperatur abhängig, was die Sache noch weiter kompliziert.
Ich schätze mal, der Lehrer hat irgendwelche Werte angegeben in der "Hoffnung", es wird schon "irgendwas" dabei rauskommen.
Das kann schon mal in "die Hose gehen"
Auwi ist offline   Mit Zitat antworten
Alt 19.11.2009, 21:15   #9   Druckbare Version zeigen
existenz weiblich 
Mitglied
Themenerstellerin
Beiträge: 15
AW: umkehrbare chem.Reaktion, Kc Berechnung, Druckänderung

Was für eine Einheit das denn die Gleichgewichtskonstante im Normalfall? Weil angenommen ich hätte alle C´s mit mol/l gegeben und soll KCerrechnen, kürzt sich doch alles an Einheiten weg?
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Alt 19.11.2009, 21:22   #10   Druckbare Version zeigen
Auwi Männlich
Mitglied
Beiträge: 9.766
AW: umkehrbare chem.Reaktion, Kc Berechnung, Druckänderung

Nein, in diesem Fall hat der Zähler nur (mol/l)2
der Nenner aber (mol/l)4

Ich mach Dir einen Vorschlag, kläre, ob es sich a) um die Ausgangskonzentrationen handelt, und b) ob die Gleichgewichtskonstante stimmt (nach meinen Kenntnissen könnte sie so um 1 (l/mol)2 liegen). c) bei welcher Temperatur das Gleichgewicht gelten soll, und d) ob es sich nicht um Partialdrucke handelt. Denn für einen solchen Fall, bei dem die Zahl der Edukte anders ist als die Zahl der Produkte gilt eben nicht:
Kc = Kp
dann erkläre ich Dir alles genau.

War selber mal Lehrer an einer solchen Schule ..
Auwi ist offline   Mit Zitat antworten
Alt 19.11.2009, 21:37   #11   Druckbare Version zeigen
existenz weiblich 
Mitglied
Themenerstellerin
Beiträge: 15
AW: umkehrbare chem.Reaktion, Kc Berechnung, Druckänderung

Ok, vielen Dank.
Ich versuche es morgen zu klären, hoffe nur ich finde den Lehrer.
Ach und was Temperatur angeht, im Normalfall gilt da doch immer 25° wenn nichts anderes gegeben ist..steht so jedenfalls in der Formelsammlung. Das Wort "Partial"druck hab ich noch nie gehört, also denke ich nicht das es irgendwas damit zu tun hat.

Aus den Hefteinträgen wird erkenntlich das KC immer viel größer als 1 sein sollte. Also so als Ziel festgelegt(dann wär das mit den 100 ja ideal). Und KC= CRP/ CAus. Schätze das soll Reaktionsprodukt und Ausgangsprodukt heißen.
existenz ist offline   Mit Zitat antworten
Alt 20.11.2009, 17:15   #12   Druckbare Version zeigen
existenz weiblich 
Mitglied
Themenerstellerin
Beiträge: 15
AW: umkehrbare chem.Reaktion, Kc Berechnung, Druckänderung

So, den Lehrer hab ich nicht gefunden, hatte auch kaum Zeit wegen einer Klausur. Allerdings haben mit eure Antowrten schon sehr weiter geholfen, vielen Dank!
Müsste nur noch wissen wie ich auf heraus finde das die Gleichung exotherm ist. Kann man das berechen oder gibt es da Regeln?
existenz ist offline   Mit Zitat antworten
Alt 20.11.2009, 17:44   #13   Druckbare Version zeigen
Auwi Männlich
Mitglied
Beiträge: 9.766
AW: umkehrbare chem.Reaktion, Kc Berechnung, Druckänderung

Da die Standardbildungsenthalpie von NH3 negativ ist, und die der Elemente links = Null, ist die Reaktion exotherm ! (ohne jede Rechnung)
Auwi ist offline   Mit Zitat antworten
Alt 20.11.2009, 17:58   #14   Druckbare Version zeigen
existenz weiblich 
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Themenerstellerin
Beiträge: 15
AW: umkehrbare chem.Reaktion, Kc Berechnung, Druckänderung

Ok vielen Dank, hoffe das wird Montag was
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