Allgemeine Chemie
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Allgemeine Chemie Fragen zur Chemie, die ihr nicht in eines der Fachforen einordnen könnt, gehören hierher.

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Alt 07.06.2010, 00:03   #1   Druckbare Version zeigen
-Heiko-  
Mitglied
Themenersteller
Beiträge: 5
Verbrennung von Ethanol

Hallo liebe Leute,

Ich habe 2 kleine Fragen zu einer eigentlich recht simplen Aufgabe. Ich bin absoluter Laeie und Anfänger, entschuldigt bitte sprachliche Ungenauigkeiten etc.
Hier der Aufgabentext aus Mortimer (9.Aufl, Aufg 20.2):

Bei einer Verbrennung von 1,000 g Ethanol, H2C2OH (l), in einem Bombenkalorimeter werden bei 25°C 29,62 kJ Wärme freigesetzt. Die Reaktionsprodukte sind CO2 (g) und H2O (l).
a) Wie groß ist die Reaktinsenergie?
b) Wie groß ist die Standard-Reaktionsenthalpie für die Verbrennung von Ethanol?

So... Normalerweise bin ich bei Aufgaben dieses Types erfolgreich immer so vorgegangen:
- Reaktionsgleichung aufstellen und ausgleichen
- n bestimmen. Mir wurde erklärt, dies wäre einfach immer die Anzahl der gasf. Moleküle der Edukte subtrahiert von den gasf. Moleküle der Produkte.
- Gleichung dH = dU + pdV nach dU umstellen.
- pdV durch 101,3 kPa * 24,465 L/mol * n berechnen und mit gegebenem dH nun dU ausrechnen. Fertig.

Dies funktionierte hier nun nicht. In der Lösung von a) wurde die Stoffmenge des Ethanols durch n= m/M ausgerechnet. Dann wurde einfach diese 29,62 kJ (in negativer Form, da Wäre frei wird) durch diese Stoffmenge geteilt und fertig.

1. Frage: Sind die in der Aufg angegebenen 29,62 kJ Wärme mein dH (also die Reaktionsenthalpie)
2. Frage: Warum konnte ich sonst die Stoffmenge n einfach wie bei meiner VOrgehensweise beschrieben berechnen und hier auf einmal nicht?
3. Frage: Warum löst das bereits die Aufgabe ohne dass ich überhaupt etwas mit p oder V berechne??

die b) wurde in der Lösung so gelöst: Die Stoffmenge wird nun wieder berechnet wie ich es auch kenne. (s.o.)
pdV wird plötzlich negativ?

1. Frage: Warum wird die Stoffmenge hier wieder anders berechnet? Wann richte ich mich nach welcher Regel?
2. Frage: Warum wird pdV negativ?

Und noch eine ganz allgemeine Frage:
n hat ja die Einheit mol. Wenn ich bei der verwendeten Formel oder auch bei dH= dU+nRT das "mol" verwende kürzt sich diese Einheit doch raus? In Lösungen scheint n Einheitlos. Was ist nun richtig??

Ich danke euch viemals!!

Heiko
-Heiko- ist offline   Mit Zitat antworten
Alt 07.06.2010, 10:39   #2   Druckbare Version zeigen
M.T.  
Mitglied
Beiträge: 2.306
AW: Verbrennung von Ethanol

Ist der Vorgang isochor oder isobar? Wird in der Lösung mit pdV gerechnet?
M.T. ist offline   Mit Zitat antworten
Alt 07.06.2010, 12:10   #3   Druckbare Version zeigen
DrGeorg Männlich
Mitglied
Beiträge: 848
AW: Verbrennung von Ethanol

Zitat:
Zitat von -Heiko- Beitrag anzeigen
Bei einer Verbrennung von 1,000 g Ethanol, H2C2OH (l), in einem Bombenkalorimeter werden bei 25°C 29,62 kJ Wärme freigesetzt. Die Reaktionsprodukte sind CO2 (g) und H2O (l).
Du hast hoffentlich nicht mit H2C2OH gerechnet?
Was die Frage nach isochor oder isobar betrifft,
wird in der Aufgabenstellung angegeben:
Zitat:
Reaktionsprodukte sind CO2 (g) und H2O (l)
Georg
DrGeorg ist offline   Mit Zitat antworten
Alt 07.06.2010, 13:11   #4   Druckbare Version zeigen
M.T.  
Mitglied
Beiträge: 2.306
AW: Verbrennung von Ethanol

Woran kann man das erkennen, ob isobar oder isochor? Die Produkte sind die gleichen. Oder am Aggregatzustand? Ist das CO2 unter Druck nicht mehr gasförmig?



Ich habe noch eine Berechnungsformel zu einem anderen Bombenkalorimeter gefunden:

http://www.chemieonline.de/forum/showthread.php?t=158547
M.T. ist offline   Mit Zitat antworten
Alt 07.06.2010, 23:36   #5   Druckbare Version zeigen
-Heiko-  
Mitglied
Themenersteller
Beiträge: 5
AW: Verbrennung von Ethanol

Danke für eure Antworten!

Offensichtlich ist die Aufgabe oder Thematik doch nicht ganz so trivial??

Auf jeden Fall hilft es mir leider nicht.
@M.T.: Ich habe die komplette Aufgabenstellung hingeschrieben. Wenn du mit fast 400 Beiträgen nicht weißt ob das isochor oder isobar ist, dann traue ich mich kaum da ne Vermutung anzustellen. Ich weiß es wirklich nicht.

@DrGeorg: Nein, das war nur ein Tippfehler, entschuldige. Richtig heißt es natürlich H5C2OH


Kann mir niemand helfen diese Aufgabe und meine Fragen zu klären?
Ich danke euch für jeden Tip!
-Heiko-
-Heiko- ist offline   Mit Zitat antworten
Alt 08.06.2010, 08:18   #6   Druckbare Version zeigen
M.T.  
Mitglied
Beiträge: 2.306
AW: Verbrennung von Ethanol

Dann probier es mal so:

a) isochor: dU = Q

dU wird pro mol Ethanol ausgerechnet, deshalb die Division durch die Stoffmenge (n = m / M) des Ethanols.

b) delta n ist hier jetzt die Anzahl der gasf. Moleküle der Edukte subtrahiert von den gasf. Moleküle der Produkte für die Umsetzung von 1 mol Ethanol.

dH = dU + vdp = Q + vdp = Q + delta n * R * T = - 29,62 kJ/mol / n(Ethanol) + (-1) * R * 298 K

C2H5OH + 3 O2 --> 2 CO2 + 3 H2O

delta n hier einheitenlos einsetzen (delta n muß durch 1 mol Formelumsatz geteilt werden), deshalb ist die Formel in http://www.chemieonline.de/forum/showthread.php?t=158547 besser.

Geändert von M.T. (08.06.2010 um 08:43 Uhr)
M.T. ist offline   Mit Zitat antworten
Alt 08.06.2010, 17:52   #7   Druckbare Version zeigen
-Heiko-  
Mitglied
Themenersteller
Beiträge: 5
AW: Verbrennung von Ethanol

Ich verstehe leider nicht was du meinst. dU = Q
Durch die Division durch die Stoffmenge erhält man die Reaktionsenergie pro Mol wenn ich das richtig verstanden habe. Aber wo steht in der Aufgabe dass das gefragt ist? Oder woher weiß ich dass ich die Reaktionsenergie auf 1 Ml beziehen muss?

Den Unterschied in der von dir genannten Gleichung seh ich nicht. Aber ich merke mir einfach die Stoffmenge n ohne Einheit einzusetzen wenn das besser passt.

Bin für alle weiteren Tips oder Hilfen sehr dankbar. Die Aufgabe lässt mich zweifeln ob ich überhaupt irgendwas verstanden habe...
-Heiko- ist offline   Mit Zitat antworten
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Alt 09.06.2010, 08:10   #8   Druckbare Version zeigen
M.T.  
Mitglied
Beiträge: 2.306
AW: Verbrennung von Ethanol

Zitat:
Ich verstehe leider nicht was du meinst. dU = Q
Hier ein Verweis auf ein Lehrbuch: http://books.google.de/books?id=RIlzXKEi5jwC&pg=PA107&lpg=PA107&dq=dH+isochor&source=bl&ots=0hKzQZ89ym&sig=_rSKRHn70NQHzTJ2UJr5hGEfQkM&hl=de&ei=h8nFS6jALI6YOPDiuLoP&sa=X&oi=book_result&ct=result&resnum=3&ved=0CA4Q6AEwAjge#v=onepage&q=dH%20isochor&f=false

Kapitel 7.1

"U2 - U1 = Q12"


Zitat:
Durch die Division durch die Stoffmenge erhält man die Reaktionsenergie pro Mol wenn ich das richtig verstanden habe. Aber wo steht in der Aufgabe dass das gefragt ist? Oder woher weiß ich dass ich die Reaktionsenergie auf 1 Mol beziehen muss?
Ob du die Reaktionsenergie für 1,000 g Ethanol oder für 1 mol Ethanol angibst ist letztlich beides richtig, nur muß es auch genau gekennzeichnet sein, was gemeint ist.
M.T. ist offline   Mit Zitat antworten
Alt 20.06.2010, 23:32   #9   Druckbare Version zeigen
-Heiko-  
Mitglied
Themenersteller
Beiträge: 5
AW: Verbrennung von Ethanol

Danke für eure Hilfe.

Eine Sache verstehe ich noch nicht. Ist die in der Aufgabenstellung angegebene freiwerdende Wärme nun in meiner Gleichung das dH oder das dQ? Also die Enthalpie oder die Energie?
Ich verstehe den Unterschied einfach nicht.

Danke euch!
-Heiko- ist offline   Mit Zitat antworten
Alt 21.06.2010, 08:25   #10   Druckbare Version zeigen
M.T.  
Mitglied
Beiträge: 2.306
AW: Verbrennung von Ethanol

Es gilt:

isochor: {\Delta U = Q}
isobar: {\Delta H = Q}

Deshalb ist die Kenntnis der Prozeßführung wichtig.

Deine Fomel: dH = dU + pdV gilt für dp = 0 (=isobar) denn:

das ist die Ableitung von H = U + pV

Umstellung ergibt: dH = dU + pdV + Vdp

und nur bei dp = 0 erhält man dH = dU + pdV

Geändert von M.T. (21.06.2010 um 08:31 Uhr)
M.T. ist offline   Mit Zitat antworten
Alt 22.06.2010, 18:32   #11   Druckbare Version zeigen
-Heiko-  
Mitglied
Themenersteller
Beiträge: 5
AW: Verbrennung von Ethanol

Ok, vielen Dank!

Also kann ich bei jeglichem isobaren Prozess die Formel benutzen. Die Reaktionsenergie ist in diesem Fall dU. Richtig?

Wie würde dann aber die Formel bei einem isochoren Prozess aussehen??
dU = Q. Also entspricht die innere Energie der Wärme?
Findet nun also eine Verbrennung in einem geschlossenen Gefäß (isochor) statt und ich soll die Reaktionsenergie berechnen, dann ist dH meine Reaktionsenergie?

Mir ist die Unterscheidung zwischen dH und dU immer noch nicht ganz klar fürchte ich.
Ich danke für eure Geduld!!
-Heiko- ist offline   Mit Zitat antworten
Alt 23.06.2010, 08:33   #12   Druckbare Version zeigen
M.T.  
Mitglied
Beiträge: 2.306
AW: Verbrennung von Ethanol

Zitat:
Die Reaktionsenergie ist in diesem Fall dU. Richtig?
Mit Energie meint man die innere Energie U. Reaktionsenergie bedeutet

U2 - U1 = {\Delta U}

Zitat:
Wie würde dann aber die Formel bei einem isochoren Prozess aussehen??
dU = Q. Also entspricht die innere Energie der Wärme?
Die Reaktionsenergie entspr. der Wärme. Genaugenommen ist dU nicht gleichzusetzen mit {\Delta U}.

Zitat:
Findet nun also eine Verbrennung in einem geschlossenen Gefäß (isochor) statt und ich soll die Reaktionsenergie berechnen, dann ist dH meine Reaktionsenergie?
H ist die Enthalpie. Für die Reaktionsenergie gilt: {\Delta U = Q}.
M.T. ist offline   Mit Zitat antworten
Alt 24.06.2010, 07:54   #13   Druckbare Version zeigen
M.T.  
Mitglied
Beiträge: 2.306
AW: Verbrennung von Ethanol

Zitat:
Unterscheidung zwischen dH und dU
Beschreibung des 1. Hauptsatzes der Thermodynamik für das geschlossene System:
{\Delta U = Q + W}

Oft als Definition der Enthalpie zu finden:
{H = U + pV}
M.T. ist offline   Mit Zitat antworten
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