Physikalische Chemie
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Correlation Sepctroscopy of Surfaces, Thin Films and Nanostructures
J. Berakdar, J. Kirschner (Hrsg.)
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Physikalische Chemie Ob Elektrochemie oder Quantenmechanik, das Feld der physikalischen Chemie ist weit! Hier könnt ihr Fragen von A wie Arrhenius-Gleichung bis Z wie Zeta-Potential stellen.

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Alt 11.06.2018, 18:53   #1   Druckbare Version zeigen
Lazer  
Mitglied
Themenersteller
Beiträge: 4
Kalkbrennen Gleichgewichtskonstante Aufgabe

Hey Leute,
Mein Prof hat uns letztens folgende Aufgabe gestellt bei der ich absolut nicht weis wie ich anfangen soll:

Beim Kalkbrennen gemäß der Reaktionsgleichung
CaCO3(s) -> CaO(s)+CO2(g)

stellt sich eine Temperatur von 850°C ein CO2-Druck von 366 Torr ein.

Auf welche Temperatur muss der Kalk erhitzt werden, damit der CO2-Druck 1 atm erreicht? Die Reaktionsenthalpie kann im betrachteten Temp. Bereich mit deltaHR=134,75 kj/mol näherungsweise als konstant angenommen werden.
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Alt 11.06.2018, 21:08   #2   Druckbare Version zeigen
Adders Männlich
Mitglied
Beiträge: 561
AW: Kalkbrennen Gleichgewichtskonstante Aufgabe

Im Gleichgewicht gilt:
{\Delta _RG^o = -RT\cdot lnK}


K ist der Reaktionsquotient im Gleichgewicht. Im Fall dieser Reaktion wäre das:
{K=\frac{a_{CaO(s)}\cdot p_{CO_2(g)}}{a_{CaCO_3(s)}}}.


Da die Aktivität a von Feststoffen = 1 ist vereinfacht sich der Ausdruck zu:
{K=p_{CO_2(g)}}. Richtiger wäre statt des Druckes dort die Fugazität (f), aber das sei jetzt mal egal.


Du kannst also nun die oberste Gleichung nach T umformen und die gegebenen Werte einsetzen:


{T=\frac{\Delta _RG^o}{-R\cdot lnp_{CO_2(g)}}}


Ich hoffe, dass mir kein Fehler unterlaufen ist.
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Alt 11.06.2018, 21:41   #3   Druckbare Version zeigen
Lazer  
Mitglied
Themenersteller
Beiträge: 4
AW: Kalkbrennen Gleichgewichtskonstante Aufgabe

Danke für die schnelle Antwort
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Alt 11.06.2018, 22:13   #4   Druckbare Version zeigen
Adders Männlich
Mitglied
Beiträge: 561
AW: Kalkbrennen Gleichgewichtskonstante Aufgabe

Oh, mir ist gerade aufgefallen, dass {\Delta _R G^o} ja gar nicht gegeben ist, sondern {\Delta _R H^o}. Dann macht das natürlich nur bedingt Sinn. :/
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Alt 12.06.2018, 09:36   #5   Druckbare Version zeigen
Lazer  
Mitglied
Themenersteller
Beiträge: 4
AW: Kalkbrennen Gleichgewichtskonstante Aufgabe

Ja das war auch mein erstes Problem, gibts da ne Möglichkeit auf \Delta G zu kommen ?
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Alt 12.06.2018, 09:41   #6   Druckbare Version zeigen
safety  
Mitglied
Beiträge: 1.424
AW: Kalkbrennen Gleichgewichtskonstante Aufgabe

Ja das war auch mein erstes Problem, gibts da ne Möglichkeit auf \Delta G zu kommen ?
Van't Hoffsche Reaktionsisobare.
Fixpunkt bei 850°C ist gegeben, Steigung über Reaktionsenthalpie ist ebenfalls gegeben.
safety ist offline   Mit Zitat antworten
Alt 12.06.2018, 18:19   #7   Druckbare Version zeigen
Adders Männlich
Mitglied
Beiträge: 561
AW: Kalkbrennen Gleichgewichtskonstante Aufgabe

Mir ist noch eingefallen:



Wenn das so stimmt, wie ich das oben geschrieben habe, dann kannst du ja einfach mit den gegebenen Werten für den Anfangsdruck und die Anfangstemperatur das {\Delta _R G^o} ausrechnen und dann im Anschluss mit diesem Wert und der weiteren Temperatur die neue Gleichgewichtskonstante K also den Druck bestimmen.
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Alt 12.06.2018, 21:42   #8   Druckbare Version zeigen
Lazer  
Mitglied
Themenersteller
Beiträge: 4
AW: Kalkbrennen Gleichgewichtskonstante Aufgabe

Danke ich versuche es mal
Lazer ist offline   Mit Zitat antworten
Alt 13.06.2018, 08:00   #9   Druckbare Version zeigen
safety  
Mitglied
Beiträge: 1.424
AW: Kalkbrennen Gleichgewichtskonstante Aufgabe

Zitat:
Zitat von Adders Beitrag anzeigen
{K=p_{CO_2(g)}}
Sie haben die Gleichgewichtskonstante Kp bei 850°C aus dem Hinweis, dass der Partialdruck 366 Torr = 0,481579 atm ist. Sie haben den Zahlenwert der Reaktionsenthalpie (der über dem betrachteten Temperaturintervall konstant sein soll). Gesucht ist die Temperatur, bei der der Partialdruck 1 atm beträgt.
{K_p(T)=p_{CO_2}(T)}
Die van't Hoffsche Reaktionsisobare bei konstantem Druck:
{\frac{d}{dT}ln(K_p)=\frac{\Delta_RH}{RT^2}}
in intergrierter Form:
{ln \frac{K_{p2}}{K_{p1}}=ln \frac{p_{CO_2}(T_2)}{p_{CO_2}(T_1)}}=\frac{-\Delta_RH}{R} \cdot (\frac {1}{T_2}-\frac {1}{T_1})}
Auflösen nach der unbekannten Temperatur und fertig.

Geändert von safety (13.06.2018 um 08:15 Uhr)
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Stichworte
chemie, gleichgewichts, konstante, physikalische

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