Satz von Hess – Berechnung der Reaktionsenthalpie

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Satz von Hess – Berechnung der Reaktionsenthalpie Übung
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Definiere den Satz von Hess.
TippsDer Satz von Hess beschäftigt sich mit dem Energiegehalt einer Reaktion.
LösungBeim Satz von Hess geht es um Enthalpieänderungen. Es geht also darum, dass sich der Energiegehalt des Zustands 1 vom Energiegehalt des Zustands 2 unterscheidet. Es ist dabei aber völlig egal, über welchen Reaktionsweg der Zustand 2 ausgehend vom Zustand 1 erreicht wurde. Der Energiegehalt der Reaktion ist also unabhängig vom Reaktionsweg.
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Formuliere die Gesamtgleichung.
TippsDie Produkte von Teilgleichung 1 sind die Edukte in Teilgleichung 2.
Wenn du von A über B zu C kommst, kannst du auch direkt von A zu C kommen.
LösungWenn bei einer Reaktion A Produkte entstehen, die in einer nächsten Reaktion B weiter reagieren, dann können die Reaktionen A und B auch zusammengefasst werden, sodass aus den Edukten von Reaktion A direkt die Produkte von Reaktion B werden.
In unserem Beispiel wird also aus Kohlenstoff und Sauerstoff direkt Kohlendioxid.
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Berechne die fehlende Reaktionsenthalpie.
TippsDie Reaktionsenthalpie von A zu C ist immer gleich, egal ob der Weg über den Stoff C oder den Stoff D geht.
Die Reaktionsenthalpie von A zu C setzt sich aus den Enthalpien der Teilgleichungen A zu B und B zu C zusammen.
Die Reaktion ist exotherm, bekommt also ein negatives Vorzeichen.
LösungWie du gelernt hast, bleibt die Reaktionsenthalpie gleich, egal auf welchem Weg ein Stoff A zu C wird. In unserem Beispiel wird zunächst einmal der Stoff D gebildet und ebenso wird der Stoff B gebildet. Wenn du nun wissen möchtest, wie groß die Enthalpie zur Bildung des Stoffes B aus A ist, kannst du zunächst die Enthalpie für die gesamte Reaktion A zu C berechnen, indem du die Teilgleichungen A zu D und D zu C addierst. Du erhältst also einen Wert von -540 kJ. Egal über welchen Weg, von A zu C werden immer 540 kJ frei. Nun kennst du die Reaktionsenthalpie für die gesamte Reaktion. Da du auch weißt, dass von B zu C 240 kJ freiwerden, kannst du diesen Wert einfach vom Gesamtbetrag subtrahieren. Für die Teilgleichung A zu B bleiben dann noch -300 kJ/mol übrig.
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Berechne die Reaktionsenthalpie für die Gesamtgleichung.
TippsDie Gesamtgleichung A zu C umfasst die Teilgleichungen A zu B und B zu C.
LösungDie Gesamtreaktion ist in diesem Fall die Reaktion von A zu C. Wie du im Satz von Hess gelernt hast, wirkt sich der Weg, über den ein Stoff entsteht, nicht auf seinen Energiegehalt aus. Wenn der Stoff C aus A also erst über den Stoff B gebildet wird, dann lassen sich auch die Reaktionsenthalpien einfach addieren, um die Reaktionsenthalpie der gesamten Reaktion zu erhalten. In diesem Fall sind es also
$-140~kJ/mol + -230~kJ/mol = -370~kJ/mol$.
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Nenne eine Anwendungsmöglichkeit des Satzes von Hess.
TippsDer Satz von Hess befasst sich mit Energiegehalten von Stoffen.
Bei einer Reaktion $A \rightarrow B \rightarrow C$ lässt sich die Reaktionsenthalpie von A zu C aus den Teilenthalpien von A zu B und B zu C berechnen.
LösungDer Satz von Hess befasst sich mit den Energiegehalten von Stoffen. Er stellt dar, dass es für die Reaktionsenthalpie einer Reaktion egal ist, über welchen Weg ein Produkt aus einem Edukt entstanden ist. Wenn nun die Enthalpieänderung der Gesamtgleichung genauso groß ist wie die Summe der einzelnen Enthalpien der Teilreaktionen, dann lässt sich leicht eine Enthalpie, die nicht experimentell ermittelt werden kann, durch die Berechnung aus den Teilenthalpien bestimmen.
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Bestimme den Energiegehalt folgender Stoffe.
TippsHaben die Enthalpien ein negatives Vorzeichen, heißt das, dass Energie bei den Reaktionen frei wird.
Wird Energie frei, haben die Ausgangsstoffe einen größeren Energiegehalt als die Produkte.
Überlege dir, welche einzelnen Reaktionen nacheinander ablaufen. Der „Startpunkt“ hat dann also den größten Energiegehalt und der „Endpunkt“ den geringsten Energiegehalt.
LösungDie Reaktionsenthalpien der Reaktionen haben ein negatives Vorzeichen. Das bedeutet, dass Energie frei wird. Die Ausgangsstoffe haben demzufolge eine größere Enthalpie als die Produkte. $A + B$ reagieren zu $C + D$, also haben $A + B$ einen höheren Energiegehalt als $C + D$. $C + D$ reagieren dann weiter zu $E$. Also müssen auch diese Stoffe wieder einen höheren Energiegehalt haben als $E$. Du kannst so nun also die einzelnen Energiegehalte der Stoffe in die richtige Reihenfolge bringen.
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