Reaktionsenthalpie berechnen 9 (thermo-21) In einer Posterrolle (Durchmesser 6 cm, Länge 72 cm) werden wenige Tropfen Pentan (1/4 ml) gegeben und mit das Luft-Pentan-Gemisch entzündet. a) Berechne die Reaktionsenthalpie. b) Experimentell zeigt es sich, dass zu viel Pentan keine bessere Explosion liefert, das Luft-Pentan-Gemisch sollte also optimal sein. Berechne die maximale Menge an Pentan. Hintergrund: wunderbarer Versuch für den Unterricht. Hinweis: unbekannte Grössen – Moleküle selber eruieren.

  Aufgabe: thermo-21    

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In einer Posterrolle (Durchmesser 6 cm, Länge 72 cm) werden wenige Tropfen Pentan (1/4 ml) gegeben und mit das Luft-Pentan-Gemisch entzündet.
a) Berechne die Reaktionsenthalpie.
b) Experimentell zeigt es sich, dass zu viel Pentan keine bessere Explosion liefert, das Luft-Pentan-Gemisch sollte also optimal sein. Berechne die maximale Menge an Pentan.
Hintergrund: wunderbarer Versuch für den Unterricht.
Hinweis: unbekannte Grössen – Moleküle selber eruieren.

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Lösung:

Hinweis: Pentan C₅H₁₂, M(C₅H₁₂), Dichte(C₅H₁₂) = 0.63 g/ml

1. Annahmen:
       Pentan C₅H₁₂, M(C₅H₁₂) = 72 g/mol
       Dichte(C₅H₁₂) = 0.626 g/ml
       dHf0(C₅H12) = -147 kJ/mol
       Alle beteiligten Stoffe gasförmig
       Experiment bei 25℃ (293 K)
2. a) Reaktionsgleichung:
       1·C₅H₁₂ (g) + 8·O₂ (g) ⇄ 5·CO₂(g) + 6·H₂O(g)
3. ΔHoR = ∑ΔHof(Produkte) – ∑ΔHof(Edukte)
   ΔHoR = (5· ΔHof(CO₂,g) + 6· ΔHof(H₂O, g)) – ( ΔHof(C₅H₁₂, g) + 8· ΔHof(O₂,g))
   ΔHoR = (5·-393 + 6·-242) – (-147 + 8·0) = -3270 kJ/mol
4. wirkliche freigesetzte Energie:
   Dichte(C₅H₁₂) = 0.626 g/ml
   Somit 1/4 ml: 0.15 Gramm (=0.0021 mol)
   E = – 6.81 kJ
5. b) Berechnung maximale Menge Pentan
6. Volumen Posterrolle:
       V = pi · r² · h = 3.141 · 0.03² · 0.72 = 0.00204 m³
       V ca. 2 Liter
7. ideales Gas 1 mol bei …
       0℃ (273 K) 22.4 l
       25℃ (298 K): 24 Liter
       2 Liter (Vol. Posterrolle) also: 1/12 mol
8. Luft besteht zu 20% O₂, 80% N₂
       somit 1/60 mol O₂ in der Posterrolle
       Aufgrund Reaktionsgleichung 8· weniger C₅H₁₂ als O₂, d.h. also 1/480 mol C₅H₁₂
       Mit M(C₅H₁₂) = 72 g/mol folgt 0.15 Gramm C₅H₁₂
       Mit Dichte(C₅H₁₂) = 0.63 g/ml folgt also ca. 1/4 ml C₅H₁₂

Es werden also 6.81 kJ freigesetzt. Die maximale Menge an Pentan beträgt ca. 1/4 ml

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