Rainer Steiger

Textantwort:

Wertetabelle:

	ΔHof(kJ·mol-1)	So(J·K-1·mol-1)
EtOH(l)	-277	161
O2 (g)	0	205
CO2 (g)	-393	214
H2O (l)	-286	67

1. Reaktionsgleichung:
       1·C₂H₅OH + 3·O₂ ⇄ 2·CO₂(g) + 3·H₂₀(l)
2. ΔHoR = ∑ΔHof(Produkte) – ∑ΔHof(Edukte)
   ΔHoR = (2· ΔHof(CO₂,g) + 3· ΔHof(H₂O, l)) – ( ΔHof(C₂H₅OH, l) + 3· ΔHof(O₂,g))
   ΔHoR = (2·-393 + 3·-286) – (-277 + 3·0) = -1367 kJ/mol (Analog zur Aufgabe thermo-107)
   ΔSoR = (2·S^o(CO₂,g) + 3·S^o(H₂O, l)) – (S^o(C₂H₅OH, l) + 3·S^o(O₂,g))
   ΔSoR = (2·214 + 3·67) – (161 + 3·205) = -147 J·mol^-1·K^-1
   ΔGoR = ΔHoR – T· ΔSoR
   ΔGoR = -1367 – (273+37)·-0.147 = -1321.43 kJ/mol

Das Resultat ist ein wenig weniger exergonisch wie die ähnliche Berechnung der Aufgabe 107. Quintessenz: die benötigte Menge Alkohol wäre um ca. 4% grösser.

Textantwort:

1. Reaktionsgleichung:
       1·C₂H₅OH + 3·O₂ ⇄ 2·CO₂(g) + 3·H₂₀(l)
2. ΔHoR = ∑ΔHof(Produkte) – ∑ΔHof(Edukte)
   ΔHoR = (2· ΔHof(CO₂(g)) + 3 ΔHof(H₂O(l))) – ( ΔHof(C₂H₅OH) + 3· ΔHof(O₂))
   ΔHoR = (2·-393 + 3·-286) – (-278 + 3·0) = -1366 kJ/mol
   Somit weiss man nun, dass pro Mol Ethanol 1366 kJ freigesetzt werden
3. Nächste zu lösende Frage: Wie viel Gramm Ethanol sind im Schnaps?
   1 Liter Schnaps, 40%, dh. 400 ml reinen Ethanol. Mit der Dichte von 0.9 g/ml ergeben sich somit 360 Gramm Ethanol
4. M(C₂H₅OH) = 46 g/mol, somit
   n= m/M = 360 / 46 = 7.8 mol
5. Pro Flasche Schnaps sind somit 7.8 mol à -1366 kJ, also – 10690 kJ enthalten
6. Für einen Tagesbedarf von 9200 kJ braucht es also ca. 860 ml

Textantwort:

ΔHoR = [ ΔHof(CO(g)) + 3· ΔHof(H₂(g))] – [ ΔHof(CH₄) + ΔHof(H₂O(l))] ΔHoR = 249.5 kJ/mol = [x + 3·0]-[-74.85 + -285.83]
x = …

Textantwort:

1. Verbrennen von Ethin:
   1·C₂H₂(g) + 5/2·O₂(g) → 1·H₂O(g) + 2·CO₂(g)
   ΔHoR = ∑ΔHof(Produkte) – ∑ΔHof(Edukte)
   ΔHoR = (1·-285+2·-393)-(1·227+5/2·0) = -1298 kJ/mol
2. Verbrennen von Methan:
   1·CH₄(g) + 2·O₂(g) → 2·H₂O(g) + 1·CO₂(g)
   ΔHoR = ∑ΔHof(Produkte) – ∑ΔHof(Edukte)
   ΔHoR = (2·-285+1·-393)-(1·-75+2·0) = -880 kJ/mol

Die Rechnung zeigt, dass pro Umsatz eines Mols Ethins circa 1.5 mal mehr Energie freigesetzt wird als beim Methan.

Textantwort:

Reaktionsgleichung: NH₄NO₃ → NO–3(aq) + NH+4(aq)
ΔHof(NH₄NO₃) = -366 kJ/mol
ΔHof(NO–3(aq) = -207 kJ/mol
ΔHof(NH+4(aq)) = -132 kJ/mol

1. ΔHoR = ∑ΔHof(Produkte) – ∑ΔHof(Edukte)
2. ΔHoR = (-207 + -132) – (-366) = + 27 kJ/mol
3. Interpretation: pro Mol Ammoniumnitrat werden 27 kJ 'verbraucht', um in Lösung zu gehen.
4. Gegeben waren aber nicht ein Mol NH₄NO₃, sondern nur 25 Gramm. Ein Mol NH₄NO₃ entsprechen 80 Gramm, somit werden 8.44 kJ (27·25/80) investiert, um die Lösung zu kühlen.
5. Mit Q = m·c·ΔT ergibt sich
   ΔT = Q/(m·c·) = 8440 J / (0.075 kg · 4180 J/(K·kg)) = + 26.9 K
6. Da die Reaktion endotherm ist (dHR0 > 0), kühlt sie sich um 26.9 K (resp. 26.9℃ ) ab.

Textantwort:

ΔHof(C₆H₁₂O₆) = -1268 kJ/mol
ΔHof(O₂)(g) = 0 kJ/mol
ΔHof(C₂H₅OH)(l) = -278 kJ/mol
ΔHof(H₂O)(g) = -286 kJ/mol
ΔHof(CO₂) = -393 kJ/mol

a) Verbrennungsreaktion:
C₆H₁₂O₆ + 6·O₂(g) ⇄ 6·CO₂(g) + 6·H₂O(l)
ΔHoR = ∑ΔHof(Produkte) – ∑ΔHof(Edukte)
ΔHoR = (6·-393 + 6·-286)-(-1268+6·0) = – 2806 kJ/mol

b) Gärung:
C₆H₁₂O₆ ⇄ 2·C₂H₅OH(l) + 2·CO₂(g)
Hinweis: C₂H₅OH nennt sich Alkohol
ΔHoR = ∑ΔHof(Produkte) – ∑ΔHof(Edukte)
ΔHoR = (2·-278 + 2·-393)-(-1268) = – 74 kJ/mol

Textantwort:

M(Traubenzucker) = M(C₆H₁₂O₆) = 180 Gramm
Mit 60 g C₆H₁₂O₆ x kJ, bei einem Mol (=180 g) somit 3·x.
ΔHof(C₆H₁₂O₆) = 3·x kJ/mol.

Textantwort:

Folgende Werte für ΔHof können aus Tabellen entnommen werden. Falls ein Wert nicht gefunden wird: allgemein weiterrechnen mit x, y etc.
H₂(g) + 1/8 S₈ (s) ⇄ H₂S(g)
ΔHof(H₂(s)) = 0 kJ/mol
ΔHof(S₈(s)) = 0 kJ/mol
ΔHof(H₂(g)) = x kJ/mol
ΔHoR = ∑ΔHof(Produkte) – ∑ΔHof(Edukte)
ΔHoR = ΔHof(H₂S(s)) – ( ΔHof(H₂(s)) + 1/8 ΔHof(S₈(s)) )
ΔHoR = x – (0 + 0) = x

Textantwort:

1. CO₂(s) sublimiert zu CO₂(g):

       ΔSoR > 0, ΔHoR > 0

       ΔSoR > 0, da CO₂ von fest (s) zu gasförmig (g) überführt wird

       ΔHoR > 0, da CO₂ zuerst verflüssigt und dann in den gasförmigen Zustand überführt wird, endothermer Vorgang

2. Erwärmung von CaCO₃(s):

       ΔSoR > 0, ΔHoR > 0

       ΔSoR bei einer Temperaturerhöhung bewegen sich die Teilchen heftiger (hin und her), dS daher > 0

       ΔHoR > 0, da Erwärmung, sprich es muss Energie investiert werden, endothermer Vorgang

3. CO₂(g) + CaO(s) → CaCO₃(s):

       ΔSoR < 0, ΔHoR < 0

       ΔSoR < 0, da aus zwei Teilchen ein Teilchen wird. Zudem zum Teil Übergang aus Gasphase in feste Phase.

       Experiment (oder könnte berechnet werden), exothermer Vorgang, ΔHoR < 0

4. H₂O(s) → H₂O(l) → H₂O(g) → 0.5·O₂(g) + H₂(g):

       ΔSoR > 0, ΔHoR > 0

       ΔSoR > 0, da Übergänge von fest → flüssig → gasförmig, zudem entstehen mehr Teilchen

       ΔHoR > 0, Alltagserfahrung: überführen von fest → flüssig etc. braucht Energie, endothermer Vorgang

5. Ba(OH)₂(s) + 2·NH₄SCN(s) → Ba(SCN)₂(aq) + 2·NH₃(g) + 2·H₂O(l):

       ΔSoR > 0, ΔHoR > 0

       ΔSoR > 0, da aus den zwei Feststoffen eine Flüssigkeit, ein Gas und im Wasser aquatisierte Ba(SCN)₂ vorliegt

       Experiment, typische Kältemischung. Beim Vermengen der beiden Salze kühlt sich die Mischung ab, endothermer Vorgang, ΔHoR > 0

6. NH₃(g) + HCl(g) → NH₄Cl(s):

       ΔSoR < 0, ΔHoR < 0

       ΔSoR < 0, aus zwei (Gas)-Teilchen wird ein Teilchen

       ΔHoR < 0, Begründung jedoch nur mit einer Berechnung möglich

Textantwort:

Kurze Antwort, ganz grob: 'Produkt' – 'Edukte'
Ausführlicher und genauer: Die Summe der (Standard)-Reaktionsenthalpien der Produkte minus die Summe der (Standard)-Reaktionsenthalpien der Edukte. Die gleiche Information, kompakter in mathematischer Form:
ΔHoR = ∑ΔHof(Produkte) – ∑ΔHof(Edukte)

Textantwort:

Die Haselnuss verbrennt (nicht komplett), es wird Wasser, das Glas sowie die Umgebung erwärmt.

1. Die Haselnuss verbrennt (nicht komplett), es wird Wasser, das Glas sowie die Umgebung erwärmt.
2. Die Nuss verbrennt nicht komplett, nur die Masse der verbrannten Nuss liefert Enerige, somit darf nur Δm(Nuss) betrachtet werden
3. Zu Beginn habe alles die Temperatur T₀
4. W bezieht sich auf Wasser, G auf das Glas, L auf die Luft
5. Nach dem Erwärmen habe das Wasser die Temp T_W, das Glas T_G, die Luft T_L
6. H·Δm(Nuss) = c_w·m_w·(T_W-T₀) + c_G·m_G·(T_G-T₀)+c_L·m_L·(T_L-T₀) + Wärmestrahlung

Textantwort:

1. Die Abkürzung S steht Spiritus
2. Auch aus der Betrachtung der Einheiten (rechte Seite der Gleichung in Joule, deshalb muss auch die linke Seite in J sein)
3. H·m_S = m_w·c_w·ΔT
4. H = m_w·c_w·ΔT / m_s = 0.5 kg · 4182 J/kgK · 2.3 K / 0.001 kg = 4'809300 J/kg = 4809 kJ/kg

Textantwort:

1. Grundgedanke: Das heisse Wasser kühlt sich ab, das kalte Wasser erwärmt sich
2. Es gelten folgende Abkürzungen: H für Heiss, K für Kalt, M für Mischung
3. Das Eis muss zuerst geschmolzen werden (L_f ist die benötigte Energie) und kann dann erst auf die Mischtemperatur erwärmt werden
4. Q(100℃ → T_M) = Q(Eis schmelzen, 0℃ → T_M)
5. m_H · c_w · (100℃ – T_M) = m_K·L_f + m_K · c_w · (T_M – 0℃ )
6. Celsius in Kelvin umrechnen, m_H = m_K = m
7. m·c_w·(373K-T_M) = m·L_f +m·c_w·(T_M-273K)
8. T_M = [c_w·(373k+273k)-L_f]/(2·c_w)
9. T_M = [4.185kJ/kgK·(373k+273k)-335.5kJ]/(2·4.185kJ/kgK) = 283.2 K = 10.2℃

Textantwort:

1. E_kin = ½ · m · v² = ½ · 1000kg · (26.38m/s) ^2 = 348'187 J
2. E_kin = Q = c_w · m · ΔT
       m = Q/(c_w·ΔT) = 348'187 J / (4182 J·kg^-1·K^-1 · 50 K) = 1.665 kg
3. E_pot = Q
       m·g·h = c_w · m · ΔT
       Massen kürzen sich raus, Annahme h = 5000 m
       ΔT = g·h / c_w = 10m/s² · 5000 m / 4182J·kg^-1·K^-1 = 11.7℃

Textantwort:

Diverse Grössen müssen nachgeschlagen oder abgeschätzt werden:
Höhe Eifelturm: 300 Meter
Energiegehalt Gummibären, 100 Gramm, 1472 kJ. Annahme, dass der Körper 3/4 der Energie umwandeln kann, somit stehen ca. 3/4·1472 = 1104 kJ zur Verfügung
Masse Person (z.B. Chemielehrer) 75 kg

1. Energie welche benötigt wird, um 75 kg auf 300 m zu hochheben
       E_pot = m·g·h = 75kg · 10m/s² · 300m = 225'000 J = 225 kJ
2. ca. 1104/225 = 5 · den Eifelturm hochlaufen resp. ca. 1/5 der Packung (20 Gramm) um einmal den Eifelturm hochzusteigen

Textantwort:

1. Erwärmung um ca. 0.239 ℃
2. Die Angabe 100 Watt bedeute, dass pro Sekunde 100 Joule benötigt werden. Somit kann die Glühbirne 10 Sekunden betrieben werden
3. E_kin = ½ · m · v²
       1000 J = ½ · x · 1²
       x = 2000 kg
4. 1 Watt = 1 Joule pro Sekunde. Somit kann das Herz 1000 Sekunden (ca 1/4 h) schlagen
5. E_pot = m·g·h
       mit Chemieleher 68 kg (circa !)
       mit g = 10 m/s²
       h = E_pot /(m·g) = 6800 J/(68 kg·10m/s²⁾ = 10 Meter

Textantwort:

1. eine Schokolade (ca. 100 Gramm rsp. 0.1 kg) um einen Meter hochheben
       E = m·g·h = 0.1kg · 10m/s² · 1m = 1 J
2. Ein Gramm Wasser um 0.239 K erwärmen
3. Ein Herzschlag des Menschen verbraucht ca. 1 J
4. Eine Masse von 2 kg aus der Ruhe auf v=1m/s zu beschleunigen
       E =½ · m · v²

Textantwort:

1. a) H₂ + 2·H₂O → 2·H₃O⁺ ( + 2·e^– )
2. b) 4·OH^– → O₂ + 2·H₂O ( + 4·e^– )
3. b) + 2·a, Bergaufreaktion, Ausgleich der Elektronen
       4·OH^– + 4·H₃O⁺ → 2·H₂ + 4·H₂O + O₂ + 2·H₂O
       4·(OH^– + H₃O⁺) → 2·H₂ + O₂ + 6·H₂O
       4·( 2·H₂O ) → 2·H₂ + O₂ + 6·H₂O // – 6·H₂O
       2·H₂O → 2·H₂ + O₂

Textantwort:

1. a) 4·H₂O + 4·e^– → 2·H₂ + 4·OH^–
2. b) 6·H₂O → O₂ + 4·H₃O⁺ + 4·e^–
3. a) + b)
       4·H₂O + 6·H₂O + 4·e^– → O₂ + 4·H₃O⁺ + 4·e^– +2·H₂ + 4·OH^–
       10·H₂O → O₂ + 2·H₂ + 4·H₃O⁺ + 4·OH^–
4. mit 2·H₂O → O₂ + 2·H₂ // beide Seiten abziehen
       8·H₂O → 4·H₃O⁺ + 4·OH^–
5. mit H₃O⁺ + OH^– → 2·H₂O
       8·H₂O → 6·H₂O + 2·H₂ + O₂
6. 2·H₂O → 2·H₂ + O₂

Textantwort:

1. 2·H₃O⁺ + 2·e^– → H₂ + 2·H₂O // – 2·H⁺
2. 2·H₂O + 2·e^– → H₂ + 2·OH^– // ·2
3. 4·H₂O + 4·e^– → 2·H₂ + 4·OH^–

Textantwort:

1. 4·OH^– → O₂ + 2·H₂O resp. genauer:
2. 4·OH^– → O₂ + 2·H₂O + 4·e^– // plus 4H⁺
3. 4·OH^– + 4H⁺ → O₂ + 2·H₂O + 2H⁺ 2H⁺ + 4·e^–
4. 4·H₂O → O₂ + 2·H₃O⁺ + 2H⁺ + 4·e^– // plus 2·H₂O
5. 6·H₂O → O₂ + 2·H₃O⁺ + (2H⁺ + 2·H₂O) + 4·e^–
6. 6·H₂O → O₂ + 2·H₃O⁺ + ( 2·H₃O⁺ ) + 4·e^–
7. 6·H₂O → O₂ + 4·H₃O⁺ + 4·e^–

Textantwort:

1. Sind Metalle immer Reduktionsmittel ? Ja
       Beachte, dass die Rede von Metallen ist
       also z.B… Me → Me⁺
       Redmittel: Wirken reduzierend und werden oxidiert
       Mg → Mg²⁺ + 2e^–
       Al → Al³⁺ + 3e^–
2. Sind Metallionen immer Oxidationsmittel ? Nein
       Beachte, dass die Rede von Metallionen ist
       Oxmittel: wirken oxidierend und werden reduziert
       Mg²⁺ + 2e^– → Mg
       Al³⁺ + 3e^– → Al
       Cu²⁺ + 2e^– → Cu
       ABER … Cu⁺ kann (je nach Situation) zu Cu²⁺ oxidiert oder zu Cu reduziert werden.

Textantwort:

1. · Beteiligte Reaktionen:
2.     Cu²⁺ + 2·e^– → Cu, z = 2
3.     6·H₂O → 4·H₃O⁺ + O₂ + 4·e^– ; z = 4
4. · m/M = I·t/(z·F)
5.     t = F·m·z/(I·M)
6.     t = 96485·0.8·2/(0.18·63.5)
7.     t = 13506 s = ca. 4 h
8. · m/M = n(O₂) = I·t/(z·F)
9.     n(O₂) = 0.18·13506/(4·96485) = 0.00629 mol
10. · p·V = n·R·T
11.     V(O₂)= n·R·T/p
12.     V(O₂) = 0.00629·8.314·298/101300
13.     V(O₂) = 0.000154 m³ = ca. 154 ml
14. · Einheiten: [mol·J/(mol·K)·K / N/m²]

Textantwort:

1. · Kupfersulfatlösung: CuSO₄, resp. Cu²⁺/SO2-4
2.     Cu²⁺ + 2e^– → Cu, z = 2
3. · m/M = I·t/(z·F)
4.     m = I·t·M/(z·F) = 5.8·3600·3·63.5/(2·96485) = 20.6 g
5.     Einheiten: [A·s·g/mol/(A·s/mol)] = [g]
6. · Es gelte annäherungsweise: das Volumen (!) der Kugelschicht ist gleich der Kugeloberfläche multipliziert mit der Höhe, resp. Dicke (:d) der Schicht V = 4·π·r²·d
7. · Dichte = m/V
8.     m = Dichte · V = Dichte·4·π·r²·d
9.    
10.     → d = m/(Dichte·4·π·r²)
11.     d = 20.63/(8.9·4·π·8.3²) = 2.67·10^-3cm = 0.026 mm

Textantwort:

1. · Das Volumen der zu versilbernden Oberfläche betrage:
2.     V= O·h = 120cm²·0.02cm = 2.4cm³
3. · Mit Dichte = m/V folgt:
4.     m=Dichte·V= 10.5/cm³ · 2.4 cm³ = 25.2 Gramm
5. · Silbernitrat: AgNO₃, dh. Ag⁺/NO–3
6.     Ag⁺ + 1e^– → Ag, z= 1
7. · m/M = I·t/(z·F)
8.     t = m·z·F/(M·I) = 25.2·1·96485/(107.9·10)
9.     t = 2253 s , ca. 40 Minuten

Textantwort:

1. · 10 A = 10 C/s
2. · Anzahl Elektronen pro Sekunde:
3.     10/1.602·10^-19 = 6.24·10¹⁹
4. · Totale Masse(e^–) pro Sekunde:
5.     6.24·10¹⁹·9.1E.31 = 5.68·10^-11 kg
6. · Wie lange bis total 1 kg:
7.     1/5.68·10^-11 = 1.76·10¹⁰ s = ca. 558 Jahre

Textantwort:

1. · CuCl₂: Ionen Cu²⁺ resp. Cl^–
       Cu²⁺ + 2e^– → Cu, z = 2
2. · m/M = I·t/(z·F)
       t = m·z·F/(M·I) = 3.5·2·96485/(63.546·0.45)
       t = 23618 s = ca. 6.6 h

Textantwort:

Hinweis: 35 µm entsprechen 35·10^-6m

1. Das Volumen der zu verchromenden Oberfläche betrage:
       V= O·h = 15m^2·35·10-6m = 0.000525 m³ = 525 cm³
2. Mit Dichte = m/V folgt:
       m=Dichte·V= 7.15g/cm³ · 525 cm³ = 3753.75 Gramm
3. CrO₃, beteiligte Ionen: Cr⁶⁺/O^2-
       Cr⁶⁺ + 6e^– → Cr, z = 6
4. m/M = I·t/(z·F)
       t = m·z·F/(M·I) = 96485·6·3753/(52·450)
       t = 92848 s (bei einem Wirkungsgrad von 100%)
5. Wirkungsgrad von 90%: 103164 Sekunden

Textantwort:

Silbernitrat: AgNO₃, Metallion: Ag⁺
Hinweis 1: m/M = I·t/(z·F)
Hinweis 2: In einem ersten Schritt von einen Wirkungsgrad von 100% ausgehen.
Aus m/M = I·t/(z·F) folgt:
m = (I·t·M)/(z·F) = (2.54·45·60·107.87) / (1·96485) = 7.67 g
Mit Wirkungsgrad 90%: 6.9 Gramm
Einheiten: [(A·s·g/mol)/(C/mol)], [A] = [C/s]

Textantwort:

Aus m/M = I·t/(z·F) folgt:
m = (I·t·M)/(z·F) = (2.5·30·60·63.546) / (2·96485) = 1.48 g
Mit Wirkungsgrad 92.5%: 1.37 Gramm
Einheiten: [(A·s·g/mol)/(C/mol)], [A] = [C/s]

Textantwort:

1. % bezieht sich auf Massenprozente
2. 1 Liter hat eine Masse von 1840 Gramm. 1.5 Liter somit 2760 g
3. Insgesamt werden 10% umgesetzt (von 30% → 20%), d.h. 276 Gramm
4. Die ausgeglichene Reaktionsgleichung lautet:
   1·Pb + 1·PbO₂ + 2·H₂SO₄ ⇄ 2·PbSO₄ + 2·H₂O

Damit ergibt sich folgendes Szenario:

Stoff	M(g/mol)	m(g)	n(mol)
H2SO4	98	276	2.816
Pb	207.2	291.77	1.408
PbO2	239.2	336.79	1.408

Es wurden also total 291.77 Gramm Blei sowie 336.79 Gramm Bleioxid (PbO₂) umgesetzt

Textantwort:

1. Hinweis: die Anzahl der fliessenden Elektronen ist unabhängig von der Zeit, es kommt also nicht drauf an, ob die gesamte Ladung in 5 h oder auch nur in einer Stunde fliesst
2. Hinweis: der Zusatz A (Ampere) ist eine Angabe, wie viele Elektronen pro Sekunde fliessen können: 1 C/s = 1 Ampere
Es gilt allgemein: eine Batterie mit 100 Ah kann z.B. 10 Stunden mit 10 Ampere betrieben werden, oder 1 Stunde mit 100 Ampere etc. Nicht verwirren lassen resp. übersehen: Ampere ist die Angabe einer Ladung pro Sekunde (genauer: 1 Coulomb pro Sekunde)
Prinzipiell ist die Angabe Ah nichts anderes als eine versteckte Coulombangabe:
1 C = 1 A·s = 1 A·h/3600 = 0.000277 Ah
100 Ah sind somit 360000 Coulomb
Die Ladung eines Elektrons beträgt 1.602·10^-19 C. Somit entspricht ein Coulomb 6.242·10¹⁸ Elektronen (pro Sekunde !)
Insgesamt werden also 2.24·10²⁴ Elektronen = ca. 3.73 mol Elektronen

Textantwort:

Noch nichts gemacht

Textantwort:

Hinweis: Beachte, dass elementares Brom folgendes heisst: Br₂ (!).
Ein Blick auf die Standard-Elektrodenpotentiale zeigt folgende Primärreaktion:
Fe –> Fe²⁺ (-0.44)
2·Br^– –> Br₂ (1.07)
Es wird also folgende Reaktion beobachtet: Fe + Br₂ –> 2·Br^– + Fe²⁺
ABER: ….

Textantwort:

Positiv geladene Oxonium-Ionen (H₃O⁺ ) wandern im elektrischen Feld zu der negativ geladenen Elektrode (Kathode), wo sie jeweils ein Elektron aufnehmen. . Dabei entstehen Wasserstoff-Atome, die sich mit einem weiteren, durch Reduktion entstandenen H-Atom zu einem Wasserstoffmolekül vereinigen. Übrig bleiben Wassermoleküle.

Der abgeschiedene, gasförmige Wasserstoff steigt an der Kathode auf, wobei der Kathodenraum basischer wird. Die negativ geladenen Hydroxid-Anionen wandern zur positiven Anode, wobei sich negative Hydroxidionen mit Protonen zu Wasser neutralisieren oder sich an der Anode unter Elektronenabgabe zu Sauerstoff umwandeln.
Auch hier steigt der abgeschiedene Sauerstoff als Gas an der Anode auf, gleichzeitig wird der Anodenraum saurer . Die entstandenen Protonen wandern in Richtung Kathode – analog zu den Vorgängen im Kathodenraum.

Textantwort:

Elektrolyse: 2·H₂O ⇄ 2·H₂ + 1·O₂
Bestimmen aller Oxidationszahlen, vom Edukte zum Produkt:
H: +Ⅰ –> 0
O: -Ⅱ –> 0
Die Oxidationszahlen ändern sich, das heisst also, dass es sich hier um eine Redoxreaktion handelt.

Textantwort:

Start-Tabelle-2

a) H2		H: 0
b) F2		F: 0
c) Na+		Na+: +Ⅰ
d) S2-		S2-: -Ⅱ
e) H2O		H: +Ⅰ	O: -Ⅱ
f) Fe3O4		Fe: +Ⅲ	O: -Ⅱ
g) CH4		C: -Ⅳ	H: +Ⅰ
h) CH3F		F: -Ⅰ	H: +Ⅰ	C: -Ⅱ
i) CHF3		F: -Ⅰ	H: +Ⅰ	C: +Ⅱ
j) CH4O		O: -Ⅱ	H: +Ⅰ	C: -Ⅱ
k) N2O4		N: +Ⅳ	O: -Ⅱ
l) NO		N: +Ⅱ	O: -Ⅱ
m) HNO3		H: +Ⅰ	N: +Ⅴ	O: -Ⅱ
n) H3O+		H: +Ⅰ	O:-II
o) NH+4		N: -Ⅲ	H: + I

Textantwort:

Wasser kann sich um ein Ion anlagern, diese Schicht um das Ion wird Hydrathülle genannt. Achtung: es gibt einen Unterschied in der räumlichen Anordnung der Wassermolekül, wenn ein Kation oder Anion vorliegt.

Textantwort:

Betrachte den umgekehrten Fall: das Lösen von Ionen von Wasser. Da zwischen diesen beiden Teilchen eine Ion-Dipol-Wechselwirkung besteht, muss eine Kraft zum Trennen aufgewendet werden. Nun haben wir eigentlich einen umgekehrten Vorgang, nämlich das Anlagern des Wassers an ein Ion. Aus logischer Sicht muss nun für den umgekehrten Fall ('Lösen einer Dipol-Ion-Wechselwirkung') die gleiche 'Menge' Energie frei werden wie beim Anlagern eines Ions an einen Dipol. Einziger Unterschied: das Vorzeichen der Energie. Die Energie selbst wird Hydratationsenergie genannt.

Textantwort:

Ein Gemisch aus (mindestens) zwei Metallen wird Legierung genannt. Idealerweise hat die Mischung eine bessere, praktischere Eigenschaft als das reine Metall selbst. Z.B. ist eine Mischung auf Kupfer und Zink (Messing) härter als die reinen Elemente selbst.

Textantwort:

Es gilt für die Coulombkraft, Anziehung zwischen Na⁺ resp. Cl^–
F_c = 1/(4·pi·e₀) · (Q1·Q2) / r²
Q1 = Q2 = e = 1.602·10^-19C F_c = 1/(4·3.14159·8.854·10^-12F/m)·(1.602·10^-19)^2/(2.82·10^-10)^2 = 2.90·10^-9 N noch nicht fertig …………….

Textantwort:

Es gibt keine bekannte Verbindung mit der chemischen Formel MgO₄. Magnesium bildet in der Regel Verbindungen mit einer Oxidationszahl von +2, was bedeutet, dass Magnesiumionen (Mg²⁺⁾ vorliegen. Daher wäre die am nächsten liegende Verbindung Magnesiumoxid (MgO).

Zudem: Beim MgO₄ müsste das Magnesium eine Ladung von 8+ haben, da die Sauerstoffionen ja ein Ladung von jeweils -2 haben. Ein Blick auf die üblichen Ladungen zeigt, dass irgendwo bei einer Ladung von ca. 5+ das Atom derart postiv geladen ist, dass es Elektronen aufnimmt, egal woher und somit seine (positive) Ladung verkleinert.

Quintessenz: Ein Kauf lohnt sich nicht.

Textantwort:

Aus Definitionen folgt:

1. Es gilt: 1·CaCO₃ ⇄ 1·Ca²⁺ + 1·CO2-3
2. somit gilt auch: c(CaCO₃) = c(Ca²⁺) = c(CO2-3)
3. es folgt aus: L_p(CaCO₃) = c(Ca²⁺) · c(CO2-3)
4.     und weil z.B. (Ca²⁺⁾ = c(Ca²⁺)
5.    
       L_p(CaCO₃) = c(Ca²⁺) · c(Ca²⁺) = c²(Ca²⁺)
6.     oder
       L_p(CaCO₃) = c(CO2-3) · c(CO2-3) = c²(CO2-3)
7.     oder
       L_p(CaCO₃) = c(CaCO₃) · c(CaCO₃) = c²(CaCO₃)
8. → c(CaCO₃) = √(L_p) = sqrt3 = √ L_p = 6.93·10^-5 mol/l

Nun kann mittels c=n/V=m/M/V auf 'm' zurückgeschlossen werden:

m = c(CaCO₃)·M(CaCO₃)·V = 6.93·10^-5 mol/l · 100.1 g/mol · 200 l = 1.39 Gramm

Auf die grosse Wassermenge gesehen löst sich nur wenig Kalk, nämlich ca. 1.4 Gramm.

Textantwort:

c=n/V=m/M/v      –> m =c·V·M = 0.2 mol/l·0.4 l · 58.5 g/mol = 4.68 g
Herstellung: 4.68 g NaCl werden in ein Becherglas gegeben. Nun wird mit Wasser bis an die Marke 0.4 Liter aufgefüllt.
Die Antwort: es werden nun 0.4 Liter hinzugefügt ist nicht vollständig korrekt, weil dies (minimal) nicht die gleiche Menge ist wie wenn man bis auf die Marke 0.4 Liter auffüllt: das NaCl beansprucht ein kleines Volumen.

Textantwort:

Es gilt:
— 1·NaCl ⇄ 1·Na⁺ + 1·Cl^–
— c(NaCl) = c(Na⁺) = c(Cl^–)
— L_p(NaCl) = 18.26 mol²/l² = c(Na⁺)·c(Cl^–) = c²(Na⁺) = c²(Cl^–) = c²(NaCl)
–> c(NaCl) = √(L_p) = 4.27 mol/l
aus c=n/V= m/M/V      folgt: m = c·V·M
für 1.0 Liter: m(NaCl) = c(NaCl)·V·M(NaCl) = 4.27 mol/l·1.0 l · 58.5 g/mol = 249.8 g
für 0.3 Liter: m(NaCl) = c(NaCl)·V·M(NaCl) = 4.27 mol/l·0.3 l · 58.5 g/mol = 74.9 g

Textantwort:

Hinweis Die beteilgten Ionen sind Al³⁺ resp. O^2-

1. Al₂O₃ ⇄ 2·Al³⁺ + 3·O^2-
2. L_p = c²(Al³⁺)·c³(O^2-)
3. Es gilt für die Anzahl der Teilchen, beachte '=':
       c(Al₂O₃) = ½·c(Al³⁺) = ⅓·c(O^2-)      
       c(Al³⁺) = 2·c(Al₂O₃)       sowie:
       c(O^2-) = 3·c(Al₂O₃)       somit gilt:
4. L_p = [2·c(Al₂O₃)]² · [3·c(Al₂O₃)]³
5. L_p = 4·27·c²(Al₂O₃)·c³(Al₂O₃) = 108·c⁵(Al₂O₃)
6. c(Al₂O₃) = 5te-Wurzel aus (L_p/108) = 5te-Wurzel aus (1·10^-33/108) = 9.8·10^-8 mol/l
7. Aus c=n/V=m/M/V folgt …
       m = c·V·M = 9.8·10^-8 mol/L · 1.0 L · 102 g/mol = 9.9·10^-6 g = 1·10^-5 g

Es lösen sich also maximal ca. 0.00001 Gramm Aluminiumoxid in einem Liter Wasser. Das Salz ist wirkich sehr schlecht löslich in Wasser.

Textantwort:

Hinweis Die beteilgten Ionen sind Al³⁺ resp. F^–

1. AlF₃ ⇄ Al³⁺ + 3·F^–
2. L_p = c(Al³⁺)·c³(F^–)
3. Es gilt für die Anzahl der Teilchen, beachte '=':
       c(AlF₃) = c(Al³⁺) = ⅓·c(F^–)      
       3·c(AlF₃) = 3·c(Al³⁺) = c(F^–)       somit gilt:
       c(Al³⁺) = c(AlF₃)       sowie:
       c(F^–) = 3·c(AlF₃)
4. L_p = c(Al³⁺)·c³(F^–) = c(AlF₃)·c³(3·c(AlF₃)) = 27·c⁴(c(AlF₃)
5. c(AlF₃) = ∜(L_p/27) = 0.00123 mol/L
6. Aus c=n/V=m/M/V folgt …
       m = c·V·M = 1.23·10^-3 mol/L · 1 L · 84 g/mol = 0.1038 g

Es lösen sich also maximal ca. 0.1 Gramm Aluminiumfluorid in einem Liter Wasser. Das Salz ist schlecht löslich in Wasser.

Textantwort:

Hinweis Die beteilgten Ionen sind Mg²⁺ resp. Br^–

1. 1·MgBr₂ ⇄ 1·Mg²⁺ + 2·Br^–
2. Es gilt daher 2·c(MgBr₂) = 2·c(Mg²⁺) = c(Br^–)
3. a) falls c(Br^–) = 2·c(Mg²⁺)
4. a) L_p = c(Mg²⁺)·c²(Br^–) = c(Mg²⁺)·(2c(Mg²⁺))² = 4c³(Mg²⁺)
5. a) c(Mg²⁺) = c(MgBr₂) = ∛(L_p/4) = 0.055 mol/L
6. a) m = c·V·M = 0.055mol/l · 1.0 L · 184.113 g/mol =10.24 g/L
7. b) falls c(Mg²⁺) = c(MgBr₂) = ½·c(Br^–)
8. b) L_p = ½·c(Br^–) ·c²(Br^–) = ½·c³(Br^–)
       resp. c(Br^–) =∛(2·L_p)
9. b) c(Br^–) = 2c(MgBr₂)
10. b) c(MgBr₂) = ½·c(Br^–) = ½·∛(2·L_p)
        = ∛(1/8)·∛(2·L_p) = ∛(2·L_p/8) = ∛(L_p/4)
11. b) Es ergibt sich die gleiche Lösung wie bei a): c(MgBr₂) = ∛(L_p/4) = 0.055 mol/L
12. b) Der Rest wäre also auch identisch und somit m=10.24 g/L

Textantwort:

Es gilt:
— 1·NaCl ⇄ 1·Na⁺ + 1·Cl^–
— c(NaCl) = c(Na⁺) = c(Cl^–)
— L_p(NaCl) = c(Na⁺)·c(Cl^–)
— c = n/V = m/M/V
— c(NaCl) = 100g/58.5 g/mol / 0.4 l = 4.27 mol/l
— L_p(NaCl) = 4.27 mol/l · 4.27 mol/l = 18.26 mol²/l²

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