Physikalische Chemie. Peter W. AtkinsЧитать онлайн книгу.
Berechnen Sie die Standardreaktionsentropie bei 298 K für die Bildung von 1 mol N2O (g) aus den Elementen in ihren jeweiligen Referenzzuständen.
Schwerere Aufgaben
S3.3.1 Bei 10 K ist Cp,m(Hg (s)) = 4,64 J K−1 mol−1. Messungen der Wärmekapazität zeigen, dass die Entropie zwischen 10 K und dem Schmelzpunkt von Hg (s) bei 234,3 K um 57,74 J K−1 mol−1 ansteigt. Die Standardschmelzenthalpie von Hg (s) bei 234,3 K ist 2322 J mol−1. Aus weiteren Messungen der Wärmekapazität zwischen dem Schmelzpunkt und 298,0 K wissen wir, dass die Entropie in diesem Temperaturbereich um 6,85 J K−1 mol−1 ansteigt. Berechnen Sie die molare Standardentropie nach dem Dritten Hauptsatz von Hg (l) bei 298 K.
S3.3.2 Die in Aufgabe S3.3.1 beschriebenen Messungen werden nun bis zum Normalsiedepunkt von Hg (l) bei 343,9 K fortgeführt. Zwischen dem Schmelzpunkt und dem Siedepunkt von Quecksilber steigt die Entropie um 10,83 J K−1 mol−1 an. Die Standardverdampfungsenthalpie von Hg (l) bei 343,9 K ist 60,50 kJ mol−1. Bestimmen Sie die molare Standardentropie von Hg (g) bei 343,9 K (hierzu benötigen Sie einige der in Aufgabe S3.3.1 angegebenen Daten).
S3.3.3 Die Wärmekapazität von Blei wurde in einem größeren Temperaturbereich gemessen:
| T (K) | 10 | 15 | 20 | 25 | 30 | 50 |
| Cp,m (J K−1 mol−1) | 2,8 | 7,0 | 10,8 | 14,1 | 16,5 | 21,4 |
| T (K) | 70 | 100 | 150 | 200 | 250 | 298 |
| Cp,m (J K−1 mol−1) | 23,3 | 24,5 | 25,3 | 25,8 | 26,2 | 26,6 |
1 (a) Bestimmen Sie mithilfe des Debye’schen T3‐Gesetzes und dem Wert für die Wärmekapazität bei 10 K die Entropieänderung zwischen 0 K und 10 K.
2 (b) Um die Entropieänderung zwischen 10 K und 298 K bestimmen zu können, müssen Sie die Fläche unter dem Graphen aus einer Auftragung von Cp,m/T gegen T ermitteln. Diese Bestimmung lässt sich entweder im Rechteckverfahren oder mithilfe mathematischer Software durchführen; bei letzterer Methode wird eine einfache Funktion (z. B. eine Polynomfunktion) an die gegebenen Daten angepasst, die dann im Bereich zwischen 10 K und 298 K integriert wird. Verwenden Sie einer dieser beiden Methoden zur Bestimmung der Entropieänderung zwischen 10 K und 298 K.
3 (c) Berechnen Sie die Standardentropie nach dem Dritten Hauptsatz von Blei bei 298 K und bei 273 K.
S3.3.4 Die Wärmekapazität von wasserfreiem Kaliumhexacyanoferrat(II) hängt wie folgt von der Temperatur ab:
| T (K) | 10 | 20 | 30 | 40 | 50 | 60 |
| Cp,m (J K−1 mol−1) | 2,09 | 14,43 | 36,44 | 62,55 | 87,03 | 111,0 |
| T (K) | 70 | 80 | 90 | 100 | 110 | 150 |
| Cp,m (J K−1 mol−1) | 131,4 | 149,4 | 165,3 | 179,6 | 192,8 | 237,6 |
| T (K) | 160 | 170 | 180 | 190 | 200 | |
| Cp,m (J K−1 mol−1) | 247,3 | 256,5 | 265,1 | 273,0 | 280,3 |
Berechnen Sie die molare Entropie nach dem Dritten Hauptsatz dieser Verbindung bei 200 K und 100 K.
S3.3.5 Berechnen Sie die Standardreaktionsenthalpien und ‐entropien bei 298 K und 398 K für die Reaktion CO2 (g) + H2 (g) → CO (g) + H2O (g) unter Verwendung der entsprechenden Daten für Standardbildungsenthalpien, Standardentropien und Standardwärmekapazitäten aus dem Tabellenteil im Anhang dieses Buchs. Die Wärmekapazitäten sollen im betrachteten Bereich nicht von der Temperatur abhängen.
S3.3.6 Berechnen Sie die Standardreaktionsenthalpien und ‐entropien bei 298 K und 500 K für die Reaktion
S3.3.7 Die Verbindung 1,3,5‐Trichlor‐2,4,6‐trifluorbenzol ist ein Zwischenprodukt bei der Herstellung von Hexafluorbenzol aus Hexachlorbenzol. Thermodynamische Eigenschaften dieser Substanz wurden durch Messung ihrer Wärmekapazität in einem weiten Temperaturbereich untersucht (R. L. Andon und J. F. Martin, J. Chem. Soc. Faraday Trans. I, 871 (1973)). In der folgenden Übersicht sind einige Werte angegeben:
| T (K) | 14,14 | 16,33 | 20,03 | 31,15 | 44,08 | 64,81 |
| C p,m | 9,492 | 12,70 | 18,18 | 32,54 | 46,86 | 66,36 |
| (J K−1 mol−1) | ||||||
| T (K) | 100,90 |