Berechnung der Reaktionsenergie - wie geht das hier?

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2 Antworten

Ich versuche mal, das zusammenzufassen.

Du löst 52 mg Magnesium (2.14 mmol) in 22.7 g H₂SO₄ auf un beobachtest einen temperaturanstieg um 13.4 K. Die Schwefelsäure bzw. Salzlösung soll eine spezifische Wärme­kapazität von 4.18 Jg⁻¹K⁻¹ haben, also hat die ganze Menge eine Wärmekapazität von 94.9 J/K, also braucht es 1.27 kJ, um die Suppe um 13.4 K zu erwärmen.

Gleichzeitig ist aber auch noch Gas entstanden, den die Reaktionsgleichung sagt ja

Mg + H₂SO₄  ⟶  Mg²⁺ + SO₄²⁻ + H₂

Die Volumsarbeit ist p·V. Ich nehme an, die 48.5 ml in der Angabe sind das Gasvolumen, die Stoffmenge ist lt. Reaktionsgleichung dieselbe wie vom Magnesium (2.14 mmol), also beträgt die Volumsarbeit 4.9 J. Das ist viel, viel weniger als die 1.27 kJ Reaktionsenergie, und kann daher vernachlässigt werden. Deine Meßgenauigkeit liefert Dir ja nur zwei vertrauenswürdige Stellen, weil Du die Mg-Masse nicht genauer kennst als 52 mg (zwei Stellen, ca. 2% experimentelle Unsicherheit).

Wir wissen also, daß 2.14 mmol Mg eine Reaktionsenergie von 1.27 kJ liefern. Ein ganzes Mol hätte folglich 593 kJ geliefert, und das sollte die geforderte Antwort sein. Allein die Meßunsicherheit in der Mg-Masse liefert Dir eine Fehler­abschätzng von ±10 kJ, dazu kommen noch der Fehler aus der Temperatur­messung und die Wärmeverluste während des Experimentes.

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Kommentar von DieChemikerin
06.12.2015, 08:50

dann habe ich ja richtig gerechnet. klasse, danke, dir!

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Ich habe das Buch "Datensammlung Chemie in SI - Einheiten" von Aylward / Findley zu Hause.

Die Formel lautet -->

Mg + H2SO4 --> MgSO4 + H2

Merksatz -->

Die Reaktionsenthalpie ist immer die Differenz der Bildungsenthalpien der Produkte und der Edukte.

Merksatz -->

Die Reaktionsenthalpie die um die Volumenarbeit reduzierte Reaktionsenergie bei konstantem Druck; die Reaktionsenergie hingegen die gesamte sich ändernde innere Energie bei der Reaktion. Für Reaktionen, bei denen weder Gase entstehen, noch "verbraucht" werden, ist demnach die Reaktionsenthalpie gleich der Reaktionsenergie.

Standard-Bildungsenthalpien nach Aylward / Findley -->

MgSO4 --> -1288 kJ / mol

H2 --> 0 kJ / mol

H2SO4 --> -814 kJ / mol

Mg (g) --> 148 kJ / mol

-1288 - (-814 + 148) = -622 kJ / mol (Reaktionsenthalpie)

Dieser Wert stimmt ziemlich gut mit dem Wert überein den du bekommen hast, nämlich -594,17 kJ / mol

Reaktionsenergie  = Reaktionsenthalpie + Volumenarbeit

W _ m = -p * delta _ V

W _ m = Volumenarbeit

p = Druck

delta _ V = Änderung des Volumens

p = 101325 kg / (m * s ^ 2) (Normaldruck)

W _ m = - 101325 kg / (m * s ^ 2) * 1  * 24.465433 l / mol

Es werden nur einstehende Gase berücksichtigt.

1 Mol Wasserstoff entsteht bei der Reaktion.

1 Mol Gas nimmt 24.465433 Liter Volumen ein.

1 * 24.465433 l / mol = 24.465433 * 10 ^ (-3) m ^ 3 / mol

24.465433 * 10 ^ (-3) m ^ 3 / mol * - 101325 kg / (m * s ^ 2) = -2478.96 (kg * m ^ 2) / (s ^ 2 * mol)

(kg * m ^ 2) / (s ^ 2 * mol) = J / mol

-2478.96 (kg * m ^ 2) / (s ^ 2 * mol) = -2.47896 kJ / mol

Was ich nicht weiß ist, ob Wasserstoff H2 als ein Mol gezählt wird oder wegen H2 = 2 * H als 2 Mol !!

Wenn es als 2 Mol gerechnet wird, dann sind es 2 *  -2.47896 kJ / mol = 4.86 = -4.95792 kJ / mol

Das stimmt ziemlich gut mit deinem Wert überein, nur mit dem Unterschied, dass du lediglich J als Maßeinheit hast, was falsch ist, es muss kJ / mol lauten.

Reaktionsenergie  = Reaktionsenthalpie + Volumenarbeit

Berechnung mit deinen Werten -->

Reaktionsenergie = -594.17 kJ / mol  - 4.91 kJ / Mol

Reaktionsenergie = -599.08 kJ / mol

Berechnung mit den Werten von Aylward / Findley und Wikipedia -->

Reaktionsenergie = -622 kJ / mol  - 4.95792 kJ / mol

Reaktionsenergie = -626.96 kJ / mol

Also praktisch fast dasselbe, die Werte sind sowieso nicht so genau bekannt wie man meinen könnte !!

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