Chemie: Volumenarbeit?
Hallo, wir haben in Chemie eine Hausaufgabe zur Volumenarbeit (Wv) aufbekommen. Die Aufgabe lautet: Berechnen Sie die Volumenarbeit dieser (in der vorherigen Aufgabe sollten wir die Reaktionsgleichung aufstellen) Reaktion für 1 mol (p = 1013 hPa, T = 298 K). Die Reaktionsgleichung lautet: (Ammoniumnitrat zerfällt explosionsartig in Stickstoff, Wasserdampf und Sauerstoff) 2 NH4NO3 -> 2N2 + 4 H2O + O2.
Für Ammoniumnitrat habe ich bereits die molare Masse ausgerechnet: 2•14u (N) + 4•1u (H) + 3•16u = 80 u -> 80 g/mol. Muss ich diesen Wert nochmal mal zwei rechnen?
Und nach dem Avogadrischen Gesetz haben Gase ja ein Vm von 24g/mol bei konstantem Druck und Raumtemperatur. Muss ich jetzt, um auf das gesamte Volumen der Produkte zu kommen für jedes Gas 24g/mol nehmen (also die Vm für N, H2O und O addieren) und für Stickstoff nochmal mal 2 und Wasserdampf mal 4 rechnen?
Wv = -p • deltaV und deltaV = neues Volumen minus vorheriges Volumen (oder?)
Und hier muss ich ja deltaV rauskriegen, dafür brauch ich das gesamte Volumen der Produkte, denke ich.
Ich bitte um Mithilfe, meine Mitschüler wissen auch nicht weiter. Danke!
1 Antwort
2 NH₄NO₃ ⟶ 2 N₂ + 4 H₂O + O₂
Soweit ich das verstehe, sollst Du die Volumsarbeit dieser Reaktion für p=1.013 bar und T=298 K berechnen. Vermutlich ist diese Volumsarbeit pro Mol NH₄NO₃ verlangt.
Wenn das so ist: Laut Reaktionsgleichung entstehen pro mol NH₃NO₃ ½(2+4+1)=3½ mol Gas (Wasser soll ja als Wasserdampf betrachtet werden). Die Volumsarbeit ist der Druck mal dem gebildeten Volumen, und der Rest folgt aus der Gasgleichung: W=pV=nRT = 8.7 kJ. Bizarrerweise haben wir den Druck p dazu gar nicht gebraucht.
Das hättest Du auch übers molare Volumen rechnen können, allerdings ist das selbst druck- und temperaturabhängig; für die in der Angabe genannten Bedingungen beträgt es Vₘ=24.5 l/mol (wenn man das nicht weiß, dann braucht man erst wieder die Gasgleichung, um es auszurechnen: Vₘ=RT/p). Dann kannst Du das Volumen der gebildeten Gasmenge als V=3½⋅Vₘ=85.6 l ausrechnen und bekommst die Volumsarbeit als W=pV=8.7 kJ. Aber letztlich ist das ein umständlicherer Rechenweg.
Auf jeden Fall lautet das Ergebnis: Pro mol zerfallendem NH₄NO₃ wird eine Volumsarbeit von 8.7 kJ geleistet.
Ich bin zuversichtlich, daß ich keinen Brainbug hineingebaut habe, aber ganz sicher kann man nie sein.
In der Reaktionsgleichung kommen 2 mol NH₄NO₃ vor, und es entstehen 7 mol Reaktionsprodukte, die vermutlich alle als gasförmig angenommen werden sollen. Deshalb entstehen pro mol NH₄NO₃ nur 3½ mol Gas. Ich nehme an, die Formulierung „Berechnen Sie die Volumenarbeit dieser Reaktion für 1 mol“ bedeutet, daß Du ein Mol NH₄NO₃ einsetzen sollst, aber das steht zugegebenermaßen nicht eindeutig da.
3½RT sind 8672 J, das habe ich als 8.6 kJ angeschrieben. Auf Einheiten sollst Du selber aufpassen (und ja, ich weiß, daß ich da selbst mit den Einheiten etwas geschludert habe, weil ich so tue, also ob die 3½ eine Zahl wäre).
Ohne Gasgesetze wird es schwierig, dazu müßtest Du das molare Volumen Vₘ für diese Bedingungen wissen bzw. nachschlagen, und dann könntest Du immer noch den zweiten vorgeschlagenen Rechenweg gehen. Aber wer macht das so?
Die kryptische Formulierung „unsere Lehrerin (neu, ab 11)“ verstehe ich nicht. Ist die Lehrerin elf Jahre alt, oder Du?
Danke, jetzt hab ich es verstanden. Meine Zahl betrug zuerst 3tausend irgendwas J, aber ich hab meinen Rechenfehler erkannt. (Neu, ab 11) heißt ich bin in der 11. Klasse und hab ab da eine neue Lehrerin bekommen, deshalb weiß sie neben dem was wir wiederholt haben nichts von meinen Grundlagen, sorry. Ich frag einfach meine Lehrerin nach den Gasgesetzen.
Ich fiinde diese Angaben „11. Klasse“ immer verwirrend, weil ich ja nach der 8. Klasse Gymnasium gleich an die Uni gegangen bin. Das ist das vorletzte Jahr, nicht wahr?
Bei uns geht es bis zur 13 Klasse. 11. bis 13. Klasse ist Oberstufe (wir haben die längst mögliche Oberstufe) und ab dem 2. Halbjahr der 11 zählen die Noten (bzw. MSS Punkte) für das Abitur. In der 13 gibt es nur ein Halbjahr, also schreiben wir im Winter Abi 👍
Ich habe immer gedacht, die 13-jährigen Schulen wären in Deutschland abgeschafft. Und wie funktioniert das mit dem Studium, wenn man im Winter die Schule beendet? Wartet man dann bis zum nächsten Herbst?
(Bei uns dauerte die Oberstufe übrigens vier Jahre, von der 5 bis zur 8.Klasse)
Ne die gibt es noch :D, aber wir machen ja auch nur 12 1/2 Jahre. Das mit dem Studium stimmt, vollständig fertig sind die Abiturienten meist im März. Danach kann man ein Auslandsjahr/ freiwilliges soziales Jahr machn oder direkt im Herbst anfangen zu studieren.
Oberstufe von Klasse 5-8? Das heißt du musstest insgesamt nur 8 Jahre zur Schule?
Ja, in Österreich macht man die Matura am Ende der 8. Klasse.
Danke für die Hilfe! Ich konnte die Rechnung halbwegs nachvollziehen, meine zwei Fragen wären nur, weshalb hast du zur berechnung wie viel mol Gas wir haben noch mal 1/2 genommen? Und was ich auch nicht ganz verstanden habe ist das mit dem nRT, ich hab es mal gegoogelt (ideales Gasgesetz), aber als ich versucht habe es nachzurechnen, kam ich auf eine Zahl über tausend...
Wir hatten das ideale Gasgesetz im Unterricht noch nicht, ich weiß nicht wie viel Allgemeinwissen unsere Lehrerin (neu, ab 11) uns zumutet. War es bei dieser Aufgabe vorausgesetzt das ideale Gasgesetz zu kennen und kannst du es mir erklären?