Übungsklausur

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$XIJDEH 3XQNWH
Eine Gasmischung (25 Vol.-% Helium, 75 Vol.-% Argon) befindet sich bei Zimmertemperatur
(T = 298 K) in einem Kolben mit einem Volumen von 2 L. Die Gesamtstoffmenge beträgt
0,5 mol. Die Gase sollen sich ideal verhalten.
Berechnen Sie
D die Zusammensetzung des Gasgemischs in Massenprozenten,
E die mittlere molare Masse,
F die Partialdrücke der beiden Gaskomponenten,
G den Druck im Kolben, der sich einstellt, wenn die Temperatur des Gases durch Stehenlassen in
einem Gefrierfach auf -18°C absinkt.
0 £¥¤ = 4J
/ PRO ¦¨§ , 0 = 40J
/ PRO , 5 = 8, 314-
/( . ⋅ PRO)
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Definieren Sie:
D ein ideales Gas, E eine ideale flüssige Mischung.
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Nehmen Sie an, dass Wasserdampf näherungsweise der van-der-Waals-Gleichung genügt.
D Bestimmen Sie die Parameter a, b der van-der-Waals-Gleichung aus den kritischen Werten
S = 220.64 bar
-3 3
v = 3.106
· 10 m /kg
E Berechnen Sie die Temperaturen für die folgenden Werte von p und v, einmal mit der
©
6

idealen Gasgleichung, einmal mit der van-der-Waals-Gleichung, und vergleichen Sie die
Ergebnisse mit den gemessenen Werten.
S >EDU@ Y >P
NJ@ W >ƒ&@
1 1.696 100
1 2.172 200
1 2.639 300
4 0.5343 200
10 0.2060 200
Verwenden Sie die Molmasse des Wassers
M(H2O) = 18.015 g/mol
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Die Verbrennungsenthalpien ∆ + ° von Benzol ( & 6+
6,
O)
und Cyclohexan ( & 6+
12,
O)
betragen
–3268 kJ / mol bzw. –3902 kJ / mol. Die Standardbildungsenthalpie von flüssigen Wasser ist
∆ + ° = -285,8 kJ / mol.
Wie groß ist die Hydrierungsenthalpie von Benzol bei der Addition von drei Äquivalenten
molekularen Wasserstoffs ?
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D Berechnen Sie die Wärmekapazität & von Methan (CH4, gasförmig, tetraedrische Struktur) im
Grenzfall hoher Temperatur.
E 2 mol flüssiges Chloroform werden bei konstantem Druck von Zimmertemperatur (298 K) bis
zum Siedepunkt (61°C) erhitzt und vollständig verdampft. Berechnen Sie L die
Wärmemenge, die Sie zuführen müssen, und LL die Entropieänderung ∆ 6 des Chloroforms
bei diesem Vorgang.
Gegeben :
Wärmekapazität & , des flüssigen Chloroforms als Funktion der Temperatur :
[ - /( . ⋅ PRO)
] = 91,
47 + 0,
075 7
& ( 7)
⋅
,
/
Verdampfungsenthalpie am Siedepunkt ∆
+ ° = 29,
4N-
PRO

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Ein Mol eines einatomigen idealen Gases wird adiabatisch reversibel in einem Kolben von
−2
3
−1
3
91
= 10 P auf 92
= 10 P expandiert.
D Wie groß ist die Endtemperatur, wenn die Ausgangstemperatur 20°C beträgt ?
E Berechnen Sie die Änderung der inneren Energie ∆ 8 , der Enthalpie ∆ + , der Arbeit
: und der ausgetauschten Wärme 4 für den unter (a) angegebenen Prozess.
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Zwei identische Körper, jeder charakterisiert durch eine temperaturunabhängige Wärmekapazität
bei konstantem Druck cp, werden als Wärmereservoire für eine Wärmemaschine benutzt. Zu
Beginn sind ihre Temperaturen T1 und T2 (p= const.). Durch die zwischen ihnen arbeitende
Wärmemaschine findet ein Temperaturausgleich statt, so daß die gemeinsame Endtemperatur Tf
erreicht wird.
D Welche Gesamtarbeit W wird von der Maschine geleistet? Drücken Sie das Ergebnis durch cp,
T1, T2 und Tf aus.
E Leiten Sie unter Betrachtung der Entropie eine Ungleichung her, durch die Endtemperatur Tf
mit den Anfangstemperaturen T1, T2 verknüpft wird.
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Eine Pfeffersche Zelle, deren Zellmembran kräftefrei dehnbar und für Wasser semipermeabel ist,
wird bei gegebenem S und 7 in eine ideale wäßrige Lösung gegeben, die den
Stoffmengenanteil 2 [ an gelösten Stoffen besitzt ( [ 2

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Zur Herstellung von mit Kohlensäure versetztem Mineralwasser wird Wasser bei einer
Temperatur von T = 20.0 °C unter einem CO 2 -Druck von p (CO 2 ) = 1.18 bar abgefüllt.
Berechnen Sie den Stoffmengenanteil von CO 2 im Mineralwasser. Welcher Konzentration von
CO 2 im Mineralwasser entspricht dies? (Verwenden Sie für die Berechnung der Konzentration
eine Näherung).
3
Für CO bei 20°C : = 1, 44 ⋅10
EDU
2
N¥
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Bei sehr hohen Temperaturen dissoziiert molekularer Wasserstoff in seine Atome. Die
Gleichgewichtskonstante für die Reaktion H2 2 H bei 3000 K beträgt Kp = 2.51·10 -2 (bar).
Betrachten Sie ein System bei einem Gesamtdruck von 980 hPa.
D Berechnen Sie den Partialdruck von atomarem Wasserstoff im Gleichgewicht.
E Berechnen Sie die Gasdichte (in kg/m 3 ) im Gleichgewicht unter den gegebenen Bedingungen.
F Wie ändert sich der Partialdruck von atomarem Wasserstoff, wenn der Gesamtdruck erhöht
wird (kurze Begründung)?