MINT lernen

Übungen: Enthalpien berechnen

Produkte minus Edukte, Koeffizienten und Teilgleichungen — zehn Übungen zum Rechnen mit Bildungsenthalpien.

Dein Fortschritt:
0 / 0 Aufgaben
1

Übungsaufgaben

Zehn Übungen von AFB I bis AFB III — jede gibt dir sofort Rückmeldung, bei Schwierigkeiten helfen zwei gestufte Tipps.

A1
Was braucht die Rechnung?
AFB I

Geben Sie alle Angaben an, die man für die Berechnung von \(\Delta_r H^\circ\) aus Tabellenwerten benötigt.

Mehrere Antworten sind richtig. Markiere alle zutreffenden und klicke dann auf „Prüfen“.
Die Rechnung liefert ΔrH° pro Formelumsatz — Massen braucht man erst, wenn man auf eine konkrete Portion umrechnet. Ein Kalorimeter ist gerade nicht nötig.
Ansatz: Denke an die Formel Σν·ΔfH°(P) − Σν·ΔfH°(E).
Weiter: Welche Angaben brauchst du erst für eine Wärme in kJ?
A2
Stimmt's? — Satz von Hess
AFB I

Nennen Sie jeweils, ob die Aussage zutrifft.

Fünf Aussagen nacheinander. Eine falsche Einschätzung reicht — dann startest du die Serie mit „Neue Runde“ neu.
Aussage 1 von 5

Umkehren → Vorzeichen, Multiplizieren → Faktor, Addieren → Summe.
Ansatz: Was passiert mit ΔrH beim Umkehren?
Weiter: Die Formel beginnt mit den Produkten.
A3
Stickstoffdioxid entsteht
AFB I

Für \(\ce{2 NO(g) + O2(g) -> 2 NO2(g)}\) gilt \(\Delta_f H^\circ(\ce{NO}) = +91{,}3\) und \(\Delta_f H^\circ(\ce{NO2}) = +33{,}2\,\text{kJ/mol}\). Berechnen Sie \(\Delta_r H^\circ\).

Rechne selbst und trage das Ergebnis ein — Enter prüft direkt.
\(\Delta_r H^\circ = 2\cdot 33{,}2 - (2\cdot 91{,}3 + 0) = 66{,}4 - 182{,}6 = -116{,}2\,\text{kJ/mol}\). Beide Stoffe sind endotherm gebildet, trotzdem ist die Reaktion exotherm — NO₂ liegt tiefer als NO.
Ansatz: O₂ ist ein Element: 0.
Weiter: Koeffizient 2 bei beiden Stickstoffoxiden.
A4
Rechenkette: Ethanol verbrennt
AFB II

Für \(\ce{C2H5OH(l) + 3 O2(g)}\) \(\ce{-> 2 CO2(g) + 3 H2O(l)}\) mit \(\Delta_f H^\circ\) in kJ/mol: C₂H₅OH(l) −277,7; CO₂(g) −393,5; H₂O(l) −285,8. Ermitteln Sie \(\Delta_r H^\circ\) schrittweise.

Rechne die Kette Schritt für Schritt: Erst wenn ein Schritt stimmt, wird der nächste freigeschaltet. Enter prüft.
  1. \(\sum \nu\cdot\Delta_f H^\circ\)(Produkte) = kJ/mol
  2. \(\sum \nu\cdot\Delta_f H^\circ\)(Edukte) = kJ/mol
  3. \(\Delta_r H^\circ\) = kJ/mol
Produkte: \(2\cdot(-393{,}5) + 3\cdot(-285{,}8) = -1644{,}4\); Edukte: \(-277{,}7 + 0\); Differenz \(-1644{,}4 - (-277{,}7) = -1366{,}7\,\text{kJ/mol}\).
Ansatz: Koeffizienten 2 und 3 bei den Produkten.
Weiter: Sauerstoff zählt 0; Klammern um negative Werte.
A5
Hess-Weg ordnen
AFB II

Leiten Sie die Formel für \(\Delta_r H^\circ\) her, indem Sie die Gedankenschritte ordnen.

Ziehe die Karten in die richtige Reihenfolge — mit der Tastatur: ↑/↓ verschiebt, Shift+↑/↓ wechselt nur den Fokus.
1Die Enthalpie H ist eine Zustandsgröße — der Weg ist beliebig.
2Umweg wählen: Edukte zuerst in die Elemente zerlegen.
3Zerlegen ist die Umkehrung der Bildung: ΔH = −Σν·ΔfH°(Edukte).
4Aus den Elementen die Produkte bilden: ΔH = +Σν·ΔfH°(Produkte).
5Beide Schritte addieren: ΔrH° = Σν·ΔfH°(P) − Σν·ΔfH°(E).
Das Minuszeichen vor den Edukten stammt aus dem Umkehren der Bildungsreaktionen.
Ansatz: Beginne mit der Begründung, warum ein Umweg erlaubt ist.
Weiter: Woher kommt das Minus vor der Edukt-Summe?
A6
Fehlersuche: Propan im Grill
AFB II

Überprüfen Sie die Rechnung zu \(\ce{C3H8(g) + 5 O2(g)}\) \(\ce{-> 3 CO2(g) + 4 H2O(l)}\) und markieren Sie die falschen Zeilen.

In diesem Text stecken Fehler. Klicke genau die falschen Zeilen an — die richtigen musst du stehen lassen.
Koeffizienten vergessen, Reihenfolge vertauscht, Vorzeichen falsch gedeutet — die drei häufigsten Fehler auf einen Blick.
Ansatz: Prüfe Koeffizienten, Reihenfolge und Deutung.
Weiter: Drei Zeilen sind falsch.
A7
Lückentext: Teilgleichungen kombinieren
AFB II

Erläutern Sie den Umgang mit Teilgleichungen nach Hess, indem Sie die Lücken füllen.

Wort anklicken, dann Lücke anklicken (oder umgekehrt) — mit Tab und Enter geht es genauso. Ein Klick auf eine gefüllte Lücke legt das Wort zurück.

Weil die Enthalpie eine ist, hängt ΔrH nicht vom ab. Muss man eine Teilgleichung , wechselt das von ΔrH. Wird eine Gleichung mit einem Faktor , gilt das auch für ΔrH. Zum Schluss werden die Gleichungen und ihre Enthalpien .

„Temperatur“ passt nicht: Alle Werte gelten ohnehin für Standardbedingungen.
Ansatz: Warum darf man überhaupt Umwege gehen?
Weiter: Drei Rechenregeln: umkehren, multiplizieren, addieren.
A8
Mix: Ostwald-Verfahren
AFB III

Für \(\ce{4 NH3(g) + 5 O2(g)}\) \(\ce{-> 4 NO(g) + 6 H2O(g)}\) gilt \(\Delta_f H^\circ\) in kJ/mol: NH₃(g) −45,9; NO(g) +91,3; H₂O(g) −241,8. Wenden Sie 1.1.3 und 1.2.3 an und berechnen Sie \(\Delta_r U\) bei 25 °C.

Rechne selbst und trage das Ergebnis ein — Enter prüft direkt.
\(\Delta_r H^\circ = 4\cdot 91{,}3 + 6\cdot(-241{,}8) - 4\cdot(-45{,}9) = -902{,}0\,\text{kJ/mol}\). \(\Delta n(\text{g}) = 10 - 9 = +1\): \(\Delta_r U = \Delta_r H - \Delta n\cdot R\cdot T = -902{,}0 - 2{,}5 = -904{,}5\,\text{kJ/mol}\).
Ansatz: Erst ΔrH° aus den Bildungsenthalpien, dann Δn(g).
Weiter: Alle Stoffe sind gasförmig: Δn(g) = (4 + 6) − (4 + 5).
A9
Ethin über Umwege
AFB III

Gegeben: (1) \(\ce{C(Graphit) + O2 -> CO2}\), \(-393{,}5\); (2) \(\ce{H2 + 1/2 O2 -> H2O(l)}\), \(-285{,}8\); (3) \(\ce{C2H2 + 5/2 O2 -> 2 CO2 + H2O(l)}\), \(-1299{,}5\,\text{kJ/mol}\). Analysieren Sie, wie die Gleichungen kombiniert werden müssen, um \(\ce{2 C(Graphit) + H2 -> C2H2}\) zu erhalten.

Setze in jeder Zeile das passende Kreuz — hier ist es genau eins pro Zeile. Enter setzt und löscht.
Gl.so lassen· 2umkehren
(1)
(2)
(3)
Zielgleichung = 2·(1) + (2) − (3): \(\Delta_f H^\circ(\ce{C2H2}) = 2\cdot(-393{,}5) + (-285{,}8) + 1299{,}5 = +226{,}7\,\text{kJ/mol}\). So bestimmt man Bildungsenthalpien, die sich nicht direkt messen lassen.
Ansatz: Ethin muss rechts stehen — in (3) steht es links.
Weiter: 2 C werden gebraucht, in (1) steht nur eines.
A10
Trickaufgabe: Wasser als Dampf
AFB III

Im Motor verbrennt Propan: \(\ce{C3H8(g) + 5 O2(g)}\) \(\ce{-> 3 CO2(g) + 4 H2O(g)}\). Werte in kJ/mol: C₃H₈(g) −103,8; CO₂(g) −393,5; H₂O(l) −285,8; H₂O(g) −241,8. Bestimmen Sie \(\Delta_r H^\circ\).

Rechne selbst und trage das Ergebnis ein — Enter prüft direkt.
\(3\cdot(-393{,}5) + 4\cdot(-241{,}8) - (-103{,}8) = -1180{,}5 - 967{,}2 + 103{,}8 = -2043{,}9\,\text{kJ/mol}\). Die Falle: der Wert für flüssiges Wasser liefert −2219,9 kJ/mol — 176 kJ/mol zu viel, weil die Kondensationswärme nicht frei wird.
Ansatz: Welcher Aggregatzustand steht in der Gleichung?
Weiter: Nur der Wert für H₂O(g) passt.