Schreibe für folgende Reaktionen die chemische Gleichung und bestimme, ob sie spontan sind

Question

Aufgabe:

Schreibe für folgende Reaktionen die chemische Gleichung und bestimme, ob sie spontan sind:

a) Zersetzung des Diestickstofftetroxids N2O4 (g) in Stickstoffdioxid NO2 (g). Die Reaktion ist endotherm.

b) Oxidaion des Natriums mit dem Sauerstoff der Luft. Die Reaktion ist exotherm.

c) Reaktion zwischen dem festen Zink und HCl. Die Reaktion ist exotherm.

d) Verbrennung des Kohlenstoffs mit dem Sauerstoff der Luft. Die Reaktion ist exotherm.

Problem/Ansatz:

Ehrlich gesagt, habe ich gar keine Ahnung, was ich tun muss.

Answer 1

Salut,

zur Bestimmung, ob nun eine Reaktion spontan abläuft oder nicht, benötigst du die Berechnung der Gibbs'schen Energie (freien Energie) ΔG:

Dabei gilt:

ΔG < 0   ⇒   Reaktion läuft spontan ab.

ΔG > 0   ⇒  Reaktion muss erzwungen werden.

Die freie Energie ΔG berechnest du über folgende, dir sicher bekannte Formel:

ΔG =  ΔH - T * ΔS

Vorab müssen natürlich noch ΔH und ΔS berechnet werden. Die dafür notwendigen Standardbildungsenthalpien und Standardentropien kann man entsprechendem Tafelwerk entnehmen.

Schau beisipielsweise hier:

http://www.dinternet.ch/Datenblaetter/Standardbildungsenthalpie_und_Entropie.pdf

Nun zu deiner ersten Aufgabe:

a) Zersetzung des Diestickstofftetroxids N2O4 (g) in Stickstoffdioxid NO2 (g). Die Reaktion ist endotherm.

N₂O₄   ⇌   2 NO₂

ΔH =  2 * 33 kJ mol^-1 - 9 kJ mol^-1 =  57 kJ mol^-1

ΔS =  2 * 240 J K^-1 mol^-1 - 304 J K^-1 mol^-1 =  176 J K^-1 mol^-1

Daraus folgt für die Gibbs'sche Energie:

ΔG =  57000 J mol^-1 - 298 K *  176 J K^-1 mol^-1 =  4552 J mol^-1

Da ΔG einen Wert > 0 ergeben hat, läuft die Reaktion nicht freiwillig ab.

Analoger Rechenweg bei den übrigen Aufgaben, die du als Übung unbedingt selbst ausprobieren solltest.

Anbei noch die restlichen Reaktionsgleichungen:

(b)   4 Na +  O₂   →   2 Na₂O

(c)   Zn +  2 HCl   →   ZnCl₂ +  H₂

(d)   2 C +  O₂   →   2 CO

Viel Erfolg :)