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Hallo liebe Leute,


sorry, dass ich so viele Aufgaben poste, aber unser Prof gibt uns Aufgaben ohne Lösungen raus.(Nach dem Motto alles selbst machen) . Das Skript ist auch nicht gerade zum Vorteil zum Lösen der Aufgaben. Ich weiß halt nicht, ob meine Lösungen richtig sind. Ich freue mich auf eure Hilfe:


Die Reaktion
$$ 2 N O(g)+C l_{2} \longrightarrow 2 O N C l(g) $$
ist zweiter Ordnung bezĂŒglich \( N O(g), \) erster Ordnung bezĂŒglich \( C l_{2}(g) \) und insgesamt dritter Ordnung. Vergleichen Sie die Anfangsgeschwindigkeit in einem Gemisch von \( 0.02 \mathrm{mol} \mathrm{NO}(\mathrm{g}) \) und \( 0.02 \mathrm{mol} \mathrm{Cl}_{2}(\mathrm{g}) \) in einem 1 L BehĂ€lter mit:


(a) der Reaktionsgeschwindigkeit, wenn die HĂ€lfte des \( N O \) verbraucht ist,

blob.png

Text erkannt:

\( c(N c)=\frac{0,01 m c /}{1 c} \quad c\left(\left(l_{1}\right)=\frac{0,01 m o l}{c}\right. \)
\( \frac{1}{2} n(N O)=\frac{1}{2} n(0 N(l) \)
\( n(\operatorname{cov} c e)=2 \cdot \frac{1}{2} n(10)=0,02 \mathrm{mo} \)
\( c(O N C l)=\frac{0,02 m 01}{1 L} \)
a) \( V_{11 ; N}=k_{14 n} \cdot[A]^{V_{1}}=1 \cdot\left[\frac{0,02 \mathrm{mol}}{1 L}\right]^{1} \cdot\left[\frac{0,62 \mathrm{mol}}{12}\right]^{1}=\frac{1}{2500} \cdot \frac{1}{5} \)
\( V_{\text {ruith }}=h_{104} L \cdot[C]^{\gamma_{c}}=1 \cdot\left[\frac{0,02 \mathrm{me}^{1}}{1 C}\right]^{2}=\frac{1}{2500} \frac{1}{5} \)
\( V_{n+1+0}=0 \frac{1}{3} \)



(b) der Reaktionsgeschwindigkeit, wenn die HĂ€lfte des \( C l_{2} \) verbraucht ist,


blob.png

Text erkannt:

\( G V_{11: N}=1 \cdot\left[\frac{0,02 \mathrm{mol}}{1 L}\right]^{2} \cdot\left[\frac{0,02}{16}\right]^{1}=\frac{1}{125000} \hat{\mathrm{s}} \)
\( V_{\text {Rid }}=1 \cdot\left[\frac{0,02 \mathrm{mol}}{1 L}\right]^{1}=\frac{1}{250} \mathrm{c} \frac{1}{3} \)
\( V_{\text {net }} H_{0}=\frac{1}{2500} \frac{1}{5}-\frac{1}{125000} \frac{1}{5}=3,92 \cdot 10^{-4}=\frac{1}{5} \)



(c) der Reaktionsgeschwindigkeit, wenn zwei Drittel des \( N O \) verbraucht sind,

blob.png

Text erkannt:

\( C)_{11, N}=1 \cdot\left[\frac{0,02 \mathrm{mel}}{11}\right]^{\frac{4}{3}} \cdot\left[\frac{0,02 \mathrm{mol}}{1 L}\right]=1,0857 \cdot 10^{-4} \frac{1}{5} \)
\( V_{\text {hinth }}=1 \cdot\left[\frac{0,02 \mathrm{mol}}{1 L}\right]^{2}=\frac{1}{2500} \frac{1}{5} \)
\( V_{\text {ne }}+1_{0}=\frac{1}{25^{\circ} 00} \frac{1}{3}-1,0857 \cdot 10^{-4} \frac{1}{3}=2,9143 \cdot 10^{-4} \frac{1}{5} \)


(d) der Anfangsgeschwindigkeit eines Gemisches derselben Stoffmengen in einem \( 0.5 \mathrm{L} \) BehÀlter,

blob.png
(e) der Anfangsgeschwindigkeit, wenn die Temperatur von \( \vartheta=25^{\circ} \mathrm{C} \) auf \( T=340 \mathrm{K} \) erhöht wird (GĂŒltigkeit der RGT Regel ist erfĂŒllt).

blob.png

Text erkannt:

e) \( R S T-n_{\text {the }} \) \( r(T+\Delta T)=r(T) \cdot 2 \cdot \frac{n T}{n C} \)
Anlomyseschuicliplat

von

Hallo, hier chemweazle,

Diese Aufgabe steht im Charles E. Mortimer Chemie, 4. Aufl., Das Basiswissen in Schwerpunkten, Übersetzt und bearbeitet von G. Schilling und H. J. Schweizer, Jahrgang 1983, S. 337, Aufgabe Nr. 13.9, Lösung im Anhang C, Seite 599


Woher hast du die Ordnung des Geschwindigkeitsgesetzes der RĂŒckreaktion her?


In der gegebenen Aufgabenstellung ist keine Angabe zur Umkehrreaktion gemacht, auch finde ich im Mortimer keine zusĂ€tzliche Angabe zum Geschwindigkeits-Zeitgesetz der RĂŒckreaktion.


Man kann die Ordnung eines Geschwindigkeits-Zeit-Gesetzes nicht anhand der stöchiometrischen Faktoren aus der Reaktionsgleichung ablesen, sondern die Ordnung muß experimentell erkundet werden.

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Beste Antwort

Hi, here chemweazle,

ist zweiter Ordnung bezĂŒglich NO(g), erster Ordnung bezĂŒglich Cl2(g) und insgesamt dritter Ordnung. Vergleichen Sie die Anfangsgeschwindigkeit in einem Gemisch von 0.02mol NO(g) und 0.02molCl2(g) in einem 1 L BehĂ€lter


Es wird hier nur die Momentangeschwindigkeit, abgk. v(t) der Hinreaktion betrachtet. Die RĂŒckreaktion bleibt ausserhalb der Betrachtungen. Es ist auch kein Hinweis auf die Umkehrreaktion gegeben.

Die Reaktion ist hier als irreversibel formuliert. Sie ist zwar in Wirklichkeit reversibel, aber man betrachtet hier in dieser Aufgabe nur alleine die Hinreaktion.
Reaktion: NO reagiert mit Chlor zu Nitrosylchlorid (Chlornitrosyl), dem Chlorid der Salpetrigen SĂ€ure.

2 NO(g) + Cl2(g) ⇒ 2 O=N-Cl(g)

Anmerkung: Die Edukte sind nicht nicht im passendem stöchiometrischen, molaren VerhĂ€ltnis von Stickstoffmonoxoid zu Chlor von 2 zu 1 eingesetzt. Sondern sie liegen im StoffmengenverhĂ€ltnis von 1 : 1  vor, also ein Ă€quimolares Gemisch.
FĂŒr die Momentanreaktionsgeschwindigkeit der Hinreaktion gilt allgemein:

v(t) = k3, hin * [NO]2 * [Cl2]

Am Anfang zum Zeitpunkt t=0, sind die Ausgangsstoffkonzentrationen maximal und somit ist Momentanreaktionsgeschwindigkeit der Hinreaktion auch maximal. Sie kann, da im Verlauf der Reaktion die Eduktkonzentrationen geringer werden, auch nur abnehmen.
Zu Beginn am Zeitpunkt t, mit t=0 seien die Konzentrationen, Startkonzentrationen, Ausgangskonzentrationen oder Einwaagekonzentrationen genannt, [NO](0)= 0,02 mol /l und [Cl2](0) = 0,02 mol / l.

v(0) = vmax = k3, hin * [NO]2(0) * [Cl2](0)

v(0) = vmax = k3, hin * 0,022 * mol2 / l2 * 0,02 mol /l = k3, hin * 0,023 * mol3 / l3

vmax = v(0) = k3, hin * 23 * (10-2)3* mol3 / l3 = k3, hin * 8 * 10-6 mol3 / l3

zu (a) der Reaktionsgeschwindigkeit, wenn die HĂ€lfte des NO verbraucht ist,
Nun muß die Konzentration des verbliebenen Chlors ermittelt werden.
Die Einwaagekonzentration an NO betrÀgt 0,02 mol / l. Nun liegt nur noch die HÀlfte, also 0,01 mol / l, vor.


Wieviel mole pro Volumen wurden nun an Chlor verbraucht?


NO reagiert im VerhĂ€ltnis 2 zu 1 mit Chlor. Das heißt, wenn 0,01 mol pro Liter NO verbraucht wurden, so muß die HĂ€lfte von 0,01 mol/ l an Chlor verbraucht worden sein, also 0,005 mol /l.

Δ[NO] = 2 * Δ[Cl2] = 0,01 mol / l, bzw.

Δ[Cl2] = (1/2) * Δ[NO] = (1/2) * 0,01 mol / l = 0,005 mol / l

Dann betrĂ€gt die Konzentration des noch an ĂŒbrig gebliebenen, unverbrauchten, Chlor, Startkonzentration minus der verbrauchten Stoffmenge pro Volumen, also (0,02 - 0,005) mol /l.

[Cl2](t) = [Cl2](0) - Δ[Cl2] = (0,02 - 0,005) mol /l = 0,015 mol / l

[NO](t) = 0,5 * [NO](0) = 0,01 mol / l

v(t) = k3, hin * (0,01)2 * mol2 / l2 * 0.015 mol / l

v(t) = k3, hin * 1,5 * 10-2 * 10-4 mol3 / l3

Setzt man v(t) ins VerhĂ€ltnis zu vmax, so kĂŒrzt sich die in der Aufgabe nicht angegebene GeschwindigkeitsproportionalitĂ€tskonstante raus.

vmax = v(0) = k3, hin * 8 * 10-6 mol3 / l3

Die Momentanreaktionsgeschwindigkeiten verhalten sich somit 1,5 zu 8 oder 3 / 16.

v(t) = (1,5/8) * vmax
v(t) = (3/16) * vmax

Zu (b) der Reaktionsgeschwindigkeit, wenn die HĂ€lfte des Cl2 verbraucht ist,

Nun muß die Konzentration an NO bestimmt werden.


Die Stoffmenge an Chlor, die verbraucht wurde, reagierte mit der doppelten Stoffmenge an NO zu Nitrosylchlorid.

Oder mit den Konzentrationen formuliert:
Die verbrauchte Stoffmenge an Chlor pro Volumen (Konzentrationsabnahme) reagierte mit der doppelten Stoffmenge an NO pro Volumen zu NOCl.

Δ[Cl2] = [Cl2](0) - (1/2) * [Cl2](0) = [Cl2](0) / 2 = (0,02 - 0,01) mol /l = 0,01 mol /l

Startkonzentration minus der halben Startkonzentration = die halbe Startkonzentration
Die Abnahme der NO-Konzentration ist die Doppelte der Chlorkonzentrationsabnahme.

Δ[NO] = 2 * Δ[Cl2] = 2 * 0,01 mol /l = 0,02 mol /l

[NO](0) - Δ[NO] = 0,02 mol / l - 0,02 mol /l = 0

Wenn die Chlorkonzentration halbiert ist, ist alles an NO verbraucht.

Die NO-Konzentration ist 0.
Dann ist auch die Momentane Reaktionsgeschwindigkeit v(t) auch Null.

Zu (c) der Reaktionsgeschwindigkeit, wenn zwei Drittel des NO verbraucht sind,

Wenn die Konzentration von NO um 2/3 ihres Anfangswertes abnimmt, nimmt die Chlorkonzentration um 1/3 Ihres Anfangswertes ab.

Δ[NO] = (2/3) * [NO](0)

Δ[Cl2] = (1/3) * [Cl2](0)

Die Konzentrationen jetzt zum Zeitpunkt t, die Momentankonzentrationen, ergeben sich aus den Einwaagekonzentrationen, Startkonzentrationen abzĂŒglich der KonzentrationsĂ€nderungen.

[NO](t) = [NO](0) - 2/3 [NO](0) = (1 - 2/3) [NO](0) = (1/3) * 0,02 mol /l

[Cl2](t) = [Cl2](0) - 1/3 [Cl2](0) = (1 - 1/3)* [Cl2](0) = (2/3) * [Cl2](0)

k3, hin * (1/3)2 * 0,022 mol2 / l2 * (2/3) * 0,02 mol /l

k3, hin * (2/27) * 8 * 10-6 mol3 / l3

zum Vergleich, vmax = v(0) = k3, hin * 8 * 10-6 mol3 / l3

v(t) = (2/27) * vmax


Zu (d) der Anfangsgeschwindigkeit eines Gemisches derselben Stoffmengen in einem 0.5L BehÀlter.
Das Volumen ist halbiert, sicherlich durch Druckerhöhung, die Anfangs- oder Startkonzentrationen an Chlor und NO sind somit verdoppelt.

Also [NO] = 2*[NO](0), daraus folgt: [NO]2 = 22 * [NO]2(0) und [Cl2] = 2 * [Cl2](0)

v(t) = 23 * v(0) = 8 * v(0)

Das v(0) ist die Anfangsgeschwindigkeit vmax aus den obigen Beispielen.

Zu (e) der Anfangsgeschwindigkeit, wenn die Temperatur von ϑ1=25∘C,(T1= 298 K), auf T2=340K erhöht wird (GĂŒltigkeit der RGT Regel ist erfĂŒllt).

Nun erhöht sich die GeschwindigkeitsproportionalitÀtskonstante und somit die Reaktionsgeschwindigkeit der betrachteten Hinreaktion.

k3, hin (340 K) = k3, hin (298 K) * 2[(340-298)K / 10K]

v(0)(340 K) = v(0)(298 K) * 2[(340-298)K/10K]

$$\dfrac{v(0)(340 K)}{v(0)(298 K)} = 2^{(42/10)} = 18,4$$

von

hallo Chemwaezle,


bei Aufgabe c) wird mir nicht klar, warum du nicht die VerhĂ€ltnisse 2:1 berĂŒcksichtigst .

Hi, hier chemweazle, musste mal einen halben Monat pausieren, war urlaubsreif,

Nun zur BerĂŒcksichtigung des Stoffmengen- bzw. KonzentrationsverhĂ€ltnisses von 2/1.

bei Aufgabe c) wird mir nicht klar, warum du nicht die VerhĂ€ltnisse 2:1 berĂŒcksichtigst .

Doch, das VerhĂ€ltnis von 2 / 1 ist bei den Konzentrationsabnahmen berĂŒcksichtigt.

Die Abnahme der Stickstoffmonoxidkonzentration, mit Δ[NO] bezeichnet, betrĂ€gt 2/3 der Anfangskonzentration, also (2/3) * 0,02 mol/l.

Die Abnahme der Chlorkonzentration, mit Δ[Cl2] bezeichnet, ist nur halb so groß, wie die Konzentrationsabnahme des NO, sie betrĂ€gt somit nur ein Drittel der Anfangskonzentration, also (1/3) * 0,02 mol/l.


Δ[NO] / Δ[Cl2] = (2/3) * 0,02 mol/l / (1/3) * 0,02 mol/l = 2 / 1

vielen Dank fĂŒr deine Antwort.

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