3. Übungsblatt (Kapitel 5 und 6)

WS 2015/2016
Thermodynamik, Kinetik und Elektrochemie für Studierende der
Biologie, Lebensmittelchemie, Pharmazie und des Lehramtes Chemie
an Grund-, Haupt- und Realschulen
3. Übungsblatt (Kapitel 5 und 6)
1.) Wenden Sie die Gibbssche Phasenregel auf folgende Systeme an und bestimmen Sie die
Anzahl der unabhängig variierbaren intensiven Zustandsvariablen (Freiheitsgrade):
a) Wasser mit gesättigtem Dampf,
b) Kochsalzlösung mit gesättigtem Dampf,
c) gasförmige Mischung von Wasser und Ethanol,
d) Eis in einer Lösung von Ethanol und Wasser,
e) Reaktion von festem Ammoniumchlorid zu Ammoniak und Chlorwasserstoffgas.
2.) Der Nernstsche Verteilungskoeffizient k = c(in CHCl3)/c(in H2O) von Milchsäure zwischen
Chloroform und Wasser beträgt 0,0203. Wie viel Mol Milchsäure werden extrahiert, wenn
0,1  einer 0,8 M Lösung von Milchsäure in Chloroform mit 0,2  Wasser geschüttelt
werden?
3.) Es soll die molare Masse eines Nichtelektrolyten berechnet werden, wenn in 785 g Wasser
durch 28,5 g des gelösten Stoffes eine Dampfdruckerniedrigung von 52,37 Pa bei 40°C
eintritt. Für reines Wasser beträgt der Dampfdruck bei dieser Temperatur 7375,9 Pa. Der
gelöste Stoff kann als nichtflüchtig betrachtet werden, besitzt also einen vernachlässigbaren
Dampfdruck.
4.) Das Henry-Gesetz verknüpft die Konzentration eines in einer Flüssigkeit gelösten Gases
mit seinem Partialdruck an der Oberfläche. Ein Taucher atmet in 30 m Tiefe mit einer
Pressluftflasche (80% N2, 20% O2).
a) Welcher Druck muss in der Pressluftflasche mindestens herrschen?
b) Wie groß ist die Stickstoffkonzentration im Blut des Tauchers auf Meeresniveau und in
30 m Tiefe? Die Henry-Konstante für Stickstoff beträgt kH = 0,65 mmol ∙ -1 ∙bar-1 .
c) Bei raschem Auftauchen können Gasblasen im Blut entstehen (Luftembolie). Wie viel
Milliliter Stickstoff-Gas würden bei sofortigem Auftauchen aus 30 m Tiefe entstehen,
wenn der Taucher 6 l Blut besitzt (T = 298 K)?
5.) Eine Lösung von 0,044 g Naphthalin (C10H8) in 26 g Benzol zeigt eine Gefrierpunktserniedrigung von 0,067 K. Eine Lösung von 1 g einer unbekannten Substanz in 100 g
Benzol schmilzt 0,62 K niedriger als reines Benzol. Bestimmen Sie die Molmasse der
unbekannten Substanz.
6.) Gegeben ist ein Salz vom Typ X3PO4, wobei X = Li, Na oder K sein kann. Eine Probe von
2 g des Salzes wird in 0,2  Wasser unter vollständiger Dissoziation gelöst. Gegenüber
reinem Wasser wird in einem geeigneten Messgerät bei 20°C ein osmotischer Druck von
5,8 bar festgestellt. Berechnen Sie die Konzentration c(X3PO4) an gelöstem Salz. Um
welches der drei Salze handelt es sich wohl?
-2-
7.) Berechnen Sie die Gleichgewichtskonstante des für die Schwefelsäureherstellung
bedeutsamen Gleichgewichtes:
SO2(g) + 0,5 O2(g)
 SO3(g)
bei 500°C und Standarddruck aus tabellierten thermodynamischen Größen. Welche
Schlussfolgerungen können Sie aus dem berechneten Wert zur Lage des Gleichgewichtes
ziehen?
8.) Wie groß ist die Gleichgewichtskonstante für die Reaktion in wässriger Lösung
Cl2 + 2 Br -
 2 Cl- + Br2
,
wenn die Gleichgewichtskonzentration der Bromid-Ionen 2 ∙ 10-4 mol ∙ -1 beträgt? Die
Konzentrationen der Ausgangsstoffe betrugen 0,1 mol ∙ -1 .
9.) Welche Fluorid-Ionen-Konzentration ist notwendig, damit aus einer gesättigten SrSO4Lösung SrF2 auszufällen beginnt? Die Löslichkeitsprodukte betragen:
KL(SrSO4) = 7,6 ∙ 10-7 mol2 ∙ -2 ; KL(SrF2) = 7,9 ∙ 10-10 mol3 ∙ -3 .
10.) Die gesättigte Lösung eines schwerlöslichen Hydroxids M(OH)2 besitzt einen pH-Wert von
9,53 . Wie groß ist das Löslichkeitsprodukt von M(OH)2 ?
11.) Blut hat bei einem gesunden Menschen einen pH-Wert von 7,4.
a) Welche Puffersysteme wirken im Blut?
b) Wie groß ist das Konzentrationsverhältnis von Hydrogencarbonat zu Kohlensäure?
c) Große körperliche Anstrengung kann zu einer Absenkung des pH-Wertes bis auf 7,1
führen. Wodurch wird der urprüngliche pH-Wert wieder erreicht?
12.) Gegeben sind 0,2  einer 0,1 molaren Essigsäure mit einem KS-Wert von 1,74 ∙ 10-5 mol ∙ -1.
Zu dieser Lösung werden 2 g wasserfreies Natriumacetat gegeben. Die dabei auftretende
geringfügige Volumenvergrößerung kann unberücksichtigt bleiben.
a) Berechnen Sie den pH-Wert der Essigsäure vor der Zugabe von Natriumacetat.
b) Berechnen Sie den pH-Wert des hergestellten Essigsäure-Acetat-Puffers.
c) Berechnen Sie den pH-Wert der Lösung nach Zugabe von 5 ml Natronlauge der Konzentration 0,2 mol ∙ -1 .
d) Berechnen Sie den pH-Wert der Lösung nach Zugabe von 5 ml Salzsäure der Konzentration 0,2 mol ∙ -1 .
Bei den Aufgabenstellungen c) und d) müssen Sie die auftretenden Volumenvergrößerungen in den Berechnungen berücksichtigen.

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