Bildungsenthalpie von Methan berechnen?
Nachdem die "Chemie 2"-Klausur erfolgreich gemeistert wurde (nicht zuletzt dank euer vielen hilfreichen Antworten), wird jetzt die "Chemie 1"-Klausur in Angiff genommen.
Es soll die Bildungsenthalpie von Methan mit hilfen folgender Reaktionsgleichungen und Reaktionsenthalpien berechnet werden.
Problem. Ich verstehe die Lösung nicht.
Δ Hf = -ΔH1 + ΔH2 + 2 ΔH3 würe ja bedeuten man nähme das umgedrehte ΔH1, addiert dazu ΔH2 und das zweifache von ΔH3.
ΔH1 umgedreht wäre -ΔH1: CO2 + 2 H20 -> CH4 + 2 O2
ΔH2 bleibt so wie's ist: C + O2 -> CO2
Und ΔH3 wird verdoppelt also: 2 * (H2 + 1/2 O2 -> H20) = 2 H2 + O2 -> 2 H 20.
So, wenn ich jetzt -ΔH1 + ΔH2 + 2ΔH3 rechne würde da stehen
CO2 + 2 H20 + C + O2 + 2 H2 + O2 -> CH4 + 2 O2 + CO2 + 2 H20
So, jetzt könnte man noch das 2 H20 auf beiden Seiten wegkürzen:
CO2 + C + O2 + 2 H2 + O2 -> CH4 + 2 O2 + CO2
Jetzt könnte man noch das O2 mit | - O2 auf die andere Seite bringen.
CO2 + C + 2 H2 + O2 -> CH4 + O2 + CO2
Aber das bringt uns ja nichts, weil da soll ja am Ende CH4 + 2O2 -> CO2 + 2 H20 rauskommen und nicht CO2 + C + 2 H2 + O2 -> CH4 + O2 + CO2.
Ich komm also nicht weiter.
ChatGPT schlgät vor CH4 in C + 4 H2O zu zerlegen - da weiß ich aber auch nicht ob das so möglich ist.
Kann jemand bisschen Licht ins Dunkle bringen?
Mit freundlichen Grüßen,
JensErkunde8.1
2 Antworten
Die Enthalpie ist eine Energieform und unterliegt der Energieerhaltung.
Die Bildungsenthalpie ist die Enthalpie, die erzeugt wird, wenn eine Verbindung direkt aus den Elementen zusammengesetzt wird. Und zwar in ihrer "üblichen" Form unter "Laborbedingungen" - Metalle als Festkörper, Sauerstoff, Wasserstoff, Chlor etc. als dimere (zweiatomige) Gase, Kohlenstoff als Festkörper (und zwar Graphit). Und dann das Produkt wieder in die übliche Form zurückgeführt wird (was bei Methan keine Rolle spielt, da es unter "Laborbedingungen" ebenfalls gasförmig ist) und entsprechend abgekühlt (oder auch aufgewärmt) wird.
Wir haben hier die Verbrennung von Methan. Hier wird aus Methan und Sauerstoff Kohlenstoffdioxid und Wasser gebildet.
Vorher muss das Methan irgendwoher gekommen sein. Da stellt man sich vor, dass es direkt aus den Elementen (Kohlenstoff als Graphit und Wasserstoff als Gas) gebildet worden ist.
Wegen der Energieerhaltung ist es vom Energiestandpunkt egal,
- ob wir erst aus Kohlenstoff und Wasserstoff Methan erzeugen und danach Sauerstoff hinzufügen, um Kohlenstoffdioxid und Wasser zu erhalten
- oder direkt aus Kohlenstoff, Wasserstoff und Sauerstoff Kohlenstoffdioxid und Wasser erzeugen
Der erste (gedachte) Schritt
C + 2 H2 + 2 O2 -> CH4 + 2 O2
ist schon vorher passiert, ohne das wir wissen, wie genau, insbesondere wissen wir nicht, was hier mit der Enthalpie passiert ist.
Der Bus ist also ohne uns schon von A-Stadt nach B-Dorf gefahren. Wir fahren jetzt von B-Dorf weiter nach C-Burg und messen, wie viel Enthalpie dabei frei wird.
Dann gehen wir nach A-Stadt und nehmen den direkten Bus nach C-Burg. Auch hier messen wir die Enthalpie.
Der Bus, der den Umweg über B-Dorf nimmt, "benötigt" dieselbe Enthalpie wie der Bus, der den direkten Weg nimmt.
Damit können wir aus dem, was wir wissen, berechnen, was auf dem uns unbekannten Weg von A-Stadt nach B-Dorf passiert ist.
Die Vorzeichen kommen von dieser Berechnung.
oder direkt aus Kohlenstoff, Wasserstoff und Sauerstoff Kohlenstoffdioxid und Wasser erzeugen
also in Formeln ausgedrückt CH4 + O2 -> Co2 + H 2O
Gemeint ist 2 C + 4 H2 + 3 O2 -> 2 CO2 + 2 H2O
Aber ich dachte die Übungsaufgabe besteht daraus die beiden Gleichungen so hin und her zu shiften, daß am Ende wieder CH4 + 2O2 -> Co2 + 2H20 rauskomen soll. or?
Das ist nur ein Teil der Übungsaufgabe. Der wird gebraucht, um die "Seiten" des "Dreiecks" richtig darzustellen.
Dann ist es so etwas wie: Das Zimmer ist 2,50 m hoch; die Deckenlampe hängt 50 cm herunter. Wie hoch ist die Lampe über dem Fußboden? Übertragen: Die Bildungsenthalpie der Produkte aus den Elementen (Raumhöhe) ist ...; die Reaktionsenthalpie dieser Reaktion (Länge der Schnur der Deckenlampe) ist ...; wie groß ist die Bildungsenthalpie des Methans (Höhe der Lampe über Fußboden) demnach?
Jetzt könnte man noch das O2 mit | - O2 auf die andere Seite bringen.
Du hast auf beiden Seiten 2 O2 stehen, die fallen also ebenfalls weg. Übrig bleibt:
C + 2 H2 --> CH4
Das ist die hypothetische Synthese aus den Elementen.
Danke für die Antwort, Picus48.
Ich hab also
CO2 + C + O2 + 2 H2 + O2 -> CH4 + 2 O2 + CO2.
Jetzt kürz ich die 2 O2 weg. Steht da
CO2 + C + 2 H2 + -> CH4 + CO2
Jetzt noch Co2 wegkürzen
=> C + 2 H2 -> CH4.
Aber es sollte doch eigentlich wieder die erste Zeile also "CH4 + 2 O2 -> CO2 + 2H2O" rauskommen,oder? Also ich dachte dass man bei der Bildungsnethalpie immer die Reaktionsgleichungen so hin und herschieben muss, so dass am Ende wieder die Ausgangsgleichung aus der ersten Zeile gebildet werden muss, ne c'est plas?
Danke für die Erklärung. Ich kann dir leider nicht so ganz folgen.
Mir ist klar daß wir aus Methan und Sauerstoff das Kohlenstoffdioxid und Wasser bilden wollen, also
CH4 + O2 -> Co2 + H 2O
bzw. wenn man den Spaß noch ausgleicht, dann
CH4 + 2 O2 -> CO2 + H20.
Bezüglich deiner Unterscheidung
"Also C + 2 H2 -> CH4
und danach CH4 + 2O2 -> Co2 + H2O
also in Formeln ausgedrückt CH4 + O2 -> Co2 + H 2O
Also das ist quasi der Entwicklung der linken Seite (Edukt).
Wir machen erst C + 2H2 + O2 und das wird zu CH4 + 2O2.
Jetzt ist das Frägel'sche warum am Ende der Berechnung nicht wieder CH4 + 2O2 -> Co2 + 2H20 rauskommt. Man muss ja die beiden Gleichungen C + 02 -> CO2 und H2 + 1/2 O2 -> H20 verwenden.
Du und Pincus48 kommen aber beide am Ende der Geschichte auf C + 2 H2 -> CH4. Das ist der Ausgangformel für Methan.
Aber ich dachte die Übungsaufgabe besteht daraus die beiden Gleichungen so hin und her zu shiften, daß am Ende wieder CH4 + 2O2 -> Co2 + 2H20 rauskomen soll. or?