Chemie . Volumenarbeit/-zunahme
Hallo, ich mache gerade eine Zusatzaufgabe für die Schule (freiwillig), leider komme ich aber nicht voran. Ich schreibe hier einfach mal die Frage auf:
Das als Sicherheitssprengstoff verwendete Ammoniumnitrat zerfällt explosionsartig in Stickstoff, Wasserdampf und Sauerstoff. Berechnen Sie die Volumenarbeit dieser Reaktion für 1mol (p = 1013 hPa, T = 298K)
Die Reaktionsgleichung lautet NH4NO3 (s) --> N2 (g) + 2H2O (g) + 1/2 O2 (g)
Die Formel lautet p * V = n * R * T*
Jetzt komme ich aber leider nicht weiter. Ich habe absolut keinen Plan wie ich das anstellen soll, vor allem mit dem 1Mol.
Gesucht ist ja (delta)V und die Stoffmengenzunahme beträgt +3,5Mol
Kann mir jemand wenigstens sagen, wie ich weiter vorzugehen habe? Ich möchte nicht die komplette Lösung, aber irgendeine Denkhilfe.
MfG Len98
2 Antworten
Du hast nach der Reaktion 3,5 Mol Gas - dessen Volumen kannst Du ausrechnen, wahlweise über Deine Gleichung oder mit dem Molvolumen von 24,5 l (bei Raumtemperatur). Vorher ist das Volumen nahezu 0, da Feststoff.
Die Volumenarbeit kannst Du Dir herleiten, indem Du in Gedanken einen Kolben gegen den Luftdruck verschiebst. Wenn Du auf p * Delta-V kommst, hast Du richtig gerechnet.
Einen dicken Haken hat die Aufgabe allerdings, eigentlich ist sie nicht lösbar, denn die Temperatur ist viel höher als 298 K, sonst läge das Wasser auch nicht als Gas vor. Aber wir wissen nicht, wie hoch die Temperatur tatsächlich ist.
Also wie soll ich das jetzt machen? :D adiabatisch ist ein Fremdwort für mich :D
Das heißt einfach, daß alles bestens ist. Was TomRichter geschrieben hat, ist richtiger, als er selbst es annahm.
Das Gas breitet sich bei der Reaktion ja aus und kühlt dabei ab. Deshalb ist es relativ egal, wie heiß es unmittelbar nach der Explosion ist; wenn es sich fertig ausgedehnt hat (also den Druckangleich an die Umgebung vollzogen hat), dann hat es auch (etwa) Umgebungstemperatur.
Deine Reaktionsgleichung
NH₄NO₃ ⟶ N₂ + 2 H₂O + ½ O₂
zeigt Dir jedenfalls, daß aus einem Mol NH₄NO₃ (das sind ein paar Eßlöffel) durch die Reaktion 3½ Mol Gas entstehen, das ist bei Raumtemperatur so über den Daumen gepeilt eine Badewanne voll Gas.
Rechte das gedanklich auf einen Güterwaggon hoch, und dann schau Dir die Bilder aus Oppau an.
Schau auf dein PSE und zähle die Molmasse der einzelnen Stoffe zusammen Also von NH4NO3 die Molmasse usw. vielleicht hilfts dir ja weiter.
VLG
Aber das Gas expandiert ja adiabatisch. Dabei gleicht es sich in Druck und Temperatur der Umgebung an.
Deshalb gibt es ja auch im Fall einer Explosion (z.B. Oppau) kaum Verbrennungen, aber desto mehr Druckschäden.