Aufgabe 2 – Das chemische Gleichgewicht

Bei der technischen Synthese von Ammoniak aus Luftstickstoff, Erdgas und Wasser finden Gleichgewichtsreaktionen statt.

2.1

Entwickle für die Ammoniaksynthese die Reaktionsgleichung, bestimme die Reaktionsart und begründe.

Erläutere die Merkmale des chemischen Gleichgewichts am Beispiel dieser Reaktion.

7 BE

2.2

Formuliere das Massenwirkungsgesetz für die Ammoniaksynthese.

Interpretiere die Werte in den Tabellen zum Ammoniakgleichgewicht.

Begründe die Aussagen mit dem Prinzip von Le Chatelier

in $Formula: \text{mol}^2\cdot\text{l}^{-2}$ $Formula: \text{mol}^2\cdot\text{l}^{-2}$	$Formula: 1{,}7\cdot 10^{-4}$ $Formula: 1{,}7\cdot 10^{-4}$	$Formula: 0{,}15\cdot 10^{-4}$ $Formula: 0{,}15\cdot 10^{-4}$	$Formula: 0{,}024\cdot 10^{-4}$ $Formula: 0{,}024\cdot 10^{-4}$
$Formula: T\text{ in K}$ $Formula: T\text{ in K}$
$Formula: p\text{ in MPa}$ $Formula: p\text{ in MPa}$

in $Formula: \text{mol}^2\cdot\text{l}^{-2}$ $Formula: \text{mol}^2\cdot\text{l}^{-2}$	$Formula: 0{,}15\cdot 10^{-4}$ $Formula: 0{,}15\cdot 10^{-4}$	$Formula: 0{,}16\cdot 10^{-4}$ $Formula: 0{,}16\cdot 10^{-4}$	$Formula: 0{,}17\cdot 10^{-4}$ $Formula: 0{,}17\cdot 10^{-4}$
$Formula: T\text{ in K}$ $Formula: T\text{ in K}$
$Formula: p\text{ in MPa}$ $Formula: p\text{ in MPa}$

7 BE

2.3

Der benötigte Wasserstoff für die Durchführung der Ammoniaksynthese wird durch die Synthese von Erdgas ( $Formula: \ce{CH4}$ $Formula: \ce{CH4}$ ) und Wasserdampf gewonnen:

$Formula: \ce{CH4_{(g)} + H2O_{(g)} <=> CO_{(g)} + 3 H2}$ $Formula: \ce{CH4_{(g)} + H2O_{(g)} <=> CO_{(g)} + 3 H2}$

Erläutere an diesem Beispiel den Formula: 1. Hauptsatz der Thermodynamik mithilfe von Berechnungen.

4 BE

2.4

Berechne das Volumen an Wasserstoff, wenn 100 l Methan vollständig umgesetzt werden.

2 BE