Thermodynamik Teil 2: Quizfragen und Übungen für die Oberstufe

Question 1

Welche Aussage beschreibt eine exotherme und spontane chemische Reaktion?

Accepted Answer

Die Reaktion gibt Wärme ab und verläuft bei allen Temperaturen spontan.

Answer

Die Reaktion gibt Wärme ab, ist aber nur bei bestimmten Temperaturen spontan.

Answer

Die Reaktion verläuft spontan und hat eine positive Reaktionsentropie.

Answer

Die Reaktion ist exotherm und hat eine positive freie Reaktionsenergie.

Question 2

Wie verhält sich die Reaktionsenthalpie bei einer exothermen Reaktion?

Accepted Answer

Negativ, da Energie freigesetzt wird.

Answer

Positiv, da Energie aufgenommen wird.

Answer

Kann sowohl negativ als auch positiv sein.

Answer

Immer gleich Null.

Question 3

Wie verschiebt sich das chemische Gleichgewicht einer Reaktion, wenn die Temperatur erhöht wird?

Accepted Answer

In Richtung der Produkte einer endothermen Reaktion

Answer

In Richtung der Produkte einer exothermen Reaktion

Answer

In Richtung der Edukte einer exothermen Reaktion

Answer

Das Gleichgewicht bleibt unverändert

Question 4

Wie wirkt sich die Reaktionsentropie auf chemische Reaktionen aus?

Accepted Answer

Sie begünstigt den Reaktionsablauf.

Answer

Sie verhindert den Reaktionsablauf.

Answer

Sie hat keinen Einfluss auf den Reaktionsablauf.

Answer

Sie beschleunigt den Reaktionsablauf.

Question 5

Welche thermodynamische Größe ist negativ, wenn eine chemische Reaktion von selbst abläuft?

Accepted Answer

Reaktionsfreie Energie

Answer

Reaktionsenthalpie

Answer

Reaktionsentropie

Answer

Aktivierungsenergie

Question 6

Welche Bedingung kennzeichnet das chemische Gleichgewicht?

Accepted Answer

Die Konzentrationen von Ausgangsstoffen und Produkten bleiben unverändert.

Answer

Die Reaktionsgeschwindigkeit der Hinreaktion überwiegt die der Rückreaktion.

Answer

Die Reaktionsenthalpie ist negativ.

Answer

Die Aktivierungsenergien von Hin- und Rückreaktion sind identisch.

Question 7

Welche Reaktion verläuft unter Standardbedingungen spontan ab?

Accepted Answer

Reaktion von Stickstoff und Wasserstoff zu Ammoniak

Answer

Zersetzung von Wasser in Wasserstoff- und Sauerstoffgas

Answer

Reaktion von Kohlenstoffdioxid und Wasserstoff zu Kohlenmonoxid und Wasser

Answer

Reaktion von zwei Stickstoffmonoxidmolekülen zu Stickstoff- und Sauerstoffgas

Question 8

Was beschreibt die Reaktionsentropie ΔS° einer chemischen Reaktion?

Accepted Answer

Die Änderung der Unordnung während der Reaktion

Answer

Die Unordnung der Reaktionsprodukte

Answer

Die Ordnung der Ausgangsstoffe

Answer

Die Unvorhersehbarkeit der Reaktionsabläufe

Question 9

Bei einer exothermen Reaktion wird Wärme freigesetzt. Wie verändert sich dadurch die Reaktionsentropie ΔS?

Accepted Answer

ΔS kann sich in beide Richtungen verschieben, abhängig von Änderungen in der Unordnung des Systems.

Answer

ΔS wird immer positiver, da die Reaktion Energie abgibt.

Answer

ΔS wird immer negativer, da die Reaktion Energie abgibt.

Question 10

Welche Aussage beschreibt die Bedingungen für eine spontane Reaktion am besten?

Accepted Answer

Sie läuft nur in eine Richtung ab und verringert die freie Reaktionsenergie.

Answer

Sie setzt immer Wärme frei.

Answer

Sie verläuft immer sehr schnell.

Answer

Sie führt immer zu einem Gleichgewicht.

Question 11

Was bedeutet ΔG° = 0 im Zusammenhang mit der Reaktionsfreien Energie ΔG°?

Accepted Answer

Die Reaktion ist im Gleichgewicht.

Answer

Die Reaktion verläuft spontan in beide Richtungen.

Answer

Die Reaktion verläuft spontan in eine Richtung.

Question 12

Welche der folgenden chemischen Reaktionen läuft **nicht** von selbst ab?

Accepted Answer

CaCO3 → CaO + CO2

Answer

2 H2 + O2 → 2 H2O

Answer

CH4 + 2 O2 → CO2 + 2 H2O

Answer

2 Na + Cl2 → 2 NaCl

Question 13

Welche Aussage beschreibt die Spontaneität der Reaktion 2 H2 (g) + O2 (g) → 2 H2O (l) korrekt?

Accepted Answer

Die Reaktion ist spontan, da die Summe aus negativer Enthalpieänderung und negativer Entropieänderung zu einer negativen Gibbs-Energieänderung führt.

Answer

Die Reaktion ist spontan, da sie Wärme freisetzt.

Answer

Die Reaktion ist spontan, da sie die Unordnung verringert.

Question 14

Welche Aussage beschreibt eine spontane Reaktion?

Accepted Answer

Sie läuft ohne Energiezufuhr ab.

Answer

Sie ist mit einer Abnahme der Entropie verbunden.

Answer

Sie ist mit einer Zunahme der freien Enthalpie verbunden.

Answer

Sie ist mit einer positiven Reaktionsenthalpie verbunden.

Question 15

Welche Bedingung muss für eine spontane Reaktion von Kohlenmonoxid (CO) mit Sauerstoff (O₂) zu Kohlenstoffdioxid (CO₂) erfüllt sein?

Accepted Answer

Die Änderung der freien Reaktionsenthalpie ist negativ.

Answer

Die Änderung der freien Reaktionsenthalpie ist positiv.

Answer

Die Änderung der Enthalpie ist negativ, während die Änderung der Entropie positiv ist.

Answer

Die Reaktionskonstante ist größer als 1.

Question 16

Welche Aufgabe hat eine Salzbrücke in einer elektrochemischen Zelle?

Accepted Answer

Elektrische Neutralität zwischen den Halbzellen aufrechterhalten

Answer

Konzentrationsgradient zwischen den Halbzellen verhindern

Answer

Leitfähigkeit der elektrochemischen Zelle erhöhen

Question 17

Welche Aussage beschreibt die Funktionsweise einer elektrolytischen Zelle korrekt?

Accepted Answer

In elektrolytischen Zellen wird elektrische Energie genutzt, um eine **nicht-spontane** chemische Reaktion ablaufen zu lassen.

Accepted Answer

An der Kathode findet die **Reduktion** statt, während an der Anode die Oxidation stattfindet.

Accepted Answer

Der Elektrolyt dient als elektrischer Leiter und ermöglicht den Ladungsaustausch zwischen den Elektroden.

Answer

Elektrolytische Zellen wandeln chemische Energie in **elektrische Energie** um.

Question 18

Welches Kriterium entscheidet über die Spontaneität einer chemischen Reaktion?

Accepted Answer

Negative freie Reaktionsenthalpie

Answer

Positive Reaktionsenthalpie

Answer

Negative Entropieänderung

Question 19

Wie beeinflusst eine negative Reaktionsentropie die spontane Ablaufrichtung einer chemischen Reaktion?

Accepted Answer

Sie behindert spontane Reaktionen, indem sie die Unordnung im System verringert.

Answer

Sie fördert spontane Reaktionen, indem sie die Unordnung im System erhöht.

Answer

Sie hat keinen Einfluss auf die spontane Ablaufrichtung chemischer Reaktionen.

Question 20

Welche Faktoren beeinflussen die Effizienz elektrochemischer Zellen? Nenne insbesondere das Elektrodenmaterial, die Elektrolytkonzentration und die Temperatur.

Accepted Answer

Elektrodenmaterial, Elektrolytkonzentration und Temperatur

Answer

Elektrodenmaterial und Temperatur

Answer

Elektrolytkonzentration und Temperatur

Answer

Nur das Elektrodenmaterial

Question 21

Welche Faktoren bestimmen die Richtung einer Redoxreaktion in einer elektrochemischen Zelle?

Accepted Answer

Standardreduktionspotentiale der Halbreaktionen

Answer

Konzentrationen der Reaktanten und Produkte

Question 22

Wie wirkt sich eine Temperaturerhöhung auf die Gleichgewichtskonstante einer exothermen Reaktion aus?

Accepted Answer

Sie nimmt ab.

Answer

Sie nimmt zu.

Answer

Sie bleibt gleich.

Answer

Sie ändert sich je nach Temperatur.

Question 23

Die Reaktion N2 + 3H2 ⇌ 2NH3 ist im Gleichgewicht. Wie wirkt sich eine Druckerhöhung auf die Menge an gebildetem Ammoniak (NH3) aus? Begründe deine Antwort mit dem Prinzip von Le Chatelier.

Accepted Answer

Die Menge an NH3 nimmt zu.

Answer

Die Menge an NH3 nimmt ab.

Answer

Die Menge an NH3 bleibt gleich.

Question 24

Berechnen Sie das Zellpotential einer galvanischen Zelle, die aus einer Zink- und einer Kupferhalbzelle besteht. Gegeben sind die Standardpotentiale der beiden Halbzellen:

Accepted Answer

1,10 V

Answer

0,12 V

Answer

-1,10 V

Answer

-0,12 V

Question 25

Wie beeinflusst das Lösungsmittel die Entropie einer Reaktion?

Accepted Answer

Die Auswirkung des Lösungsmittels auf die Reaktionsentropie hängt von der Art des Lösungsmittels und der Reaktion ab.

Answer

Ein polares Lösungsmittel erhöht immer die Reaktionsentropie.

Answer

Ein unpolares Lösungsmittel verringert immer die Reaktionsentropie.

Answer

Das Lösungsmittel hat keinen Einfluss auf die Reaktionsentropie.

Question 26

Welche Rolle spielen Lösungsmittel in elektrochemischen Reaktionen? Erkläre ihren Einfluss auf die Zellspannung und die Reaktionsgeschwindigkeit.

Accepted Answer

Lösungsmittel beeinflussen die Zellspannung, indem sie Protonen liefern oder entfernen.

Accepted Answer

Lösungsmittel beeinflussen die Reaktionsgeschwindigkeit, indem sie die Ionenkonzentration verändern.

Answer

Lösungsmittel sind nur Ionenleiter und haben keinen Einfluss auf den elektrochemischen Prozess.

Answer

Lösungsmittel haben keinen Einfluss auf die Reaktionsgeschwindigkeit, können aber die Zellspannung erhöhen.

Question 27

Ein ideales Gas expandiert isotherm. Wie verändert sich dabei seine innere Energie?

Accepted Answer

Sie bleibt gleich.

Answer

Sie steigt an.

Answer

Sie sinkt ab.

Answer

Sie ist nicht definiert.

Question 28

Welche der folgenden Reaktionen ist exotherm?

Accepted Answer

Verbrennung von Methan

Answer

Verdampfung von Wasser

Answer

Kondensation von Wasserdampf

Answer

Sublimation von Trockeneis

Question 29

Die Entropie eines Systems nimmt bei einer reversiblen isothermen Kompression zu oder ab?

Accepted Answer

Sie sinkt ab.

Answer

Sie steigt an.

Answer

Sie bleibt gleich.

Answer

Unbekannt

Question 30

Welche der folgenden Faktoren haben keinen Einfluss auf die Gleichgewichtskonstante einer chemischen Reaktion?

Accepted Answer

Art der Produkte

Answer

Temperatur

Answer

Druck

Answer

Konzentration der Reaktanten

Question 31

Was besagt das Faraday-Gesetz?

Accepted Answer

Es beschreibt die Beziehung zwischen der Masse eines elektrolysierten Stoffes und der durchgeleiteten Ladung.

Answer

Es beschreibt die Beziehung zwischen der Spannung einer elektrochemischen Zelle und ihrer freien Energieänderung.

Answer

Es beschreibt die Beziehung zwischen dem pH-Wert einer Lösung und ihrer elektrischen Leitfähigkeit.

Answer

Keine der angegebenen Aussagen ist korrekt.

Question 32

Wie beeinflussen Katalysatoren die Reaktionsgeschwindigkeit und das chemische Gleichgewicht?

Accepted Answer

Katalysatoren beschleunigen die Reaktion, ohne das Gleichgewicht zu verändern.

Answer

Katalysatoren verlangsamen die Reaktion und verschieben das Gleichgewicht zu den Ausgangsstoffen.

Answer

Katalysatoren beschleunigen die Reaktion und verschieben das Gleichgewicht zu den Produkten.

Answer

Katalysatoren verlangsamen die Reaktion und verschieben das Gleichgewicht zu den Produkten.

Question 33

Welcher thermodynamische Faktor bestimmt die Richtung einer elektrochemischen Reaktion? Erläutere, wie dieser Faktor von Temperatur und Konzentration der Reaktanten beeinflusst wird.

Accepted Answer

Gibbs-Energie

Answer

Enthalpie

Answer

Entropie

Answer

Reaktionsgeschwindigkeit

Question 34

Welche Methode dient zur Ermittlung der Aktivierungsenergie einer chemischen Reaktion?

Accepted Answer

Arrhenius-Gleichung

Answer

Spektroskopie

Answer

Chromatographie

Answer

Kinetische Isotopeneffekte

Question 35

Welche Faktoren beeinflussen die Löslichkeit von Salzen? Erläutere den Einfluss von Größe und Ladungsdichte der Salz-Ionen sowie der Polarität des Lösungsmittels.

Accepted Answer

Große Ionen mit geringer Ladungsdichte und polare Lösungsmittel erhöhen die Löslichkeit.

Answer

Kleine Ionen mit hoher Ladungsdichte und unpolare Lösungsmittel erhöhen die Löslichkeit.

Answer

Die Ladungsdichte der Ionen hat keinen Einfluss auf die Löslichkeit.

Answer

Die Löslichkeit ist unabhängig von den Eigenschaften des Lösungsmittels.

Question 36

Welche Faktoren beeinflussen die Reaktionsgeschwindigkeit aus thermodynamischer und kinetischer Sicht? Wie können diese gezielt zur Optimierung chemischer Reaktionen genutzt werden?

Accepted Answer

Temperatur, Katalysatoren, Aktivierungsenergie, Druckverhältnisse

Answer

Nur thermodynamische Faktoren wie Enthalpie und Entropie

Answer

Nur kinetische Faktoren wie Katalysatoren und Aktivierungsenergie

Answer

Die Reaktionsgeschwindigkeit wird nicht von thermodynamischen oder kinetischen Faktoren beeinflusst.

Question 37

Wie beeinflusst die Grenzflächenchemie die Reaktionsgeschwindigkeit und Gesamtleistung elektrochemischer Systeme?

Accepted Answer

Sie beeinflusst die Aktivierungsenergie und damit die Reaktionsgeschwindigkeit.

Answer

Sie hat keinen nennenswerten Einfluss auf die Gesamtleistung.

Answer

Sie ist nur in Brennstoffzellen von Bedeutung.

Answer

Sie wird ausschließlich durch die Elektrodenoberfläche bestimmt.

Question 38

Welche Bedeutung hat die Grenzflächenchemie für elektrochemische Prozesse? Erläutern Sie ihren Einfluss auf die Leistung von Elektroden und Elektrolyten.

Accepted Answer

Die Grenzflächenchemie wirkt sich auf die elektrochemische Zellspannung, den elektrischen Stromfluss und die Stabilität der Elektroden aus.

Answer

Die Grenzflächenchemie spielt keine Rolle in elektrochemischen Prozessen.

Answer

Die Grenzflächenchemie beeinflusst nur die Reaktionsgeschwindigkeiten elektrochemischer Vorgänge.

Question 39

Welche Faktoren beeinflussen die Aktivierungsenergie einer chemischen Reaktion und wie wirken sich diese Faktoren auf die Reaktionsgeschwindigkeit aus?

Accepted Answer

Die Art der Reaktanten, die Temperatur und die Konzentration der Reaktanten

Answer

Nur die Temperatur

Answer

Nur die Konzentration

Answer

Nur die Art der Reaktanten

Question 40

Welcher Vorteil ergibt sich aus der Verwendung von Enzymen als Katalysatoren in biochemischen Reaktionen?

Accepted Answer

Sie senken die Aktivierungsenergie der Reaktion.

Answer

Sie erhöhen die Reaktionsenthalpie.

Answer

Sie erhöhen die Reaktionsentropie.

Answer

Sie machen Reaktionen reversibel.

Question 41

Welche thermodynamischen Faktoren bestimmen die Leistungsfähigkeit elektrochemischer Zellen?

Accepted Answer

Gibbs-Energie und Zellspannung

Answer

Temperatur und Druck

Answer

Konzentration der Reaktanten

Answer

Größe der Elektroden

Question 42

Die freie Enthalpie (ΔG) repräsentiert:

Accepted Answer

Die spontan favorisierte Reaktionsrichtung

Answer

Das maximale Arbeitspotenzial eines Systems

Answer

Die Energieänderung eines Systems

Answer

Das Entropieniveau eines Systems

Question 43

Unter welcher Bedingung läuft eine chemische Reaktion spontan ab?

Accepted Answer

ΔG < 0

Answer

ΔH > 0 und ΔS > 0

Answer

ΔS < 0 und ΔH > 0

Answer

ΔG > 0 und ΔS < 0

Question 44

Welche Rolle spielt ein Katalysator in einer chemischen Reaktion?

Accepted Answer

Verringert die Aktivierungsenergie der Reaktion

Answer

Erhöht die Aktivierungsenergie der Reaktion

Answer

Ändert die Produkte der Reaktion

Answer

Verhindert, dass die Reaktion abläuft

Question 45

Das Le-Chatelier-Prinzip besagt:

Accepted Answer

Ein System im Gleichgewicht verschiebt sich, um eine Störung zu minimieren

Answer

Die Reaktionsgeschwindigkeit ist proportional zur Eduktkonzentration

Answer

Die Gleichgewichtskonstante einer Reaktion ist temperaturunabhängig

Answer

Die Aktivierungsenergie einer Reaktion ist gleich der Standardreaktionsenthalpie

Question 46

Welche Größe misst das Maß an Unordnung in einem System?

Accepted Answer

Entropie

Answer

Enthalpie

Answer

Freie Energie

Answer

Aktivierungsenergie

Question 47

Der dritte Hauptsatz der Thermodynamik besagt:

Accepted Answer

Die Entropie eines perfekten Kristalls bei 0 K ist gleich 0

Answer

Die Enthalpie einer Reaktion entspricht der Differenz der inneren Energien von Produkten und Edukten

Answer

Die freie Energie eines Systems ist im Gleichgewicht minimal

Answer

Die Reaktionsgeschwindigkeit ist umgekehrt proportional zur Temperatur

Question 48

Welche der folgenden Aussagen über das chemische Gleichgewicht ist korrekt?

Accepted Answer

Im Gleichgewicht ist die Netto-Reaktionsgeschwindigkeit null.

Answer

Im Gleichgewicht ist die Reaktionsrichtung von der Anfangskonzentration der Edukte abhängig.

Answer

Im Gleichgewicht sind die Konzentrationen der Edukte und Produkte gleich.

Question 49

Welche der folgenden Reaktionen ist exotherm?

Accepted Answer

Reaktion, die Wärme freisetzt

Answer

Reaktion mit positiver Enthalpieänderung

Answer

Reaktion mit negativer Enthalpieänderung

Answer

Reaktion, die Wärme aufnimmt

Question 50

Welche der folgenden Reaktionen hat einen niedrigen ΔG-Wert?

Accepted Answer

Reaktion mit negativer freier Enthalpieänderung

Answer

Reaktion mit positiver freier Enthalpieänderung

Answer

Reaktion mit positiver Entropieänderung

Answer

Reaktion mit hoher Aktivierungsenergie

Question 51

Welche der folgenden Aussagen über Katalysatoren ist falsch?

Accepted Answer

Katalysatoren werden bei einer Reaktion verbraucht.

Answer

Katalysatoren sind spezifisch für bestimmte Reaktionen.

Answer

Katalysatoren senken die Aktivierungsenergie einer Reaktion.

Answer

Katalysatoren können Homogen oder heterogen sein.

Question 52

Welche der folgenden Größen ist ein Maß für die Unordnung eines Systems?

Accepted Answer

Entropie

Answer

Innere Energie

Answer

Freie Energie

Answer

Aktivierungsenthalpie

Question 53

Welche der folgenden Reaktionen ist spontan?

Accepted Answer

Reaktion mit negativer Gibbs-Energieänderung und positiver Entropieänderung

Answer

Reaktion mit negativer Gibbs-Energieänderung und negativer Entropieänderung

Answer

Reaktion mit positiver Gibbs-Energieänderung und negativer Entropieänderung

Question 54

Welche Faktoren beeinflussen das Gleichgewicht einer reversiblen Reaktion?

Accepted Answer

Temperatur, Druck und die Konzentrationen von Reaktanten und Produkten.

Answer

Nur der Druck.

Answer

Nur die Temperatur.

Question 55

Welche Aussage über die Entropieänderung (ΔS) einer Reaktion ist korrekt?

Accepted Answer

Ein positives ΔS bedeutet eine Zunahme der Unordnung.

Answer

ΔS ist immer negativ für chemische Reaktionen.

Answer

ΔS ist unabhängig von der Temperatur.

Answer

Ein negatives ΔS bedeutet eine Zunahme der Unordnung.

Question 56

Was beschreibt die Standard-Bildungsenthalpie (ΔHf°) einer Substanz?

Accepted Answer

Die Enthalpieänderung, die bei der Bildung von 1 Mol der Substanz aus ihren Elementen im Standardzustand unter Standardbedingungen auftritt.

Answer

Die Standard-Bildungsenthalpie ist immer negativ.

Question 57

Welche Aussage über einen Katalysator ist korrekt?

Accepted Answer

Ein Katalysator beschleunigt eine Reaktion, ohne selbst verbraucht zu werden.

Answer

Ein Katalysator erhöht die Aktivierungsenergie einer Reaktion.

Answer

Ein Katalysator verändert die Gleichgewichtslage einer Reaktion.

Question 58

Die Verbrennung von Benzin ist eine exotherme Reaktion. Welche Aussage ist korrekt?

Accepted Answer

Die Verbrennung von Benzin gibt Energie in Form von Wärme frei.

Answer

Die Verbrennung von Benzin benötigt Energie, um abzulaufen.

Answer

Die Verbrennung von Benzin führt zu einer Abkühlung der Umgebung.

Question 59

Welche Formel beschreibt die Beziehung zwischen freier Energieänderung (ΔG) und der Gleichgewichtskonstante (K)?

Accepted Answer

ΔG = -RTlnK

Answer

ΔG = -KlnT

Answer

ΔG = KlnT

Answer

ΔG = RTlnK

Question 60

Was beschreibt die freie Enthalpie G?

Accepted Answer

G ist ein Maß für die spontane Reaktionsfähigkeit.

Answer

G ist immer positiv.

Answer

G ist unabhängig von der Temperatur.

Answer

G ist ein Maß für die Reaktionsgeschwindigkeit.

Question 61

Welche Reaktion ist exergonisch?

Accepted Answer

Reaktionen mit negativer freier Enthalpieänderung (ΔG < 0)

Answer

Reaktionen mit ΔG = 0

Answer

Reaktionen mit positiver freier Enthalpieänderung (ΔG > 0)

Question 62

Welche Faktoren beeinflussen die Lage des chemischen Gleichgewichts?

Accepted Answer

Änderungen der Konzentration, Temperatur und des Drucks

Answer

Nur Änderungen der Temperatur

Answer

Nur Änderungen der Konzentration

Question 63

Welchem Zweck dient die Ermittlung der Reaktionsenthalpie (ΔH)?

Accepted Answer

Bestimmung der freigesetzten oder aufgenommenen Wärme

Answer

Vorhersage des Reaktionsgleichgewichts

Answer

Bestimmung der Reaktionsgeschwindigkeit

Question 64

Wie wirkt sich die Anzahl der beteiligten Molekülarten auf die Entropieänderung (ΔS) einer Reaktion aus?

Accepted Answer

ΔS steigt bei zunehmender Molekülartenanzahl

Answer

ΔS ist unabhängig von der Molekülartenanzahl

Answer

ΔS sinkt bei zunehmender Molekülartenanzahl