Aufgabe 3.6 · Abitur Hessen Chemie LK 2022

Material 1

Verfahren zur Herstellung von Salpetersäure

Schritt 1: Beim Birkeland-Eyden-Verfahren wird der in der Luft enthaltene Stickstoff bei Temperaturen von bis zu $3000\,^\circ\mathrm{C}$ mit dem in der Luft enthaltenen Sauerstoff zu Stickstoffmonooxid umgesetzt.

Schritt 2: Beim Abkühlen reagiert Stickstoffmonooxid mit Luftsauerstoff weiter zu Stickstoffdioxid.

Schritt 3: Stickstoffdioxid wird in Wasser eingeleitet und reagiert zu einem Gemisch aus Salpetersäure ($\mathrm{HNO_3}$) und Salpetriger Säure ($\mathrm{HNO_2}$).

Schritt 4: Salpetrige Säure zerfällt ohne weitere Reaktionspartner in Wasser, Salpetersäure und Stickstoffmonooxid.

Material 2

Molare Standardbildungsenthalpien

Name des Stoffes · molare Standardbildungsenthalpie

$\Delta_\mathrm{f}\mathrm{H}_\mathrm{m}^0\ \left[\frac{\mathrm{kJ}}{\mathrm{mol}}\right]$

Stickstoffdioxid$_{(\mathrm{g})}$ · $+33$

Stickstoffmonooxid$_{(\mathrm{g})}$ · $+90$

Material 3

$\mathrm{pK_S}$-Werte von Salpetersäure und Salpetriger Säure

$\mathrm{pK_S}\text{-Wert A: } 3{,}15$

$\mathrm{pK_S}\text{-Wert B: } -1{,}3$

Festes Natriumazid ($\text{NaN}_3$) reagiert bei Standardbedingungen vollständig zu elementarem Natrium und gasförmigem Stickstoff.

a)

Formulieren Sie die Reaktionsgleichung für diese Umsetzung.

b)

Berechnen Sie das Volumen an Stickstoff, das entsteht, wenn bei Standardbedingungen $225\text{ g}$ Natriumazid vollständig zu Natrium und Stickstoff reagieren.

Hinweis: Bei Standardbedingungen beträgt das molare Volumen für Gase $V_\text{m} = 24\,\frac{\text{L}}{\text{mol}}$.