Chemie · Klasse 12 · Kapitel

Umkehrbare Reaktionen – Hin- und Rückreaktion

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○ mit Starthilfe, ● für alle, ★ zum Weiterdenken. Du wählst mindestens eine ★-Aufgabe. Du rechnest ins Heft.

1Ich beschreibe die Umkehrbarkeit von Reaktionen und die Merkmale des dynamischen Gleichgewichts.

MerkenDynamisches Gleichgewicht

Im Gleichgewicht laufen Hin- und Rückreaktion gleich schnell weiter.

Die Konzentrationen sind konstant, aber nicht gleich.

BeispielUmkehrbarkeit und dynamisches Gleichgewicht

In welchem System stellt sich ein Gleichgewicht ein?

Schritt für Schritt

Das Gleichgewicht braucht beide Reaktionsrichtungen.
Die Rückreaktion braucht die Produkte.
Sie dürfen das System nicht verlassen.

Das Gleichgewicht braucht beide Reaktionsrichtungen.
Die Rückreaktion braucht die Produkte.
Sie dürfen das System nicht verlassen.

Ergebnis:

In einem geschlossenen System ohne Stoffaustausch

AchtungOffenes, geschlossenes und isoliertes System verwechselt

So nicht

Eine verschlossene Thermoskanne ist ein geschlossenes System, weil sie zu ist.

So richtig

Offen: Stoff und Energie werden ausgetauscht. Geschlossen: nur Energie. Isoliert: weder Stoff noch Energie. Eine ideale Thermoskanne ist isoliert.

Prüfe zwei Fragen getrennt: Tritt Stoff durch die Grenze? Tritt Wärme durch die Grenze?

ÜbenJetzt du

○1
In einem geschlossenen Gefäß stellt sich das Gleichgewicht CO₂(g) ⇌ CO₂(aq) in einer verschlossenen Sprudelflasche ein. Was geschieht, nachdem die Konzentrationen konstant geworden sind?
So fängst du an:
Konstante Konzentrationen zeigen gleiche Geschwindigkeiten an.
Lösung zeigen
1. Konstante Konzentrationen zeigen gleiche Geschwindigkeiten an.
2. Beide Reaktionen laufen weiter.
3. Es wird gleich viel gebildet wie zerlegt.
Ergebnis:
Hin- und Rückreaktion laufen weiter, die Konzentrationen bleiben gleich
●2
In einem geschlossenen Gefäß stellt sich das Gleichgewicht 2 NO₂ ⇌ N₂O₄ ein. Was geschieht, nachdem die Konzentrationen konstant geworden sind?
Lösung zeigen
1. Konstante Konzentrationen zeigen gleiche Geschwindigkeiten an.
2. Beide Reaktionen laufen weiter.
3. Es wird gleich viel gebildet wie zerlegt.
Ergebnis:
Hin- und Rückreaktion laufen weiter, die Konzentrationen bleiben gleich
★3
Im Wassermodell werden zwei Messzylinder mit verschieden dicken Röhrchen abwechselnd gefüllt, bis die Pegel konstant sind. Was zeigt das Modell?
Lösung zeigen
1. Das dicke Röhrchen überträgt mehr je Runde.
2. Der Pegel stabilisiert sich, wenn je Runde gleich viel hin und zurück fließt.
3. Die Pegel bleiben konstant, aber verschieden.
Ergebnis:
Es fließt weiter in beide Richtungen gleich viel

2Ich formuliere das Massenwirkungsgesetz und deute die Gleichgewichtskonstante K.

MerkenMassenwirkungsgesetz

K = Produkte durch Edukte, Koeffizienten als Exponenten.

K größer als 1: Produkte überwiegen. K sagt nichts über die Geschwindigkeit.

BeispielMassenwirkungsgesetz und Gleichgewichtskonstante

Im Gleichgewicht A + B ⇌ C + D gilt (in mol/L) c(A) = 0,40, c(B) = 0,25, c(C) = 0,40, c(D) = 0,10. Bestimme: Wie groß ist K?

Schritt für Schritt

K = c(C) · c(D) : (c(A) · c(B)).
Einsetzen: c(A) = 0,40, c(B) = 0,25, c(C) = 0,40, c(D) = 0,10.
K = 0,40

K = c(C) · c(D) : (c(A) · c(B)).
Einsetzen: c(A) = 0,40, c(B) = 0,25, c(C) = 0,40, c(D) = 0,10.
K = 0,40

Ergebnis:

0,40

AchtungKonzentrationen addiert statt multipliziert

So nicht

K = (c(C) + c(D)) : (c(A) + c(B)).

So richtig

Im MWG werden die Konzentrationen multipliziert: K = c(C) · c(D) : (c(A) · c(B)).

Setze die Werte ein und multipliziere im Zähler und im Nenner getrennt.

ÜbenJetzt du

○4
Im Gleichgewicht H₂ + I₂ ⇌ 2 HI gilt (in mol/L) c(H₂) = 0,50, c(I₂) = 0,10, c(HI) = 0,20. Bestimme: Wie groß ist K?
So fängst du an:
K = c²(HI) : (c(H₂) · c(I₂)).
Lösung zeigen
1. K = c²(HI) : (c(H₂) · c(I₂)).
2. Einsetzen: c(H₂) = 0,50, c(I₂) = 0,10, c(HI) = 0,20.
3. K = 0,80
Ergebnis:
0,80
●5
Im Gleichgewicht 2 HI ⇌ H₂ + I₂ gilt (in mol/L) c(HI) = 0,80, c(H₂) = 0,80, c(I₂) = 0,10. Bestimme: Wie groß ist K?
Lösung zeigen
1. K = c(H₂) · c(I₂) : c²(HI).
2. Einsetzen: c(HI) = 0,80, c(H₂) = 0,80, c(I₂) = 0,10.
3. K = 0,13
Ergebnis:
0,13
★6
Im Gleichgewicht 2 HI ⇌ H₂ + I₂ gilt (in mol/L) c(HI) = 0,80, c(H₂) = 0,60, c(I₂) = 0,10. Bestimme: Wie groß ist K?
Lösung zeigen
1. K = c(H₂) · c(I₂) : c²(HI).
2. Einsetzen: c(HI) = 0,80, c(H₂) = 0,60, c(I₂) = 0,10.
3. K = 0,09
Ergebnis:
0,09

3Ich berechne Gleichgewichtskonzentrationen mit dem Massenwirkungsgesetz für Reaktionen mit Δν = 0, auch bei der Estersynthese.

MerkenRechnen mit dem MWG

Bei Δν = 0 kürzt sich das Volumen heraus.

Ansatz: Menge gleich Anfang plus oder minus x, dann nach x lösen.

BeispielGleichgewichtskonzentrationen berechnen (Δν = 0) und Estersynthese

H₂ + I₂ ⇌ 2 HI mit K = 4. Je 1,5 mol H₂ und I₂ werden eingesetzt. Bestimme: Wie viel mol HI liegen im Gleichgewicht vor?

Schritt für Schritt

K = (2 x)² : (1,5 − x)² = 4, Wurzel: 2 x : (1,5 − x) = 2.
x = 1,5 · 2 : (2 + 2) = 0,75 mol.
n(HI) = 2 x = 1,50 mol

K = (2 x)² : (1,5 − x)² = 4, Wurzel: 2 x : (1,5 − x) = 2.
x = 1,5 · 2 : (2 + 2) = 0,75 mol.
n(HI) = 2 x = 1,50 mol

Ergebnis:

1,50 mol

AchtungWurzel beim Ansatz vergessen

So nicht

Aus x² : (1 − x)² = 4 folgt x : (1 − x) = 4, also x = 0,80.

So richtig

Wurzel aus beiden Seiten: x : (1 − x) = 2, also x = 0,67.

Nimm die Wurzel auf beiden Seiten und löse danach nach x auf. Setze das Ergebnis zur Probe in das MWG ein.

ÜbenJetzt du

○7
H₂ + I₂ ⇌ 2 HI mit K = 36. Je 3,0 mol H₂ und I₂ werden eingesetzt. Bestimme: Wie viel mol HI liegen im Gleichgewicht vor?
So fängst du an:
K = (2 x)² : (3,0 − x)² = 36, Wurzel: 2 x : (3,0 − x) = 6.
Lösung zeigen
1. K = (2 x)² : (3,0 − x)² = 36, Wurzel: 2 x : (3,0 − x) = 6.
2. x = 3,0 · 6 : (2 + 6) = 2,25 mol.
3. n(HI) = 2 x = 4,50 mol
Ergebnis:
4,50 mol
●8
H₂ + I₂ ⇌ 2 HI mit K = 25. Je 1,5 mol H₂ und I₂ werden eingesetzt. Bestimme: Wie viel mol HI liegen im Gleichgewicht vor?
Lösung zeigen
1. K = (2 x)² : (1,5 − x)² = 25, Wurzel: 2 x : (1,5 − x) = 5.
2. x = 1,5 · 5 : (2 + 5) = 1,07 mol.
3. n(HI) = 2 x = 2,14 mol
Ergebnis:
2,14 mol
★9
A + B ⇌ C + D mit K = 9. Anfangs liegen nur A und B vor, je 2,0 mol. Bestimme: Wie viel mol C liegen im Gleichgewicht vor?
Lösung zeigen
1. K = x² : (2 − x)² = 9, Wurzel: x : (2 − x) = 3.
2. x = 6 − 3 x, also 4 x = 6.
3. x = 1,5 mol
Ergebnis:
1,5 mol

4Ich beschreibe die Temperaturabhängigkeit von K und ihren Einfluss auf die Gleichgewichtslage.

MerkenTemperatur und K

K hängt nur von der Temperatur ab.

Erwärmen begünstigt die endotherme Richtung, Abkühlen die exotherme.

BeispielTemperaturabhängigkeit von K und Gleichgewichtslage

Die Hinreaktion von CO + 2 H₂ ⇌ CH₃OH ist exotherm. Wie verschiebt sich das Gleichgewicht, wenn die Temperatur gesenkt wird?

Schritt für Schritt

Abkühlen begünstigt die exotherme Richtung.
Die Hinreaktion ist exotherm.
Zur Produktseite, K steigt.

Abkühlen begünstigt die exotherme Richtung.
Die Hinreaktion ist exotherm.
Zur Produktseite, K steigt.

Ergebnis:

Zur Produktseite, K vergrößert sich

AchtungWirkung der Temperatur falsch vorhergesagt

So nicht

Erwärmen begünstigt immer die Hinreaktion oder die Reaktion zu den Produkten.

So richtig

Erwärmen begünstigt die endotherme Richtung. Ist die Hinreaktion exotherm, ist das die Rückreaktion.

Bestimme erst, ob die Hinreaktion exotherm oder endotherm ist. Nimm dann die Richtung, die Wärme aufnimmt.

ÜbenJetzt du

○10
Die Hinreaktion von C(s) + CO₂ ⇌ 2 CO ist endotherm. Wie verschiebt sich das Gleichgewicht, wenn die Temperatur gesenkt wird?
So fängst du an:
Abkühlen begünstigt die exotherme Richtung.
Lösung zeigen
1. Abkühlen begünstigt die exotherme Richtung.
2. Die Hinreaktion ist endotherm.
3. Zur Eduktseite, K sinkt.
Ergebnis:
Zur Eduktseite, K sinkt
●11
Die Hinreaktion von N₂ + 3 H₂ ⇌ 2 NH₃ ist exotherm. Wie verschiebt sich das Gleichgewicht, wenn die Temperatur gesenkt wird?
Lösung zeigen
1. Abkühlen begünstigt die exotherme Richtung.
2. Die Hinreaktion ist exotherm.
3. Zur Produktseite, K steigt.
Ergebnis:
Zur Produktseite, K vergrößert sich
★12
Eine Reaktion hat K = 0,5 bei 300 K und K = 5 bei 500 K. Welche Aussage gilt für die Hinreaktion?
Lösung zeigen
1. K wächst mit der Temperatur.
2. Das passiert bei Begünstigung der Hinreaktion durch Wärme.
3. Die Hinreaktion ist endotherm.
Ergebnis:
Sie ist endotherm, K steigt mit der Temperatur

5Ich sage mit dem Prinzip von Le Chatelier die Wirkung von Konzentration, Druck und Katalysator voraus.

MerkenPrinzip von Le Chatelier

Das System weicht dem Zwang aus.

Mehr Edukt verschiebt zu den Produkten, mehr Druck zur Seite mit weniger Gasteilchen.

BeispielPrinzip von Le Chatelier: Konzentration, Druck, Katalysator

Wie reagiert das Gleichgewicht N₂(g) + 3 H₂(g) ⇌ 2 NH₃(g), wenn NH₃ zusätzlich zugegeben wird?

Schritt für Schritt

Das System weicht dem Zwang aus.
Es wirkt der Änderung entgegen.
Es verschiebt sich zur Eduktseite.

Das System weicht dem Zwang aus.
Es wirkt der Änderung entgegen.
Es verschiebt sich zur Eduktseite.

Ergebnis:

Es verschiebt sich Richtung Eduktseite

AchtungGleichgewicht verschiebt sich in Richtung des Zwangs

So nicht

Fügt man Edukt zu, verschiebt sich das Gleichgewicht zu noch mehr Edukt.

So richtig

Das System weicht dem Zwang aus: Es verbraucht das zugegebene Edukt und bildet mehr Produkt.

Nenne den Zwang und frag dich, wie das System ihn verkleinern kann.

ÜbenJetzt du

○13
Wie reagiert das Gleichgewicht 2 CO(g) + O₂(g) ⇌ 2 CO₂(g), wenn ein Katalysator zugegeben wird?
So fängst du an:
Ein Katalysator beschleunigt Hin- und Rückreaktion gleichermaßen.
Lösung zeigen
1. Ein Katalysator beschleunigt Hin- und Rückreaktion gleichermaßen.
2. Die Lage ändert sich nicht.
3. Es verschiebt sich gar nicht.
Ergebnis:
Es verschiebt sich überhaupt nicht
●14
Wie reagiert das Gleichgewicht 2 CO(g) + O₂(g) ⇌ 2 CO₂(g), wenn der Druck durch Verkleinern des Volumens erhöht wird?
Lösung zeigen
1. Gasteilchen links: 3, rechts: 2.
2. Höherer Druck begünstigt die Seite mit weniger Gasteilchen.
3. Es verschiebt sich zur Produktseite.
Ergebnis:
Es verschiebt sich zur Produktseite
★15
Wie reagiert das Gleichgewicht CaCO₃(s) ⇌ CaO(s) + CO₂(g), wenn ein Katalysator zugegeben wird?
Lösung zeigen
1. Ein Katalysator beschleunigt Hin- und Rückreaktion gleichermaßen.
2. Die Lage ändert sich nicht.
3. Es verschiebt sich gar nicht.
Ergebnis:
Es verschiebt sich gar nicht

6Ich leite das Massenwirkungsgesetz aus den Geschwindigkeiten von Hin- und Rückreaktion her (Leistungskurs).

MerkenHerleitung des MWG (Leistungskurs)

Im Gleichgewicht gilt v(hin) = v(rück), daraus folgt K = k(hin) : k(rück).

Gleich sind die Geschwindigkeiten, nicht die Konzentrationen.

BeispielHerleitung des Massenwirkungsgesetzes (Leistungskurs)

Eine Reaktion hat k(hin) = 4,00 und k(rück) = 0,50 (gleiche Einheit). Bestimme: Wie groß ist K?

Schritt für Schritt

K = k(hin) : k(rück).
K = 4,00 : 0,50
K = 8,00

K = k(hin) : k(rück).
K = 4,00 : 0,50
K = 8,00

Ergebnis:

8,00

AchtungIm Gleichgewicht sind alle Konzentrationen gleich

So nicht

Im Gleichgewicht haben Edukte und Produkte die gleiche Konzentration.

So richtig

Konzentrationen sind konstant, aber meist verschieden. Das Verhältnis legt K fest.

Rechne mit einer Reaktion mit K = 4: Welches Verhältnis der Konzentrationen folgt daraus?

ÜbenJetzt du

○16
Eine Reaktion hat k(hin) = 2,00 und k(rück) = 0,25 (gleiche Einheit). Bestimme: Wie groß ist K?
So fängst du an:
K = k(hin) : k(rück).
Lösung zeigen
1. K = k(hin) : k(rück).
2. K = 2,00 : 0,25
3. K = 8,00
Ergebnis:
8,00
●17
Warum bedeutet v(hin) = v(rück) nicht, dass alle Konzentrationen gleich sind?
Lösung zeigen
1. v = k · c.
2. Bei verschiedenem k braucht gleiches v verschiedenes c.
3. Die Konzentrationen müssen nicht gleich sein.
Ergebnis:
Gleich sind die Geschwindigkeiten, nicht die Konzentrationen
★18
Bei Erwärmung wächst k(hin) einer endothermen Hinreaktion stärker als k(rück). Was folgt für K?
Lösung zeigen
1. K = k(hin) : k(rück).
2. k(hin) wächst stärker als k(rück).
3. Der Quotient und damit K steigen.
Ergebnis:
K steigt, weil der Quotient k(hin) : k(rück) wächst

7Ich erkläre die säurekatalysierte Estersynthese mechanistisch und die Rolle des Katalysators (Leistungskurs).

MerkenEstersynthese (Leistungskurs)

Die Säure protoniert die Carbonylgruppe, der Alkohol greift an, Wasser wird abgespalten.

Die Lage ändert sich nicht.

BeispielSäurekatalysierte Estersynthese (Leistungskurs)

Aus Essigsäure und Propan-1-ol entsteht bei der säurekatalysierten Estersynthese ein Ester. Wie heißt er?

Schritt für Schritt

Die Säure Essigsäure liefert den Säureteil.
Der Alkohol Propan-1-ol liefert den Rest propyl.
Der Ester heißt Essigsäurepropylester.

Die Säure Essigsäure liefert den Säureteil.
Der Alkohol Propan-1-ol liefert den Rest propyl.
Der Ester heißt Essigsäurepropylester.

Ergebnis:

Essigsäurepropylester

AchtungEster falsch benannt

So nicht

Aus Essigsäure und Ethanol entsteht Essigsäuremethylester.

So richtig

Der Name besteht aus dem Säurenamen und dem Alkylrest des Alkohols: Essigsäure plus Ethanol ergibt Essigsäureethylester.

Schreib die Namen der Säure und des Alkylrests nebeneinander und setze sie zum Estername zusammen.

ÜbenJetzt du

○19
Aus Propansäure und Ethanol entsteht bei der säurekatalysierten Estersynthese ein Ester. Wie heißt er?
So fängst du an:
Die Säure Propansäure liefert den Säureteil.
Lösung zeigen
1. Die Säure Propansäure liefert den Säureteil.
2. Der Alkohol Ethanol liefert den Rest ethyl.
3. Der Ester heißt Propansäureethylester.
Ergebnis:
Propansäureethylester
●20
Aus Essigsäure und Methanol entsteht bei der säurekatalysierten Estersynthese ein Ester. Wie heißt er?
Lösung zeigen
1. Die Säure Essigsäure liefert den Säureteil.
2. Der Alkohol Methanol liefert den Rest methyl.
3. Der Ester heißt Essigsäuremethylester.
Ergebnis:
Essigsäuremethylester
★21
Aus Essigsäure und Butan-1-ol entsteht bei der säurekatalysierten Estersynthese ein Ester. Wie heißt er?
Lösung zeigen
1. Die Säure Essigsäure liefert den Säureteil.
2. Der Alkohol Butan-1-ol liefert den Rest butyl.
3. Der Ester heißt Essigsäurebutylester.
Ergebnis:
Essigsäurebutylester

8Ich wende das Massenwirkungsgesetz auf das Haber-Bosch-Verfahren an (Leistungskurs).

MerkenHaber-Bosch-Verfahren (Leistungskurs)

Hoher Druck und Entfernen von NH₃ erhöhen die Ausbeute.

Tiefe Temperatur auch, aber der Katalysator braucht etwa 450 Grad Celsius.

BeispielHaber-Bosch-Verfahren und MWG (Leistungskurs)

Im Gleichgewicht N₂O₄ ⇌ 2 NO₂ gilt (in mol/L) c(N₂O₄) = 1,5, c(NO₂) = 1,5. Bestimme: Wie groß ist K?

Schritt für Schritt

K = c²(NO₂) : (c(N₂O₄)).
Einsetzen: c(N₂O₄) = 1,5, c(NO₂) = 1,5.
K = 1,50 mol/L

K = c²(NO₂) : (c(N₂O₄)).
Einsetzen: c(N₂O₄) = 1,5, c(NO₂) = 1,5.
K = 1,50 mol/L

Ergebnis:

1,50 mol/L

AchtungZähler und Nenner im MWG vertauscht

So nicht

K = (c(N₂) · c³(H₂)) : c²(NH₃).

So richtig

Produkte stehen im Zähler, Edukte im Nenner: K = c²(NH₃) : (c(N₂) · c³(H₂)).

Schreib zuerst die Produkte in den Zähler. Prüfe, ob ein großes K viele Produkte bedeutet.

ÜbenJetzt du

○22
Im Gleichgewicht N₂O₄ ⇌ 2 NO₂ gilt (in mol/L) c(N₂O₄) = 0,5, c(NO₂) = 4,0. Bestimme: Wie groß ist K?
So fängst du an:
K = c²(NO₂) : (c(N₂O₄)).
Lösung zeigen
1. K = c²(NO₂) : (c(N₂O₄)).
2. Einsetzen: c(N₂O₄) = 0,5, c(NO₂) = 4,0.
3. K = 32,00 mol/L
Ergebnis:
32,00 mol/L
●23
Im Gleichgewicht N₂ + 3 H₂ ⇌ 2 NH₃ gilt (in mol/L) c(N₂) = 0,5, c(H₂) = 2,0, c(NH₃) = 2,0. Bestimme: Wie groß ist K?
Lösung zeigen
1. K = c²(NH₃) : (c(N₂) · c³(H₂)).
2. Einsetzen: c(N₂) = 0,5, c(H₂) = 2,0, c(NH₃) = 2,0.
3. K = 1,00 L²/mol²
Ergebnis:
1,00 L²/mol²
★24
Für N₂ + 3 H₂ ⇌ 2 NH₃ gilt c(N₂) = 1,0, c(H₂) = 2,0 und c(NH₃) = 6,0 mol/L. Bestimme: Wie groß ist K?
Lösung zeigen
1. K = c²(NH₃) : (c(N₂) · c³(H₂)).
2. K = 36 : (1,0 · 8,0).
3. K = 4,5 L²/mol²
Ergebnis:
4,5 L²/mol²

9Ich beschreibe das Löslichkeitsgleichgewicht mit dem Löslichkeitsprodukt und die konduktometrische Fällungstitration (Leistungskurs).

MerkenLöslichkeitsgleichgewicht (Leistungskurs)

KL ist das Produkt der Ionenkonzentrationen der gesättigten Lösung, ohne Feststoff.

Es fällt aus, wenn das Ionenprodukt KL übersteigt.

BeispielLöslichkeitsprodukt, Fällung und konduktometrische Titration (Leistungskurs)

Die Löslichkeit von Calciumcarbonat in Wasser soll verringert werden. Welche Maßnahme wirkt?

Schritt für Schritt

Gemeinsame Ionen erhöhen eine Konzentration im KL-Ausdruck.
Das Produkt der Konzentrationen darf KL nicht übersteigen.
Daher fällt Salz aus, die Löslichkeit sinkt.

Gemeinsame Ionen erhöhen eine Konzentration im KL-Ausdruck.
Das Produkt der Konzentrationen darf KL nicht übersteigen.
Daher fällt Salz aus, die Löslichkeit sinkt.

Ergebnis:

Nach Zugabe von Natriumcarbonatlösung sinkt die Löslichkeit

AchtungGleichnamiges Ion erhöht die Löslichkeit

So nicht

Fügt man ein gemeinsames Ion zu, löst sich mehr Salz.

So richtig

Ein gemeinsames Ion erhöht eine Konzentration im Produkt. Damit KL gleich bleibt, fällt Salz aus: Die Löslichkeit sinkt.

Setze die erhöhte Konzentration in KL ein und berechne, wie die andere Ionenkonzentration sinken muss.

ÜbenJetzt du

○25
KL(Silberchlorid) = 1,8 · 10⁻¹⁰ mol²/L², M = 143 g/mol. Das Salz hat das Verhältnis 1 : 1. Bestimme: Welche Löslichkeit hat es in Wasser?
So fängst du an:
Beide Ionen haben die Konzentration L, also KL = L².
Lösung zeigen
1. Beide Ionen haben die Konzentration L, also KL = L².
2. L = Wurzel aus KL = 13 µmol/L.
3. In Masse: L · M = 1,9 mg/L
Ergebnis:
1,9 mg/L
●26
KL(Calciumhydroxid) = 5,5 · 10⁻⁶ mol³/L³, M = 74 g/mol. Das Salz hat das Verhältnis 1 : 2 (ein Kation, zwei Anionen). Bestimme: Welche Löslichkeit hat es in Wasser?
Lösung zeigen
1. Ein Kation (L) und zwei Anionen (2 L): KL = L · (2 L)² = 4 L³.
2. L = dritte Wurzel aus KL : 4 = 11.120 µmol/L.
3. In Masse: L · M = 823 mg/L
Ergebnis:
823 mg/L
★27
Natriumchloridlösung wird mit Silbernitratlösung titriert und die Leitfähigkeit gemessen. Wie verläuft sie?
Lösung zeigen
1. Bis zum Äquivalenzpunkt wird Cl⁻ durch NO₃⁻ ersetzt.
2. Beide leiten ähnlich gut, die Leitfähigkeit ändert sich kaum.
3. Danach wachsen die Ionen im Überschuss, sie steigt.
Ergebnis:
Erst fast konstant, dann ansteigend

Vermischte Übungen

Alles durcheinander – wie in der Arbeit. Überleg bei jeder Aufgabe zuerst: Welches Ziel ist das?

Üben

●28
In einem geschlossenen Gefäß stellt sich das Gleichgewicht N₂ + 3 H₂ ⇌ 2 NH₃ ein. Was geschieht, nachdem die Konzentrationen konstant geworden sind?
Lösung zeigen
1. Konstante Konzentrationen zeigen gleiche Geschwindigkeiten an.
2. Beide Reaktionen laufen weiter.
3. Es wird gleich viel gebildet wie zerlegt.
Ergebnis:
Hin- und Rückreaktion laufen weiter, die Konzentrationen bleiben gleich
●29
Im Gleichgewicht CO + H₂O ⇌ CO₂ + H₂ gilt (in mol/L) c(CO) = 0,30, c(H₂O) = 0,10, c(CO₂) = 0,50, c(H₂) = 0,50. Bestimme: Wie groß ist K?
Lösung zeigen
1. K = c(CO₂) · c(H₂) : (c(CO) · c(H₂O)).
2. Einsetzen: c(CO) = 0,30, c(H₂O) = 0,10, c(CO₂) = 0,50, c(H₂) = 0,50.
3. K = 8,33
Ergebnis:
8,33
●30
Estersynthese: CH₃COOH + C₂H₅OH ⇌ CH₃COOC₂H₅ + H₂O mit K = 4. Je 1,0 mol Säure und Alkohol werden gemischt. Bestimme: Wie viel mol Ester liegen im Gleichgewicht vor?
Lösung zeigen
1. K = x² : (1 − x)² = 4.
2. Wurzel ziehen: x : (1 − x) = 2, also x = 2 − 2x.
3. x = 0,67 mol
Ergebnis:
0,67 mol
●31
Die Hinreaktion von 2 CO + O₂ ⇌ 2 CO₂ ist exotherm. Wie verschiebt sich das Gleichgewicht, wenn die Temperatur gesenkt wird?
Lösung zeigen
1. Abkühlen begünstigt die exotherme Richtung.
2. Die Hinreaktion ist exotherm.
3. Zur Produktseite, K steigt.
Ergebnis:
Zur Produktseite, K vergrößert sich
●32
Wie reagiert das Gleichgewicht 2 NH₃(g) ⇌ N₂(g) + 3 H₂(g), wenn N₂ laufend entfernt wird?
Lösung zeigen
1. Das System weicht dem Zwang aus.
2. Es wirkt der Änderung entgegen.
3. Es verschiebt sich zur Produktseite.
Ergebnis:
Es verschiebt sich zur Produktseite
●33
Eine Reaktion hat k(hin) = 4,00 und k(rück) = 2,00 (gleiche Einheit). Bestimme: Wie groß ist K?
Lösung zeigen
1. K = k(hin) : k(rück).
2. K = 4,00 : 2,00
3. K = 2,00
Ergebnis:
2,00

Auf einen Blick

MerkenDas Wichtigste

Dynamisches Gleichgewicht: Im Gleichgewicht laufen Hin- und Rückreaktion gleich schnell weiter.
Massenwirkungsgesetz: K = Produkte durch Edukte, Koeffizienten als Exponenten.
Rechnen mit dem MWG: Bei Δν = 0 kürzt sich das Volumen heraus.
Temperatur und K: K hängt nur von der Temperatur ab.
Prinzip von Le Chatelier: Das System weicht dem Zwang aus.
Herleitung des MWG (Leistungskurs): Im Gleichgewicht gilt v(hin) = v(rück), daraus folgt K = k(hin) : k(rück).
Estersynthese (Leistungskurs): Die Säure protoniert die Carbonylgruppe, der Alkohol greift an, Wasser wird abgespalten.
Haber-Bosch-Verfahren (Leistungskurs): Hoher Druck und Entfernen von NH₃ erhöhen die Ausbeute.
Löslichkeitsgleichgewicht (Leistungskurs): KL ist das Produkt der Ionenkonzentrationen der gesättigten Lösung, ohne Feststoff.

Kannst du das?

Je Ziel eine Aufgabe. Rechne sie ins Heft, dann kreuz ehrlich an. Keine Punkte, keine Note – der Test ist für dich.

ÜbenSelbsttest

Ich beschreibe die Umkehrbarkeit von Reaktionen und die Merkmale des dynamischen Gleichgewichts.
34
In einem geschlossenen Gefäß stellt sich das Gleichgewicht 2 NO₂ ⇌ N₂O₄ ein. Was geschieht, nachdem die Konzentrationen konstant geworden sind?
Lösung zeigen
Ergebnis:
Hin- und Rückreaktion laufen weiter, die Konzentrationen bleiben gleich
Ich formuliere das Massenwirkungsgesetz und deute die Gleichgewichtskonstante K.
35
Im Gleichgewicht H₂ + I₂ ⇌ 2 HI gilt (in mol/L) c(H₂) = 0,50, c(I₂) = 0,40, c(HI) = 0,20. Bestimme: Wie groß ist K?
Lösung zeigen
Ergebnis:
0,20
Ich berechne Gleichgewichtskonzentrationen mit dem Massenwirkungsgesetz für Reaktionen mit Δν = 0, auch bei der Estersynthese.
36
A + B ⇌ C + D mit K = 4. Anfangs liegen nur A und B vor, je 0,5 mol. Bestimme: Wie viel mol C liegen im Gleichgewicht vor?
Lösung zeigen
Ergebnis:
0,33 mol
Ich beschreibe die Temperaturabhängigkeit von K und ihren Einfluss auf die Gleichgewichtslage.
37
Die Hinreaktion von N₂ + 3 H₂ ⇌ 2 NH₃ ist exotherm. Wie verschiebt sich das Gleichgewicht, wenn die Temperatur gesenkt wird?
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Ergebnis:
Zur Produktseite, K vergrößert sich
Ich sage mit dem Prinzip von Le Chatelier die Wirkung von Konzentration, Druck und Katalysator voraus.
38
Wie reagiert das Gleichgewicht 2 NH₃(g) ⇌ N₂(g) + 3 H₂(g), wenn NH₃ zusätzlich zugegeben wird?
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Ergebnis:
Es verschiebt sich zur Produktseite
Ich leite das Massenwirkungsgesetz aus den Geschwindigkeiten von Hin- und Rückreaktion her (Leistungskurs).
39
Eine Reaktion hat k(hin) = 1,00 und k(rück) = 0,80 (gleiche Einheit). Bestimme: Wie groß ist K?
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Ergebnis:
1,25
Ich erkläre die säurekatalysierte Estersynthese mechanistisch und die Rolle des Katalysators (Leistungskurs).
40
Aus Essigsäure und Methanol entsteht bei der säurekatalysierten Estersynthese ein Ester. Wie heißt er?
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Ergebnis:
Essigsäuremethylester
Ich wende das Massenwirkungsgesetz auf das Haber-Bosch-Verfahren an (Leistungskurs).
41
Im Gleichgewicht N₂O₄ ⇌ 2 NO₂ gilt (in mol/L) c(N₂O₄) = 2,0, c(NO₂) = 1,5. Bestimme: Wie groß ist K?
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Ergebnis:
1,13 mol/L
Ich beschreibe das Löslichkeitsgleichgewicht mit dem Löslichkeitsprodukt und die konduktometrische Fällungstitration (Leistungskurs).
42
KL(Eisen(II)-hydroxid) = 4,9 · 10⁻¹⁷ mol³/L³, M = 90 g/mol. Das Salz hat das Verhältnis 1 : 2 (ein Kation, zwei Anionen). Bestimme: Welche Löslichkeit hat es in Wasser?
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Ergebnis:
0,21 mg/L

Bei „unsicher“ oder „noch nicht“: Lies den Abschnitt zum Ziel noch einmal und rechne seine drei Aufgaben.

Wörter

Gleichung: zwei Rechnungen, die gleich viel wert sind
Produkt: was herauskommt, wenn man malnimmt
Volumen: wie viel hineinpasst

Lösungen

Hin- und Rückreaktion laufen weiter, die Konzentrationen bleiben gleich
Hin- und Rückreaktion laufen weiter, die Konzentrationen bleiben gleich
Es fließt weiter in beide Richtungen gleich viel
0,80
0,13
0,09
4,50 mol
2,14 mol
1,5 mol
Zur Eduktseite, K sinkt
Zur Produktseite, K vergrößert sich
Sie ist endotherm, K steigt mit der Temperatur
Es verschiebt sich überhaupt nicht
Es verschiebt sich zur Produktseite
Es verschiebt sich gar nicht
8,00
Gleich sind die Geschwindigkeiten, nicht die Konzentrationen
K steigt, weil der Quotient k(hin) : k(rück) wächst
Propansäureethylester
Essigsäuremethylester
Essigsäurebutylester
32,00 mol/L
1,00 L²/mol²
4,5 L²/mol²
1,9 mg/L
823 mg/L
Erst fast konstant, dann ansteigend
Hin- und Rückreaktion laufen weiter, die Konzentrationen bleiben gleich
8,33
0,67 mol
Zur Produktseite, K vergrößert sich
Es verschiebt sich zur Produktseite
2,00
Hin- und Rückreaktion laufen weiter, die Konzentrationen bleiben gleich
0,20
0,33 mol
Zur Produktseite, K vergrößert sich
Es verschiebt sich zur Produktseite
1,25
Essigsäuremethylester
1,13 mol/L
0,21 mg/L