Chemie · Klasse 12 · Kapitel

Umkehrbare Reaktionen – Hin- und Rückreaktion

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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

Für A ⇌ B sind im Gleichgewicht die Konzentrationen beider Stoffe konstant. Was folgt?

Schritt für Schritt

Gleichgewicht bedeutet gleiche Geschwindigkeit beider Reaktionen.
Die Konzentrationen hängen vom Verhältnis der Geschwindigkeitskonstanten ab.
Sie bleiben konstant, ohne gleich zu sein.

Gleichgewicht bedeutet gleiche Geschwindigkeit beider Reaktionen.
Die Konzentrationen hängen vom Verhältnis der Geschwindigkeitskonstanten ab.
Sie bleiben konstant, ohne gleich zu sein.

Ergebnis:

Sie sind konstant, aber nicht unbedingt gleich groß

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

○1
In einem geschlossenen Gefäß stellt sich das Gleichgewicht H₂ + I₂ ⇌ 2 HI 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 CaCO₃(s) ⇌ CaO(s) + CO₂(g) 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 H₂ + I₂ ⇌ 2 HI gilt (in mol/L) c(H₂) = 0,80, c(I₂) = 0,20, c(HI) = 0,50. Bestimme: Wie groß ist K?

Schritt für Schritt

K = c²(HI) : (c(H₂) · c(I₂)).
Einsetzen: c(H₂) = 0,80, c(I₂) = 0,20, c(HI) = 0,50.
K = 1,56

K = c²(HI) : (c(H₂) · c(I₂)).
Einsetzen: c(H₂) = 0,80, c(I₂) = 0,20, c(HI) = 0,50.
K = 1,56

Ergebnis:

1,56

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) = 0,40, c(I₂) = 0,10, c(HI) = 0,30. 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) = 0,40, c(I₂) = 0,10, c(HI) = 0,30.
3. K = 2,25
Ergebnis:
2,25
●5
Im Gleichgewicht A + B ⇌ C + D gilt (in mol/L) c(A) = 0,60, c(B) = 0,40, c(C) = 0,20, c(D) = 0,40. Bestimme: Wie groß ist K?
Lösung zeigen
1. K = c(C) · c(D) : (c(A) · c(B)).
2. Einsetzen: c(A) = 0,60, c(B) = 0,40, c(C) = 0,20, c(D) = 0,40.
3. K = 0,33
Ergebnis:
0,33
★6
Im Gleichgewicht A + B ⇌ C + D gilt c(A) = 0,20, c(B) = 0,30, c(C) = 0,60 und c(D) = 0,40 mol/L. Bestimme: Wie groß ist K?
Lösung zeigen
1. K = c(C) · c(D) : (c(A) · c(B)).
2. K = (0,60 · 0,40) : (0,20 · 0,30).
3. K = 0,24 : 0,06 = 4,0
Ergebnis:
4,0

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 = 9. Je 2,0 mol H₂ und I₂ werden eingesetzt. Bestimme: Wie viel mol HI liegen im Gleichgewicht vor?

Schritt für Schritt

K = (2 x)² : (2,0 − x)² = 9, Wurzel: 2 x : (2,0 − x) = 3.
x = 2,0 · 3 : (2 + 3) = 1,20 mol.
n(HI) = 2 x = 2,40 mol

K = (2 x)² : (2,0 − x)² = 9, Wurzel: 2 x : (2,0 − x) = 3.
x = 2,0 · 3 : (2 + 3) = 1,20 mol.
n(HI) = 2 x = 2,40 mol

Ergebnis:

2,40 mol

AchtungUmsatz x mit gebildeter Stoffmenge verwechselt

So nicht

Aus H₂ + I₂ ⇌ 2 HI folgt n(HI) = x = 0,78 mol.

So richtig

Bilden sich x mol H₂ um, entstehen 2 x mol HI: n(HI) = 2 · 0,78 mol = 1,56 mol.

Trage in die Tabelle Anfang, Änderung und Gleichgewicht ein. Setze bei Koeffizient 2 die Änderung 2 x ein.

ÜbenJetzt du

○7
H₂ + I₂ ⇌ 2 HI mit K = 16. Je 1,0 mol H₂ und I₂ werden eingesetzt. Bestimme: Wie viel mol HI liegen im Gleichgewicht vor?
So fängst du an:
K = (2 x)² : (1,0 − x)² = 16, Wurzel: 2 x : (1,0 − x) = 4.
Lösung zeigen
1. K = (2 x)² : (1,0 − x)² = 16, Wurzel: 2 x : (1,0 − x) = 4.
2. x = 1,0 · 4 : (2 + 4) = 0,67 mol.
3. n(HI) = 2 x = 1,33 mol
Ergebnis:
1,33 mol
●8
H₂ + I₂ ⇌ 2 HI mit K = 49. Je 1,0 mol H₂ und I₂ werden eingesetzt. Bestimme: Wie viel mol HI liegen im Gleichgewicht vor?
Lösung zeigen
1. K = (2 x)² : (1 − x)² = 49, Wurzel: 2 x : (1 − x) = 7.
2. 2 x = 7 − 7 x, also x = 0,78 mol.
3. n(HI) = 2 x = 1,56 mol
Ergebnis:
1,56 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 steigt

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 CH₄ + H₂O ⇌ CO + 3 H₂ ist endotherm. Wie verschiebt sich das Gleichgewicht, wenn die Temperatur erhöht wird?
So fängst du an:
Erwärmen begünstigt die endotherme Richtung.
Lösung zeigen
1. Erwärmen begünstigt die endotherme Richtung.
2. Die Hinreaktion ist endotherm.
3. Zur Produktseite, K steigt.
Ergebnis:
Zur Produktseite, K steigt
●11
Die Ammoniaksynthese ist exotherm. Was geschieht mit K, wenn die Temperatur steigt?
Lösung zeigen
1. Erwärmen begünstigt die endotherme Richtung.
2. Bei exothermer Hinreaktion ist das die Rückreaktion.
3. K sinkt.
Ergebnis:
K sinkt, das Gleichgewicht verschiebt sich zu den Edukten
★12
Die Hinreaktion von CO + 2 H₂ ⇌ CH₃OH ist exotherm. Wie verschiebt sich das Gleichgewicht, wenn die Temperatur erhöht wird?
Lösung zeigen
1. Erwärmen begünstigt die endotherme Richtung.
2. Die Hinreaktion ist exotherm.
3. Zur Eduktseite, K sinkt.
Ergebnis:
Zur Eduktseite, K sinkt

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 ein Katalysator zugegeben wird?

Schritt für Schritt

Ein Katalysator beschleunigt Hin- und Rückreaktion gleichermaßen.
Die Lage ändert sich nicht.
Es verschiebt sich gar nicht.

Ein Katalysator beschleunigt Hin- und Rückreaktion gleichermaßen.
Die Lage ändert sich nicht.
Es verschiebt sich gar nicht.

Ergebnis:

Es verschiebt sich gar nicht

AchtungKatalysator verschiebt das Gleichgewicht

So nicht

Ein Katalysator erhöht die Ausbeute oder lässt K steigen.

So richtig

Ein Katalysator beschleunigt Hin- und Rückreaktion gleich stark. Die Lage und K bleiben unverändert, das Gleichgewicht wird nur früher erreicht.

Zeichne das Energiediagramm mit Katalysator und markiere beide Aktivierungsenergien. Was ändert sich nicht?

ÜbenJetzt du

○13
Bei 2 SO₂ + O₂ ⇌ 2 SO₃ wird der Druck erhöht. Wohin verschiebt sich das Gleichgewicht?
So fängst du an:
Eduktseite: 3 Gasteilchen, Produktseite: 2 Gasteilchen.
Lösung zeigen
1. Eduktseite: 3 Gasteilchen, Produktseite: 2 Gasteilchen.
2. Höherer Druck begünstigt die Seite mit weniger Teilchen.
3. Das Gleichgewicht verschiebt sich zu SO₃.
Ergebnis:
Zur Produktseite, dort sind weniger Gasteilchen
●14
Wie reagiert das Gleichgewicht PCl₅(g) ⇌ PCl₃(g) + Cl₂(g), wenn PCl₃ zusätzlich zugegeben wird?
Lösung zeigen
1. Das System weicht dem Zwang aus.
2. Es wirkt der Änderung entgegen.
3. Es verschiebt sich zur Eduktseite.
Ergebnis:
Es verschiebt sich Richtung Eduktseite
★15
Im Gleichgewicht H₂ + I₂ ⇌ 2 HI wird der Druck durch Verkleinern des Volumens erhöht. Was folgt für die Lage?
Lösung zeigen
1. Links stehen zwei Gasteilchen: ein H₂ und ein I₂.
2. Rechts stehen ebenfalls zwei: 2 HI.
3. Ein Druckzwang begünstigt keine Seite.
Ergebnis:
Keine Verschiebung, beiderseits gleich viele Teilchen

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) = 0,20 und k(rück) = 0,40 (gleiche Einheit). Bestimme: Wie groß ist K?

Schritt für Schritt

K = k(hin) : k(rück).
K = 0,20 : 0,40
K = 0,50

K = k(hin) : k(rück).
K = 0,20 : 0,40
K = 0,50

Ergebnis:

0,50

AchtungQuotient der Geschwindigkeitskonstanten umgedreht

So nicht

K = k(rück) : k(hin).

So richtig

Aus k(hin) · c(A) · c(B) = k(rück) · c(C) · c(D) folgt K = c(C) · c(D) : (c(A) · c(B)) = k(hin) : k(rück).

Setze die Geschwindigkeiten gleich und löse nach dem Quotienten der Konzentrationen auf. Lies ab, welches k oben steht.

ÜbenJetzt du

○16
Eine Reaktion hat k(hin) = 0,40 und k(rück) = 0,10 (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 = 0,40 : 0,10
3. K = 4,0
Ergebnis:
4,0
●17
Eine Reaktion hat k(hin) = 0,50 und k(rück) = 0,80 (gleiche Einheit). Bestimme: Wie groß ist K?
Lösung zeigen
1. K = k(hin) : k(rück).
2. K = 0,50 : 0,80
3. K = 0,63
Ergebnis:
0,63
★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 Ethanol entsteht bei der säurekatalysierten Estersynthese ein Ester. Wie heißt er?

Schritt für Schritt

Die Säure Essigsäure liefert den Säureteil.
Der Alkohol Ethanol liefert den Rest ethyl.
Der Ester heißt Essigsäureethylester.

Die Säure Essigsäure liefert den Säureteil.
Der Alkohol Ethanol liefert den Rest ethyl.
Der Ester heißt Essigsäureethylester.

Ergebnis:

Essigsäureethylester

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 Methanol 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 Methanol liefert den Rest methyl.
3. Der Ester heißt Propansäuremethylester.
Ergebnis:
Propansäuremethylester
●20
Aus Propansäure und Ethanol entsteht bei der säurekatalysierten Estersynthese ein Ester. Wie heißt er?
Lösung zeigen
1. Die Säure Propansäure liefert den Säureteil.
2. Der Alkohol Ethanol liefert den Rest ethyl.
3. Der Ester heißt Propansäureethylester.
Ergebnis:
Propansäureethylester
★21
Aus Essigsäure und Propan-1-ol entsteht bei der säurekatalysierten Estersynthese ein Ester. Wie heißt er?
Lösung zeigen
1. Die Säure Essigsäure liefert den Säureteil.
2. Der Alkohol Propan-1-ol liefert den Rest propyl.
3. Der Ester heißt Essigsäurepropylester.
Ergebnis:
Essigsäurepropylester

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 CO + 2 H₂ ⇌ CH₃OH gilt (in mol/L) c(CO) = 0,5, c(H₂) = 3,0, c(CH₃OH) = 4,0. Bestimme: Wie groß ist K?

Schritt für Schritt

K = c(CH₃OH) : (c(CO) · c²(H₂)).
Einsetzen: c(CO) = 0,5, c(H₂) = 3,0, c(CH₃OH) = 4,0.
K = 0,89 L²/mol²

K = c(CH₃OH) : (c(CO) · c²(H₂)).
Einsetzen: c(CO) = 0,5, c(H₂) = 3,0, c(CH₃OH) = 4,0.
K = 0,89 L²/mol²

Ergebnis:

0,89 L²/mol²

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 2 SO₂ + O₂ ⇌ 2 SO₃ gilt (in mol/L) c(SO₂) = 1,5, c(O₂) = 1,5, c(SO₃) = 2,0. Bestimme: Wie groß ist K?
So fängst du an:
K = c²(SO₃) : (c²(SO₂) · c(O₂)).
Lösung zeigen
1. K = c²(SO₃) : (c²(SO₂) · c(O₂)).
2. Einsetzen: c(SO₂) = 1,5, c(O₂) = 1,5, c(SO₃) = 2,0.
3. K = 1,19 L/mol
Ergebnis:
1,19 L/mol
●23
Im Gleichgewicht N₂ + 3 H₂ ⇌ 2 NH₃ gilt (in mol/L) c(N₂) = 1,5, c(H₂) = 2,0, c(NH₃) = 4,0. Bestimme: Wie groß ist K?
Lösung zeigen
1. K = c²(NH₃) : (c(N₂) · c³(H₂)).
2. Einsetzen: c(N₂) = 1,5, c(H₂) = 2,0, c(NH₃) = 4,0.
3. K = 1,33 L²/mol²
Ergebnis:
1,33 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)

KL(Strontiumsulfat) = 3,4 · 10⁻⁷ mol²/L², M = 184 g/mol. Das Salz hat das Verhältnis 1 : 1. Bestimme: Welche Löslichkeit hat es in Wasser?

Schritt für Schritt

Beide Ionen haben die Konzentration L, also KL = L².
L = Wurzel aus KL = 583 µmol/L.
In Masse: L · M = 107 mg/L

Beide Ionen haben die Konzentration L, also KL = L².
L = Wurzel aus KL = 583 µmol/L.
In Masse: L · M = 107 mg/L

Ergebnis:

107 mg/L

AchtungLöslichkeit aus KL mit falschem Exponenten berechnet

So nicht

Für AgCl und CaF₂ gilt dieselbe Formel: L ist die Wurzel aus KL.

So richtig

Bei 1 : 1 gilt KL = L², bei 1 : 2 gilt KL = 4 L³. Zuerst die Formel des Salzes, dann der Ansatz.

Schreib die Gleichgewichtsgleichung des Salzes auf und trage die Konzentrationen der Ionen in L ein. Setze dann in KL ein.

ÜbenJetzt du

○25
KL(AgCl) = 1,8 · 10⁻¹⁰ mol²/L², M = 143 g/mol. Bestimme: Welche Löslichkeit hat AgCl in Wasser?
So fängst du an:
L = c(Ag⁺) = c(Cl⁻), also L² = KL.
Lösung zeigen
1. L = c(Ag⁺) = c(Cl⁻), also L² = KL.
2. L = Wurzel aus 1,8 · 10⁻¹⁰ = 1,3 · 10⁻⁵ mol/L.
3. In Masse: 1,3 · 10⁻⁵ mol/L · 143 g/mol = 1,9 mg/L
Ergebnis:
1,9 mg/L
●26
KL(Calciumfluorid) = 3,9 · 10⁻¹¹ mol³/L³, M = 78 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 = 214 µmol/L.
3. In Masse: L · M = 17 mg/L
Ergebnis:
17 mg/L
★27
Die Löslichkeit von Bleisulfat in Wasser soll verringert werden. Welche Maßnahme wirkt?
Lösung zeigen
1. Gemeinsame Ionen erhöhen eine Konzentration im KL-Ausdruck.
2. Das Produkt der Konzentrationen darf KL nicht übersteigen.
3. Daher fällt Salz aus, die Löslichkeit sinkt.
Ergebnis:
Nach Zugabe von Kaliumsulfatlösung sinkt die Löslichkeit

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 CO₂(g) ⇌ CO₂(aq) in einer verschlossenen Sprudelflasche 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 A + B ⇌ C + D gilt (in mol/L) c(A) = 0,30, c(B) = 0,80, c(C) = 0,25, c(D) = 0,25. Bestimme: Wie groß ist K?
Lösung zeigen
1. K = c(C) · c(D) : (c(A) · c(B)).
2. Einsetzen: c(A) = 0,30, c(B) = 0,80, c(C) = 0,25, c(D) = 0,25.
3. K = 0,26
Ergebnis:
0,26
●30
H₂ + I₂ ⇌ 2 HI mit K = 4. Je 0,5 mol H₂ und I₂ werden eingesetzt. Bestimme: Wie viel mol HI liegen im Gleichgewicht vor?
Lösung zeigen
1. K = (2 x)² : (0,5 − x)² = 4, Wurzel: 2 x : (0,5 − x) = 2.
2. x = 0,5 · 2 : (2 + 2) = 0,25 mol.
3. n(HI) = 2 x = 0,50 mol
Ergebnis:
0,50 mol
●31
Die Hinreaktion von CaCO₃(s) ⇌ CaO(s) + CO₂(g) ist endotherm. Wie verschiebt sich das Gleichgewicht, wenn die Temperatur gesenkt wird?
Lösung zeigen
1. Abkühlen begünstigt die exotherme Richtung.
2. Die Hinreaktion ist endotherm.
3. Zur Eduktseite, K sinkt.
Ergebnis:
Zur Eduktseite, K verkleinert sich
●32
Eine Reaktion hat k(hin) = 0,80 und k(rück) = 0,80 (gleiche Einheit). Bestimme: Wie groß ist K?
Lösung zeigen
1. K = k(hin) : k(rück).
2. K = 0,80 : 0,80
3. K = 1,00
Ergebnis:
1,00
●33
Welche Rolle spielt die Säure bei der Estersynthese?
Lösung zeigen
1. Das Proton lagert sich an den Sauerstoff der Carbonylgruppe an.
2. Der Carbonylkohlenstoff wird dadurch positiver.
3. Der Alkohol kann nun angreifen.
Ergebnis:
Sie protoniert die Carbonylgruppe und aktiviert sie

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 welchem System stellt sich ein Gleichgewicht ein?
Lösung zeigen
Ergebnis:
In einem geschlossenen System ohne Stoffaustausch
Ich formuliere das Massenwirkungsgesetz und deute die Gleichgewichtskonstante K.
35
Im Gleichgewicht A + B ⇌ C + D gilt (in mol/L) c(A) = 0,25, c(B) = 0,25, c(C) = 0,80, c(D) = 0,50. Bestimme: Wie groß ist K?
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Ergebnis:
6,40
Ich berechne Gleichgewichtskonzentrationen mit dem Massenwirkungsgesetz für Reaktionen mit Δν = 0, auch bei der Estersynthese.
36
H₂ + I₂ ⇌ 2 HI mit K = 25. Je 3,0 mol H₂ und I₂ werden eingesetzt. Bestimme: Wie viel mol HI liegen im Gleichgewicht vor?
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Ergebnis:
4,29 mol
Ich beschreibe die Temperaturabhängigkeit von K und ihren Einfluss auf die Gleichgewichtslage.
37
Die Hinreaktion von C(s) + CO₂ ⇌ 2 CO ist endotherm. Wie verschiebt sich das Gleichgewicht, wenn die Temperatur gesenkt wird?
Lösung zeigen
Ergebnis:
Zur Eduktseite, K sinkt
Ich sage mit dem Prinzip von Le Chatelier die Wirkung von Konzentration, Druck und Katalysator voraus.
38
Wie reagiert das Gleichgewicht 2 SO₂(g) + O₂(g) ⇌ 2 SO₃(g), wenn SO₂ zusätzlich zugegeben wird?
Lösung zeigen
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) = 0,80 und k(rück) = 0,25 (gleiche Einheit). Bestimme: Wie groß ist K?
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Ergebnis:
3,20
Ich erkläre die säurekatalysierte Estersynthese mechanistisch und die Rolle des Katalysators (Leistungskurs).
40
Aus Propansäure und Methanol entsteht bei der säurekatalysierten Estersynthese ein Ester. Wie heißt er?
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Ergebnis:
Propansäuremethylester
Ich wende das Massenwirkungsgesetz auf das Haber-Bosch-Verfahren an (Leistungskurs).
41
Das Ammoniak wird laufend aus dem Gasgemisch auskondensiert. Wozu dient das?
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Ergebnis:
Das Gleichgewicht verschiebt sich dadurch zum Ammoniak
Ich beschreibe das Löslichkeitsgleichgewicht mit dem Löslichkeitsprodukt und die konduktometrische Fällungstitration (Leistungskurs).
42
Wie lautet der Ausdruck für das Löslichkeitsprodukt von Silberchlorid, AgCl(s) ⇌ Ag⁺ + Cl⁻?
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Ergebnis:
KL = c(Ag⁺) · c(Cl⁻)

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
2,25
0,33
4,0
1,33 mol
1,56 mol
1,5 mol
Zur Produktseite, K steigt
K sinkt, das Gleichgewicht verschiebt sich zu den Edukten
Zur Eduktseite, K sinkt
Zur Produktseite, dort sind weniger Gasteilchen
Es verschiebt sich Richtung Eduktseite
Keine Verschiebung, beiderseits gleich viele Teilchen
4,0
0,63
K steigt, weil der Quotient k(hin) : k(rück) wächst
Propansäuremethylester
Propansäureethylester
Essigsäurepropylester
1,19 L/mol
1,33 L²/mol²
4,5 L²/mol²
1,9 mg/L
17 mg/L
Nach Zugabe von Kaliumsulfatlösung sinkt die Löslichkeit
Hin- und Rückreaktion laufen weiter, die Konzentrationen bleiben gleich
0,26
0,50 mol
Zur Eduktseite, K verkleinert sich
1,00
Sie protoniert die Carbonylgruppe und aktiviert sie
In einem geschlossenen System ohne Stoffaustausch
6,40
4,29 mol
Zur Eduktseite, K sinkt
Es verschiebt sich zur Produktseite
3,20
Propansäuremethylester
Das Gleichgewicht verschiebt sich dadurch zum Ammoniak
KL = c(Ag⁺) · c(Cl⁻)