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Chemie · Klasse 12 · Kapitel

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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

In einem geschlossenen Gefäß stellt sich das Gleichgewicht H₂ + I₂ ⇌ 2 HI ein. Was geschieht, nachdem die Konzentrationen konstant geworden sind?
Schritt für Schritt
  1. Konstante Konzentrationen zeigen gleiche Geschwindigkeiten an.
  2. Beide Reaktionen laufen weiter.
  3. Es wird gleich viel gebildet wie zerlegt.
  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

AchtungIm Gleichgewicht ruht die Reaktion

So nicht
Im Gleichgewicht haben beide Reaktionen aufgehört.
So richtig
Hin- und Rückreaktion laufen weiter und gleich schnell. Nur die Konzentrationen ändern sich nicht mehr.

Beschreibe auf der Teilchenebene, was im Gleichgewicht weiter geschieht. Nenne beide Richtungen.

ÜbenJetzt du

  1. ○1
    In einem geschlossenen Gefäß stellt sich das Gleichgewicht NaCl(s) ⇌ Na⁺(aq) + Cl⁻(aq) in einer gesättigten Lösung mit Bodenkörper 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. ●2
    In einem geschlossenen Gefäß stellt sich das Gleichgewicht NH₄Cl(s) ⇌ NH₃(g) + HCl(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. ★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 CO + H₂O ⇌ CO₂ + H₂ gilt (in mol/L) c(CO) = 0,40, c(H₂O) = 0,60, c(CO₂) = 0,30, c(H₂) = 0,60. Bestimme: Wie groß ist K?
Schritt für Schritt
  1. K = c(CO₂) · c(H₂) : (c(CO) · c(H₂O)).
  2. Einsetzen: c(CO) = 0,40, c(H₂O) = 0,60, c(CO₂) = 0,30, c(H₂) = 0,60.
  3. K = 0,75
  1. K = c(CO₂) · c(H₂) : (c(CO) · c(H₂O)).
  2. Einsetzen: c(CO) = 0,40, c(H₂O) = 0,60, c(CO₂) = 0,30, c(H₂) = 0,60.
  3. K = 0,75
Ergebnis:
0,75

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

  1. ○4
    Im Gleichgewicht 2 HI ⇌ H₂ + I₂ gilt (in mol/L) c(HI) = 0,80, c(H₂) = 0,20, c(I₂) = 0,80. Bestimme: Wie groß ist K?
    So fängst du an:
    K = c(H₂) · c(I₂) : c²(HI).
    Lösung zeigen
    1. K = c(H₂) · c(I₂) : c²(HI).
    2. Einsetzen: c(HI) = 0,80, c(H₂) = 0,20, c(I₂) = 0,80.
    3. K = 0,25
    Ergebnis:
    0,25
  2. ●5
    Im Gleichgewicht 2 HI ⇌ H₂ + I₂ gilt (in mol/L) c(HI) = 0,50, c(H₂) = 0,80, c(I₂) = 0,40. Bestimme: Wie groß ist K?
    Lösung zeigen
    1. K = c(H₂) · c(I₂) : c²(HI).
    2. Einsetzen: c(HI) = 0,50, c(H₂) = 0,80, c(I₂) = 0,40.
    3. K = 1,28
    Ergebnis:
    1,28
  3. ★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

A + B ⇌ C + D mit K = 16. Anfangs liegen nur A und B vor, je 1,5 mol. Bestimme: Wie viel mol C liegen im Gleichgewicht vor?
Schritt für Schritt
  1. K = x² : (1,5 − x)² = 16, Wurzel: x : (1,5 − x) = 4.
  2. x = 1,5 · 4 : (1 + 4)
  3. x = 1,20 mol
  1. K = x² : (1,5 − x)² = 16, Wurzel: x : (1,5 − x) = 4.
  2. x = 1,5 · 4 : (1 + 4)
  3. x = 1,20 mol
Ergebnis:
1,20 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

  1. ○7
    H₂ + I₂ ⇌ 2 HI mit K = 36. Je 0,5 mol H₂ und I₂ werden eingesetzt. Bestimme: Wie viel mol HI liegen im Gleichgewicht vor?
    So fängst du an:
    K = (2 x)² : (0,5 − x)² = 36, Wurzel: 2 x : (0,5 − x) = 6.
    Lösung zeigen
    1. K = (2 x)² : (0,5 − x)² = 36, Wurzel: 2 x : (0,5 − x) = 6.
    2. x = 0,5 · 6 : (2 + 6) = 0,38 mol.
    3. n(HI) = 2 x = 0,75 mol
    Ergebnis:
    0,75 mol
  2. ●8
    H₂ + I₂ ⇌ 2 HI mit K = 4. 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 : (1,0 − x)² = 4, Wurzel: 2 x : (1,0 − x) = 2.
    2. x = 1,0 · 2 : (2 + 2) = 0,50 mol.
    3. n(HI) = 2 x = 1,00 mol
    Ergebnis:
    1,00 mol
  3. ★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

Warum verschiebt Erwärmung ein Gleichgewicht zur endothermen Seite?
Schritt für Schritt
  1. Erwärmen ist ein Zwang: Wärme wird zugeführt.
  2. Das System weicht aus.
  3. Dazu läuft die Wärme verbrauchende, endotherme Richtung stärker.
  1. Erwärmen ist ein Zwang: Wärme wird zugeführt.
  2. Das System weicht aus.
  3. Dazu läuft die Wärme verbrauchende, endotherme Richtung stärker.
Ergebnis:
Das System weicht aus und nimmt die zugeführte Wärme auf

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

  1. ○10
    Die Hinreaktion von N₂O₄ ⇌ 2 NO₂ 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 verkleinert sich
  2. ●11
    Die Hinreaktion von C(s) + CO₂ ⇌ 2 CO ist endotherm. Wie verschiebt sich das Gleichgewicht, wenn die Temperatur erhöht wird?
    Lösung zeigen
    1. Erwärmen begünstigt die endotherme Richtung.
    2. Die Hinreaktion ist endotherm.
    3. Zur Produktseite, K steigt.
    Ergebnis:
    Zur Produktseite, K vergrößert sich
  3. ★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 N₂O₄(g) ⇌ 2 NO₂(g), wenn NO₂ laufend entfernt wird?
Schritt für Schritt
  1. Das System weicht dem Zwang aus.
  2. Es wirkt der Änderung entgegen.
  3. Es verschiebt sich zur Produktseite.
  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

AchtungBei Zugabe oder Druck passiert nichts

So nicht
K ändert sich nicht, also passiert beim Zugeben oder Drücken nichts.
So richtig
K bleibt gleich, aber die Lage verschiebt sich, bis das Verhältnis wieder K entspricht.

Vergleiche die Konzentrationen vor und nach der Störung. Schließe daraus, ob eine Verschiebung stattfand.

ÜbenJetzt du

  1. ○13
    Wie reagiert das Gleichgewicht H₂(g) + I₂(g) ⇌ 2 HI(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 gar nicht
  2. ●14
    Wie reagiert das Gleichgewicht 2 CO(g) + O₂(g) ⇌ 2 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
  3. ★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) = 4,00 und k(rück) = 0,25 (gleiche Einheit). Bestimme: Wie groß ist K?
Schritt für Schritt
  1. K = k(hin) : k(rück).
  2. K = 4,00 : 0,25
  3. K = 16,00
  1. K = k(hin) : k(rück).
  2. K = 4,00 : 0,25
  3. K = 16,00
Ergebnis:
16,00

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

  1. ○16
    Eine Reaktion hat k(hin) = 0,50 und k(rück) = 0,80 (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 = 0,50 : 0,80
    3. K = 0,63
    Ergebnis:
    0,63
  2. ●17
    Eine Reaktion hat k(hin) = 0,50 und k(rück) = 1,00 (gleiche Einheit). Bestimme: Wie groß ist K?
    Lösung zeigen
    1. K = k(hin) : k(rück).
    2. K = 0,50 : 1,00
    3. K = 0,50
    Ergebnis:
    0,50
  3. ★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 Propansäure und Ethanol entsteht bei der säurekatalysierten Estersynthese ein Ester. Wie heißt er?
Schritt für Schritt
  1. Die Säure Propansäure liefert den Säureteil.
  2. Der Alkohol Ethanol liefert den Rest ethyl.
  3. Der Ester heißt Propansäureethylester.
  1. Die Säure Propansäure liefert den Säureteil.
  2. Der Alkohol Ethanol liefert den Rest ethyl.
  3. Der Ester heißt Propansäureethylester.
Ergebnis:
Propansäureethylester

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

  1. ○19
    Aus Ameisensäure und Ethanol entsteht bei der säurekatalysierten Estersynthese ein Ester. Wie heißt er?
    So fängst du an:
    Die Säure Ameisensäure liefert den Säureteil.
    Lösung zeigen
    1. Die Säure Ameisensäure liefert den Säureteil.
    2. Der Alkohol Ethanol liefert den Rest ethyl.
    3. Der Ester heißt Ameisensäureethylester.
    Ergebnis:
    Ameisensäureethylester
  2. ●20
    Die Estersynthese hat K von etwa 4. Wie lässt sich die Ausbeute erhöhen?
    Lösung zeigen
    1. Nach Le Chatelier verschiebt ein Überschuss die Lage zu den Produkten.
    2. Entfernt man Wasser, geschieht dasselbe.
    3. So steigt die Esterausbeute.
    Ergebnis:
    Alkohol im Überschuss einsetzen oder Wasser entfernen
  3. ★21
    Warum nennt man die Estersynthese eine Kondensationsreaktion?
    Lösung zeigen
    1. Säure und Alkohol verbinden sich.
    2. Dabei wird ein Wassermolekül abgespalten.
    3. Verbinden unter Abspaltung eines kleinen Moleküls ist eine Kondensationsreaktion.
    Ergebnis:
    Zwei Moleküle verbinden sich unter Wasserabspaltung

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 N₂ + 3 H₂ ⇌ 2 NH₃ gilt (in mol/L) c(N₂) = 1,5, c(H₂) = 0,5, c(NH₃) = 0,5. Bestimme: Wie groß ist K?
Schritt für Schritt
  1. K = c²(NH₃) : (c(N₂) · c³(H₂)).
  2. Einsetzen: c(N₂) = 1,5, c(H₂) = 0,5, c(NH₃) = 0,5.
  3. K = 1,33 L²/mol²
  1. K = c²(NH₃) : (c(N₂) · c³(H₂)).
  2. Einsetzen: c(N₂) = 1,5, c(H₂) = 0,5, c(NH₃) = 0,5.
  3. K = 1,33 L²/mol²
Ergebnis:
1,33 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

  1. ○22
    Im Gleichgewicht N₂O₄ ⇌ 2 NO₂ gilt (in mol/L) c(N₂O₄) = 1,0, c(NO₂) = 1,5. 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) = 1,0, c(NO₂) = 1,5.
    3. K = 2,25 mol/L
    Ergebnis:
    2,25 mol/L
  2. ●23
    Die Ammoniaksynthese ist exotherm. Technisch arbeitet man bei etwa 450 Grad Celsius und nicht bei Raumtemperatur. Warum?
    Lösung zeigen
    1. Tiefe Temperatur begünstigt die exotherme Hinreaktion.
    2. Bei tiefer Temperatur ist die Reaktion aber sehr langsam.
    3. Die Technik wählt einen Kompromiss.
    Ergebnis:
    Bei niedriger Temperatur wäre die Reaktion zu langsam
  3. ★24
    Im Gleichgewicht 2 SO₂ + O₂ ⇌ 2 SO₃ gilt (in mol/L) c(SO₂) = 1,0, c(O₂) = 1,0, c(SO₃) = 3,0. Bestimme: Wie groß ist K?
    Lösung zeigen
    1. K = c²(SO₃) : (c²(SO₂) · c(O₂)).
    2. Einsetzen: c(SO₂) = 1,0, c(O₂) = 1,0, c(SO₃) = 3,0.
    3. K = 9,00 L/mol
    Ergebnis:
    9,00 L/mol

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(Bleiiodid) = 9,8 · 10⁻⁹ mol³/L³, M = 461 g/mol. Das Salz hat das Verhältnis 1 : 2 (ein Kation, zwei Anionen). Bestimme: Welche Löslichkeit hat es in Wasser?
Schritt für Schritt
  1. Ein Kation (L) und zwei Anionen (2 L): KL = L · (2 L)² = 4 L³.
  2. L = dritte Wurzel aus KL : 4 = 1348 µmol/L.
  3. In Masse: L · M = 621 mg/L
  1. Ein Kation (L) und zwei Anionen (2 L): KL = L · (2 L)² = 4 L³.
  2. L = dritte Wurzel aus KL : 4 = 1348 µmol/L.
  3. In Masse: L · M = 621 mg/L
Ergebnis:
621 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

  1. ○25
    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?
    So fängst du an:
    Ein Kation (L) und zwei Anionen (2 L): KL = L · (2 L)² = 4 L³.
    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
  2. ●26
    Wie lautet der Ausdruck für das Löslichkeitsprodukt von Silberchlorid, AgCl(s) ⇌ Ag⁺ + Cl⁻?
    Lösung zeigen
    1. Die gesättigte Lösung enthält Ag⁺ und Cl⁻.
    2. Der Feststoff geht nicht ein.
    3. KL = c(Ag⁺) · c(Cl⁻)
    Ergebnis:
    KL = c(Ag⁺) · c(Cl⁻)
  3. ★27
    KL(Calciumcarbonat) = 3,3 · 10⁻⁹ mol²/L², M = 100 g/mol. Das Salz hat das Verhältnis 1 : 1. Bestimme: Welche Löslichkeit hat es in Wasser?
    Lösung zeigen
    1. Beide Ionen haben die Konzentration L, also KL = L².
    2. L = Wurzel aus KL = 57 µmol/L.
    3. In Masse: L · M = 5,7 mg/L
    Ergebnis:
    5,7 mg/L

Vermischte Übungen

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

Üben

  1. ●28
    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
  2. ●29
    Im Gleichgewicht H₂ + I₂ ⇌ 2 HI gilt (in mol/L) c(H₂) = 0,60, c(I₂) = 0,60, c(HI) = 0,80. Bestimme: Wie groß ist K?
    Lösung zeigen
    1. K = c²(HI) : (c(H₂) · c(I₂)).
    2. Einsetzen: c(H₂) = 0,60, c(I₂) = 0,60, c(HI) = 0,80.
    3. K = 1,78
    Ergebnis:
    1,78
  3. ●30
    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
  4. ●31
    Die Hinreaktion von N₂ + 3 H₂ ⇌ 2 NH₃ 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 verkleinert sich
  5. ●32
    Wie reagiert das Gleichgewicht 2 SO₂(g) + O₂(g) ⇌ 2 SO₃(g), wenn SO₃ 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
  6. ●33
    Eine Reaktion hat k(hin) = 4,00 und k(rück) = 1,00 (gleiche Einheit). Bestimme: Wie groß ist K?
    Lösung zeigen
    1. K = k(hin) : k(rück).
    2. K = 4,00 : 1,00
    3. K = 4,00
    Ergebnis:
    4,00

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

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

    34
    In einem geschlossenen Gefäß stellt sich das Gleichgewicht 2 SO₂ + O₂ ⇌ 2 SO₃ ein. Was geschieht, nachdem die Konzentrationen konstant geworden sind?
    Lösung zeigen
    Ergebnis:
    Hin- und Rückreaktion laufen weiter, die Konzentrationen bleiben gleich

  2. Ich formuliere das Massenwirkungsgesetz und deute die Gleichgewichtskonstante K.

    35
    Im Gleichgewicht 2 HI ⇌ H₂ + I₂ gilt (in mol/L) c(HI) = 0,25, c(H₂) = 0,30, c(I₂) = 0,30. Bestimme: Wie groß ist K?
    Lösung zeigen
    Ergebnis:
    1,44

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

    36
    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
    Ergebnis:
    0,67 mol

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

    37
    N₂O₄ (farblos) ⇌ 2 NO₂ (braun) ist endotherm. Das Gefäß wird in heißes Wasser gestellt. Was ist zu beobachten?
    Lösung zeigen
    Ergebnis:
    Die Farbe wird dunkler, es entsteht mehr NO₂

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

    38
    Wie reagiert das Gleichgewicht 2 CO(g) + O₂(g) ⇌ 2 CO₂(g), wenn CO zusätzlich zugegeben wird?
    Lösung zeigen
    Ergebnis:
    Es verschiebt sich zur Produktseite

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

    39
    Eine Reaktion hat k(hin) = 0,50 und k(rück) = 2,00 (gleiche Einheit). Bestimme: Wie groß ist K?
    Lösung zeigen
    Ergebnis:
    0,25

  7. 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?
    Lösung zeigen
    Ergebnis:
    Propansäuremethylester

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

    41
    Im Gleichgewicht N₂O₄ ⇌ 2 NO₂ gilt (in mol/L) c(N₂O₄) = 0,5, c(NO₂) = 2,0. Bestimme: Wie groß ist K?
    Lösung zeigen
    Ergebnis:
    8,00 mol/L

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

    42
    KL(Magnesiumhydroxid) = 5,6 · 10⁻¹² mol³/L³, M = 58 g/mol. Das Salz hat das Verhältnis 1 : 2 (ein Kation, zwei Anionen). Bestimme: Welche Löslichkeit hat es in Wasser?
    Lösung zeigen
    Ergebnis:
    6,5 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

  1. Hin- und Rückreaktion laufen weiter, die Konzentrationen bleiben gleich
  2. Hin- und Rückreaktion laufen weiter, die Konzentrationen bleiben gleich
  3. Es fließt weiter in beide Richtungen gleich viel
  4. 0,25
  5. 1,28
  6. 4,0
  7. 0,75 mol
  8. 1,00 mol
  9. 1,5 mol
  10. Zur Eduktseite, K verkleinert sich
  11. Zur Produktseite, K vergrößert sich
  12. Sie ist endotherm, K steigt mit der Temperatur
  13. Es verschiebt sich gar nicht
  14. Es verschiebt sich gar nicht
  15. Keine Verschiebung, beiderseits gleich viele Teilchen
  16. 0,63
  17. 0,50
  18. K steigt, weil der Quotient k(hin) : k(rück) wächst
  19. Ameisensäureethylester
  20. Alkohol im Überschuss einsetzen oder Wasser entfernen
  21. Zwei Moleküle verbinden sich unter Wasserabspaltung
  22. 2,25 mol/L
  23. Bei niedriger Temperatur wäre die Reaktion zu langsam
  24. 9,00 L/mol
  25. 17 mg/L
  26. KL = c(Ag⁺) · c(Cl⁻)
  27. 5,7 mg/L
  28. Hin- und Rückreaktion laufen weiter, die Konzentrationen bleiben gleich
  29. 1,78
  30. 1,56 mol
  31. Zur Eduktseite, K verkleinert sich
  32. Es verschiebt sich zur Produktseite
  33. 4,00
  34. Hin- und Rückreaktion laufen weiter, die Konzentrationen bleiben gleich
  35. 1,44
  36. 0,67 mol
  37. Die Farbe wird dunkler, es entsteht mehr NO₂
  38. Es verschiebt sich zur Produktseite
  39. 0,25
  40. Propansäuremethylester
  41. 8,00 mol/L
  42. 6,5 mg/L