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Chemie · Klasse 12 · Kapitel

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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 einem geschlossenen Gefäß stellt sich das Gleichgewicht N₂ + 3 H₂ ⇌ 2 NH₃ 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 welchem System stellt sich ein Gleichgewicht ein?
    So fängst du an:
    Das Gleichgewicht braucht beide Reaktionsrichtungen.
    Lösung zeigen
    1. Das Gleichgewicht braucht beide Reaktionsrichtungen.
    2. Die Rückreaktion braucht die Produkte.
    3. Sie dürfen das System nicht verlassen.
    Ergebnis:
    In einem geschlossenen System ohne Stoffaustausch
  2. ●2
    In einem geschlossenen Gefäß stellt sich das Gleichgewicht H₂O(l) ⇌ H₂O(g) in einer verschlossenen Flasche 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
    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

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 2 HI ⇌ H₂ + I₂ gilt (in mol/L) c(HI) = 0,80, c(H₂) = 0,10, c(I₂) = 0,10. Bestimme: Wie groß ist K?
Schritt für Schritt
  1. K = c(H₂) · c(I₂) : c²(HI).
  2. Einsetzen: c(HI) = 0,80, c(H₂) = 0,10, c(I₂) = 0,10.
  3. K = 0,02
  1. K = c(H₂) · c(I₂) : c²(HI).
  2. Einsetzen: c(HI) = 0,80, c(H₂) = 0,10, c(I₂) = 0,10.
  3. K = 0,02
Ergebnis:
0,02

AchtungKoeffizienten nicht als Exponenten geschrieben

So nicht
K = c(NH₃) : (c(N₂) · c(H₂)).
So richtig
Die Koeffizienten der Gleichung werden zu Exponenten: K = c²(NH₃) : (c(N₂) · c³(H₂)).

Schreib die Koeffizienten aus der Gleichung als Hochzahlen an die Konzentrationen.

ÜbenJetzt du

  1. ○4
    Im Gleichgewicht H₂ + I₂ ⇌ 2 HI gilt (in mol/L) c(H₂) = 0,10, c(I₂) = 0,40, c(HI) = 0,80. 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) = 0,10, c(I₂) = 0,40, c(HI) = 0,80.
    3. K = 16,00
    Ergebnis:
    16,00
  2. ●5
    Bei konstanter Temperatur wird mehr Edukt zugegeben. Ändert sich K?
    Lösung zeigen
    1. K ist bei fester Temperatur konstant.
    2. Konzentrationsänderungen verschieben die Lage.
    3. Nach der Einstellung gilt wieder derselbe K-Wert.
    Ergebnis:
    Nein, K hängt nur von der Temperatur ab
  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

H₂ + I₂ ⇌ 2 HI mit K = 16. Je 2,0 mol H₂ und I₂ werden eingesetzt. Bestimme: Wie viel mol HI liegen im Gleichgewicht vor?
Schritt für Schritt
  1. K = (2 x)² : (2,0 − x)² = 16, Wurzel: 2 x : (2,0 − x) = 4.
  2. x = 2,0 · 4 : (2 + 4) = 1,33 mol.
  3. n(HI) = 2 x = 2,67 mol
  1. K = (2 x)² : (2,0 − x)² = 16, Wurzel: 2 x : (2,0 − x) = 4.
  2. x = 2,0 · 4 : (2 + 4) = 1,33 mol.
  3. n(HI) = 2 x = 2,67 mol
Ergebnis:
2,67 mol

AchtungRestmenge statt Produktmenge angegeben

So nicht
Gefragt ist die Menge Ester, ich gebe die Restmenge der Säure an.
So richtig
x ist die Menge des Produkts, 1 − x die Restmenge des Edukts. Gefragt war x.

Schreib neben jede Zahl den Stoff. Lies die Frage noch einmal und wähle die passende Menge.

ÜbenJetzt du

  1. ○7
    A + B ⇌ C + D mit K = 4. Anfangs liegen nur A und B vor, je 3,0 mol. Bestimme: Wie viel mol C liegen im Gleichgewicht vor?
    So fängst du an:
    K = x² : (3,0 − x)² = 4, Wurzel: x : (3,0 − x) = 2.
    Lösung zeigen
    1. K = x² : (3,0 − x)² = 4, Wurzel: x : (3,0 − x) = 2.
    2. x = 3,0 · 2 : (1 + 2)
    3. x = 2,00 mol
    Ergebnis:
    2,00 mol
  2. ●8
    H₂ + I₂ ⇌ 2 HI mit K = 49. 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 = 49, Wurzel: 2 x : (1,5 − x) = 7.
    2. x = 1,5 · 7 : (2 + 7) = 1,17 mol.
    3. n(HI) = 2 x = 2,33 mol
    Ergebnis:
    2,33 mol
  3. ★9
    H₂ + I₂ ⇌ 2 HI mit K = 16. 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 = 16, Wurzel: 2 x : (1,5 − x) = 4.
    2. x = 1,5 · 4 : (2 + 4) = 1,00 mol.
    3. n(HI) = 2 x = 2,00 mol
    Ergebnis:
    2,00 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 C(s) + H₂O(g) ⇌ CO + H₂ ist endotherm. Wie verschiebt sich das Gleichgewicht, wenn die Temperatur erhöht wird?
Schritt für Schritt
  1. Erwärmen begünstigt die endotherme Richtung.
  2. Die Hinreaktion ist endotherm.
  3. Zur Produktseite, K steigt.
  1. Erwärmen begünstigt die endotherme Richtung.
  2. Die Hinreaktion ist endotherm.
  3. 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

  1. ○10
    Die Hinreaktion von 2 SO₂ + O₂ ⇌ 2 SO₃ ist exotherm. 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 exotherm.
    3. Zur Eduktseite, K sinkt.
    Ergebnis:
    Zur Eduktseite, K verkleinert sich
  2. ●11
    Die Hinreaktion von 2 NO₂ ⇌ N₂O₄ 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 steigt
  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 PCl₅(g) ⇌ PCl₃(g) + Cl₂(g), wenn PCl₃ zusätzlich zugegeben wird?
Schritt für Schritt
  1. Das System weicht dem Zwang aus.
  2. Es wirkt der Änderung entgegen.
  3. Es verschiebt sich zur Eduktseite.
  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

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. ○13
    Wie reagiert das Gleichgewicht 2 NH₃(g) ⇌ N₂(g) + 3 H₂(g), wenn N₂ laufend entfernt wird?
    So fängst du an:
    Das System weicht dem Zwang aus.
    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
  2. ●14
    Wie reagiert das Gleichgewicht CaCO₃(s) ⇌ CaO(s) + CO₂(g), wenn CO₂ 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
  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) = 1,00 und k(rück) = 0,80 (gleiche Einheit). Bestimme: Wie groß ist K?
Schritt für Schritt
  1. K = k(hin) : k(rück).
  2. K = 1,00 : 0,80
  3. K = 1,25
  1. K = k(hin) : k(rück).
  2. K = 1,00 : 0,80
  3. K = 1,25
Ergebnis:
1,25

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. ○16
    Eine Reaktion hat k(hin) = 0,50 und k(rück) = 2,00 (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 : 2,00
    3. K = 0,25
    Ergebnis:
    0,25
  2. ●17
    Eine Reaktion hat k(hin) = 0,40 und k(rück) = 0,10 (gleiche Einheit). Bestimme: Wie groß ist K?
    Lösung zeigen
    1. K = k(hin) : k(rück).
    2. K = 0,40 : 0,10
    3. K = 4,0
    Ergebnis:
    4,0
  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 Essigsäure und Methanol entsteht bei der säurekatalysierten Estersynthese ein Ester. Wie heißt er?
Schritt für Schritt
  1. Die Säure Essigsäure liefert den Säureteil.
  2. Der Alkohol Methanol liefert den Rest methyl.
  3. Der Ester heißt Essigsäuremethylester.
  1. Die Säure Essigsäure liefert den Säureteil.
  2. Der Alkohol Methanol liefert den Rest methyl.
  3. Der Ester heißt Essigsäuremethylester.
Ergebnis:
Essigsäuremethylester

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 Essigsäure und Ethanol entsteht bei der säurekatalysierten Estersynthese ein Ester. Wie heißt er?
    So fängst du an:
    Die Säure Essigsäure liefert den Säureteil.
    Lösung zeigen
    1. Die Säure Essigsäure liefert den Säureteil.
    2. Der Alkohol Ethanol liefert den Rest ethyl.
    3. Der Ester heißt Essigsäureethylester.
    Ergebnis:
    Essigsäureethylester
  2. ●20
    Aus Propansäure und Propan-1-ol entsteht bei der säurekatalysierten Estersynthese ein Ester. Wie heißt er?
    Lösung zeigen
    1. Die Säure Propansäure liefert den Säureteil.
    2. Der Alkohol Propan-1-ol liefert den Rest propyl.
    3. Der Ester heißt Propansäurepropylester.
    Ergebnis:
    Propansäurepropylester
  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 CO + 2 H₂ ⇌ CH₃OH gilt (in mol/L) c(CO) = 2,0, c(H₂) = 0,5, c(CH₃OH) = 4,0. Bestimme: Wie groß ist K?
Schritt für Schritt
  1. K = c(CH₃OH) : (c(CO) · c²(H₂)).
  2. Einsetzen: c(CO) = 2,0, c(H₂) = 0,5, c(CH₃OH) = 4,0.
  3. K = 8,00 L²/mol²
  1. K = c(CH₃OH) : (c(CO) · c²(H₂)).
  2. Einsetzen: c(CO) = 2,0, c(H₂) = 0,5, c(CH₃OH) = 4,0.
  3. K = 8,00 L²/mol²
Ergebnis:
8,00 L²/mol²

AchtungTechnische Temperatur nur nach der Lage gewählt

So nicht
Für hohe Ausbeute braucht die Synthese eine hohe Temperatur oder eine tiefe, ohne Kompromiss.
So richtig
Tiefe Temperatur erhöht bei exothermer Reaktion die Ausbeute, macht aber die Reaktion zu langsam. Etwa 450 Grad Celsius sind ein Kompromiss.

Nenne zwei Fragen: Was verbessert die Lage? Was verbessert die Geschwindigkeit? Wähle dann einen Kompromiss.

ÜbenJetzt du

  1. ○22
    Die Ammoniaksynthese ist exotherm. Technisch arbeitet man bei etwa 450 Grad Celsius und nicht bei Raumtemperatur. Warum?
    So fängst du an:
    Tiefe Temperatur begünstigt die exotherme Hinreaktion.
    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
  2. ●23
    Im Gleichgewicht N₂ + 3 H₂ ⇌ 2 NH₃ gilt (in mol/L) c(N₂) = 0,5, c(H₂) = 1,0, c(NH₃) = 1,0. Bestimme: Wie groß ist K?
    Lösung zeigen
    1. K = c²(NH₃) : (c(N₂) · c³(H₂)).
    2. Einsetzen: c(N₂) = 0,5, c(H₂) = 1,0, c(NH₃) = 1,0.
    3. K = 2,00 L²/mol²
    Ergebnis:
    2,00 L²/mol²
  3. ★24
    Im Gleichgewicht 2 SO₂ + O₂ ⇌ 2 SO₃ gilt (in mol/L) c(SO₂) = 2,0, c(O₂) = 0,5, c(SO₃) = 1,0. Bestimme: Wie groß ist K?
    Lösung zeigen
    1. K = c²(SO₃) : (c²(SO₂) · c(O₂)).
    2. Einsetzen: c(SO₂) = 2,0, c(O₂) = 0,5, c(SO₃) = 1,0.
    3. K = 0,50 L/mol
    Ergebnis:
    0,50 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)

Die Löslichkeit von Calciumhydroxid in Wasser soll verringert werden. Welche Maßnahme wirkt?
Schritt für Schritt
  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.
  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 Calciumchloridlösung 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

  1. ○25
    Die Löslichkeit von Bariumsulfat in Wasser soll verringert werden. Welche Maßnahme wirkt?
    So fängst du an:
    Gemeinsame Ionen erhöhen eine Konzentration im KL-Ausdruck.
    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 Natriumsulfatlösung sinkt die Löslichkeit
  2. ●26
    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?
    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 = 2,3 µmol/L.
    3. In Masse: L · M = 0,21 mg/L
    Ergebnis:
    0,21 mg/L
  3. ★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

  1. ●28
    Für eine Reaktion gilt K = 10⁻⁴ bei 25 Grad Celsius. Was sagt das?
    Lösung zeigen
    1. K ist Zähler durch Nenner, Produkte durch Edukte.
    2. K ist sehr klein, also ist der Zähler klein.
    3. Die Edukte überwiegen.
    Ergebnis:
    Im Gleichgewicht überwiegen die Edukte
  2. ●29
    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
  3. ●30
    Wie reagiert das Gleichgewicht CO(g) + 2 H₂(g) ⇌ CH₃OH(g), wenn der Druck durch Verkleinern des Volumens erhöht wird?
    Lösung zeigen
    1. Gasteilchen links: 3, rechts: 1.
    2. Höherer Druck begünstigt die Seite mit weniger Gasteilchen.
    3. Es verschiebt sich zur Produktseite.
    Ergebnis:
    Es verschiebt sich zur Produktseite
  4. ●31
    Eine Reaktion hat k(hin) = 0,20 und k(rück) = 0,25 (gleiche Einheit). Bestimme: Wie groß ist K?
    Lösung zeigen
    1. K = k(hin) : k(rück).
    2. K = 0,20 : 0,25
    3. K = 0,80
    Ergebnis:
    0,80
  5. ●32
    Aus Ameisensäure und Methanol entsteht bei der säurekatalysierten Estersynthese ein Ester. Wie heißt er?
    Lösung zeigen
    1. Die Säure Ameisensäure liefert den Säureteil.
    2. Der Alkohol Methanol liefert den Rest methyl.
    3. Der Ester heißt Ameisensäuremethylester.
    Ergebnis:
    Ameisensäuremethylester
  6. ●33
    Im Gleichgewicht N₂ + 3 H₂ ⇌ 2 NH₃ gilt (in mol/L) c(N₂) = 1,5, c(H₂) = 1,5, c(NH₃) = 1,5. Bestimme: Wie groß ist K?
    Lösung zeigen
    1. K = c²(NH₃) : (c(N₂) · c³(H₂)).
    2. Einsetzen: c(N₂) = 1,5, c(H₂) = 1,5, c(NH₃) = 1,5.
    3. K = 0,44 L²/mol²
    Ergebnis:
    0,44 L²/mol²

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 H₂ + I₂ ⇌ 2 HI 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 H₂ + I₂ ⇌ 2 HI gilt (in mol/L) c(H₂) = 0,10, c(I₂) = 0,25, c(HI) = 0,80. Bestimme: Wie groß ist K?
    Lösung zeigen
    Ergebnis:
    25,60

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

    36
    H₂ + I₂ ⇌ 2 HI mit K = 49. Je 1,5 mol H₂ und I₂ werden eingesetzt. Bestimme: Wie viel mol HI liegen im Gleichgewicht vor?
    Lösung zeigen
    Ergebnis:
    2,33 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
    Bei N₂ + 3 H₂ ⇌ 2 NH₃ wird zusätzlich H₂ eingeleitet. Was geschieht?
    Lösung zeigen
    Ergebnis:
    Es verschiebt sich zur Produktseite, mehr NH₃ entsteht

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

    39
    Eine Reaktion hat k(hin) = 0,80 und k(rück) = 0,80 (gleiche Einheit). Bestimme: Wie groß ist K?
    Lösung zeigen
    Ergebnis:
    1,00

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

    40
    Welche Rolle spielt die Säure bei der Estersynthese?
    Lösung zeigen
    Ergebnis:
    Sie protoniert die Carbonylgruppe und aktiviert sie

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

    41
    Im Gleichgewicht N₂ + 3 H₂ ⇌ 2 NH₃ gilt (in mol/L) c(N₂) = 4,0, c(H₂) = 1,5, c(NH₃) = 4,0. Bestimme: Wie groß ist K?
    Lösung zeigen
    Ergebnis:
    1,19 L²/mol²

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

    42
    Die Löslichkeit von Silberchlorid in Wasser soll verringert werden. Welche Maßnahme wirkt?
    Lösung zeigen
    Ergebnis:
    Nach Zugabe von Natriumchloridlösung sinkt die Löslichkeit

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. In einem geschlossenen System ohne Stoffaustausch
  2. Hin- und Rückreaktion laufen weiter, die Konzentrationen bleiben gleich
  3. Hin- und Rückreaktion laufen weiter, die Konzentrationen bleiben gleich
  4. 16,00
  5. Nein, K hängt nur von der Temperatur ab
  6. 4,0
  7. 2,00 mol
  8. 2,33 mol
  9. 2,00 mol
  10. Zur Eduktseite, K verkleinert sich
  11. Zur Produktseite, K steigt
  12. Sie ist endotherm, K steigt mit der Temperatur
  13. Es verschiebt sich zur Produktseite
  14. Es verschiebt sich zur Produktseite
  15. Keine Verschiebung, beiderseits gleich viele Teilchen
  16. 0,25
  17. 4,0
  18. K steigt, weil der Quotient k(hin) : k(rück) wächst
  19. Essigsäureethylester
  20. Propansäurepropylester
  21. Zwei Moleküle verbinden sich unter Wasserabspaltung
  22. Bei niedriger Temperatur wäre die Reaktion zu langsam
  23. 2,00 L²/mol²
  24. 0,50 L/mol
  25. Nach Zugabe von Natriumsulfatlösung sinkt die Löslichkeit
  26. 0,21 mg/L
  27. Erst fast konstant, dann ansteigend
  28. Im Gleichgewicht überwiegen die Edukte
  29. K sinkt, das Gleichgewicht verschiebt sich zu den Edukten
  30. Es verschiebt sich zur Produktseite
  31. 0,80
  32. Ameisensäuremethylester
  33. 0,44 L²/mol²
  34. Hin- und Rückreaktion laufen weiter, die Konzentrationen bleiben gleich
  35. 25,60
  36. 2,33 mol
  37. Die Farbe wird dunkler, es entsteht mehr NO₂
  38. Es verschiebt sich zur Produktseite, mehr NH₃ entsteht
  39. 1,00
  40. Sie protoniert die Carbonylgruppe und aktiviert sie
  41. 1,19 L²/mol²
  42. Nach Zugabe von Natriumchloridlösung sinkt die Löslichkeit