Chemie · Klasse 12 · Kapitel

Umkehrbare Reaktionen – Hin- und Rückreaktion

Entdecken Frage, Vorstellung, Bild
Merken kommt ins Heft
Beispiel vorgerechnet, Schritt für Schritt
Üben selbst rechnen
Achtung typischer Fehler
Weiterdenken zum Knobeln und Vernetzen

○ 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

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 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
In einem geschlossenen Gefäß stellt sich das Gleichgewicht CO + H₂O ⇌ CO₂ + H₂ 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
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

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

Für eine Reaktion gilt K = 10⁻⁴ bei 25 Grad Celsius. Was sagt das?

Schritt für Schritt

K ist Zähler durch Nenner, Produkte durch Edukte.
K ist sehr klein, also ist der Zähler klein.
Die Edukte überwiegen.

K ist Zähler durch Nenner, Produkte durch Edukte.
K ist sehr klein, also ist der Zähler klein.
Die Edukte überwiegen.

Ergebnis:

Im Gleichgewicht überwiegen die Edukte

AchtungKleines K als viele Produkte gedeutet

So nicht

Ein sehr kleines K bedeutet, dass die Produkte überwiegen.

So richtig

Ein kleines K bedeutet kleinen Zähler: Die Edukte überwiegen im Gleichgewicht.

Berechne das Verhältnis Produkte zu Edukte für K = 10⁻⁴ und lies ab, welche Seite überwiegt.

ÜbenJetzt du

○4
Im Gleichgewicht H₂ + I₂ ⇌ 2 HI gilt (in mol/L) c(H₂) = 0,50, c(I₂) = 0,80, 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) = 0,50, c(I₂) = 0,80, c(HI) = 0,30.
3. K = 0,22
Ergebnis:
0,22
●5
Im Gleichgewicht A + B ⇌ C + D gilt (in mol/L) c(A) = 0,50, c(B) = 0,60, c(C) = 0,80, c(D) = 0,60. Bestimme: Wie groß ist K?
Lösung zeigen
1. K = c(C) · c(D) : (c(A) · c(B)).
2. Einsetzen: c(A) = 0,50, c(B) = 0,60, c(C) = 0,80, c(D) = 0,60.
3. K = 1,60
Ergebnis:
1,60
★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 = 49. Je 3,0 mol H₂ und I₂ werden eingesetzt. Bestimme: Wie viel mol HI liegen im Gleichgewicht vor?

Schritt für Schritt

K = (2 x)² : (3,0 − x)² = 49, Wurzel: 2 x : (3,0 − x) = 7.
x = 3,0 · 7 : (2 + 7) = 2,33 mol.
n(HI) = 2 x = 4,67 mol

K = (2 x)² : (3,0 − x)² = 49, Wurzel: 2 x : (3,0 − x) = 7.
x = 3,0 · 7 : (2 + 7) = 2,33 mol.
n(HI) = 2 x = 4,67 mol

Ergebnis:

4,67 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
A + B ⇌ C + D mit K = 25. Anfangs liegen nur A und B vor, je 0,5 mol. Bestimme: Wie viel mol C liegen im Gleichgewicht vor?
So fängst du an:
K = x² : (0,5 − x)² = 25, Wurzel: x : (0,5 − x) = 5.
Lösung zeigen
1. K = x² : (0,5 − x)² = 25, Wurzel: x : (0,5 − x) = 5.
2. x = 0,5 · 5 : (1 + 5)
3. x = 0,42 mol
Ergebnis:
0,42 mol
●8
Was bedeutet Δν = 0 für die Rechnung mit dem Massenwirkungsgesetz?
Lösung zeigen
1. Δν = 0: Auf beiden Seiten stehen gleich viele Teilchen.
2. Im Quotienten kürzt sich das Volumen heraus.
3. Man kann mit Stoffmengen rechnen.
Ergebnis:
Das Volumen kürzt sich heraus, Stoffmengen genügen
★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 Ammoniaksynthese ist exotherm. Was geschieht mit K, wenn die Temperatur steigt?

Schritt für Schritt

Erwärmen begünstigt die endotherme Richtung.
Bei exothermer Hinreaktion ist das die Rückreaktion.
K sinkt.

Erwärmen begünstigt die endotherme Richtung.
Bei exothermer Hinreaktion ist das die Rückreaktion.
K sinkt.

Ergebnis:

K sinkt, das Gleichgewicht verschiebt sich zu den Edukten

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 H₂ + I₂ ⇌ 2 HI 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
●11
Die Hinreaktion von 2 NO₂ ⇌ N₂O₄ 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
★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 2 SO₂(g) + O₂(g) ⇌ 2 SO₃(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 überhaupt 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 N₂ + 3 H₂ ⇌ 2 NH₃ wird zusätzlich H₂ eingeleitet. Was geschieht?
So fängst du an:
Mehr H₂ ist ein Zwang.
Lösung zeigen
1. Mehr H₂ ist ein Zwang.
2. Das System verbraucht H₂.
3. Es entsteht mehr NH₃.
Ergebnis:
Es verschiebt sich zur Produktseite, mehr NH₃ entsteht
●14
Wie reagiert das Gleichgewicht H₂(g) + I₂(g) ⇌ 2 HI(g), wenn HI 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
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

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) = 0,40 und k(rück) = 1,00 (gleiche Einheit). Bestimme: Wie groß ist K?

Schritt für Schritt

K = k(hin) : k(rück).
K = 0,40 : 1,00
K = 0,40

K = k(hin) : k(rück).
K = 0,40 : 1,00
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

○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
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
★18
Eine Reaktion hat k(hin) = 1,00 und k(rück) = 2,00 (gleiche Einheit). Bestimme: Wie groß ist K?
Lösung zeigen
1. K = k(hin) : k(rück).
2. K = 1,00 : 2,00
3. K = 0,50
Ergebnis:
0,50

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 Butan-1-ol entsteht bei der säurekatalysierten Estersynthese ein Ester. Wie heißt er?

Schritt für Schritt

Die Säure Essigsäure liefert den Säureteil.
Der Alkohol Butan-1-ol liefert den Rest butyl.
Der Ester heißt Essigsäurebutylester.

Die Säure Essigsäure liefert den Säureteil.
Der Alkohol Butan-1-ol liefert den Rest butyl.
Der Ester heißt Essigsäurebutylester.

Ergebnis:

Essigsäurebutylester

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 Essigsäure und Pentan-1-ol 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 Pentan-1-ol liefert den Rest pentyl.
3. Der Ester heißt Essigsäurepentylester.
Ergebnis:
Essigsäurepentylester
●20
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
★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 N₂O₄ ⇌ 2 NO₂ gilt (in mol/L) c(N₂O₄) = 2,0, c(NO₂) = 1,0. Bestimme: Wie groß ist K?

Schritt für Schritt

K = c²(NO₂) : (c(N₂O₄)).
Einsetzen: c(N₂O₄) = 2,0, c(NO₂) = 1,0.
K = 0,50 mol/L

K = c²(NO₂) : (c(N₂O₄)).
Einsetzen: c(N₂O₄) = 2,0, c(NO₂) = 1,0.
K = 0,50 mol/L

Ergebnis:

0,50 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 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?
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) = 2,0, c(O₂) = 0,5, c(SO₃) = 1,0.
3. K = 0,50 L/mol
Ergebnis:
0,50 L/mol
●23
Im Gleichgewicht N₂ + 3 H₂ ⇌ 2 NH₃ gilt (in mol/L) c(N₂) = 0,5, c(H₂) = 0,5, c(NH₃) = 1,5. Bestimme: Wie groß ist K?
Lösung zeigen
1. K = c²(NH₃) : (c(N₂) · c³(H₂)).
2. Einsetzen: c(N₂) = 0,5, c(H₂) = 0,5, c(NH₃) = 1,5.
3. K = 36,00 L²/mol²
Ergebnis:
36,00 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 Silberbromid 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 Kaliumbromidlösung 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
Die Löslichkeit von Magnesiumhydroxid 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 Magnesiumsulfatlösung sinkt die Löslichkeit
●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
★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

●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
●29
Im Gleichgewicht CO + H₂O ⇌ CO₂ + H₂ gilt (in mol/L) c(CO) = 0,20, c(H₂O) = 0,20, c(CO₂) = 0,20, c(H₂) = 0,25. Bestimme: Wie groß ist K?
Lösung zeigen
1. K = c(CO₂) · c(H₂) : (c(CO) · c(H₂O)).
2. Einsetzen: c(CO) = 0,20, c(H₂O) = 0,20, c(CO₂) = 0,20, c(H₂) = 0,25.
3. K = 1,25
Ergebnis:
1,25
●30
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
●31
Ein Katalysator wird zu einem Gleichgewichtsgemisch gegeben. Was bewirkt er für die Lage?
Lösung zeigen
1. Der Katalysator senkt die Aktivierungsenergie beider Richtungen.
2. Beide Reaktionen werden gleich stark beschleunigt.
3. Die Lage bleibt, das Gleichgewicht ist früher erreicht.
Ergebnis:
Die Lage bleibt gleich, nur die Einstellung geht schneller
●32
Eine Reaktion hat k(hin) = 0,80 und k(rück) = 0,25 (gleiche Einheit). Bestimme: Wie groß ist K?
Lösung zeigen
1. K = k(hin) : k(rück).
2. K = 0,80 : 0,25
3. K = 3,20
Ergebnis:
3,20
●33
Wie heißt der Teilschritt, in dem das Alkoholmolekül an den protonierten Carbonylkohlenstoff tritt?
Lösung zeigen
1. Der Alkohol hat freie Elektronenpaare am Sauerstoff.
2. Er greift den positivierten Kohlenstoff an.
3. Dieser Teilschritt heißt nucleophiler Angriff.
Ergebnis:
Nucleophiler Angriff

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 NH₄Cl(s) ⇌ NH₃(g) + HCl(g) 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 A + B ⇌ C + D gilt (in mol/L) c(A) = 0,60, c(B) = 0,50, c(C) = 0,80, c(D) = 0,60. Bestimme: Wie groß ist K?
Lösung zeigen
Ergebnis:
1,60
Ich berechne Gleichgewichtskonzentrationen mit dem Massenwirkungsgesetz für Reaktionen mit Δν = 0, auch bei der Estersynthese.
36
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
Ergebnis:
1,00 mol
Ich beschreibe die Temperaturabhängigkeit von K und ihren Einfluss auf die Gleichgewichtslage.
37
Die Hinreaktion von C(s) + H₂O(g) ⇌ CO + H₂ ist endotherm. Wie verschiebt sich das Gleichgewicht, wenn die Temperatur erhöht wird?
Lösung zeigen
Ergebnis:
Zur Produktseite, K steigt
Ich sage mit dem Prinzip von Le Chatelier die Wirkung von Konzentration, Druck und Katalysator voraus.
38
Wie reagiert das Gleichgewicht N₂(g) + 3 H₂(g) ⇌ 2 NH₃(g), wenn der Druck durch Verkleinern des Volumens erhöht 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) = 0,20 und k(rück) = 1,00 (gleiche Einheit). Bestimme: Wie groß ist K?
Lösung zeigen
Ergebnis:
0,20
Ich erkläre die säurekatalysierte Estersynthese mechanistisch und die Rolle des Katalysators (Leistungskurs).
40
Aus Propansäure und Ethanol entsteht bei der säurekatalysierten Estersynthese ein Ester. Wie heißt er?
Lösung zeigen
Ergebnis:
Propansäureethylester
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) = 0,5, c(H₂) = 3,0, c(NH₃) = 4,0. Bestimme: Wie groß ist K?
Lösung zeigen
Ergebnis:
1,19 L²/mol²
Ich beschreibe das Löslichkeitsgleichgewicht mit dem Löslichkeitsprodukt und die konduktometrische Fällungstitration (Leistungskurs).
42
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?
Lösung zeigen
Ergebnis:
621 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
Hin- und Rückreaktion laufen weiter, die Konzentrationen bleiben gleich
0,22
1,60
4,0
0,42 mol
Das Volumen kürzt sich heraus, Stoffmengen genügen
1,5 mol
Zur Eduktseite, K verkleinert sich
Zur Eduktseite, K sinkt
Sie ist endotherm, K steigt mit der Temperatur
Es verschiebt sich zur Produktseite, mehr NH₃ entsteht
Es verschiebt sich Richtung Eduktseite
Es verschiebt sich zur Produktseite
8,00
0,80
0,50
Essigsäurepentylester
Ameisensäuremethylester
Zwei Moleküle verbinden sich unter Wasserabspaltung
0,50 L/mol
36,00 L²/mol²
4,5 L²/mol²
Nach Zugabe von Magnesiumsulfatlösung sinkt die Löslichkeit
0,21 mg/L
5,7 mg/L
Hin- und Rückreaktion laufen weiter, die Konzentrationen bleiben gleich
1,25
Zur Eduktseite, K verkleinert sich
Die Lage bleibt gleich, nur die Einstellung geht schneller
3,20
Nucleophiler Angriff
Hin- und Rückreaktion laufen weiter, die Konzentrationen bleiben gleich
1,60
1,00 mol
Zur Produktseite, K steigt
Es verschiebt sich zur Produktseite
0,20
Propansäureethylester
1,19 L²/mol²
621 mg/L