Zum Inhalt springen
Anmelden

Chemie · Klasse 12 · Kapitel

Andere ZahlenBasiswissenAlle 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

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?
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 CH₃COOH + C₂H₅OH ⇌ CH₃COOC₂H₅ + H₂O 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 N₂O₄ ⇌ 2 NO₂ 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 2 SO₂ + O₂ ⇌ 2 SO₃ 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 CO + H₂O ⇌ CO₂ + H₂ gilt (in mol/L) c(CO) = 0,80, c(H₂O) = 0,60, c(CO₂) = 0,30, c(H₂) = 0,50. Bestimme: Wie groß ist K?
Schritt für Schritt
  1. K = c(CO₂) · c(H₂) : (c(CO) · c(H₂O)).
  2. Einsetzen: c(CO) = 0,80, c(H₂O) = 0,60, c(CO₂) = 0,30, c(H₂) = 0,50.
  3. K = 0,31
  1. K = c(CO₂) · c(H₂) : (c(CO) · c(H₂O)).
  2. Einsetzen: c(CO) = 0,80, c(H₂O) = 0,60, c(CO₂) = 0,30, c(H₂) = 0,50.
  3. K = 0,31
Ergebnis:
0,31

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. ○4
    Im Gleichgewicht 2 HI ⇌ H₂ + I₂ gilt (in mol/L) c(HI) = 0,25, c(H₂) = 0,10, c(I₂) = 0,30. 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) = 0,25, c(H₂) = 0,10, c(I₂) = 0,30.
    3. K = 0,48
    Ergebnis:
    0,48
  2. ●5
    Im Gleichgewicht 2 HI ⇌ H₂ + I₂ gilt (in mol/L) c(HI) = 0,30, c(H₂) = 0,60, c(I₂) = 0,50. Bestimme: Wie groß ist K?
    Lösung zeigen
    1. K = c(H₂) · c(I₂) : c²(HI).
    2. Einsetzen: c(HI) = 0,30, c(H₂) = 0,60, c(I₂) = 0,50.
    3. K = 3,33
    Ergebnis:
    3,33
  3. ★6
    Im Gleichgewicht CO + H₂O ⇌ CO₂ + H₂ gilt (in mol/L) c(CO) = 0,10, c(H₂O) = 0,40, c(CO₂) = 0,10, c(H₂) = 0,80. Bestimme: Wie groß ist K?
    Lösung zeigen
    1. K = c(CO₂) · c(H₂) : (c(CO) · c(H₂O)).
    2. Einsetzen: c(CO) = 0,10, c(H₂O) = 0,40, c(CO₂) = 0,10, c(H₂) = 0,80.
    3. K = 2,00
    Ergebnis:
    2,00

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 = 25. Je 0,5 mol H₂ und I₂ werden eingesetzt. Bestimme: Wie viel mol HI liegen im Gleichgewicht vor?
Schritt für Schritt
  1. K = (2 x)² : (0,5 − x)² = 25, Wurzel: 2 x : (0,5 − x) = 5.
  2. x = 0,5 · 5 : (2 + 5) = 0,36 mol.
  3. n(HI) = 2 x = 0,71 mol
  1. K = (2 x)² : (0,5 − x)² = 25, Wurzel: 2 x : (0,5 − x) = 5.
  2. x = 0,5 · 5 : (2 + 5) = 0,36 mol.
  3. n(HI) = 2 x = 0,71 mol
Ergebnis:
0,71 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 = 49. 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 = 49, Wurzel: 2 x : (0,5 − x) = 7.
    Lösung zeigen
    1. K = (2 x)² : (0,5 − x)² = 49, Wurzel: 2 x : (0,5 − x) = 7.
    2. x = 0,5 · 7 : (2 + 7) = 0,39 mol.
    3. n(HI) = 2 x = 0,78 mol
    Ergebnis:
    0,78 mol
  2. ●8
    H₂ + I₂ ⇌ 2 HI mit K = 9. 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 = 9, Wurzel: 2 x : (1,0 − x) = 3.
    2. x = 1,0 · 3 : (2 + 3) = 0,60 mol.
    3. n(HI) = 2 x = 1,20 mol
    Ergebnis:
    1,20 mol
  3. ★9
    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?
    Lösung zeigen
    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

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 CaCO₃(s) ⇌ CaO(s) + CO₂(g) ist endotherm. Wie verschiebt sich das Gleichgewicht, wenn die Temperatur gesenkt wird?
Schritt für Schritt
  1. Abkühlen begünstigt die exotherme Richtung.
  2. Die Hinreaktion ist endotherm.
  3. Zur Eduktseite, K sinkt.
  1. Abkühlen begünstigt die exotherme Richtung.
  2. Die Hinreaktion ist endotherm.
  3. Zur Eduktseite, K sinkt.
Ergebnis:
Zur Eduktseite, K verkleinert sich

AchtungWirkung der Temperatur falsch vorhergesagt

So nicht
Erwärmen begünstigt immer die Hinreaktion oder die Reaktion zu den Produkten.
So richtig
Erwärmen begünstigt die endotherme Richtung. Ist die Hinreaktion exotherm, ist das die Rückreaktion.

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

ÜbenJetzt du

  1. ○10
    Die Ammoniaksynthese ist exotherm. Was geschieht mit K, wenn die Temperatur steigt?
    So fängst du an:
    Erwärmen begünstigt die endotherme Richtung.
    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
  2. ●11
    Die Hinreaktion von PCl₅ ⇌ PCl₃ + Cl₂ 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 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

Bei N₂ + 3 H₂ ⇌ 2 NH₃ wird zusätzlich H₂ eingeleitet. Was geschieht?
Schritt für Schritt
  1. Mehr H₂ ist ein Zwang.
  2. Das System verbraucht H₂.
  3. Es entsteht mehr NH₃.
  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

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 N₂O₄(g) ⇌ 2 NO₂(g), wenn ein Katalysator zugegeben wird?
    So fängst du an:
    Ein Katalysator beschleunigt Hin- und Rückreaktion gleichermaßen.
    Lösung zeigen
    1. Ein Katalysator beschleunigt Hin- und Rückreaktion gleichermaßen.
    2. Die Lage ändert sich nicht.
    3. Es verschiebt sich gar nicht.
    Ergebnis:
    Es verschiebt sich überhaupt nicht
  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) = 0,80 und k(rück) = 2,00 (gleiche Einheit). Bestimme: Wie groß ist K?
Schritt für Schritt
  1. K = k(hin) : k(rück).
  2. K = 0,80 : 2,00
  3. K = 0,40
  1. K = k(hin) : k(rück).
  2. K = 0,80 : 2,00
  3. K = 0,40
Ergebnis:
0,40

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

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
    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
  3. ★21
    Aus Essigsäure und Methanol entsteht bei der säurekatalysierten Estersynthese ein Ester. Wie heißt er?
    Lösung zeigen
    1. Die Säure Essigsäure liefert den Säureteil.
    2. Der Alkohol Methanol liefert den Rest methyl.
    3. Der Ester heißt Essigsäuremethylester.
    Ergebnis:
    Essigsäuremethylester

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 2 SO₂ + O₂ ⇌ 2 SO₃ gilt (in mol/L) c(SO₂) = 1,0, c(O₂) = 3,0, c(SO₃) = 1,0. Bestimme: Wie groß ist K?
Schritt für Schritt
  1. K = c²(SO₃) : (c²(SO₂) · c(O₂)).
  2. Einsetzen: c(SO₂) = 1,0, c(O₂) = 3,0, c(SO₃) = 1,0.
  3. K = 0,33 L/mol
  1. K = c²(SO₃) : (c²(SO₂) · c(O₂)).
  2. Einsetzen: c(SO₂) = 1,0, c(O₂) = 3,0, c(SO₃) = 1,0.
  3. K = 0,33 L/mol
Ergebnis:
0,33 L/mol

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. ○22
    Im Gleichgewicht 2 SO₂ + O₂ ⇌ 2 SO₃ gilt (in mol/L) c(SO₂) = 2,0, c(O₂) = 2,0, 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) = 2,0, c(O₂) = 2,0, c(SO₃) = 2,0.
    3. K = 0,50 L/mol
    Ergebnis:
    0,50 L/mol
  2. ●23
    Das Ammoniak wird laufend aus dem Gasgemisch auskondensiert. Wozu dient das?
    Lösung zeigen
    1. Das Entfernen eines Produkts ist ein Zwang.
    2. Das System weicht aus und bildet neues Produkt.
    3. Das nicht umgesetzte Gas wird zurückgeführt.
    Ergebnis:
    Das Gleichgewicht verschiebt sich dadurch zum Ammoniak
  3. ★24
    Im Gleichgewicht 2 SO₂ + O₂ ⇌ 2 SO₃ gilt (in mol/L) c(SO₂) = 0,5, c(O₂) = 1,5, c(SO₃) = 4,0. Bestimme: Wie groß ist K?
    Lösung zeigen
    1. K = c²(SO₃) : (c²(SO₂) · c(O₂)).
    2. Einsetzen: c(SO₂) = 0,5, c(O₂) = 1,5, c(SO₃) = 4,0.
    3. K = 42,67 L/mol
    Ergebnis:
    42,67 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(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?
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 = 112 µmol/L.
  3. In Masse: L · M = 6,5 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 = 112 µmol/L.
  3. In Masse: L · M = 6,5 mg/L
Ergebnis:
6,5 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(Bariumcarbonat) = 5,1 · 10⁻⁹ mol²/L², M = 197 g/mol. Das Salz hat das Verhältnis 1 : 1. Bestimme: Welche Löslichkeit hat es in Wasser?
    So fängst du an:
    Beide Ionen haben die Konzentration L, also KL = L².
    Lösung zeigen
    1. Beide Ionen haben die Konzentration L, also KL = L².
    2. L = Wurzel aus KL = 71 µmol/L.
    3. In Masse: L · M = 14 mg/L
    Ergebnis:
    14 mg/L
  2. ●26
    Zu einer gesättigten Silberchloridlösung wird Natriumchloridlösung gegeben. Was geschieht?
    Lösung zeigen
    1. Die Chloridkonzentration steigt.
    2. Das Ionenprodukt übersteigt KL.
    3. Silberchlorid fällt aus, bis wieder KL gilt.
    Ergebnis:
    Es fällt zusätzlich Silberchlorid aus, die Löslichkeit sinkt
  3. ★27
    Die Löslichkeit von Calciumhydroxid 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 Calciumchloridlösung sinkt die Löslichkeit

Vermischte Übungen

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

Üben

  1. ●28
    Im Gleichgewicht CO + H₂O ⇌ CO₂ + H₂ gilt (in mol/L) c(CO) = 0,80, c(H₂O) = 0,30, c(CO₂) = 0,20, c(H₂) = 0,80. Bestimme: Wie groß ist K?
    Lösung zeigen
    1. K = c(CO₂) · c(H₂) : (c(CO) · c(H₂O)).
    2. Einsetzen: c(CO) = 0,80, c(H₂O) = 0,30, c(CO₂) = 0,20, c(H₂) = 0,80.
    3. K = 0,67
    Ergebnis:
    0,67
  2. ●29
    A + B ⇌ C + D mit K = 25. 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 : (2,0 − x)² = 25, Wurzel: x : (2,0 − x) = 5.
    2. x = 2,0 · 5 : (1 + 5)
    3. x = 1,67 mol
    Ergebnis:
    1,67 mol
  3. ●30
    Warum verschiebt Erwärmung ein Gleichgewicht zur endothermen Seite?
    Lösung zeigen
    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
  4. ●31
    Wie reagiert das Gleichgewicht CO(g) + 2 H₂(g) ⇌ CH₃OH(g), wenn CO zusätzlich zugegeben 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
  5. ●32
    Eine Reaktion hat k(hin) = 1,00 und k(rück) = 0,25 (gleiche Einheit). Bestimme: Wie groß ist K?
    Lösung zeigen
    1. K = k(hin) : k(rück).
    2. K = 1,00 : 0,25
    3. K = 4,00
    Ergebnis:
    4,00
  6. ●33
    Aus Buttersäure und Ethanol entsteht bei der säurekatalysierten Estersynthese ein Ester. Wie heißt er?
    Lösung zeigen
    1. Die Säure Buttersäure liefert den Säureteil.
    2. Der Alkohol Ethanol liefert den Rest ethyl.
    3. Der Ester heißt Buttersäureethylester.
    Ergebnis:
    Buttersäureethylester

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 CH₃COOH + C₂H₅OH ⇌ CH₃COOC₂H₅ + H₂O 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
    Für eine Reaktion gilt K = 10⁻⁴ bei 25 Grad Celsius. Was sagt das?
    Lösung zeigen
    Ergebnis:
    Im Gleichgewicht überwiegen die Edukte

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

    36
    H₂ + I₂ ⇌ 2 HI mit K = 16. Je 0,5 mol H₂ und I₂ werden eingesetzt. Bestimme: Wie viel mol HI liegen im Gleichgewicht vor?
    Lösung zeigen
    Ergebnis:
    0,67 mol

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

    37
    Die Hinreaktion von CaCO₃(s) ⇌ CaO(s) + CO₂(g) ist endotherm. Wie verschiebt sich das Gleichgewicht, wenn die Temperatur erhöht wird?
    Lösung zeigen
    Ergebnis:
    Zur Produktseite, K steigt

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

    38
    Wie reagiert das Gleichgewicht CO(g) + H₂O(g) ⇌ CO₂(g) + H₂(g), wenn CO₂ zusätzlich zugegeben wird?
    Lösung zeigen
    Ergebnis:
    Es verschiebt sich zur Eduktseite

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

    39
    Eine Reaktion hat k(hin) = 0,40 und k(rück) = 2,00 (gleiche Einheit). Bestimme: Wie groß ist K?
    Lösung zeigen
    Ergebnis:
    0,20

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

    40
    Wie heißt der Teilschritt, in dem das Alkoholmolekül an den protonierten Carbonylkohlenstoff tritt?
    Lösung zeigen
    Ergebnis:
    Nucleophiler Angriff

  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) = 1,0, c(H₂) = 1,0, c(NH₃) = 3,0. Bestimme: Wie groß ist K?
    Lösung zeigen
    Ergebnis:
    9,00 L²/mol²

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

    42
    Die Löslichkeit von Silberbromid in Wasser soll verringert werden. Welche Maßnahme wirkt?
    Lösung zeigen
    Ergebnis:
    Nach Zugabe von Kaliumbromidlösung 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. Hin- und Rückreaktion laufen weiter, die Konzentrationen bleiben gleich
  2. Hin- und Rückreaktion laufen weiter, die Konzentrationen bleiben gleich
  3. Hin- und Rückreaktion laufen weiter, die Konzentrationen bleiben gleich
  4. 0,48
  5. 3,33
  6. 2,00
  7. 0,78 mol
  8. 1,20 mol
  9. 2,67 mol
  10. K sinkt, das Gleichgewicht verschiebt sich zu den Edukten
  11. Zur Produktseite, K steigt
  12. Sie ist endotherm, K steigt mit der Temperatur
  13. Es verschiebt sich überhaupt nicht
  14. Es verschiebt sich gar nicht
  15. Keine Verschiebung, beiderseits gleich viele Teilchen
  16. 0,50
  17. 1,25
  18. K steigt, weil der Quotient k(hin) : k(rück) wächst
  19. Ameisensäureethylester
  20. Propansäureethylester
  21. Essigsäuremethylester
  22. 0,50 L/mol
  23. Das Gleichgewicht verschiebt sich dadurch zum Ammoniak
  24. 42,67 L/mol
  25. 14 mg/L
  26. Es fällt zusätzlich Silberchlorid aus, die Löslichkeit sinkt
  27. Nach Zugabe von Calciumchloridlösung sinkt die Löslichkeit
  28. 0,67
  29. 1,67 mol
  30. Das System weicht aus und nimmt die zugeführte Wärme auf
  31. Es verschiebt sich zur Produktseite
  32. 4,00
  33. Buttersäureethylester
  34. Hin- und Rückreaktion laufen weiter, die Konzentrationen bleiben gleich
  35. Im Gleichgewicht überwiegen die Edukte
  36. 0,67 mol
  37. Zur Produktseite, K steigt
  38. Es verschiebt sich zur Eduktseite
  39. 0,20
  40. Nucleophiler Angriff
  41. 9,00 L²/mol²
  42. Nach Zugabe von Kaliumbromidlösung sinkt die Löslichkeit