Chemie · Klasse 12 · Kapitel

Umkehrbare Reaktionen – Hin- und Rückreaktion

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

MerkenDynamisches Gleichgewicht

Im Gleichgewicht laufen Hin- und Rückreaktion gleich schnell weiter.

Die Konzentrationen sind konstant, aber nicht gleich.

BeispielUmkehrbarkeit und dynamisches Gleichgewicht

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?

Schritt für Schritt

Konstante Konzentrationen zeigen gleiche Geschwindigkeiten an.
Beide Reaktionen laufen weiter.
Es wird gleich viel gebildet wie zerlegt.

Konstante Konzentrationen zeigen gleiche Geschwindigkeiten an.
Beide Reaktionen laufen weiter.
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
Für A ⇌ B sind im Gleichgewicht die Konzentrationen beider Stoffe konstant. Was folgt?
So fängst du an:
Gleichgewicht bedeutet gleiche Geschwindigkeit beider Reaktionen.
Lösung zeigen
1. Gleichgewicht bedeutet gleiche Geschwindigkeit beider Reaktionen.
2. Die Konzentrationen hängen vom Verhältnis der Geschwindigkeitskonstanten ab.
3. Sie bleiben konstant, ohne gleich zu sein.
Ergebnis:
Sie sind konstant, aber nicht unbedingt gleich groß
●2
In einem geschlossenen Gefäß stellt sich das Gleichgewicht H₂ + I₂ ⇌ 2 HI ein. Was geschieht, nachdem die Konzentrationen konstant geworden sind?
Lösung zeigen
1. Konstante Konzentrationen zeigen gleiche Geschwindigkeiten an.
2. Beide Reaktionen laufen weiter.
3. Es wird gleich viel gebildet wie zerlegt.
Ergebnis:
Hin- und Rückreaktion laufen weiter, die Konzentrationen bleiben gleich
★3
Im Wassermodell werden zwei Messzylinder mit verschieden dicken Röhrchen abwechselnd gefüllt, bis die Pegel konstant sind. Was zeigt das Modell?
Lösung zeigen
1. Das dicke Röhrchen überträgt mehr je Runde.
2. Der Pegel stabilisiert sich, wenn je Runde gleich viel hin und zurück fließt.
3. Die Pegel bleiben konstant, aber verschieden.
Ergebnis:
Es fließt weiter in beide Richtungen gleich viel

2Ich formuliere das Massenwirkungsgesetz und deute die Gleichgewichtskonstante K.

MerkenMassenwirkungsgesetz

K = Produkte durch Edukte, Koeffizienten als Exponenten.

K größer als 1: Produkte überwiegen. K sagt nichts über die Geschwindigkeit.

BeispielMassenwirkungsgesetz und Gleichgewichtskonstante

Im Gleichgewicht H₂ + I₂ ⇌ 2 HI gilt (in mol/L) c(H₂) = 0,80, c(I₂) = 0,10, c(HI) = 0,10. Bestimme: Wie groß ist K?

Schritt für Schritt

K = c²(HI) : (c(H₂) · c(I₂)).
Einsetzen: c(H₂) = 0,80, c(I₂) = 0,10, c(HI) = 0,10.
K = 0,13

K = c²(HI) : (c(H₂) · c(I₂)).
Einsetzen: c(H₂) = 0,80, c(I₂) = 0,10, c(HI) = 0,10.
K = 0,13

Ergebnis:

0,13

AchtungZähler und Nenner im MWG vertauscht

So nicht

Wie lautet das Massenwirkungsgesetz für N₂ + 3 H₂ ⇌ 2 NH₃ → K = (c(N₂) · c³(H₂)) : c²(NH₃)

So richtig

Wie lautet das Massenwirkungsgesetz für N₂ + 3 H₂ ⇌ 2 NH₃ → K = c²(NH₃) : (c(N₂) · c³(H₂))

Schreib zuerst die Produkte in den Zähler. Prüfe, ob ein großes K viele Produkte bedeutet.

ÜbenJetzt du

○4
Wie lautet das Massenwirkungsgesetz für N₂ + 3 H₂ ⇌ 2 NH₃?
So fängst du an:
Produkte stehen im Zähler, Edukte im Nenner.
Lösung zeigen
1. Produkte stehen im Zähler, Edukte im Nenner.
2. Koeffizienten werden zu Exponenten.
3. K = c²(NH₃) : (c(N₂) · c³(H₂))
Ergebnis:
K = c²(NH₃) : (c(N₂) · c³(H₂))
●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
★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

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?

Schritt für Schritt

K = x² : (1 − x)² = 4.
Wurzel ziehen: x : (1 − x) = 2, also x = 2 − 2x.
x = 0,67 mol

K = x² : (1 − x)² = 4.
Wurzel ziehen: x : (1 − x) = 2, also x = 2 − 2x.
x = 0,67 mol

Ergebnis:

0,67 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
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?
So fängst du an:
K = (2 x)² : (1 − x)² = 49, Wurzel: 2 x : (1 − x) = 7.
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
●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 Hinreaktion von C(s) + CO₂ ⇌ 2 CO ist endotherm. Wie verschiebt sich das Gleichgewicht, wenn die Temperatur erhöht wird?

Schritt für Schritt

Erwärmen begünstigt die endotherme Richtung.
Die Hinreaktion ist endotherm.
Zur Produktseite, K steigt.

Erwärmen begünstigt die endotherme Richtung.
Die Hinreaktion ist endotherm.
Zur Produktseite, K steigt.

Ergebnis:

Zur Produktseite, K steigt

AchtungWirkung der Temperatur falsch vorhergesagt

So nicht

Erwärmen begünstigt immer die Hinreaktion oder die Reaktion zu den Produkten.

So richtig

Erwärmen begünstigt die endotherme Richtung. Ist die Hinreaktion exotherm, ist das die Rückreaktion.

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

ÜbenJetzt du

○10
Die Hinreaktion von 2 SO₂ + O₂ ⇌ 2 SO₃ ist exotherm. 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 exotherm.
3. Zur Produktseite, K steigt.
Ergebnis:
Zur Produktseite, K vergrößert sich
●11
Die Hinreaktion von 2 CO + O₂ ⇌ 2 CO₂ 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 vergrößert sich
★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 CO(g) + H₂O(g) ⇌ CO₂(g) + H₂(g), wenn CO₂ zusätzlich zugegeben wird?

Schritt für Schritt

Das System weicht dem Zwang aus.
Es wirkt der Änderung entgegen.
Es verschiebt sich zur Eduktseite.

Das System weicht dem Zwang aus.
Es wirkt der Änderung entgegen.
Es verschiebt sich zur Eduktseite.

Ergebnis:

Es verschiebt sich zur 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

○13
Wie reagiert das Gleichgewicht N₂O₄(g) ⇌ 2 NO₂(g), wenn NO₂ zusätzlich zugegeben 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 Eduktseite.
Ergebnis:
Es verschiebt sich zur Eduktseite
●14
Wie reagiert das Gleichgewicht H₂(g) + I₂(g) ⇌ 2 HI(g), wenn H₂ 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
★15
Wie reagiert das Gleichgewicht CO(g) + 2 H₂(g) ⇌ CH₃OH(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

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)

Warum bedeutet v(hin) = v(rück) nicht, dass alle Konzentrationen gleich sind?

Schritt für Schritt

v = k · c.
Bei verschiedenem k braucht gleiches v verschiedenes c.
Die Konzentrationen müssen nicht gleich sein.

v = k · c.
Bei verschiedenem k braucht gleiches v verschiedenes c.
Die Konzentrationen müssen nicht gleich sein.

Ergebnis:

Gleich sind die Geschwindigkeiten, nicht die Konzentrationen

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

○16
Eine Reaktion hat k(hin) = 0,20 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 = 0,20 : 2,00
3. K = 0,10
Ergebnis:
0,10
●17
Eine Reaktion hat k(hin) = 0,40 und k(rück) = 0,80 (gleiche Einheit). Bestimme: Wie groß ist K?
Lösung zeigen
1. K = k(hin) : k(rück).
2. K = 0,40 : 0,80
3. K = 0,50
Ergebnis:
0,50
★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)

Wie heißt der Teilschritt, in dem das Alkoholmolekül an den protonierten Carbonylkohlenstoff tritt?

Schritt für Schritt

Der Alkohol hat freie Elektronenpaare am Sauerstoff.
Er greift den positivierten Kohlenstoff an.
Dieser Teilschritt heißt nucleophiler Angriff.

Der Alkohol hat freie Elektronenpaare am Sauerstoff.
Er greift den positivierten Kohlenstoff an.
Dieser Teilschritt heißt nucleophiler Angriff.

Ergebnis:

Nucleophiler Angriff

AchtungSchritte der Estersynthese durcheinander

So nicht

Zuerst wird Wasser abgespalten, dann der Alkohol angelagert, dann das Proton aufgenommen.

So richtig

Protonierung der Carbonylgruppe, nucleophiler Angriff des Alkohols, Protonenübergang, Wasserabspaltung, Rückgewinnung des Protons.

Ordne die fünf Teilschritte in ihrer Reihenfolge und nenne bei jedem, was geschieht.

ÜbenJetzt du

○19
Die Estersynthese hat K von etwa 4. Wie lässt sich die Ausbeute erhöhen?
So fängst du an:
Nach Le Chatelier verschiebt ein Überschuss die Lage zu den Produkten.
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
●20
Aus Essigsäure und Pentan-1-ol entsteht bei der säurekatalysierten Estersynthese ein Ester. Wie heißt er?
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
★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) = 1,5, c(H₂) = 1,0, c(CH₃OH) = 2,0. Bestimme: Wie groß ist K?

Schritt für Schritt

K = c(CH₃OH) : (c(CO) · c²(H₂)).
Einsetzen: c(CO) = 1,5, c(H₂) = 1,0, c(CH₃OH) = 2,0.
K = 1,33 L²/mol²

K = c(CH₃OH) : (c(CO) · c²(H₂)).
Einsetzen: c(CO) = 1,5, c(H₂) = 1,0, c(CH₃OH) = 2,0.
K = 1,33 L²/mol²

Ergebnis:

1,33 L²/mol²

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

○22
Im Gleichgewicht 2 SO₂ + O₂ ⇌ 2 SO₃ gilt (in mol/L) c(SO₂) = 0,5, c(O₂) = 1,0, c(SO₃) = 1,5. 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) = 0,5, c(O₂) = 1,0, c(SO₃) = 1,5.
3. K = 9,00 L/mol
Ergebnis:
9,00 L/mol
●23
Im Gleichgewicht N₂ + 3 H₂ ⇌ 2 NH₃ gilt (in mol/L) c(N₂) = 1,5, c(H₂) = 0,5, c(NH₃) = 1,0. Bestimme: Wie groß ist K?
Lösung zeigen
1. K = c²(NH₃) : (c(N₂) · c³(H₂)).
2. Einsetzen: c(N₂) = 1,5, c(H₂) = 0,5, c(NH₃) = 1,0.
3. K = 5,33 L²/mol²
Ergebnis:
5,33 L²/mol²
★24
Für N₂ + 3 H₂ ⇌ 2 NH₃ gilt c(N₂) = 1,0, c(H₂) = 2,0 und c(NH₃) = 6,0 mol/L. Bestimme: Wie groß ist K?
Lösung zeigen
1. K = c²(NH₃) : (c(N₂) · c³(H₂)).
2. K = 36 : (1,0 · 8,0).
3. K = 4,5 L²/mol²
Ergebnis:
4,5 L²/mol²

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

MerkenLöslichkeitsgleichgewicht (Leistungskurs)

KL ist das Produkt der Ionenkonzentrationen der gesättigten Lösung, ohne Feststoff.

Es fällt aus, wenn das Ionenprodukt KL übersteigt.

BeispielLöslichkeitsprodukt, Fällung und konduktometrische Titration (Leistungskurs)

KL(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

Ein Kation (L) und zwei Anionen (2 L): KL = L · (2 L)² = 4 L³.
L = dritte Wurzel aus KL : 4 = 1348 µmol/L.
In Masse: L · M = 621 mg/L

Ein Kation (L) und zwei Anionen (2 L): KL = L · (2 L)² = 4 L³.
L = dritte Wurzel aus KL : 4 = 1348 µmol/L.
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

○25
Die Löslichkeit von Silberbromid 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 Kaliumbromidlösung sinkt die Löslichkeit
●26
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?
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
★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

●28
Im Gleichgewicht A + B ⇌ C + D gilt (in mol/L) c(A) = 0,25, c(B) = 0,40, c(C) = 0,25, c(D) = 0,80. Bestimme: Wie groß ist K?
Lösung zeigen
1. K = c(C) · c(D) : (c(A) · c(B)).
2. Einsetzen: c(A) = 0,25, c(B) = 0,40, c(C) = 0,25, c(D) = 0,80.
3. K = 2,00
Ergebnis:
2,00
●29
Die Hinreaktion von PCl₅ ⇌ PCl₃ + Cl₂ ist endotherm. Wie verschiebt sich das Gleichgewicht, wenn die Temperatur gesenkt wird?
Lösung zeigen
1. Abkühlen begünstigt die exotherme Richtung.
2. Die Hinreaktion ist endotherm.
3. Zur Eduktseite, K sinkt.
Ergebnis:
Zur Eduktseite, K verkleinert sich
●30
Wie reagiert das Gleichgewicht 2 CO(g) + O₂(g) ⇌ 2 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
●31
Eine Reaktion hat k(hin) = 0,20 und k(rück) = 0,80 (gleiche Einheit). Bestimme: Wie groß ist K?
Lösung zeigen
1. K = k(hin) : k(rück).
2. K = 0,20 : 0,80
3. K = 0,25
Ergebnis:
0,25
●32
Im Gleichgewicht N₂O₄ ⇌ 2 NO₂ gilt (in mol/L) c(N₂O₄) = 1,5, c(NO₂) = 2,0. Bestimme: Wie groß ist K?
Lösung zeigen
1. K = c²(NO₂) : (c(N₂O₄)).
2. Einsetzen: c(N₂O₄) = 1,5, c(NO₂) = 2,0.
3. K = 2,67 mol/L
Ergebnis:
2,67 mol/L
★33
H₂ + I₂ ⇌ 2 HI mit K = 36. 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 = 36, Wurzel: 2 x : (1,0 − x) = 6.
2. x = 1,0 · 6 : (2 + 6) = 0,75 mol.
3. n(HI) = 2 x = 1,50 mol
Ergebnis:
1,50 mol

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 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
Ich formuliere das Massenwirkungsgesetz und deute die Gleichgewichtskonstante K.
35
Im Gleichgewicht 2 HI ⇌ H₂ + I₂ gilt (in mol/L) c(HI) = 0,30, c(H₂) = 0,80, c(I₂) = 0,20. Bestimme: Wie groß ist K?
Lösung zeigen
Ergebnis:
1,78
Ich berechne Gleichgewichtskonzentrationen mit dem Massenwirkungsgesetz für Reaktionen mit Δν = 0, auch bei der Estersynthese.
36
A + B ⇌ C + D mit K = 16. Anfangs liegen nur A und B vor, je 0,5 mol. Bestimme: Wie viel mol C liegen im Gleichgewicht vor?
Lösung zeigen
Ergebnis:
0,40 mol
Ich beschreibe die Temperaturabhängigkeit von K und ihren Einfluss auf die Gleichgewichtslage.
37
Die Hinreaktion von H₂ + I₂ ⇌ 2 HI ist exotherm. Wie verschiebt sich das Gleichgewicht, wenn die Temperatur gesenkt wird?
Lösung zeigen
Ergebnis:
Zur Produktseite, K vergrößert sich
Ich sage mit dem Prinzip von Le Chatelier die Wirkung von Konzentration, Druck und Katalysator voraus.
38
Ein Katalysator wird zu einem Gleichgewichtsgemisch gegeben. Was bewirkt er für die Lage?
Lösung zeigen
Ergebnis:
Die Lage bleibt gleich, nur die Einstellung geht schneller
Ich leite das Massenwirkungsgesetz aus den Geschwindigkeiten von Hin- und Rückreaktion her (Leistungskurs).
39
Eine Reaktion hat k(hin) = 2,00 und k(rück) = 0,80 (gleiche Einheit). Bestimme: Wie groß ist K?
Lösung zeigen
Ergebnis:
2,50
Ich erkläre die säurekatalysierte Estersynthese mechanistisch und die Rolle des Katalysators (Leistungskurs).
40
Aus Essigsäure und Propan-1-ol entsteht bei der säurekatalysierten Estersynthese ein Ester. Wie heißt er?
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Ergebnis:
Essigsäurepropylester
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) = 0,5. Bestimme: Wie groß ist K?
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Ergebnis:
0,50 mol/L
Ich beschreibe das Löslichkeitsgleichgewicht mit dem Löslichkeitsprodukt und die konduktometrische Fällungstitration (Leistungskurs).
42
KL(Bariumsulfat) = 1,1 · 10⁻¹⁰ mol²/L², M = 233 g/mol. Das Salz hat das Verhältnis 1 : 1. Bestimme: Welche Löslichkeit hat es in Wasser?
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Ergebnis:
2,4 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

Sie sind konstant, aber nicht unbedingt gleich groß
Hin- und Rückreaktion laufen weiter, die Konzentrationen bleiben gleich
Es fließt weiter in beide Richtungen gleich viel
K = c²(NH₃) : (c(N₂) · c³(H₂))
Nein, K hängt nur von der Temperatur ab
4,0
1,56 mol
Das Volumen kürzt sich heraus, Stoffmengen genügen
1,5 mol
Zur Produktseite, K vergrößert sich
Zur Produktseite, K vergrößert sich
Sie ist endotherm, K steigt mit der Temperatur
Es verschiebt sich zur Eduktseite
Es verschiebt sich zur Produktseite
Es verschiebt sich gar nicht
0,10
0,50
K steigt, weil der Quotient k(hin) : k(rück) wächst
Alkohol im Überschuss einsetzen oder Wasser entfernen
Essigsäurepentylester
Zwei Moleküle verbinden sich unter Wasserabspaltung
9,00 L/mol
5,33 L²/mol²
4,5 L²/mol²
Nach Zugabe von Kaliumbromidlösung sinkt die Löslichkeit
14 mg/L
Erst fast konstant, dann ansteigend
2,00
Zur Eduktseite, K verkleinert sich
Es verschiebt sich zur Produktseite
0,25
2,67 mol/L
1,50 mol
Hin- und Rückreaktion laufen weiter, die Konzentrationen bleiben gleich
1,78
0,40 mol
Zur Produktseite, K vergrößert sich
Die Lage bleibt gleich, nur die Einstellung geht schneller
2,50
Essigsäurepropylester
0,50 mol/L
2,4 mg/L