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Chemie · Klasse 12 · Kapitel

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Umkehrbare Reaktionen – Hin- und Rückreaktion

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

MerkenDynamisches Gleichgewicht

Im Gleichgewicht laufen Hin- und Rückreaktion gleich schnell weiter.

Die Konzentrationen sind konstant, aber nicht gleich.

BeispielUmkehrbarkeit und dynamisches Gleichgewicht

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

AchtungIm Gleichgewicht ruht die Reaktion

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

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

ÜbenJetzt du

  1. ○1
    In einem geschlossenen Gefäß stellt sich das Gleichgewicht NaCl(s) ⇌ Na⁺(aq) + Cl⁻(aq) in einer gesättigten Lösung mit Bodenkörper ein. Was geschieht, nachdem die Konzentrationen konstant geworden sind?
    So fängst du an:
    Konstante Konzentrationen zeigen gleiche Geschwindigkeiten an.
    Lösung zeigen
    1. Konstante Konzentrationen zeigen gleiche Geschwindigkeiten an.
    2. Beide Reaktionen laufen weiter.
    3. Es wird gleich viel gebildet wie zerlegt.
    Ergebnis:
    Hin- und Rückreaktion laufen weiter, die Konzentrationen bleiben gleich
  2. ●2
    Im chemischen Gleichgewicht sind die Konzentrationen konstant. Was gilt für Hin- und Rückreaktion?
    Lösung zeigen
    1. Im Gleichgewicht bleibt die Konzentration konstant.
    2. Das geschieht, wenn beide Reaktionen gleich schnell laufen.
    3. Es wird ständig gebildet und zerlegt.
    Ergebnis:
    Beide laufen weiter und gleich schnell ab
  3. ★3
    Im Wassermodell werden zwei Messzylinder mit verschieden dicken Röhrchen abwechselnd gefüllt, bis die Pegel konstant sind. Was zeigt das Modell?
    Lösung zeigen
    1. Das dicke Röhrchen überträgt mehr je Runde.
    2. Der Pegel stabilisiert sich, wenn je Runde gleich viel hin und zurück fließt.
    3. Die Pegel bleiben konstant, aber verschieden.
    Ergebnis:
    Es fließt weiter in beide Richtungen gleich viel

2Ich formuliere das Massenwirkungsgesetz und deute die Gleichgewichtskonstante K.

MerkenMassenwirkungsgesetz

K = Produkte durch Edukte, Koeffizienten als Exponenten.

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

BeispielMassenwirkungsgesetz und Gleichgewichtskonstante

Für eine Reaktion gilt K = 10⁻⁴ bei 25 Grad Celsius. Was sagt das?
Schritt für Schritt
  1. K ist Zähler durch Nenner, Produkte durch Edukte.
  2. K ist sehr klein, also ist der Zähler klein.
  3. Die Edukte überwiegen.
  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

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

  1. ○4
    Im Gleichgewicht 2 HI ⇌ H₂ + I₂ gilt (in mol/L) c(HI) = 0,25, c(H₂) = 0,40, c(I₂) = 0,40. 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) = 0,40, c(I₂) = 0,40.
    3. K = 2,56
    Ergebnis:
    2,56
  2. ●5
    Im Gleichgewicht CO + H₂O ⇌ CO₂ + H₂ gilt (in mol/L) c(CO) = 0,80, c(H₂O) = 0,60, c(CO₂) = 0,20, c(H₂) = 0,50. 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) = 0,60, c(CO₂) = 0,20, c(H₂) = 0,50.
    3. K = 0,21
    Ergebnis:
    0,21
  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 = 25. Je 3,0 mol H₂ und I₂ werden eingesetzt. Bestimme: Wie viel mol HI liegen im Gleichgewicht vor?
Schritt für Schritt
  1. K = (2 x)² : (3,0 − x)² = 25, Wurzel: 2 x : (3,0 − x) = 5.
  2. x = 3,0 · 5 : (2 + 5) = 2,14 mol.
  3. n(HI) = 2 x = 4,29 mol
  1. K = (2 x)² : (3,0 − x)² = 25, Wurzel: 2 x : (3,0 − x) = 5.
  2. x = 3,0 · 5 : (2 + 5) = 2,14 mol.
  3. n(HI) = 2 x = 4,29 mol
Ergebnis:
4,29 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
    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
  2. ●8
    A + B ⇌ C + D mit K = 16. Anfangs liegen nur A und B vor, je 3,0 mol. Bestimme: Wie viel mol C liegen im Gleichgewicht vor?
    Lösung zeigen
    1. K = x² : (3,0 − x)² = 16, Wurzel: x : (3,0 − x) = 4.
    2. x = 3,0 · 4 : (1 + 4)
    3. x = 2,40 mol
    Ergebnis:
    2,40 mol
  3. ★9
    A + B ⇌ C + D mit K = 9. Anfangs liegen nur A und B vor, je 2,0 mol. Bestimme: Wie viel mol C liegen im Gleichgewicht vor?
    Lösung zeigen
    1. K = x² : (2 − x)² = 9, Wurzel: x : (2 − x) = 3.
    2. x = 6 − 3 x, also 4 x = 6.
    3. x = 1,5 mol
    Ergebnis:
    1,5 mol

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

MerkenTemperatur und K

K hängt nur von der Temperatur ab.

Erwärmen begünstigt die endotherme Richtung, Abkühlen die exotherme.

BeispielTemperaturabhängigkeit von K und Gleichgewichtslage

Die Hinreaktion von 2 SO₂ + O₂ ⇌ 2 SO₃ ist exotherm. Wie verschiebt sich das Gleichgewicht, wenn die Temperatur gesenkt wird?
Schritt für Schritt
  1. Abkühlen begünstigt die exotherme Richtung.
  2. Die Hinreaktion ist exotherm.
  3. Zur Produktseite, K steigt.
  1. Abkühlen begünstigt die exotherme Richtung.
  2. Die Hinreaktion ist exotherm.
  3. Zur Produktseite, K steigt.
Ergebnis:
Zur Produktseite, K vergrößert 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
    N₂O₄ (farblos) ⇌ 2 NO₂ (braun) ist endotherm. Das Gefäß wird in heißes Wasser gestellt. Was ist zu beobachten?
    So fängst du an:
    Die Hinreaktion nimmt Wärme auf.
    Lösung zeigen
    1. Die Hinreaktion nimmt Wärme auf.
    2. Erwärmen verschiebt das Gleichgewicht zur Seite des NO₂.
    3. Das braune Gas nimmt zu, die Farbe wird dunkler.
    Ergebnis:
    Die Farbe wird dunkler, es entsteht mehr NO₂
  2. ●11
    Die Hinreaktion von CH₄ + H₂O ⇌ CO + 3 H₂ 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
    Die Hinreaktion von N₂ + 3 H₂ ⇌ 2 NH₃ 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

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 PCl₅(g) ⇌ PCl₃(g) + Cl₂(g), wenn PCl₅ 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 Produktseite.
    Ergebnis:
    Es verschiebt sich zur Produktseite
  2. ●14
    Wie reagiert das Gleichgewicht 2 CO(g) + O₂(g) ⇌ 2 CO₂(g), wenn CO₂ 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 zur Eduktseite
  3. ★15
    Wie reagiert das Gleichgewicht 2 NH₃(g) ⇌ N₂(g) + 3 H₂(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 überhaupt 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)

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

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) = 0,40 und k(rück) = 1,00 (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 = 0,40 : 1,00
    3. K = 0,40
    Ergebnis:
    0,40
  2. ●17
    Eine Reaktion hat k(hin) = 4,00 und k(rück) = 0,50 (gleiche Einheit). Bestimme: Wie groß ist K?
    Lösung zeigen
    1. K = k(hin) : k(rück).
    2. K = 4,00 : 0,50
    3. K = 8,00
    Ergebnis:
    8,00
  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)

Welche Rolle spielt die Säure bei der Estersynthese?
Schritt für Schritt
  1. Das Proton lagert sich an den Sauerstoff der Carbonylgruppe an.
  2. Der Carbonylkohlenstoff wird dadurch positiver.
  3. Der Alkohol kann nun angreifen.
  1. Das Proton lagert sich an den Sauerstoff der Carbonylgruppe an.
  2. Der Carbonylkohlenstoff wird dadurch positiver.
  3. Der Alkohol kann nun angreifen.
Ergebnis:
Sie protoniert die Carbonylgruppe und aktiviert sie

AchtungKatalysator wird verbraucht

So nicht
Der Katalysator wird bei der Reaktion aufgebraucht oder ins Produkt eingebaut.
So richtig
Der Katalysator liegt am Ende unverändert vor. Er kann wieder verwendet werden.

Prüfe im Versuch, was nach der Reaktion übrig ist: Wiege den Katalysator vorher und nachher.

ÜbenJetzt du

  1. ○19
    Aus Propansäure und Propan-1-ol entsteht bei der säurekatalysierten Estersynthese ein Ester. Wie heißt er?
    So fängst du an:
    Die Säure Propansäure liefert den Säureteil.
    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
  2. ●20
    Aus Ameisensäure und Ethanol entsteht bei der säurekatalysierten Estersynthese ein Ester. Wie heißt er?
    Lösung zeigen
    1. Die Säure Ameisensäure liefert den Säureteil.
    2. Der Alkohol Ethanol liefert den Rest ethyl.
    3. Der Ester heißt Ameisensäureethylester.
    Ergebnis:
    Ameisensäureethylester
  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 N₂O₄ ⇌ 2 NO₂ gilt (in mol/L) c(N₂O₄) = 3,0, c(NO₂) = 1,5. Bestimme: Wie groß ist K?
Schritt für Schritt
  1. K = c²(NO₂) : (c(N₂O₄)).
  2. Einsetzen: c(N₂O₄) = 3,0, c(NO₂) = 1,5.
  3. K = 0,75 mol/L
  1. K = c²(NO₂) : (c(N₂O₄)).
  2. Einsetzen: c(N₂O₄) = 3,0, c(NO₂) = 1,5.
  3. K = 0,75 mol/L
Ergebnis:
0,75 mol/L

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. ○22
    Im Gleichgewicht N₂O₄ ⇌ 2 NO₂ gilt (in mol/L) c(N₂O₄) = 0,5, c(NO₂) = 0,5. Bestimme: Wie groß ist K?
    So fängst du an:
    K = c²(NO₂) : (c(N₂O₄)).
    Lösung zeigen
    1. K = c²(NO₂) : (c(N₂O₄)).
    2. Einsetzen: c(N₂O₄) = 0,5, c(NO₂) = 0,5.
    3. K = 0,50 mol/L
    Ergebnis:
    0,50 mol/L
  2. ●23
    Im Gleichgewicht N₂ + 3 H₂ ⇌ 2 NH₃ gilt (in mol/L) c(N₂) = 3,0, c(H₂) = 0,5, c(NH₃) = 4,0. Bestimme: Wie groß ist K?
    Lösung zeigen
    1. K = c²(NH₃) : (c(N₂) · c³(H₂)).
    2. Einsetzen: c(N₂) = 3,0, c(H₂) = 0,5, c(NH₃) = 4,0.
    3. K = 42,67 L²/mol²
    Ergebnis:
    42,67 L²/mol²
  3. ★24
    Im Gleichgewicht CO + 2 H₂ ⇌ CH₃OH gilt (in mol/L) c(CO) = 1,0, c(H₂) = 0,5, c(CH₃OH) = 0,5. Bestimme: Wie groß ist K?
    Lösung zeigen
    1. K = c(CH₃OH) : (c(CO) · c²(H₂)).
    2. Einsetzen: c(CO) = 1,0, c(H₂) = 0,5, c(CH₃OH) = 0,5.
    3. K = 2,00 L²/mol²
    Ergebnis:
    2,00 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(Bleisulfat) = 1,6 · 10⁻⁸ mol²/L², M = 303 g/mol. Das Salz hat das Verhältnis 1 : 1. Bestimme: Welche Löslichkeit hat es in Wasser?
Schritt für Schritt
  1. Beide Ionen haben die Konzentration L, also KL = L².
  2. L = Wurzel aus KL = 126 µmol/L.
  3. In Masse: L · M = 38 mg/L
  1. Beide Ionen haben die Konzentration L, also KL = L².
  2. L = Wurzel aus KL = 126 µmol/L.
  3. In Masse: L · M = 38 mg/L
Ergebnis:
38 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(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?
    So fängst du an:
    Ein Kation (L) und zwei Anionen (2 L): KL = L · (2 L)² = 4 L³.
    Lösung zeigen
    1. Ein Kation (L) und zwei Anionen (2 L): KL = L · (2 L)² = 4 L³.
    2. L = dritte Wurzel aus KL : 4 = 112 µmol/L.
    3. In Masse: L · M = 6,5 mg/L
    Ergebnis:
    6,5 mg/L
  2. ●26
    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
  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
    Im Gleichgewicht CO + H₂O ⇌ CO₂ + H₂ gilt (in mol/L) c(CO) = 0,60, c(H₂O) = 0,20, c(CO₂) = 0,40, c(H₂) = 0,40. Bestimme: Wie groß ist K?
    Lösung zeigen
    1. K = c(CO₂) · c(H₂) : (c(CO) · c(H₂O)).
    2. Einsetzen: c(CO) = 0,60, c(H₂O) = 0,20, c(CO₂) = 0,40, c(H₂) = 0,40.
    3. K = 1,33
    Ergebnis:
    1,33
  2. ●29
    H₂ + I₂ ⇌ 2 HI mit K = 25. 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 = 25, Wurzel: 2 x : (2,0 − x) = 5.
    2. x = 2,0 · 5 : (2 + 5) = 1,43 mol.
    3. n(HI) = 2 x = 2,86 mol
    Ergebnis:
    2,86 mol
  3. ●30
    Die Hinreaktion von C(s) + CO₂ ⇌ 2 CO 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 sinkt
  4. ●31
    Wie reagiert das Gleichgewicht CaCO₃(s) ⇌ CaO(s) + CO₂(g), wenn der Druck durch Verkleinern des Volumens erhöht wird?
    Lösung zeigen
    1. Gasteilchen links: 0, rechts: 1.
    2. Höherer Druck begünstigt die Seite mit weniger Gasteilchen.
    3. Es verschiebt sich zur Eduktseite.
    Ergebnis:
    Es verschiebt sich Richtung Eduktseite
  5. ●32
    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
  6. ●33
    Aus Essigsäure und Propan-1-ol entsteht bei der säurekatalysierten Estersynthese ein Ester. Wie heißt er?
    Lösung zeigen
    1. Die Säure Essigsäure liefert den Säureteil.
    2. Der Alkohol Propan-1-ol liefert den Rest propyl.
    3. Der Ester heißt Essigsäurepropylester.
    Ergebnis:
    Essigsäurepropylester

Auf einen Blick

MerkenDas Wichtigste

Dynamisches Gleichgewicht
Im Gleichgewicht laufen Hin- und Rückreaktion gleich schnell weiter.
Massenwirkungsgesetz
K = Produkte durch Edukte, Koeffizienten als Exponenten.
Rechnen mit dem MWG
Bei Δν = 0 kürzt sich das Volumen heraus.
Temperatur und K
K hängt nur von der Temperatur ab.
Prinzip von Le Chatelier
Das System weicht dem Zwang aus.
Herleitung des MWG (Leistungskurs)
Im Gleichgewicht gilt v(hin) = v(rück), daraus folgt K = k(hin) : k(rück).
Estersynthese (Leistungskurs)
Die Säure protoniert die Carbonylgruppe, der Alkohol greift an, Wasser wird abgespalten.
Haber-Bosch-Verfahren (Leistungskurs)
Hoher Druck und Entfernen von NH₃ erhöhen die Ausbeute.
Löslichkeitsgleichgewicht (Leistungskurs)
KL ist das Produkt der Ionenkonzentrationen der gesättigten Lösung, ohne Feststoff.

Kannst du das?

Je Ziel eine Aufgabe. Rechne sie ins Heft, dann kreuz ehrlich an. Keine Punkte, keine Note – der Test ist für dich.

ÜbenSelbsttest

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

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

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

    35
    Im Gleichgewicht H₂ + I₂ ⇌ 2 HI gilt (in mol/L) c(H₂) = 0,25, c(I₂) = 0,20, c(HI) = 0,60. Bestimme: Wie groß ist K?
    Lösung zeigen
    Ergebnis:
    7,20

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

    36
    H₂ + I₂ ⇌ 2 HI mit K = 25. Je 1,0 mol H₂ und I₂ werden eingesetzt. Bestimme: Wie viel mol HI liegen im Gleichgewicht vor?
    Lösung zeigen
    Ergebnis:
    1,43 mol

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

    37
    Die Hinreaktion von 2 CO + O₂ ⇌ 2 CO₂ ist exotherm. Wie verschiebt sich das Gleichgewicht, wenn die Temperatur erhöht wird?
    Lösung zeigen
    Ergebnis:
    Zur Eduktseite, K sinkt

  5. 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

  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) = 0,50 (gleiche Einheit). Bestimme: Wie groß ist K?
    Lösung zeigen
    Ergebnis:
    1,60

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

    40
    Aus Buttersäure und Methanol entsteht bei der säurekatalysierten Estersynthese ein Ester. Wie heißt er?
    Lösung zeigen
    Ergebnis:
    Buttersäuremethylester

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

    41
    Im Gleichgewicht 2 SO₂ + O₂ ⇌ 2 SO₃ gilt (in mol/L) c(SO₂) = 1,5, c(O₂) = 2,0, c(SO₃) = 1,0. Bestimme: Wie groß ist K?
    Lösung zeigen
    Ergebnis:
    0,22 L/mol

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

    42
    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
    Ergebnis:
    5,7 mg/L

Bei „unsicher“ oder „noch nicht“: Lies den Abschnitt zum Ziel noch einmal und rechne seine drei Aufgaben.

Wörter

Gleichung
zwei Rechnungen, die gleich viel wert sind
Produkt
was herauskommt, wenn man malnimmt
Volumen
wie viel hineinpasst

Lösungen

  1. Hin- und Rückreaktion laufen weiter, die Konzentrationen bleiben gleich
  2. Beide laufen weiter und gleich schnell ab
  3. Es fließt weiter in beide Richtungen gleich viel
  4. 2,56
  5. 0,21
  6. 4,0
  7. 1,56 mol
  8. 2,40 mol
  9. 1,5 mol
  10. Die Farbe wird dunkler, es entsteht mehr NO₂
  11. Zur Produktseite, K steigt
  12. Zur Produktseite, K vergrößert sich
  13. Es verschiebt sich zur Produktseite
  14. Es verschiebt sich zur Eduktseite
  15. Es verschiebt sich überhaupt nicht
  16. 0,40
  17. 8,00
  18. K steigt, weil der Quotient k(hin) : k(rück) wächst
  19. Propansäurepropylester
  20. Ameisensäureethylester
  21. Zwei Moleküle verbinden sich unter Wasserabspaltung
  22. 0,50 mol/L
  23. 42,67 L²/mol²
  24. 2,00 L²/mol²
  25. 6,5 mg/L
  26. 5,7 mg/L
  27. Erst fast konstant, dann ansteigend
  28. 1,33
  29. 2,86 mol
  30. Zur Eduktseite, K sinkt
  31. Es verschiebt sich Richtung Eduktseite
  32. 0,80
  33. Essigsäurepropylester
  34. Hin- und Rückreaktion laufen weiter, die Konzentrationen bleiben gleich
  35. 7,20
  36. 1,43 mol
  37. Zur Eduktseite, K sinkt
  38. Es verschiebt sich zur Produktseite
  39. 1,60
  40. Buttersäuremethylester
  41. 0,22 L/mol
  42. 5,7 mg/L