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Chemie · Klasse 12 · Kapitel

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Umkehrbare Reaktionen – Hin- und Rückreaktion

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○ mit Starthilfe, ● für alle, ★ zum Weiterdenken. Du wählst mindestens eine ★-Aufgabe. Du rechnest ins Heft.

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

MerkenDynamisches Gleichgewicht

Im Gleichgewicht laufen Hin- und Rückreaktion gleich schnell weiter.

Die Konzentrationen sind konstant, aber nicht gleich.

BeispielUmkehrbarkeit und dynamisches Gleichgewicht

In welchem System stellt sich ein Gleichgewicht ein?
Schritt für Schritt
  1. Das Gleichgewicht braucht beide Reaktionsrichtungen.
  2. Die Rückreaktion braucht die Produkte.
  3. Sie dürfen das System nicht verlassen.
  1. Das Gleichgewicht braucht beide Reaktionsrichtungen.
  2. Die Rückreaktion braucht die Produkte.
  3. Sie dürfen das System nicht verlassen.
Ergebnis:
In einem geschlossenen System ohne Stoffaustausch

AchtungOffenes, geschlossenes und isoliertes System verwechselt

So nicht
Eine verschlossene Thermoskanne ist ein geschlossenes System, weil sie zu ist.
So richtig
Offen: Stoff und Energie werden ausgetauscht. Geschlossen: nur Energie. Isoliert: weder Stoff noch Energie. Eine ideale Thermoskanne ist isoliert.

Prüfe zwei Fragen getrennt: Tritt Stoff durch die Grenze? Tritt Wärme durch die Grenze?

ÜbenJetzt du

  1. ○1
    In einem geschlossenen Gefäß stellt sich das Gleichgewicht N₂O₄ ⇌ 2 NO₂ 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 H₂O(l) ⇌ H₂O(g) in einer verschlossenen Flasche ein. Was geschieht, nachdem die Konzentrationen konstant geworden sind?
    Lösung zeigen
    1. Konstante Konzentrationen zeigen gleiche Geschwindigkeiten an.
    2. Beide Reaktionen laufen weiter.
    3. Es wird gleich viel gebildet wie zerlegt.
    Ergebnis:
    Hin- und Rückreaktion laufen weiter, die Konzentrationen bleiben gleich
  3. ★3
    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 CO + H₂O ⇌ CO₂ + H₂ gilt (in mol/L) c(CO) = 0,60, c(H₂O) = 0,40, c(CO₂) = 0,60, c(H₂) = 0,80. Bestimme: Wie groß ist K?
Schritt für Schritt
  1. K = c(CO₂) · c(H₂) : (c(CO) · c(H₂O)).
  2. Einsetzen: c(CO) = 0,60, c(H₂O) = 0,40, c(CO₂) = 0,60, c(H₂) = 0,80.
  3. K = 2,00
  1. K = c(CO₂) · c(H₂) : (c(CO) · c(H₂O)).
  2. Einsetzen: c(CO) = 0,60, c(H₂O) = 0,40, c(CO₂) = 0,60, c(H₂) = 0,80.
  3. K = 2,00
Ergebnis:
2,00

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) = 0,20, c(I₂) = 0,25. 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) = 0,20, c(I₂) = 0,25.
    3. K = 0,80
    Ergebnis:
    0,80
  2. ●5
    Im Gleichgewicht CO + H₂O ⇌ CO₂ + H₂ gilt (in mol/L) c(CO) = 0,40, c(H₂O) = 0,40, c(CO₂) = 0,25, 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) = 0,40, c(H₂O) = 0,40, c(CO₂) = 0,25, c(H₂) = 0,40.
    3. K = 0,62
    Ergebnis:
    0,62
  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

A + B ⇌ C + D mit K = 4. Anfangs liegen nur A und B vor, je 3,0 mol. Bestimme: Wie viel mol C liegen im Gleichgewicht vor?
Schritt für Schritt
  1. K = x² : (3,0 − x)² = 4, Wurzel: x : (3,0 − x) = 2.
  2. x = 3,0 · 2 : (1 + 2)
  3. x = 2,00 mol
  1. K = x² : (3,0 − x)² = 4, Wurzel: x : (3,0 − x) = 2.
  2. x = 3,0 · 2 : (1 + 2)
  3. x = 2,00 mol
Ergebnis:
2,00 mol

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
    Was bedeutet Δν = 0 für die Rechnung mit dem Massenwirkungsgesetz?
    So fängst du an:
    Δν = 0: Auf beiden Seiten stehen gleich viele Teilchen.
    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
  2. ●8
    H₂ + I₂ ⇌ 2 HI mit K = 16. Je 3,0 mol H₂ und I₂ werden eingesetzt. Bestimme: Wie viel mol HI liegen im Gleichgewicht vor?
    Lösung zeigen
    1. K = (2 x)² : (3,0 − x)² = 16, Wurzel: 2 x : (3,0 − x) = 4.
    2. x = 3,0 · 4 : (2 + 4) = 2,00 mol.
    3. n(HI) = 2 x = 4,00 mol
    Ergebnis:
    4,00 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 C(s) + H₂O(g) ⇌ CO + H₂ ist endotherm. Wie verschiebt sich das Gleichgewicht, wenn die Temperatur erhöht wird?
Schritt für Schritt
  1. Erwärmen begünstigt die endotherme Richtung.
  2. Die Hinreaktion ist endotherm.
  3. Zur Produktseite, K steigt.
  1. Erwärmen begünstigt die endotherme Richtung.
  2. Die Hinreaktion ist endotherm.
  3. Zur Produktseite, K steigt.
Ergebnis:
Zur Produktseite, K steigt

AchtungWirkung der Temperatur falsch vorhergesagt

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

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

ÜbenJetzt du

  1. ○10
    Warum verschiebt Erwärmung ein Gleichgewicht zur endothermen Seite?
    So fängst du an:
    Erwärmen ist ein Zwang: Wärme wird zugeführt.
    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
  2. ●11
    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 sinkt
  3. ★12
    Eine Reaktion hat K = 0,5 bei 300 K und K = 5 bei 500 K. Welche Aussage gilt für die Hinreaktion?
    Lösung zeigen
    1. K wächst mit der Temperatur.
    2. Das passiert bei Begünstigung der Hinreaktion durch Wärme.
    3. Die Hinreaktion ist endotherm.
    Ergebnis:
    Sie ist endotherm, K steigt mit der Temperatur

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

MerkenPrinzip von Le Chatelier

Das System weicht dem Zwang aus.

Mehr Edukt verschiebt zu den Produkten, mehr Druck zur Seite mit weniger Gasteilchen.

BeispielPrinzip von Le Chatelier: Konzentration, Druck, Katalysator

Wie reagiert das Gleichgewicht CO(g) + 2 H₂(g) ⇌ CH₃OH(g), wenn CH₃OH zusätzlich zugegeben wird?
Schritt für Schritt
  1. Das System weicht dem Zwang aus.
  2. Es wirkt der Änderung entgegen.
  3. Es verschiebt sich zur Eduktseite.
  1. Das System weicht dem Zwang aus.
  2. Es wirkt der Änderung entgegen.
  3. Es verschiebt sich zur Eduktseite.
Ergebnis:
Es verschiebt sich Richtung Eduktseite

AchtungGleichgewicht verschiebt sich in Richtung des Zwangs

So nicht
Fügt man Edukt zu, verschiebt sich das Gleichgewicht zu noch mehr Edukt.
So richtig
Das System weicht dem Zwang aus: Es verbraucht das zugegebene Edukt und bildet mehr Produkt.

Nenne den Zwang und frag dich, wie das System ihn verkleinern kann.

ÜbenJetzt du

  1. ○13
    Wie reagiert das Gleichgewicht 2 CO(g) + O₂(g) ⇌ 2 CO₂(g), wenn der Druck durch Verkleinern des Volumens erhöht wird?
    So fängst du an:
    Gasteilchen links: 3, rechts: 2.
    Lösung zeigen
    1. Gasteilchen links: 3, rechts: 2.
    2. Höherer Druck begünstigt die Seite mit weniger Gasteilchen.
    3. Es verschiebt sich zur Produktseite.
    Ergebnis:
    Es verschiebt sich zur Produktseite
  2. ●14
    Wie reagiert das Gleichgewicht PCl₅(g) ⇌ PCl₃(g) + Cl₂(g), wenn der Druck durch Verkleinern des Volumens erhöht wird?
    Lösung zeigen
    1. Gasteilchen links: 1, rechts: 2.
    2. Höherer Druck begünstigt die Seite mit weniger Gasteilchen.
    3. Es verschiebt sich zur Eduktseite.
    Ergebnis:
    Es verschiebt sich Richtung Eduktseite
  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) = 4,00 und k(rück) = 0,40 (gleiche Einheit). Bestimme: Wie groß ist K?
Schritt für Schritt
  1. K = k(hin) : k(rück).
  2. K = 4,00 : 0,40
  3. K = 10,00
  1. K = k(hin) : k(rück).
  2. K = 4,00 : 0,40
  3. K = 10,00
Ergebnis:
10,00

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) = 2,00 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 = 2,00 : 1,00
    3. K = 2,00
    Ergebnis:
    2,00
  2. ●17
    Eine Reaktion hat k(hin) = 4,00 und k(rück) = 0,80 (gleiche Einheit). Bestimme: Wie groß ist K?
    Lösung zeigen
    1. K = k(hin) : k(rück).
    2. K = 4,00 : 0,80
    3. K = 5,00
    Ergebnis:
    5,00
  3. ★18
    Eine Reaktion hat k(hin) = 0,20 und k(rück) = 1,00 (gleiche Einheit). Bestimme: Wie groß ist K?
    Lösung zeigen
    1. K = k(hin) : k(rück).
    2. K = 0,20 : 1,00
    3. K = 0,20
    Ergebnis:
    0,20

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)

Die Estersynthese hat K von etwa 4. Wie lässt sich die Ausbeute erhöhen?
Schritt für Schritt
  1. Nach Le Chatelier verschiebt ein Überschuss die Lage zu den Produkten.
  2. Entfernt man Wasser, geschieht dasselbe.
  3. So steigt die Esterausbeute.
  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

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

  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 Essigsäure und Butan-1-ol entsteht bei der säurekatalysierten Estersynthese ein Ester. Wie heißt er?
    Lösung zeigen
    1. Die Säure Essigsäure liefert den Säureteil.
    2. Der Alkohol Butan-1-ol liefert den Rest butyl.
    3. Der Ester heißt Essigsäurebutylester.
    Ergebnis:
    Essigsäurebutylester
  3. ★21
    Aus Essigsäure und Ethanol entsteht bei der säurekatalysierten Estersynthese ein Ester. Wie heißt er?
    Lösung zeigen
    1. Die Säure Essigsäure liefert den Säureteil.
    2. Der Alkohol Ethanol liefert den Rest ethyl.
    3. Der Ester heißt Essigsäureethylester.
    Ergebnis:
    Essigsäureethylester

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) = 1,5, c(O₂) = 3,0, c(SO₃) = 2,0. Bestimme: Wie groß ist K?
Schritt für Schritt
  1. K = c²(SO₃) : (c²(SO₂) · c(O₂)).
  2. Einsetzen: c(SO₂) = 1,5, c(O₂) = 3,0, c(SO₃) = 2,0.
  3. K = 0,59 L/mol
  1. K = c²(SO₃) : (c²(SO₂) · c(O₂)).
  2. Einsetzen: c(SO₂) = 1,5, c(O₂) = 3,0, c(SO₃) = 2,0.
  3. K = 0,59 L/mol
Ergebnis:
0,59 L/mol

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 N₂ + 3 H₂ ⇌ 2 NH₃ gilt (in mol/L) c(N₂) = 0,5, c(H₂) = 1,5, c(NH₃) = 2,0. Bestimme: Wie groß ist K?
    So fängst du an:
    K = c²(NH₃) : (c(N₂) · c³(H₂)).
    Lösung zeigen
    1. K = c²(NH₃) : (c(N₂) · c³(H₂)).
    2. Einsetzen: c(N₂) = 0,5, c(H₂) = 1,5, c(NH₃) = 2,0.
    3. K = 2,37 L²/mol²
    Ergebnis:
    2,37 L²/mol²
  2. ●23
    Im Gleichgewicht CO + 2 H₂ ⇌ CH₃OH gilt (in mol/L) c(CO) = 1,5, c(H₂) = 1,0, c(CH₃OH) = 3,0. Bestimme: Wie groß ist K?
    Lösung zeigen
    1. K = c(CH₃OH) : (c(CO) · c²(H₂)).
    2. Einsetzen: c(CO) = 1,5, c(H₂) = 1,0, c(CH₃OH) = 3,0.
    3. K = 2,00 L²/mol²
    Ergebnis:
    2,00 L²/mol²
  3. ★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(AgCl) = 1,8 · 10⁻¹⁰ mol²/L², M = 143 g/mol. Bestimme: Welche Löslichkeit hat AgCl in Wasser?
Schritt für Schritt
  1. L = c(Ag⁺) = c(Cl⁻), also L² = KL.
  2. L = Wurzel aus 1,8 · 10⁻¹⁰ = 1,3 · 10⁻⁵ mol/L.
  3. In Masse: 1,3 · 10⁻⁵ mol/L · 143 g/mol = 1,9 mg/L
  1. L = c(Ag⁺) = c(Cl⁻), also L² = KL.
  2. L = Wurzel aus 1,8 · 10⁻¹⁰ = 1,3 · 10⁻⁵ mol/L.
  3. In Masse: 1,3 · 10⁻⁵ mol/L · 143 g/mol = 1,9 mg/L
Ergebnis:
1,9 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
    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
    1. Ein Kation (L) und zwei Anionen (2 L): KL = L · (2 L)² = 4 L³.
    2. L = dritte Wurzel aus KL : 4 = 1348 µmol/L.
    3. In Masse: L · M = 621 mg/L
    Ergebnis:
    621 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
    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
  2. ●29
    Im Gleichgewicht CO + H₂O ⇌ CO₂ + H₂ gilt (in mol/L) c(CO) = 0,50, c(H₂O) = 0,60, c(CO₂) = 0,10, c(H₂) = 0,20. Bestimme: Wie groß ist K?
    Lösung zeigen
    1. K = c(CO₂) · c(H₂) : (c(CO) · c(H₂O)).
    2. Einsetzen: c(CO) = 0,50, c(H₂O) = 0,60, c(CO₂) = 0,10, c(H₂) = 0,20.
    3. K = 0,07
    Ergebnis:
    0,07
  3. ●30
    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
    1. K = (2 x)² : (1,0 − x)² = 4, Wurzel: 2 x : (1,0 − x) = 2.
    2. x = 1,0 · 2 : (2 + 2) = 0,50 mol.
    3. n(HI) = 2 x = 1,00 mol
    Ergebnis:
    1,00 mol
  4. ●31
    N₂O₄ (farblos) ⇌ 2 NO₂ (braun) ist endotherm. Das Gefäß wird in heißes Wasser gestellt. Was ist zu beobachten?
    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
  5. ●32
    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
  6. ●33
    Eine Reaktion hat k(hin) = 2,00 und k(rück) = 2,00 (gleiche Einheit). Bestimme: Wie groß ist K?
    Lösung zeigen
    1. K = k(hin) : k(rück).
    2. K = 2,00 : 2,00
    3. K = 1,00
    Ergebnis:
    1,00

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 CO + H₂O ⇌ CO₂ + H₂ 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 2 HI ⇌ H₂ + I₂ gilt (in mol/L) c(HI) = 0,20, c(H₂) = 0,10, c(I₂) = 0,50. Bestimme: Wie groß ist K?
    Lösung zeigen
    Ergebnis:
    1,25

  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 1,0 mol H₂ und I₂ werden eingesetzt. Bestimme: Wie viel mol HI liegen im Gleichgewicht vor?
    Lösung zeigen
    Ergebnis:
    1,33 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 N₂O₄(g) ⇌ 2 NO₂(g), wenn NO₂ zusätzlich zugegeben wird?
    Lösung zeigen
    Ergebnis:
    Es verschiebt sich Richtung Eduktseite

  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) = 0,25 (gleiche Einheit). Bestimme: Wie groß ist K?
    Lösung zeigen
    Ergebnis:
    3,20

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

    40
    Aus Essigsäure und Pentan-1-ol entsteht bei der säurekatalysierten Estersynthese ein Ester. Wie heißt er?
    Lösung zeigen
    Ergebnis:
    Essigsäurepentylester

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

    41
    Im Gleichgewicht N₂ + 3 H₂ ⇌ 2 NH₃ gilt (in mol/L) c(N₂) = 4,0, c(H₂) = 2,0, c(NH₃) = 3,0. Bestimme: Wie groß ist K?
    Lösung zeigen
    Ergebnis:
    0,28 L²/mol²

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

    42
    Die Löslichkeit von Magnesiumhydroxid in Wasser soll verringert werden. Welche Maßnahme wirkt?
    Lösung zeigen
    Ergebnis:
    Nach Zugabe von Magnesiumsulfatlösung 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. Es fließt weiter in beide Richtungen gleich viel
  4. 0,80
  5. 0,62
  6. 4,0
  7. Das Volumen kürzt sich heraus, Stoffmengen genügen
  8. 4,00 mol
  9. 1,5 mol
  10. Das System weicht aus und nimmt die zugeführte Wärme auf
  11. Zur Eduktseite, K sinkt
  12. Sie ist endotherm, K steigt mit der Temperatur
  13. Es verschiebt sich zur Produktseite
  14. Es verschiebt sich Richtung Eduktseite
  15. Keine Verschiebung, beiderseits gleich viele Teilchen
  16. 2,00
  17. 5,00
  18. 0,20
  19. Propansäurepropylester
  20. Essigsäurebutylester
  21. Essigsäureethylester
  22. 2,37 L²/mol²
  23. 2,00 L²/mol²
  24. 4,5 L²/mol²
  25. 14 mg/L
  26. 621 mg/L
  27. Erst fast konstant, dann ansteigend
  28. Hin- und Rückreaktion laufen weiter, die Konzentrationen bleiben gleich
  29. 0,07
  30. 1,00 mol
  31. Die Farbe wird dunkler, es entsteht mehr NO₂
  32. Es verschiebt sich zur Produktseite
  33. 1,00
  34. Hin- und Rückreaktion laufen weiter, die Konzentrationen bleiben gleich
  35. 1,25
  36. 1,33 mol
  37. Zur Eduktseite, K sinkt
  38. Es verschiebt sich Richtung Eduktseite
  39. 3,20
  40. Essigsäurepentylester
  41. 0,28 L²/mol²
  42. Nach Zugabe von Magnesiumsulfatlösung sinkt die Löslichkeit