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 CaCO₃(s) ⇌ CaO(s) + CO₂(g) 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
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?
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
Für A ⇌ B sind im Gleichgewicht die Konzentrationen beider Stoffe konstant. Was folgt?
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
★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) = 0,50, c(H₂O) = 0,20, c(CO₂) = 0,30, c(H₂) = 0,80. Bestimme: Wie groß ist K?

Schritt für Schritt

K = c(CO₂) · c(H₂) : (c(CO) · c(H₂O)).
Einsetzen: c(CO) = 0,50, c(H₂O) = 0,20, c(CO₂) = 0,30, c(H₂) = 0,80.
K = 2,40

K = c(CO₂) · c(H₂) : (c(CO) · c(H₂O)).
Einsetzen: c(CO) = 0,50, c(H₂O) = 0,20, c(CO₂) = 0,30, c(H₂) = 0,80.
K = 2,40

Ergebnis:

2,40

AchtungKonzentrationen addiert statt multipliziert

So nicht

K = (c(C) + c(D)) : (c(A) + c(B)).

So richtig

Im MWG werden die Konzentrationen multipliziert: K = c(C) · c(D) : (c(A) · c(B)).

Setze die Werte ein und multipliziere im Zähler und im Nenner getrennt.

ÜbenJetzt du

○4
Im Gleichgewicht 2 HI ⇌ H₂ + I₂ gilt (in mol/L) c(HI) = 0,25, c(H₂) = 0,10, c(I₂) = 0,60. 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) = 0,60.
3. K = 0,96
Ergebnis:
0,96
●5
Im Gleichgewicht CO + H₂O ⇌ CO₂ + H₂ gilt (in mol/L) c(CO) = 0,80, c(H₂O) = 0,50, c(CO₂) = 0,10, 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) = 0,80, c(H₂O) = 0,50, c(CO₂) = 0,10, c(H₂) = 0,40.
3. K = 0,10
Ergebnis:
0,10
★6
Im Gleichgewicht A + B ⇌ C + D gilt (in mol/L) c(A) = 0,25, c(B) = 0,25, c(C) = 0,40, c(D) = 0,10. 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) = 0,25, c(C) = 0,40, c(D) = 0,10.
3. K = 0,64
Ergebnis:
0,64

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

MerkenRechnen mit dem MWG

Bei Δν = 0 kürzt sich das Volumen heraus.

Ansatz: Menge gleich Anfang plus oder minus x, dann nach x lösen.

BeispielGleichgewichtskonzentrationen berechnen (Δν = 0) und Estersynthese

H₂ + I₂ ⇌ 2 HI mit K = 49. Je 1,0 mol H₂ und I₂ werden eingesetzt. Bestimme: Wie viel mol HI liegen im Gleichgewicht vor?

Schritt für Schritt

K = (2 x)² : (1 − x)² = 49, Wurzel: 2 x : (1 − x) = 7.
2 x = 7 − 7 x, also x = 0,78 mol.
n(HI) = 2 x = 1,56 mol

K = (2 x)² : (1 − x)² = 49, Wurzel: 2 x : (1 − x) = 7.
2 x = 7 − 7 x, also x = 0,78 mol.
n(HI) = 2 x = 1,56 mol

Ergebnis:

1,56 mol

AchtungUmsatz x mit gebildeter Stoffmenge verwechselt

So nicht

Aus H₂ + I₂ ⇌ 2 HI folgt n(HI) = x = 0,78 mol.

So richtig

Bilden sich x mol H₂ um, entstehen 2 x mol HI: n(HI) = 2 · 0,78 mol = 1,56 mol.

Trage in die Tabelle Anfang, Änderung und Gleichgewicht ein. Setze bei Koeffizient 2 die Änderung 2 x ein.

ÜbenJetzt du

○7
A + B ⇌ C + D mit K = 16. Anfangs liegen nur A und B vor, je 2,0 mol. Bestimme: Wie viel mol C liegen im Gleichgewicht vor?
So fängst du an:
K = x² : (2,0 − x)² = 16, Wurzel: x : (2,0 − x) = 4.
Lösung zeigen
1. K = x² : (2,0 − x)² = 16, Wurzel: x : (2,0 − x) = 4.
2. x = 2,0 · 4 : (1 + 4)
3. x = 1,60 mol
Ergebnis:
1,60 mol
●8
A + B ⇌ C + D mit K = 25. Anfangs liegen nur A und B vor, je 1,0 mol. Bestimme: Wie viel mol C liegen im Gleichgewicht vor?
Lösung zeigen
1. K = x² : (1,0 − x)² = 25, Wurzel: x : (1,0 − x) = 5.
2. x = 1,0 · 5 : (1 + 5)
3. x = 0,83 mol
Ergebnis:
0,83 mol
★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 CO + 2 H₂ ⇌ CH₃OH ist exotherm. Wie verschiebt sich das Gleichgewicht, wenn die Temperatur erhöht wird?

Schritt für Schritt

Erwärmen begünstigt die endotherme Richtung.
Die Hinreaktion ist exotherm.
Zur Eduktseite, K sinkt.

Erwärmen begünstigt die endotherme Richtung.
Die Hinreaktion ist exotherm.
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

○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
●11
Die Hinreaktion von CH₄ + H₂O ⇌ CO + 3 H₂ 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
★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 der Druck durch Verkleinern des Volumens erhöht wird?

Schritt für Schritt

Gasteilchen links: 2, rechts: 2.
Höherer Druck begünstigt die Seite mit weniger Gasteilchen.
Es verschiebt sich gar nicht.

Gasteilchen links: 2, rechts: 2.
Höherer Druck begünstigt die Seite mit weniger Gasteilchen.
Es verschiebt sich gar nicht.

Ergebnis:

Es verschiebt sich gar nicht

AchtungWirkung des Drucks falsch vorhergesagt

So nicht

Höherer Druck verschiebt das Gleichgewicht zur Seite mit mehr Gasteilchen oder zu der Seite mit mehr Stoffen.

So richtig

Höherer Druck begünstigt die Seite mit weniger Gasteilchen. Sind es auf beiden Seiten gleich viele, bleibt die Lage unverändert.

Zähle die Gasteilchen auf beiden Seiten. Gehe zur Seite mit der kleineren Zahl.

ÜbenJetzt du

○13
Wie reagiert das Gleichgewicht CO(g) + 2 H₂(g) ⇌ CH₃OH(g), wenn CO 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
●14
Wie reagiert das Gleichgewicht CO(g) + H₂O(g) ⇌ CO₂(g) + H₂(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
★15
Wie reagiert das Gleichgewicht H₂(g) + I₂(g) ⇌ 2 HI(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) = 0,50 und k(rück) = 2,00 (gleiche Einheit). Bestimme: Wie groß ist K?

Schritt für Schritt

K = k(hin) : k(rück).
K = 0,50 : 2,00
K = 0,25

K = k(hin) : k(rück).
K = 0,50 : 2,00
K = 0,25

Ergebnis:

0,25

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

○16
Eine Reaktion hat k(hin) = 2,00 und k(rück) = 0,50 (gleiche Einheit). Bestimme: Wie groß ist K?
So fängst du an:
K = k(hin) : k(rück).
Lösung zeigen
1. K = k(hin) : k(rück).
2. K = 2,00 : 0,50
3. K = 4,00
Ergebnis:
4,00
●17
Eine Reaktion hat k(hin) = 0,40 und k(rück) = 1,00 (gleiche Einheit). Bestimme: Wie groß ist K?
Lösung zeigen
1. K = k(hin) : k(rück).
2. K = 0,40 : 1,00
3. K = 0,40
Ergebnis:
0,40
★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 Ethanol entsteht bei der säurekatalysierten Estersynthese ein Ester. Wie heißt er?

Schritt für Schritt

Die Säure Buttersäure liefert den Säureteil.
Der Alkohol Ethanol liefert den Rest ethyl.
Der Ester heißt Buttersäureethylester.

Die Säure Buttersäure liefert den Säureteil.
Der Alkohol Ethanol liefert den Rest ethyl.
Der Ester heißt Buttersäureethylester.

Ergebnis:

Buttersäureethylester

AchtungEster falsch benannt

So nicht

Aus Essigsäure und Ethanol entsteht Essigsäuremethylester.

So richtig

Der Name besteht aus dem Säurenamen und dem Alkylrest des Alkohols: Essigsäure plus Ethanol ergibt Essigsäureethylester.

Schreib die Namen der Säure und des Alkylrests nebeneinander und setze sie zum Estername zusammen.

ÜbenJetzt du

○19
Aus 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
●20
Aus Buttersäure und Methanol entsteht bei der säurekatalysierten Estersynthese ein Ester. Wie heißt er?
Lösung zeigen
1. Die Säure Buttersäure liefert den Säureteil.
2. Der Alkohol Methanol liefert den Rest methyl.
3. Der Ester heißt Buttersäuremethylester.
Ergebnis:
Buttersäuremethylester
★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 N₂ + 3 H₂ ⇌ 2 NH₃ gilt (in mol/L) c(N₂) = 1,0, c(H₂) = 1,0, c(NH₃) = 1,5. Bestimme: Wie groß ist K?

Schritt für Schritt

K = c²(NH₃) : (c(N₂) · c³(H₂)).
Einsetzen: c(N₂) = 1,0, c(H₂) = 1,0, c(NH₃) = 1,5.
K = 2,25 L²/mol²

K = c²(NH₃) : (c(N₂) · c³(H₂)).
Einsetzen: c(N₂) = 1,0, c(H₂) = 1,0, c(NH₃) = 1,5.
K = 2,25 L²/mol²

Ergebnis:

2,25 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
Warum arbeitet man bei der Ammoniaksynthese bei hohem Druck?
So fängst du an:
Links stehen 4 Gasteilchen, rechts 2.
Lösung zeigen
1. Links stehen 4 Gasteilchen, rechts 2.
2. Hoher Druck begünstigt die Seite mit weniger Teilchen.
3. Die Ausbeute an NH₃ steigt.
Ergebnis:
Rechts sind weniger Gasteilchen, Druck erhöht die Ausbeute
●23
Im Gleichgewicht 2 SO₂ + O₂ ⇌ 2 SO₃ gilt (in mol/L) c(SO₂) = 1,0, c(O₂) = 0,5, c(SO₃) = 1,0. Bestimme: Wie groß ist K?
Lösung zeigen
1. K = c²(SO₃) : (c²(SO₂) · c(O₂)).
2. Einsetzen: c(SO₂) = 1,0, c(O₂) = 0,5, c(SO₃) = 1,0.
3. K = 2,00 L/mol
Ergebnis:
2,00 L/mol
★24
Für N₂ + 3 H₂ ⇌ 2 NH₃ gilt c(N₂) = 1,0, c(H₂) = 2,0 und c(NH₃) = 6,0 mol/L. Bestimme: Wie groß ist K?
Lösung zeigen
1. K = c²(NH₃) : (c(N₂) · c³(H₂)).
2. K = 36 : (1,0 · 8,0).
3. K = 4,5 L²/mol²
Ergebnis:
4,5 L²/mol²

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

MerkenLöslichkeitsgleichgewicht (Leistungskurs)

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

Es fällt aus, wenn das Ionenprodukt KL übersteigt.

BeispielLöslichkeitsprodukt, Fällung und konduktometrische Titration (Leistungskurs)

Die Löslichkeit von Calciumcarbonat in Wasser soll verringert werden. Welche Maßnahme wirkt?

Schritt für Schritt

Gemeinsame Ionen erhöhen eine Konzentration im KL-Ausdruck.
Das Produkt der Konzentrationen darf KL nicht übersteigen.
Daher fällt Salz aus, die Löslichkeit sinkt.

Gemeinsame Ionen erhöhen eine Konzentration im KL-Ausdruck.
Das Produkt der Konzentrationen darf KL nicht übersteigen.
Daher fällt Salz aus, die Löslichkeit sinkt.

Ergebnis:

Nach Zugabe von Natriumcarbonatlösung sinkt die Löslichkeit

AchtungGleichnamiges Ion erhöht die Löslichkeit

So nicht

Fügt man ein gemeinsames Ion zu, löst sich mehr Salz.

So richtig

Ein gemeinsames Ion erhöht eine Konzentration im Produkt. Damit KL gleich bleibt, fällt Salz aus: Die Löslichkeit sinkt.

Setze die erhöhte Konzentration in KL ein und berechne, wie die andere Ionenkonzentration sinken muss.

ÜbenJetzt du

○25
Zu einer gesättigten Silberchloridlösung wird Natriumchloridlösung gegeben. Was geschieht?
So fängst du an:
Die Chloridkonzentration steigt.
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
●26
KL(Calciumhydroxid) = 5,5 · 10⁻⁶ mol³/L³, M = 74 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 = 11.120 µmol/L.
3. In Masse: L · M = 823 mg/L
Ergebnis:
823 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) = 0,50, c(B) = 0,25, c(C) = 0,40, c(D) = 0,30. Bestimme: Wie groß ist K?
Lösung zeigen
1. K = c(C) · c(D) : (c(A) · c(B)).
2. Einsetzen: c(A) = 0,50, c(B) = 0,25, c(C) = 0,40, c(D) = 0,30.
3. K = 0,96
Ergebnis:
0,96
●29
H₂ + I₂ ⇌ 2 HI mit K = 16. Je 1,5 mol H₂ und I₂ werden eingesetzt. Bestimme: Wie viel mol HI liegen im Gleichgewicht vor?
Lösung zeigen
1. K = (2 x)² : (1,5 − x)² = 16, Wurzel: 2 x : (1,5 − x) = 4.
2. x = 1,5 · 4 : (2 + 4) = 1,00 mol.
3. n(HI) = 2 x = 2,00 mol
Ergebnis:
2,00 mol
●30
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
●31
Warum bedeutet v(hin) = v(rück) nicht, dass alle Konzentrationen gleich sind?
Lösung zeigen
1. v = k · c.
2. Bei verschiedenem k braucht gleiches v verschiedenes c.
3. Die Konzentrationen müssen nicht gleich sein.
Ergebnis:
Gleich sind die Geschwindigkeiten, nicht die Konzentrationen
●32
Welche Rolle spielt die Säure bei der Estersynthese?
Lösung zeigen
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
●33
Im Gleichgewicht 2 SO₂ + O₂ ⇌ 2 SO₃ gilt (in mol/L) c(SO₂) = 1,5, c(O₂) = 1,5, c(SO₃) = 1,5. Bestimme: Wie groß ist K?
Lösung zeigen
1. K = c²(SO₃) : (c²(SO₂) · c(O₂)).
2. Einsetzen: c(SO₂) = 1,5, c(O₂) = 1,5, c(SO₃) = 1,5.
3. K = 0,67 L/mol
Ergebnis:
0,67 L/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 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
Ich formuliere das Massenwirkungsgesetz und deute die Gleichgewichtskonstante K.
35
Im Gleichgewicht 2 HI ⇌ H₂ + I₂ gilt (in mol/L) c(HI) = 0,40, c(H₂) = 0,30, c(I₂) = 0,10. Bestimme: Wie groß ist K?
Lösung zeigen
Ergebnis:
0,19
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 Ammoniaksynthese ist exotherm. Was geschieht mit K, wenn die Temperatur steigt?
Lösung zeigen
Ergebnis:
K sinkt, das Gleichgewicht verschiebt sich zu den Edukten
Ich sage mit dem Prinzip von Le Chatelier die Wirkung von Konzentration, Druck und Katalysator voraus.
38
Wie reagiert das Gleichgewicht PCl₅(g) ⇌ PCl₃(g) + Cl₂(g), wenn PCl₃ laufend entfernt wird?
Lösung zeigen
Ergebnis:
Es verschiebt sich zur Produktseite
Ich leite das Massenwirkungsgesetz aus den Geschwindigkeiten von Hin- und Rückreaktion her (Leistungskurs).
39
Eine Reaktion hat k(hin) = 0,20 und k(rück) = 0,40 (gleiche Einheit). Bestimme: Wie groß ist K?
Lösung zeigen
Ergebnis:
0,50
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?
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Ergebnis:
Nucleophiler Angriff
Ich wende das Massenwirkungsgesetz auf das Haber-Bosch-Verfahren an (Leistungskurs).
41
Die Ammoniaksynthese ist exotherm. Technisch arbeitet man bei etwa 450 Grad Celsius und nicht bei Raumtemperatur. Warum?
Lösung zeigen
Ergebnis:
Bei niedriger Temperatur wäre die Reaktion zu langsam
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

Hin- und Rückreaktion laufen weiter, die Konzentrationen bleiben gleich
Sie sind konstant, aber nicht unbedingt gleich groß
Es fließt weiter in beide Richtungen gleich viel
0,96
0,10
0,64
1,60 mol
0,83 mol
1,5 mol
Das System weicht aus und nimmt die zugeführte Wärme auf
Zur Eduktseite, K sinkt
Sie ist endotherm, K steigt mit der Temperatur
Es verschiebt sich zur Produktseite
Es verschiebt sich zur Produktseite
Es verschiebt sich überhaupt nicht
4,00
0,40
K steigt, weil der Quotient k(hin) : k(rück) wächst
Propansäurepropylester
Buttersäuremethylester
Zwei Moleküle verbinden sich unter Wasserabspaltung
Rechts sind weniger Gasteilchen, Druck erhöht die Ausbeute
2,00 L/mol
4,5 L²/mol²
Es fällt zusätzlich Silberchlorid aus, die Löslichkeit sinkt
823 mg/L
Erst fast konstant, dann ansteigend
0,96
2,00 mol
Die Farbe wird dunkler, es entsteht mehr NO₂
Gleich sind die Geschwindigkeiten, nicht die Konzentrationen
Sie protoniert die Carbonylgruppe und aktiviert sie
0,67 L/mol
Hin- und Rückreaktion laufen weiter, die Konzentrationen bleiben gleich
0,19
0,40 mol
K sinkt, das Gleichgewicht verschiebt sich zu den Edukten
Es verschiebt sich zur Produktseite
0,50
Nucleophiler Angriff
Bei niedriger Temperatur wäre die Reaktion zu langsam
Nach Zugabe von Magnesiumsulfatlösung sinkt die Löslichkeit