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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

Für A ⇌ B sind im Gleichgewicht die Konzentrationen beider Stoffe konstant. Was folgt?
Schritt für Schritt
  1. Gleichgewicht bedeutet gleiche Geschwindigkeit beider Reaktionen.
  2. Die Konzentrationen hängen vom Verhältnis der Geschwindigkeitskonstanten ab.
  3. Sie bleiben konstant, ohne gleich zu sein.
  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

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

  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 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. ★3
    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?
    Lösung zeigen
    1. Konstante Konzentrationen zeigen gleiche Geschwindigkeiten an.
    2. Beide Reaktionen laufen weiter.
    3. Es wird gleich viel gebildet wie zerlegt.
    Ergebnis:
    Hin- und Rückreaktion laufen weiter, die Konzentrationen bleiben gleich

2Ich formuliere das Massenwirkungsgesetz und deute die Gleichgewichtskonstante K.

MerkenMassenwirkungsgesetz

K = Produkte durch Edukte, Koeffizienten als Exponenten.

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

BeispielMassenwirkungsgesetz und Gleichgewichtskonstante

Im Gleichgewicht CO + H₂O ⇌ CO₂ + H₂ gilt (in mol/L) c(CO) = 0,10, c(H₂O) = 0,50, c(CO₂) = 0,50, c(H₂) = 0,30. Bestimme: Wie groß ist K?
Schritt für Schritt
  1. K = c(CO₂) · c(H₂) : (c(CO) · c(H₂O)).
  2. Einsetzen: c(CO) = 0,10, c(H₂O) = 0,50, c(CO₂) = 0,50, c(H₂) = 0,30.
  3. K = 3,00
  1. K = c(CO₂) · c(H₂) : (c(CO) · c(H₂O)).
  2. Einsetzen: c(CO) = 0,10, c(H₂O) = 0,50, c(CO₂) = 0,50, c(H₂) = 0,30.
  3. K = 3,00
Ergebnis:
3,00

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. ○4
    Im Gleichgewicht 2 HI ⇌ H₂ + I₂ gilt (in mol/L) c(HI) = 0,10, c(H₂) = 0,60, c(I₂) = 0,20. 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) = 0,10, c(H₂) = 0,60, c(I₂) = 0,20.
    3. K = 12,00
    Ergebnis:
    12,00
  2. ●5
    Im Gleichgewicht CO + H₂O ⇌ CO₂ + H₂ gilt (in mol/L) c(CO) = 0,10, c(H₂O) = 0,10, c(CO₂) = 0,10, 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) = 0,10, c(H₂O) = 0,10, c(CO₂) = 0,10, c(H₂) = 0,50.
    3. K = 5,00
    Ergebnis:
    5,00
  3. ★6
    Im Gleichgewicht CO + H₂O ⇌ CO₂ + H₂ gilt (in mol/L) c(CO) = 0,10, c(H₂O) = 0,60, c(CO₂) = 0,50, c(H₂) = 0,10. Bestimme: Wie groß ist K?
    Lösung zeigen
    1. K = c(CO₂) · c(H₂) : (c(CO) · c(H₂O)).
    2. Einsetzen: c(CO) = 0,10, c(H₂O) = 0,60, c(CO₂) = 0,50, c(H₂) = 0,10.
    3. K = 0,83
    Ergebnis:
    0,83

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
  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
  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

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

  1. ○7
    A + B ⇌ C + D mit K = 16. Anfangs liegen nur A und B vor, je 1,0 mol. Bestimme: Wie viel mol C liegen im Gleichgewicht vor?
    So fängst du an:
    K = x² : (1,0 − x)² = 16, Wurzel: x : (1,0 − x) = 4.
    Lösung zeigen
    1. K = x² : (1,0 − x)² = 16, Wurzel: x : (1,0 − x) = 4.
    2. x = 1,0 · 4 : (1 + 4)
    3. x = 0,80 mol
    Ergebnis:
    0,80 mol
  2. ●8
    A + B ⇌ C + D mit K = 4. 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 = 4, Wurzel: x : (1,0 − x) = 2.
    2. x = 1,0 · 2 : (1 + 2)
    3. x = 0,67 mol
    Ergebnis:
    0,67 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 Ammoniaksynthese ist exotherm. Was geschieht mit K, wenn die Temperatur steigt?
Schritt für Schritt
  1. Erwärmen begünstigt die endotherme Richtung.
  2. Bei exothermer Hinreaktion ist das die Rückreaktion.
  3. K sinkt.
  1. Erwärmen begünstigt die endotherme Richtung.
  2. Bei exothermer Hinreaktion ist das die Rückreaktion.
  3. K sinkt.
Ergebnis:
K sinkt, das Gleichgewicht verschiebt sich zu den Edukten

AchtungWirkung der Temperatur falsch vorhergesagt

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

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

ÜbenJetzt du

  1. ○10
    Die Hinreaktion von CH₄ + H₂O ⇌ CO + 3 H₂ ist endotherm. Wie verschiebt sich das Gleichgewicht, wenn die Temperatur erhöht wird?
    So fängst du an:
    Erwärmen begünstigt die endotherme Richtung.
    Lösung zeigen
    1. Erwärmen begünstigt die endotherme Richtung.
    2. Die Hinreaktion ist endotherm.
    3. Zur Produktseite, K steigt.
    Ergebnis:
    Zur Produktseite, K vergrößert sich
  2. ●11
    Die Hinreaktion von CO + 2 H₂ ⇌ CH₃OH 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
  3. ★12
    Die Hinreaktion von N₂O₄ ⇌ 2 NO₂ 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 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

Wie reagiert das Gleichgewicht 2 CO(g) + O₂(g) ⇌ 2 CO₂(g), wenn der Druck durch Verkleinern des Volumens erhöht wird?
Schritt für Schritt
  1. Gasteilchen links: 3, rechts: 2.
  2. Höherer Druck begünstigt die Seite mit weniger Gasteilchen.
  3. Es verschiebt sich zur Produktseite.
  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

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

  1. ○13
    Wie reagiert das Gleichgewicht H₂(g) + I₂(g) ⇌ 2 HI(g), wenn HI laufend entfernt 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 H₂(g) + I₂(g) ⇌ 2 HI(g), wenn HI 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 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

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) = 0,20 und k(rück) = 0,50 (gleiche Einheit). Bestimme: Wie groß ist K?
Schritt für Schritt
  1. K = k(hin) : k(rück).
  2. K = 0,20 : 0,50
  3. K = 0,40
  1. K = k(hin) : k(rück).
  2. K = 0,20 : 0,50
  3. K = 0,40
Ergebnis:
0,40

AchtungQuotient der Geschwindigkeitskonstanten umgedreht

So nicht
K = k(rück) : k(hin).
So richtig
Aus k(hin) · c(A) · c(B) = k(rück) · c(C) · c(D) folgt K = c(C) · c(D) : (c(A) · c(B)) = k(hin) : k(rück).

Setze die Geschwindigkeiten gleich und löse nach dem Quotienten der Konzentrationen auf. Lies ab, welches k oben steht.

ÜbenJetzt du

  1. ○16
    Eine Reaktion hat k(hin) = 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) = 1,00 und k(rück) = 0,50 (gleiche Einheit). Bestimme: Wie groß ist K?
    Lösung zeigen
    1. K = k(hin) : k(rück).
    2. K = 1,00 : 0,50
    3. K = 2,00
    Ergebnis:
    2,00
  3. ★18
    Eine Reaktion hat k(hin) = 0,80 und k(rück) = 0,40 (gleiche Einheit). Bestimme: Wie groß ist K?
    Lösung zeigen
    1. K = k(hin) : k(rück).
    2. K = 0,80 : 0,40
    3. K = 2,00
    Ergebnis:
    2,00

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 Ameisensäure und Methanol entsteht bei der säurekatalysierten Estersynthese ein Ester. Wie heißt er?
Schritt für Schritt
  1. Die Säure Ameisensäure liefert den Säureteil.
  2. Der Alkohol Methanol liefert den Rest methyl.
  3. Der Ester heißt Ameisensäuremethylester.
  1. Die Säure Ameisensäure liefert den Säureteil.
  2. Der Alkohol Methanol liefert den Rest methyl.
  3. Der Ester heißt Ameisensäuremethylester.
Ergebnis:
Ameisensäuremethylester

AchtungEster falsch benannt

So nicht
Aus Essigsäure und Ethanol entsteht Essigsäuremethylester.
So richtig
Der Name besteht aus dem Säurenamen und dem Alkylrest des Alkohols: Essigsäure plus Ethanol ergibt Essigsäureethylester.

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

ÜbenJetzt du

  1. ○19
    Wie heißt der Teilschritt, in dem das Alkoholmolekül an den protonierten Carbonylkohlenstoff tritt?
    So fängst du an:
    Der Alkohol hat freie Elektronenpaare am Sauerstoff.
    Lösung zeigen
    1. Der Alkohol hat freie Elektronenpaare am Sauerstoff.
    2. Er greift den positivierten Kohlenstoff an.
    3. Dieser Teilschritt heißt nucleophiler Angriff.
    Ergebnis:
    Nucleophiler Angriff
  2. ●20
    Aus Propansäure und Methanol entsteht bei der säurekatalysierten Estersynthese ein Ester. Wie heißt er?
    Lösung zeigen
    1. Die Säure Propansäure liefert den Säureteil.
    2. Der Alkohol Methanol liefert den Rest methyl.
    3. Der Ester heißt Propansäuremethylester.
    Ergebnis:
    Propansäuremethylester
  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 N₂ + 3 H₂ ⇌ 2 NH₃ gilt (in mol/L) c(N₂) = 1,5, c(H₂) = 2,0, c(NH₃) = 2,0. Bestimme: Wie groß ist K?
Schritt für Schritt
  1. K = c²(NH₃) : (c(N₂) · c³(H₂)).
  2. Einsetzen: c(N₂) = 1,5, c(H₂) = 2,0, c(NH₃) = 2,0.
  3. K = 0,33 L²/mol²
  1. K = c²(NH₃) : (c(N₂) · c³(H₂)).
  2. Einsetzen: c(N₂) = 1,5, c(H₂) = 2,0, c(NH₃) = 2,0.
  3. K = 0,33 L²/mol²
Ergebnis:
0,33 L²/mol²

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. ○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
  2. ●23
    Im Gleichgewicht N₂ + 3 H₂ ⇌ 2 NH₃ gilt (in mol/L) c(N₂) = 2,0, 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) = 2,0, c(H₂) = 0,5, c(NH₃) = 4,0.
    3. K = 64,00 L²/mol²
    Ergebnis:
    64,00 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)

Die Löslichkeit von Silberchlorid in Wasser soll verringert werden. Welche Maßnahme wirkt?
Schritt für Schritt
  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.
  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 Natriumchloridlösung 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

  1. ○25
    KL(Eisen(II)-hydroxid) = 4,9 · 10⁻¹⁷ mol³/L³, M = 90 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 = 2,3 µmol/L.
    3. In Masse: L · M = 0,21 mg/L
    Ergebnis:
    0,21 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
    In einem geschlossenen Gefäß stellt sich das Gleichgewicht CaCO₃(s) ⇌ CaO(s) + CO₂(g) 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 A + B ⇌ C + D gilt (in mol/L) c(A) = 0,60, c(B) = 0,50, c(C) = 0,80, c(D) = 0,60. Bestimme: Wie groß ist K?
    Lösung zeigen
    1. K = c(C) · c(D) : (c(A) · c(B)).
    2. Einsetzen: c(A) = 0,60, c(B) = 0,50, c(C) = 0,80, c(D) = 0,60.
    3. K = 1,60
    Ergebnis:
    1,60
  3. ●30
    A + B ⇌ C + D mit K = 9. Anfangs liegen nur A und B vor, je 1,5 mol. Bestimme: Wie viel mol C liegen im Gleichgewicht vor?
    Lösung zeigen
    1. K = x² : (1,5 − x)² = 9, Wurzel: x : (1,5 − x) = 3.
    2. x = 1,5 · 3 : (1 + 3)
    3. x = 1,13 mol
    Ergebnis:
    1,13 mol
  4. ●31
    Die Hinreaktion von N₂O₄ ⇌ 2 NO₂ 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
  5. ●32
    Wie reagiert das Gleichgewicht N₂(g) + 3 H₂(g) ⇌ 2 NH₃(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
  6. ●33
    Eine Reaktion hat k(hin) = 4,00 und k(rück) = 0,25 (gleiche Einheit). Bestimme: Wie groß ist K?
    Lösung zeigen
    1. K = k(hin) : k(rück).
    2. K = 4,00 : 0,25
    3. K = 16,00
    Ergebnis:
    16,00

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 NH₄Cl(s) ⇌ NH₃(g) + HCl(g) 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) = 0,20, c(I₂) = 0,60, c(HI) = 0,50. Bestimme: Wie groß ist K?
    Lösung zeigen
    Ergebnis:
    2,08

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

    36
    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?
    Lösung zeigen
    Ergebnis:
    1,56 mol

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

    37
    N₂O₄ (farblos) ⇌ 2 NO₂ (braun) ist endotherm. Das Gefäß wird in heißes Wasser gestellt. Was ist zu beobachten?
    Lösung zeigen
    Ergebnis:
    Die Farbe wird dunkler, es entsteht mehr NO₂

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

    38
    Wie reagiert das Gleichgewicht CO(g) + 2 H₂(g) ⇌ CH₃OH(g), wenn CO zusätzlich zugegeben 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) = 2,00 und k(rück) = 1,00 (gleiche Einheit). Bestimme: Wie groß ist K?
    Lösung zeigen
    Ergebnis:
    2,00

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

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

  8. 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

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

    42
    Die Löslichkeit von Bleisulfat in Wasser soll verringert werden. Welche Maßnahme wirkt?
    Lösung zeigen
    Ergebnis:
    Nach Zugabe von Kaliumsulfatlösung sinkt die Löslichkeit

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

Wörter

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

Lösungen

  1. Hin- und Rückreaktion laufen weiter, die Konzentrationen bleiben gleich
  2. Hin- und Rückreaktion laufen weiter, die Konzentrationen bleiben gleich
  3. Hin- und Rückreaktion laufen weiter, die Konzentrationen bleiben gleich
  4. 12,00
  5. 5,00
  6. 0,83
  7. 0,80 mol
  8. 0,67 mol
  9. 1,5 mol
  10. Zur Produktseite, K vergrößert sich
  11. Zur Produktseite, K vergrößert sich
  12. Zur Produktseite, K vergrößert sich
  13. Es verschiebt sich zur Produktseite
  14. Es verschiebt sich zur Eduktseite
  15. Es verschiebt sich zur Produktseite
  16. 2,00
  17. 2,00
  18. 2,00
  19. Nucleophiler Angriff
  20. Propansäuremethylester
  21. Zwei Moleküle verbinden sich unter Wasserabspaltung
  22. Rechts sind weniger Gasteilchen, Druck erhöht die Ausbeute
  23. 64,00 L²/mol²
  24. 4,5 L²/mol²
  25. 0,21 mg/L
  26. 5,7 mg/L
  27. Erst fast konstant, dann ansteigend
  28. Hin- und Rückreaktion laufen weiter, die Konzentrationen bleiben gleich
  29. 1,60
  30. 1,13 mol
  31. Zur Eduktseite, K verkleinert sich
  32. Es verschiebt sich gar nicht
  33. 16,00
  34. Hin- und Rückreaktion laufen weiter, die Konzentrationen bleiben gleich
  35. 2,08
  36. 1,56 mol
  37. Die Farbe wird dunkler, es entsteht mehr NO₂
  38. Es verschiebt sich zur Produktseite
  39. 2,00
  40. Buttersäureethylester
  41. Bei niedriger Temperatur wäre die Reaktion zu langsam
  42. Nach Zugabe von Kaliumsulfatlösung sinkt die Löslichkeit