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 2 SO₂ + O₂ ⇌ 2 SO₃ 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 CaCO₃(s) ⇌ CaO(s) + CO₂(g) 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
In welchem System stellt sich ein Gleichgewicht ein?
Lösung zeigen
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
★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 A + B ⇌ C + D gilt (in mol/L) c(A) = 0,60, c(B) = 0,10, c(C) = 0,80, c(D) = 0,80. Bestimme: Wie groß ist K?

Schritt für Schritt

K = c(C) · c(D) : (c(A) · c(B)).
Einsetzen: c(A) = 0,60, c(B) = 0,10, c(C) = 0,80, c(D) = 0,80.
K = 10,67

K = c(C) · c(D) : (c(A) · c(B)).
Einsetzen: c(A) = 0,60, c(B) = 0,10, c(C) = 0,80, c(D) = 0,80.
K = 10,67

Ergebnis:

10,67

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
Für eine Reaktion gilt K = 10⁻⁴ bei 25 Grad Celsius. Was sagt das?
So fängst du an:
K ist Zähler durch Nenner, Produkte durch Edukte.
Lösung zeigen
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
●5
Im Gleichgewicht A + B ⇌ C + D gilt (in mol/L) c(A) = 0,60, c(B) = 0,10, c(C) = 0,10, c(D) = 0,80. Bestimme: Wie groß ist K?
Lösung zeigen
1. K = c(C) · c(D) : (c(A) · c(B)).
2. Einsetzen: c(A) = 0,60, c(B) = 0,10, c(C) = 0,10, c(D) = 0,80.
3. K = 1,33
Ergebnis:
1,33
★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 = 9. Anfangs liegen nur A und B vor, je 3,0 mol. Bestimme: Wie viel mol C liegen im Gleichgewicht vor?

Schritt für Schritt

K = x² : (3,0 − x)² = 9, Wurzel: x : (3,0 − x) = 3.
x = 3,0 · 3 : (1 + 3)
x = 2,25 mol

K = x² : (3,0 − x)² = 9, Wurzel: x : (3,0 − x) = 3.
x = 3,0 · 3 : (1 + 3)
x = 2,25 mol

Ergebnis:

2,25 mol

AchtungWurzel beim Ansatz vergessen

So nicht

Aus x² : (1 − x)² = 4 folgt x : (1 − x) = 4, also x = 0,80.

So richtig

Wurzel aus beiden Seiten: x : (1 − x) = 2, also x = 0,67.

Nimm die Wurzel auf beiden Seiten und löse danach nach x auf. Setze das Ergebnis zur Probe in das MWG ein.

ÜbenJetzt du

○7
Estersynthese: CH₃COOH + C₂H₅OH ⇌ CH₃COOC₂H₅ + H₂O mit K = 4. Je 1,0 mol Säure und Alkohol werden gemischt. Bestimme: Wie viel mol Ester liegen im Gleichgewicht vor?
So fängst du an:
K = x² : (1 − x)² = 4.
Lösung zeigen
1. K = x² : (1 − x)² = 4.
2. Wurzel ziehen: x : (1 − x) = 2, also x = 2 − 2x.
3. x = 0,67 mol
Ergebnis:
0,67 mol
●8
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
1. K = (2 x)² : (1,0 − x)² = 16, Wurzel: 2 x : (1,0 − x) = 4.
2. x = 1,0 · 4 : (2 + 4) = 0,67 mol.
3. n(HI) = 2 x = 1,33 mol
Ergebnis:
1,33 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 CH₄ + H₂O ⇌ CO + 3 H₂ ist endotherm. Wie verschiebt sich das Gleichgewicht, wenn die Temperatur gesenkt wird?

Schritt für Schritt

Abkühlen begünstigt die exotherme Richtung.
Die Hinreaktion ist endotherm.
Zur Eduktseite, K sinkt.

Abkühlen begünstigt die exotherme Richtung.
Die Hinreaktion ist endotherm.
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
Die Hinreaktion von N₂O₄ ⇌ 2 NO₂ 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
●11
Die Hinreaktion von PCl₅ ⇌ PCl₃ + Cl₂ ist endotherm. Wie verschiebt sich das Gleichgewicht, wenn die Temperatur gesenkt wird?
Lösung zeigen
1. Abkühlen begünstigt die exotherme Richtung.
2. Die Hinreaktion ist endotherm.
3. Zur Eduktseite, K sinkt.
Ergebnis:
Zur Eduktseite, K sinkt
★12
Die Hinreaktion von C(s) + CO₂ ⇌ 2 CO 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

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 2 SO₂ + O₂ ⇌ 2 SO₃ wird der Druck erhöht. Wohin verschiebt sich das Gleichgewicht?

Schritt für Schritt

Eduktseite: 3 Gasteilchen, Produktseite: 2 Gasteilchen.
Höherer Druck begünstigt die Seite mit weniger Teilchen.
Das Gleichgewicht verschiebt sich zu SO₃.

Eduktseite: 3 Gasteilchen, Produktseite: 2 Gasteilchen.
Höherer Druck begünstigt die Seite mit weniger Teilchen.
Das Gleichgewicht verschiebt sich zu SO₃.

Ergebnis:

Zur Produktseite, dort sind weniger Gasteilchen

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 2 CO(g) + O₂(g) ⇌ 2 CO₂(g), wenn CO₂ 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
●14
Ein Katalysator wird zu einem Gleichgewichtsgemisch gegeben. Was bewirkt er für die Lage?
Lösung zeigen
1. Der Katalysator senkt die Aktivierungsenergie beider Richtungen.
2. Beide Reaktionen werden gleich stark beschleunigt.
3. Die Lage bleibt, das Gleichgewicht ist früher erreicht.
Ergebnis:
Die Lage bleibt gleich, nur die Einstellung geht schneller
★15
Wie reagiert das Gleichgewicht 2 NH₃(g) ⇌ N₂(g) + 3 H₂(g), wenn NH₃ 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

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) = 0,40 und k(rück) = 2,00 (gleiche Einheit). Bestimme: Wie groß ist K?

Schritt für Schritt

K = k(hin) : k(rück).
K = 0,40 : 2,00
K = 0,20

K = k(hin) : k(rück).
K = 0,40 : 2,00
K = 0,20

Ergebnis:

0,20

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) = 0,40 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 = 0,40 : 0,50
3. K = 0,80
Ergebnis:
0,80
●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
★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 Buttersäure und Methanol entsteht bei der säurekatalysierten Estersynthese ein Ester. Wie heißt er?
So fängst du an:
Die Säure Buttersäure liefert den Säureteil.
Lösung zeigen
1. Die Säure Buttersäure liefert den Säureteil.
2. Der Alkohol Methanol liefert den Rest methyl.
3. Der Ester heißt Buttersäuremethylester.
Ergebnis:
Buttersäuremethylester
●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
★21
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

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

MerkenHaber-Bosch-Verfahren (Leistungskurs)

Hoher Druck und Entfernen von NH₃ erhöhen die Ausbeute.

Tiefe Temperatur auch, aber der Katalysator braucht etwa 450 Grad Celsius.

BeispielHaber-Bosch-Verfahren und MWG (Leistungskurs)

Im Gleichgewicht CO + 2 H₂ ⇌ CH₃OH gilt (in mol/L) c(CO) = 1,5, c(H₂) = 0,5, c(CH₃OH) = 4,0. Bestimme: Wie groß ist K?

Schritt für Schritt

K = c(CH₃OH) : (c(CO) · c²(H₂)).
Einsetzen: c(CO) = 1,5, c(H₂) = 0,5, c(CH₃OH) = 4,0.
K = 10,67 L²/mol²

K = c(CH₃OH) : (c(CO) · c²(H₂)).
Einsetzen: c(CO) = 1,5, c(H₂) = 0,5, c(CH₃OH) = 4,0.
K = 10,67 L²/mol²

Ergebnis:

10,67 L²/mol²

AchtungKoeffizienten nicht als Exponenten geschrieben

So nicht

K = c(NH₃) : (c(N₂) · c(H₂)).

So richtig

Die Koeffizienten der Gleichung werden zu Exponenten: K = c²(NH₃) : (c(N₂) · c³(H₂)).

Schreib die Koeffizienten aus der Gleichung als Hochzahlen an die Konzentrationen.

ÜbenJetzt du

○22
Im Gleichgewicht N₂ + 3 H₂ ⇌ 2 NH₃ gilt (in mol/L) c(N₂) = 4,0, c(H₂) = 1,0, c(NH₃) = 1,5. 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) = 4,0, c(H₂) = 1,0, c(NH₃) = 1,5.
3. K = 0,56 L²/mol²
Ergebnis:
0,56 L²/mol²
●23
Im Gleichgewicht 2 SO₂ + O₂ ⇌ 2 SO₃ gilt (in mol/L) c(SO₂) = 3,0, c(O₂) = 3,0, c(SO₃) = 3,0. Bestimme: Wie groß ist K?
Lösung zeigen
1. K = c²(SO₃) : (c²(SO₂) · c(O₂)).
2. Einsetzen: c(SO₂) = 3,0, c(O₂) = 3,0, c(SO₃) = 3,0.
3. K = 0,33 L/mol
Ergebnis:
0,33 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 Bariumsulfat 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 Natriumsulfatlösung 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
KL(Silberbromid) = 5,0 · 10⁻¹³ mol²/L², M = 188 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 = 0,71 µmol/L.
3. In Masse: L · M = 0,13 mg/L
Ergebnis:
0,13 mg/L
●26
KL(Bariumsulfat) = 1,1 · 10⁻¹⁰ mol²/L², M = 233 g/mol. Das Salz hat das Verhältnis 1 : 1. Bestimme: Welche Löslichkeit hat es in Wasser?
Lösung zeigen
1. Beide Ionen haben die Konzentration L, also KL = L².
2. L = Wurzel aus KL = 10 µmol/L.
3. In Masse: L · M = 2,4 mg/L
Ergebnis:
2,4 mg/L
★27
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?
Lösung zeigen
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

Vermischte Übungen

Alles durcheinander – wie in der Arbeit. Überleg bei jeder Aufgabe zuerst: Welches Ziel ist das?

Üben

●28
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
●29
Im Gleichgewicht H₂ + I₂ ⇌ 2 HI gilt (in mol/L) c(H₂) = 0,60, c(I₂) = 0,25, c(HI) = 0,20. Bestimme: Wie groß ist K?
Lösung zeigen
1. K = c²(HI) : (c(H₂) · c(I₂)).
2. Einsetzen: c(H₂) = 0,60, c(I₂) = 0,25, c(HI) = 0,20.
3. K = 0,27
Ergebnis:
0,27
●30
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
1. K = x² : (0,5 − x)² = 16, Wurzel: x : (0,5 − x) = 4.
2. x = 0,5 · 4 : (1 + 4)
3. x = 0,40 mol
Ergebnis:
0,40 mol
●31
Die Hinreaktion von 2 NO₂ ⇌ N₂O₄ 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 steigt
●32
Wie reagiert das Gleichgewicht N₂O₄(g) ⇌ 2 NO₂(g), wenn NO₂ 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 Richtung Eduktseite
●33
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

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 N₂ + 3 H₂ ⇌ 2 NH₃ 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 A + B ⇌ C + D gilt (in mol/L) c(A) = 0,20, c(B) = 0,30, c(C) = 0,25, c(D) = 0,50. Bestimme: Wie groß ist K?
Lösung zeigen
Ergebnis:
2,08
Ich berechne Gleichgewichtskonzentrationen mit dem Massenwirkungsgesetz für Reaktionen mit Δν = 0, auch bei der Estersynthese.
36
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
Ergebnis:
1,50 mol
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?
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Ergebnis:
Die Farbe wird dunkler, es entsteht mehr NO₂
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 ein Katalysator zugegeben wird?
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Ergebnis:
Es verschiebt sich überhaupt nicht
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
Aus Essigsäure und Propan-1-ol entsteht bei der säurekatalysierten Estersynthese ein Ester. Wie heißt er?
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Ergebnis:
Essigsäurepropylester
Ich wende das Massenwirkungsgesetz auf das Haber-Bosch-Verfahren an (Leistungskurs).
41
Im Gleichgewicht CO + 2 H₂ ⇌ CH₃OH gilt (in mol/L) c(CO) = 1,0, c(H₂) = 2,0, c(CH₃OH) = 1,0. Bestimme: Wie groß ist K?
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Ergebnis:
0,25 L²/mol²
Ich beschreibe das Löslichkeitsgleichgewicht mit dem Löslichkeitsprodukt und die konduktometrische Fällungstitration (Leistungskurs).
42
Die Löslichkeit von Bariumsulfat in Wasser soll verringert werden. Welche Maßnahme wirkt?
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Ergebnis:
Nach Zugabe von Natriumsulfatlösung 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
In einem geschlossenen System ohne Stoffaustausch
Es fließt weiter in beide Richtungen gleich viel
Im Gleichgewicht überwiegen die Edukte
1,33
4,0
0,67 mol
1,33 mol
1,5 mol
Zur Produktseite, K vergrößert sich
Zur Eduktseite, K sinkt
Zur Produktseite, K steigt
Es verschiebt sich zur Produktseite
Die Lage bleibt gleich, nur die Einstellung geht schneller
Es verschiebt sich zur Produktseite
0,80
8,00
K steigt, weil der Quotient k(hin) : k(rück) wächst
Buttersäuremethylester
Ameisensäureethylester
Propansäuremethylester
0,56 L²/mol²
0,33 L/mol
4,5 L²/mol²
0,13 mg/L
2,4 mg/L
38 mg/L
Hin- und Rückreaktion laufen weiter, die Konzentrationen bleiben gleich
0,27
0,40 mol
Zur Produktseite, K steigt
Es verschiebt sich Richtung Eduktseite
0,20
Hin- und Rückreaktion laufen weiter, die Konzentrationen bleiben gleich
2,08
1,50 mol
Die Farbe wird dunkler, es entsteht mehr NO₂
Es verschiebt sich überhaupt nicht
0,50
Essigsäurepropylester
0,25 L²/mol²
Nach Zugabe von Natriumsulfatlösung sinkt die Löslichkeit