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Chemie · Klasse 12 · Kapitel

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Umkehrbare Reaktionen – Hin- und Rückreaktion

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

MerkenDynamisches Gleichgewicht

Im Gleichgewicht laufen Hin- und Rückreaktion gleich schnell weiter.

Die Konzentrationen sind konstant, aber nicht gleich.

BeispielUmkehrbarkeit und dynamisches Gleichgewicht

In einem geschlossenen Gefäß stellt sich das Gleichgewicht 2 NO₂ ⇌ N₂O₄ ein. Was geschieht, nachdem die Konzentrationen konstant geworden sind?
Schritt für Schritt
  1. Konstante Konzentrationen zeigen gleiche Geschwindigkeiten an.
  2. Beide Reaktionen laufen weiter.
  3. Es wird gleich viel gebildet wie zerlegt.
  1. Konstante Konzentrationen zeigen gleiche Geschwindigkeiten an.
  2. Beide Reaktionen laufen weiter.
  3. Es wird gleich viel gebildet wie zerlegt.
Ergebnis:
Hin- und Rückreaktion laufen weiter, die Konzentrationen bleiben gleich

AchtungIm Gleichgewicht ruht die Reaktion

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

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

ÜbenJetzt du

  1. ○1
    Für A ⇌ B sind im Gleichgewicht die Konzentrationen beider Stoffe konstant. Was folgt?
    So fängst du an:
    Gleichgewicht bedeutet gleiche Geschwindigkeit beider Reaktionen.
    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
  2. ●2
    In einem geschlossenen Gefäß stellt sich das Gleichgewicht CH₃COOH + C₂H₅OH ⇌ CH₃COOC₂H₅ + H₂O 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) = 0,80, c(H₂O) = 0,30, c(CO₂) = 0,10, c(H₂) = 0,25. Bestimme: Wie groß ist K?
Schritt für Schritt
  1. K = c(CO₂) · c(H₂) : (c(CO) · c(H₂O)).
  2. Einsetzen: c(CO) = 0,80, c(H₂O) = 0,30, c(CO₂) = 0,10, c(H₂) = 0,25.
  3. K = 0,10
  1. K = c(CO₂) · c(H₂) : (c(CO) · c(H₂O)).
  2. Einsetzen: c(CO) = 0,80, c(H₂O) = 0,30, c(CO₂) = 0,10, c(H₂) = 0,25.
  3. K = 0,10
Ergebnis:
0,10

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 CO + H₂O ⇌ CO₂ + H₂ gilt (in mol/L) c(CO) = 0,20, c(H₂O) = 0,50, c(CO₂) = 0,80, c(H₂) = 0,50. Bestimme: Wie groß ist K?
    So fängst du an:
    K = c(CO₂) · c(H₂) : (c(CO) · c(H₂O)).
    Lösung zeigen
    1. K = c(CO₂) · c(H₂) : (c(CO) · c(H₂O)).
    2. Einsetzen: c(CO) = 0,20, c(H₂O) = 0,50, c(CO₂) = 0,80, c(H₂) = 0,50.
    3. K = 4,00
    Ergebnis:
    4,00
  2. ●5
    Im Gleichgewicht H₂ + I₂ ⇌ 2 HI gilt (in mol/L) c(H₂) = 0,60, c(I₂) = 0,30, c(HI) = 0,25. Bestimme: Wie groß ist K?
    Lösung zeigen
    1. K = c²(HI) : (c(H₂) · c(I₂)).
    2. Einsetzen: c(H₂) = 0,60, c(I₂) = 0,30, c(HI) = 0,25.
    3. K = 0,35
    Ergebnis:
    0,35
  3. ★6
    Im Gleichgewicht A + B ⇌ C + D gilt c(A) = 0,20, c(B) = 0,30, c(C) = 0,60 und c(D) = 0,40 mol/L. Bestimme: Wie groß ist K?
    Lösung zeigen
    1. K = c(C) · c(D) : (c(A) · c(B)).
    2. K = (0,60 · 0,40) : (0,20 · 0,30).
    3. K = 0,24 : 0,06 = 4,0
    Ergebnis:
    4,0

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

MerkenRechnen mit dem MWG

Bei Δν = 0 kürzt sich das Volumen heraus.

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

BeispielGleichgewichtskonzentrationen berechnen (Δν = 0) und Estersynthese

H₂ + I₂ ⇌ 2 HI mit K = 16. 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 : (1,0 − 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
  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

AchtungRestmenge statt Produktmenge angegeben

So nicht
Gefragt ist die Menge Ester, ich gebe die Restmenge der Säure an.
So richtig
x ist die Menge des Produkts, 1 − x die Restmenge des Edukts. Gefragt war x.

Schreib neben jede Zahl den Stoff. Lies die Frage noch einmal und wähle die passende Menge.

ÜbenJetzt du

  1. ○7
    H₂ + I₂ ⇌ 2 HI mit K = 49. Je 1,0 mol H₂ und I₂ werden eingesetzt. Bestimme: Wie viel mol HI liegen im Gleichgewicht vor?
    So fängst du an:
    K = (2 x)² : (1 − x)² = 49, Wurzel: 2 x : (1 − x) = 7.
    Lösung zeigen
    1. K = (2 x)² : (1 − x)² = 49, Wurzel: 2 x : (1 − x) = 7.
    2. 2 x = 7 − 7 x, also x = 0,78 mol.
    3. n(HI) = 2 x = 1,56 mol
    Ergebnis:
    1,56 mol
  2. ●8
    A + B ⇌ C + D mit K = 4. 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 = 4, Wurzel: x : (1,5 − x) = 2.
    2. x = 1,5 · 2 : (1 + 2)
    3. x = 1,00 mol
    Ergebnis:
    1,00 mol
  3. ★9
    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?
    Lösung zeigen
    1. K = x² : (3,0 − x)² = 9, Wurzel: x : (3,0 − x) = 3.
    2. x = 3,0 · 3 : (1 + 3)
    3. x = 2,25 mol
    Ergebnis:
    2,25 mol

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

MerkenTemperatur und K

K hängt nur von der Temperatur ab.

Erwärmen begünstigt die endotherme Richtung, Abkühlen die exotherme.

BeispielTemperaturabhängigkeit von K und Gleichgewichtslage

Die Hinreaktion von 2 CO + O₂ ⇌ 2 CO₂ ist exotherm. Wie verschiebt sich das Gleichgewicht, wenn die Temperatur erhöht wird?
Schritt für Schritt
  1. Erwärmen begünstigt die endotherme Richtung.
  2. Die Hinreaktion ist exotherm.
  3. Zur Eduktseite, K sinkt.
  1. Erwärmen begünstigt die endotherme Richtung.
  2. Die Hinreaktion ist exotherm.
  3. 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

  1. ○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 steigt
  2. ●11
    Die Hinreaktion von C(s) + CO₂ ⇌ 2 CO ist endotherm. Wie verschiebt sich das Gleichgewicht, wenn die Temperatur gesenkt wird?
    Lösung zeigen
    1. Abkühlen begünstigt die exotherme Richtung.
    2. Die Hinreaktion ist endotherm.
    3. Zur Eduktseite, K sinkt.
    Ergebnis:
    Zur Eduktseite, K verkleinert sich
  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) + H₂O(g) ⇌ CO₂(g) + H₂(g), wenn CO₂ 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 zur 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 PCl₅(g) ⇌ PCl₃(g) + Cl₂(g), wenn PCl₅ zusätzlich zugegeben wird?
    So fängst du an:
    Das System weicht dem Zwang aus.
    Lösung zeigen
    1. Das System weicht dem Zwang aus.
    2. Es wirkt der Änderung entgegen.
    3. Es verschiebt sich zur Produktseite.
    Ergebnis:
    Es verschiebt sich zur Produktseite
  2. ●14
    Wie reagiert das Gleichgewicht 2 SO₂(g) + O₂(g) ⇌ 2 SO₃(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
  3. ★15
    Wie reagiert das Gleichgewicht CO(g) + 2 H₂(g) ⇌ CH₃OH(g), wenn der Druck durch Verkleinern des Volumens erhöht wird?
    Lösung zeigen
    1. Gasteilchen links: 3, rechts: 1.
    2. Höherer Druck begünstigt die Seite mit weniger Gasteilchen.
    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) = 2,00 und k(rück) = 0,25 (gleiche Einheit). Bestimme: Wie groß ist K?
Schritt für Schritt
  1. K = k(hin) : k(rück).
  2. K = 2,00 : 0,25
  3. K = 8,00
  1. K = k(hin) : k(rück).
  2. K = 2,00 : 0,25
  3. K = 8,00
Ergebnis:
8,00

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) = 0,20 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 = 0,20 : 0,50
    3. K = 0,40
    Ergebnis:
    0,40
  2. ●17
    Für A + B ⇌ C + D gilt im Gleichgewicht v(hin) = v(rück). Welchen Wert hat K?
    Lösung zeigen
    1. v(hin) = k(hin) · c(A) · c(B), v(rück) = k(rück) · c(C) · c(D).
    2. Im Gleichgewicht sind beide gleich.
    3. Umstellen: c(C) · c(D) : (c(A) · c(B)) = k(hin) : k(rück) = K.
    Ergebnis:
    K = k(hin) : k(rück)
  3. ★18
    Eine Reaktion hat k(hin) = 0,20 und k(rück) = 0,40 (gleiche Einheit). Bestimme: Wie groß ist K?
    Lösung zeigen
    1. K = k(hin) : k(rück).
    2. K = 0,20 : 0,40
    3. K = 0,50
    Ergebnis:
    0,50

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 Propansäure und Ethanol entsteht bei der säurekatalysierten Estersynthese ein Ester. Wie heißt er?
Schritt für Schritt
  1. Die Säure Propansäure liefert den Säureteil.
  2. Der Alkohol Ethanol liefert den Rest ethyl.
  3. Der Ester heißt Propansäureethylester.
  1. Die Säure Propansäure liefert den Säureteil.
  2. Der Alkohol Ethanol liefert den Rest ethyl.
  3. Der Ester heißt Propansäureethylester.
Ergebnis:
Propansäureethylester

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
    Aus Essigsäure und Pentan-1-ol entsteht bei der säurekatalysierten Estersynthese ein Ester. Wie heißt er?
    So fängst du an:
    Die Säure Essigsäure liefert den Säureteil.
    Lösung zeigen
    1. Die Säure Essigsäure liefert den Säureteil.
    2. Der Alkohol Pentan-1-ol liefert den Rest pentyl.
    3. Der Ester heißt Essigsäurepentylester.
    Ergebnis:
    Essigsäurepentylester
  2. ●20
    Aus Ameisensäure und Ethanol entsteht bei der säurekatalysierten Estersynthese ein Ester. Wie heißt er?
    Lösung zeigen
    1. Die Säure Ameisensäure liefert den Säureteil.
    2. Der Alkohol Ethanol liefert den Rest ethyl.
    3. Der Ester heißt Ameisensäureethylester.
    Ergebnis:
    Ameisensäureethylester
  3. ★21
    Warum nennt man die Estersynthese eine Kondensationsreaktion?
    Lösung zeigen
    1. Säure und Alkohol verbinden sich.
    2. Dabei wird ein Wassermolekül abgespalten.
    3. Verbinden unter Abspaltung eines kleinen Moleküls ist eine Kondensationsreaktion.
    Ergebnis:
    Zwei Moleküle verbinden sich unter Wasserabspaltung

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

MerkenHaber-Bosch-Verfahren (Leistungskurs)

Hoher Druck und Entfernen von NH₃ erhöhen die Ausbeute.

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

BeispielHaber-Bosch-Verfahren und MWG (Leistungskurs)

Im Gleichgewicht N₂ + 3 H₂ ⇌ 2 NH₃ gilt (in mol/L) c(N₂) = 3,0, c(H₂) = 0,5, c(NH₃) = 3,0. Bestimme: Wie groß ist K?
Schritt für Schritt
  1. K = c²(NH₃) : (c(N₂) · c³(H₂)).
  2. Einsetzen: c(N₂) = 3,0, c(H₂) = 0,5, c(NH₃) = 3,0.
  3. K = 24,00 L²/mol²
  1. K = c²(NH₃) : (c(N₂) · c³(H₂)).
  2. Einsetzen: c(N₂) = 3,0, c(H₂) = 0,5, c(NH₃) = 3,0.
  3. K = 24,00 L²/mol²
Ergebnis:
24,00 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

  1. ○22
    Im Gleichgewicht CO + 2 H₂ ⇌ CH₃OH gilt (in mol/L) c(CO) = 0,5, c(H₂) = 4,0, c(CH₃OH) = 3,0. Bestimme: Wie groß ist K?
    So fängst du an:
    K = c(CH₃OH) : (c(CO) · c²(H₂)).
    Lösung zeigen
    1. K = c(CH₃OH) : (c(CO) · c²(H₂)).
    2. Einsetzen: c(CO) = 0,5, c(H₂) = 4,0, c(CH₃OH) = 3,0.
    3. K = 0,38 L²/mol²
    Ergebnis:
    0,38 L²/mol²
  2. ●23
    Im Gleichgewicht N₂O₄ ⇌ 2 NO₂ gilt (in mol/L) c(N₂O₄) = 1,5, c(NO₂) = 2,0. Bestimme: Wie groß ist K?
    Lösung zeigen
    1. K = c²(NO₂) : (c(N₂O₄)).
    2. Einsetzen: c(N₂O₄) = 1,5, c(NO₂) = 2,0.
    3. K = 2,67 mol/L
    Ergebnis:
    2,67 mol/L
  3. ★24
    Im Gleichgewicht CO + 2 H₂ ⇌ CH₃OH gilt (in mol/L) c(CO) = 3,0, c(H₂) = 1,0, c(CH₃OH) = 1,5. Bestimme: Wie groß ist K?
    Lösung zeigen
    1. K = c(CH₃OH) : (c(CO) · c²(H₂)).
    2. Einsetzen: c(CO) = 3,0, c(H₂) = 1,0, c(CH₃OH) = 1,5.
    3. K = 0,50 L²/mol²
    Ergebnis:
    0,50 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 Magnesiumhydroxid 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 Magnesiumsulfatlösung 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
    Die Löslichkeit von Bleisulfat in Wasser soll verringert werden. Welche Maßnahme wirkt?
    So fängst du an:
    Gemeinsame Ionen erhöhen eine Konzentration im KL-Ausdruck.
    Lösung zeigen
    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 Kaliumsulfatlösung sinkt die Löslichkeit
  2. ●26
    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?
    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
  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 N₂O₄ ⇌ 2 NO₂ 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) = 0,10, c(H₂O) = 0,30, c(CO₂) = 0,60, 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) = 0,10, c(H₂O) = 0,30, c(CO₂) = 0,60, c(H₂) = 0,20.
    3. K = 4,00
    Ergebnis:
    4,00
  3. ●30
    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?
    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
  4. ●31
    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
  5. ●32
    Eine Reaktion hat k(hin) = 0,50 und k(rück) = 0,40 (gleiche Einheit). Bestimme: Wie groß ist K?
    Lösung zeigen
    1. K = k(hin) : k(rück).
    2. K = 0,50 : 0,40
    3. K = 1,25
    Ergebnis:
    1,25
  6. ●33
    Im Gleichgewicht 2 SO₂ + O₂ ⇌ 2 SO₃ gilt (in mol/L) c(SO₂) = 1,0, c(O₂) = 3,0, c(SO₃) = 1,5. Bestimme: Wie groß ist K?
    Lösung zeigen
    1. K = c²(SO₃) : (c²(SO₂) · c(O₂)).
    2. Einsetzen: c(SO₂) = 1,0, c(O₂) = 3,0, c(SO₃) = 1,5.
    3. K = 0,75 L/mol
    Ergebnis:
    0,75 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

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

    34
    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
    Ergebnis:
    Hin- und Rückreaktion laufen weiter, die Konzentrationen bleiben gleich

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

    35
    Im Gleichgewicht CO + H₂O ⇌ CO₂ + H₂ gilt (in mol/L) c(CO) = 0,40, c(H₂O) = 0,60, c(CO₂) = 0,20, c(H₂) = 0,50. Bestimme: Wie groß ist K?
    Lösung zeigen
    Ergebnis:
    0,42

  3. 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

  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 CO(g) + 2 H₂(g) ⇌ CH₃OH(g), wenn CH₃OH 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) = 0,50 und k(rück) = 1,00 (gleiche Einheit). Bestimme: Wie groß ist K?
    Lösung zeigen
    Ergebnis:
    0,50

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

    40
    Welche Rolle spielt die Säure bei der Estersynthese?
    Lösung zeigen
    Ergebnis:
    Sie protoniert die Carbonylgruppe und aktiviert sie

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

    41
    Im Gleichgewicht CO + 2 H₂ ⇌ CH₃OH gilt (in mol/L) c(CO) = 0,5, c(H₂) = 2,0, c(CH₃OH) = 1,5. Bestimme: Wie groß ist K?
    Lösung zeigen
    Ergebnis:
    0,75 L²/mol²

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

    42
    KL(Magnesiumhydroxid) = 5,6 · 10⁻¹² mol³/L³, M = 58 g/mol. Das Salz hat das Verhältnis 1 : 2 (ein Kation, zwei Anionen). Bestimme: Welche Löslichkeit hat es in Wasser?
    Lösung zeigen
    Ergebnis:
    6,5 mg/L

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

Wörter

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

Lösungen

  1. Sie sind konstant, aber nicht unbedingt gleich groß
  2. Hin- und Rückreaktion laufen weiter, die Konzentrationen bleiben gleich
  3. Es fließt weiter in beide Richtungen gleich viel
  4. 4,00
  5. 0,35
  6. 4,0
  7. 1,56 mol
  8. 1,00 mol
  9. 2,25 mol
  10. Zur Produktseite, K steigt
  11. Zur Eduktseite, K verkleinert sich
  12. Sie ist endotherm, K steigt mit der Temperatur
  13. Es verschiebt sich zur Produktseite
  14. Es verschiebt sich gar nicht
  15. Es verschiebt sich zur Produktseite
  16. 0,40
  17. K = k(hin) : k(rück)
  18. 0,50
  19. Essigsäurepentylester
  20. Ameisensäureethylester
  21. Zwei Moleküle verbinden sich unter Wasserabspaltung
  22. 0,38 L²/mol²
  23. 2,67 mol/L
  24. 0,50 L²/mol²
  25. Nach Zugabe von Kaliumsulfatlösung sinkt die Löslichkeit
  26. 0,13 mg/L
  27. Erst fast konstant, dann ansteigend
  28. Hin- und Rückreaktion laufen weiter, die Konzentrationen bleiben gleich
  29. 4,00
  30. 0,67 mol
  31. Die Lage bleibt gleich, nur die Einstellung geht schneller
  32. 1,25
  33. 0,75 L/mol
  34. Hin- und Rückreaktion laufen weiter, die Konzentrationen bleiben gleich
  35. 0,42
  36. 0,40 mol
  37. Zur Eduktseite, K sinkt
  38. Es verschiebt sich Richtung Eduktseite
  39. 0,50
  40. Sie protoniert die Carbonylgruppe und aktiviert sie
  41. 0,75 L²/mol²
  42. 6,5 mg/L