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
Im chemischen Gleichgewicht sind die Konzentrationen konstant. Was gilt für Hin- und Rückreaktion?
Lösung zeigen
1. Im Gleichgewicht bleibt die Konzentration konstant.
2. Das geschieht, wenn beide Reaktionen gleich schnell laufen.
3. Es wird ständig gebildet und zerlegt.
Ergebnis:
Beide laufen weiter und gleich schnell ab
★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 H₂ + I₂ ⇌ 2 HI gilt (in mol/L) c(H₂) = 0,50, c(I₂) = 0,80, c(HI) = 0,20. Bestimme: Wie groß ist K?

Schritt für Schritt

K = c²(HI) : (c(H₂) · c(I₂)).
Einsetzen: c(H₂) = 0,50, c(I₂) = 0,80, c(HI) = 0,20.
K = 0,10

K = c²(HI) : (c(H₂) · c(I₂)).
Einsetzen: c(H₂) = 0,50, c(I₂) = 0,80, c(HI) = 0,20.
K = 0,10

Ergebnis:

0,10

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

○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 H₂ + I₂ ⇌ 2 HI gilt (in mol/L) c(H₂) = 0,20, 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) = 0,20, c(I₂) = 0,25, c(HI) = 0,20.
3. K = 0,80
Ergebnis:
0,80
★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 1,5 mol H₂ und I₂ werden eingesetzt. Bestimme: Wie viel mol HI liegen im Gleichgewicht vor?

Schritt für Schritt

K = (2 x)² : (1,5 − x)² = 16, Wurzel: 2 x : (1,5 − x) = 4.
x = 1,5 · 4 : (2 + 4) = 1,00 mol.
n(HI) = 2 x = 2,00 mol

K = (2 x)² : (1,5 − x)² = 16, Wurzel: 2 x : (1,5 − x) = 4.
x = 1,5 · 4 : (2 + 4) = 1,00 mol.
n(HI) = 2 x = 2,00 mol

Ergebnis:

2,00 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
H₂ + I₂ ⇌ 2 HI mit K = 36. 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 : (1,0 − x)² = 36, Wurzel: 2 x : (1,0 − x) = 6.
Lösung zeigen
1. K = (2 x)² : (1,0 − x)² = 36, Wurzel: 2 x : (1,0 − x) = 6.
2. x = 1,0 · 6 : (2 + 6) = 0,75 mol.
3. n(HI) = 2 x = 1,50 mol
Ergebnis:
1,50 mol
●8
Was bedeutet Δν = 0 für die Rechnung mit dem Massenwirkungsgesetz?
Lösung zeigen
1. Δν = 0: Auf beiden Seiten stehen gleich viele Teilchen.
2. Im Quotienten kürzt sich das Volumen heraus.
3. Man kann mit Stoffmengen rechnen.
Ergebnis:
Das Volumen kürzt sich heraus, Stoffmengen genügen
★9
H₂ + I₂ ⇌ 2 HI mit K = 25. Je 2,0 mol H₂ und I₂ werden eingesetzt. Bestimme: Wie viel mol HI liegen im Gleichgewicht vor?
Lösung zeigen
1. K = (2 x)² : (2,0 − x)² = 25, Wurzel: 2 x : (2,0 − x) = 5.
2. x = 2,0 · 5 : (2 + 5) = 1,43 mol.
3. n(HI) = 2 x = 2,86 mol
Ergebnis:
2,86 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 N₂O₄ ⇌ 2 NO₂ 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 sinkt

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 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
●11
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 vergrößert sich
★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 H₂(g) + I₂(g) ⇌ 2 HI(g), wenn ein Katalysator zugegeben wird?

Schritt für Schritt

Ein Katalysator beschleunigt Hin- und Rückreaktion gleichermaßen.
Die Lage ändert sich nicht.
Es verschiebt sich gar nicht.

Ein Katalysator beschleunigt Hin- und Rückreaktion gleichermaßen.
Die Lage ändert sich nicht.
Es verschiebt sich gar nicht.

Ergebnis:

Es verschiebt sich gar nicht

AchtungKatalysator verschiebt das Gleichgewicht

So nicht

Ein Katalysator erhöht die Ausbeute oder lässt K steigen.

So richtig

Ein Katalysator beschleunigt Hin- und Rückreaktion gleich stark. Die Lage und K bleiben unverändert, das Gleichgewicht wird nur früher erreicht.

Zeichne das Energiediagramm mit Katalysator und markiere beide Aktivierungsenergien. Was ändert sich nicht?

ÜbenJetzt du

○13
Wie reagiert das Gleichgewicht PCl₅(g) ⇌ PCl₃(g) + Cl₂(g), wenn PCl₃ 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 Eduktseite.
Ergebnis:
Es verschiebt sich zur Eduktseite
●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
★15
Wie reagiert das Gleichgewicht 2 SO₂(g) + O₂(g) ⇌ 2 SO₃(g), wenn SO₃ 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) = 0,50 und k(rück) = 0,50 (gleiche Einheit). Bestimme: Wie groß ist K?

Schritt für Schritt

K = k(hin) : k(rück).
K = 0,50 : 0,50
K = 1,00

K = k(hin) : k(rück).
K = 0,50 : 0,50
K = 1,00

Ergebnis:

1,00

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

○16
Eine Reaktion hat k(hin) = 0,40 und k(rück) = 0,25 (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 : 0,25
3. K = 1,60
Ergebnis:
1,60
●17
Eine Reaktion hat k(hin) = 2,00 und k(rück) = 0,40 (gleiche Einheit). Bestimme: Wie groß ist K?
Lösung zeigen
1. K = k(hin) : k(rück).
2. K = 2,00 : 0,40
3. K = 5,00
Ergebnis:
5,00
★18
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

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)

Wie heißt der Teilschritt, in dem das Alkoholmolekül an den protonierten Carbonylkohlenstoff tritt?

Schritt für Schritt

Der Alkohol hat freie Elektronenpaare am Sauerstoff.
Er greift den positivierten Kohlenstoff an.
Dieser Teilschritt heißt nucleophiler Angriff.

Der Alkohol hat freie Elektronenpaare am Sauerstoff.
Er greift den positivierten Kohlenstoff an.
Dieser Teilschritt heißt nucleophiler Angriff.

Ergebnis:

Nucleophiler Angriff

AchtungSchritte der Estersynthese durcheinander

So nicht

Zuerst wird Wasser abgespalten, dann der Alkohol angelagert, dann das Proton aufgenommen.

So richtig

Protonierung der Carbonylgruppe, nucleophiler Angriff des Alkohols, Protonenübergang, Wasserabspaltung, Rückgewinnung des Protons.

Ordne die fünf Teilschritte in ihrer Reihenfolge und nenne bei jedem, was geschieht.

ÜbenJetzt du

○19
Aus Ameisensäure und Ethanol entsteht bei der säurekatalysierten Estersynthese ein Ester. Wie heißt er?
So fängst du an:
Die Säure Ameisensäure liefert den Säureteil.
Lösung zeigen
1. Die Säure Ameisensäure liefert den Säureteil.
2. Der Alkohol Ethanol liefert den Rest ethyl.
3. Der Ester heißt Ameisensäureethylester.
Ergebnis:
Ameisensäureethylester
●20
Aus Essigsäure und Butan-1-ol entsteht bei der säurekatalysierten Estersynthese ein Ester. Wie heißt er?
Lösung zeigen
1. Die Säure Essigsäure liefert den Säureteil.
2. Der Alkohol Butan-1-ol liefert den Rest butyl.
3. Der Ester heißt Essigsäurebutylester.
Ergebnis:
Essigsäurebutylester
★21
Aus Essigsäure und Pentan-1-ol entsteht bei der säurekatalysierten Estersynthese ein Ester. Wie heißt er?
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

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) = 0,5, c(H₂) = 1,5, c(NH₃) = 1,0. Bestimme: Wie groß ist K?

Schritt für Schritt

K = c²(NH₃) : (c(N₂) · c³(H₂)).
Einsetzen: c(N₂) = 0,5, c(H₂) = 1,5, c(NH₃) = 1,0.
K = 0,59 L²/mol²

K = c²(NH₃) : (c(N₂) · c³(H₂)).
Einsetzen: c(N₂) = 0,5, c(H₂) = 1,5, c(NH₃) = 1,0.
K = 0,59 L²/mol²

Ergebnis:

0,59 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
Die Ammoniaksynthese ist exotherm. Technisch arbeitet man bei etwa 450 Grad Celsius und nicht bei Raumtemperatur. Warum?
So fängst du an:
Tiefe Temperatur begünstigt die exotherme Hinreaktion.
Lösung zeigen
1. Tiefe Temperatur begünstigt die exotherme Hinreaktion.
2. Bei tiefer Temperatur ist die Reaktion aber sehr langsam.
3. Die Technik wählt einen Kompromiss.
Ergebnis:
Bei niedriger Temperatur wäre die Reaktion zu langsam
●23
Im Gleichgewicht 2 SO₂ + O₂ ⇌ 2 SO₃ gilt (in mol/L) c(SO₂) = 1,0, c(O₂) = 0,5, c(SO₃) = 4,0. 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) = 4,0.
3. K = 32,00 L/mol
Ergebnis:
32,00 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)

KL(Bariumcarbonat) = 5,1 · 10⁻⁹ mol²/L², M = 197 g/mol. Das Salz hat das Verhältnis 1 : 1. Bestimme: Welche Löslichkeit hat es in Wasser?

Schritt für Schritt

Beide Ionen haben die Konzentration L, also KL = L².
L = Wurzel aus KL = 71 µmol/L.
In Masse: L · M = 14 mg/L

Beide Ionen haben die Konzentration L, also KL = L².
L = Wurzel aus KL = 71 µmol/L.
In Masse: L · M = 14 mg/L

Ergebnis:

14 mg/L

AchtungLöslichkeit aus KL mit falschem Exponenten berechnet

So nicht

Für AgCl und CaF₂ gilt dieselbe Formel: L ist die Wurzel aus KL.

So richtig

Bei 1 : 1 gilt KL = L², bei 1 : 2 gilt KL = 4 L³. Zuerst die Formel des Salzes, dann der Ansatz.

Schreib die Gleichgewichtsgleichung des Salzes auf und trage die Konzentrationen der Ionen in L ein. Setze dann in KL ein.

ÜbenJetzt du

○25
Die Löslichkeit von Silberbromid 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 Kaliumbromidlösung sinkt die Löslichkeit
●26
KL(AgCl) = 1,8 · 10⁻¹⁰ mol²/L², M = 143 g/mol. Bestimme: Welche Löslichkeit hat AgCl in Wasser?
Lösung zeigen
1. L = c(Ag⁺) = c(Cl⁻), also L² = KL.
2. L = Wurzel aus 1,8 · 10⁻¹⁰ = 1,3 · 10⁻⁵ mol/L.
3. In Masse: 1,3 · 10⁻⁵ mol/L · 143 g/mol = 1,9 mg/L
Ergebnis:
1,9 mg/L
★27
Die Löslichkeit von Magnesiumhydroxid in Wasser soll verringert werden. Welche Maßnahme wirkt?
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 Magnesiumsulfatlösung sinkt die Löslichkeit

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 2 NO₂ ⇌ N₂O₄ 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 CO + H₂O ⇌ CO₂ + H₂ gilt (in mol/L) c(CO) = 0,50, c(H₂O) = 0,20, c(CO₂) = 0,10, c(H₂) = 0,25. Bestimme: Wie groß ist K?
Lösung zeigen
1. K = c(CO₂) · c(H₂) : (c(CO) · c(H₂O)).
2. Einsetzen: c(CO) = 0,50, c(H₂O) = 0,20, c(CO₂) = 0,10, c(H₂) = 0,25.
3. K = 0,25
Ergebnis:
0,25
●30
Die Hinreaktion von CaCO₃(s) ⇌ CaO(s) + CO₂(g) 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
●31
Eine Reaktion hat k(hin) = 0,20 und k(rück) = 0,80 (gleiche Einheit). Bestimme: Wie groß ist K?
Lösung zeigen
1. K = k(hin) : k(rück).
2. K = 0,20 : 0,80
3. K = 0,25
Ergebnis:
0,25
●32
Aus Essigsäure und Methanol entsteht bei der säurekatalysierten Estersynthese ein Ester. Wie heißt er?
Lösung zeigen
1. Die Säure Essigsäure liefert den Säureteil.
2. Der Alkohol Methanol liefert den Rest methyl.
3. Der Ester heißt Essigsäuremethylester.
Ergebnis:
Essigsäuremethylester
●33
Im Gleichgewicht 2 SO₂ + O₂ ⇌ 2 SO₃ gilt (in mol/L) c(SO₂) = 3,0, 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) = 3,0, c(O₂) = 0,5, c(SO₃) = 1,0.
3. K = 0,22 L/mol
Ergebnis:
0,22 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 N₂O₄ ⇌ 2 NO₂ 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
Bei konstanter Temperatur wird mehr Edukt zugegeben. Ändert sich K?
Lösung zeigen
Ergebnis:
Nein, K hängt nur von der Temperatur ab
Ich berechne Gleichgewichtskonzentrationen mit dem Massenwirkungsgesetz für Reaktionen mit Δν = 0, auch bei der Estersynthese.
36
H₂ + I₂ ⇌ 2 HI mit K = 49. Je 1,5 mol H₂ und I₂ werden eingesetzt. Bestimme: Wie viel mol HI liegen im Gleichgewicht vor?
Lösung zeigen
Ergebnis:
2,33 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?
Lösung zeigen
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 NH₃ zusätzlich zugegeben wird?
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Ergebnis:
Es verschiebt sich Richtung Eduktseite
Ich leite das Massenwirkungsgesetz aus den Geschwindigkeiten von Hin- und Rückreaktion her (Leistungskurs).
39
Eine Reaktion hat k(hin) = 2,00 und k(rück) = 0,80 (gleiche Einheit). Bestimme: Wie groß ist K?
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Ergebnis:
2,50
Ich erkläre die säurekatalysierte Estersynthese mechanistisch und die Rolle des Katalysators (Leistungskurs).
40
Aus Essigsäure und Butan-1-ol entsteht bei der säurekatalysierten Estersynthese ein Ester. Wie heißt er?
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Ergebnis:
Essigsäurebutylester
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) = 2,0. Bestimme: Wie groß ist K?
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Ergebnis:
1,00 L²/mol²
Ich beschreibe das Löslichkeitsgleichgewicht mit dem Löslichkeitsprodukt und die konduktometrische Fällungstitration (Leistungskurs).
42
Die Löslichkeit von Calciumcarbonat in Wasser soll verringert werden. Welche Maßnahme wirkt?
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Ergebnis:
Nach Zugabe von Natriumcarbonatlösung 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
Beide laufen weiter und gleich schnell ab
Es fließt weiter in beide Richtungen gleich viel
Im Gleichgewicht überwiegen die Edukte
0,80
4,0
1,50 mol
Das Volumen kürzt sich heraus, Stoffmengen genügen
2,86 mol
Zur Produktseite, K vergrößert sich
Zur Produktseite, K vergrößert sich
Sie ist endotherm, K steigt mit der Temperatur
Es verschiebt sich zur Eduktseite
Es verschiebt sich zur Eduktseite
Es verschiebt sich zur Produktseite
1,60
5,00
16,00
Ameisensäureethylester
Essigsäurebutylester
Essigsäurepentylester
Bei niedriger Temperatur wäre die Reaktion zu langsam
32,00 L/mol
4,5 L²/mol²
Nach Zugabe von Kaliumbromidlösung sinkt die Löslichkeit
1,9 mg/L
Nach Zugabe von Magnesiumsulfatlösung sinkt die Löslichkeit
Hin- und Rückreaktion laufen weiter, die Konzentrationen bleiben gleich
0,25
Zur Produktseite, K vergrößert sich
0,25
Essigsäuremethylester
0,22 L/mol
Hin- und Rückreaktion laufen weiter, die Konzentrationen bleiben gleich
Nein, K hängt nur von der Temperatur ab
2,33 mol
Die Farbe wird dunkler, es entsteht mehr NO₂
Es verschiebt sich Richtung Eduktseite
2,50
Essigsäurebutylester
1,00 L²/mol²
Nach Zugabe von Natriumcarbonatlösung sinkt die Löslichkeit