Chemie · Klasse 12 · Kapitel

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Umkehrbare Reaktionen – Hin- und Rückreaktion

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○ mit Starthilfe, ● für alle, ★ zum Weiterdenken. Du wählst mindestens eine ★-Aufgabe. Du rechnest ins Heft.

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 N₂ + 3 H₂ ⇌ 2 NH₃ 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 CO₂(g) ⇌ CO₂(aq) in einer verschlossenen Sprudelflasche 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 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
★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) = 0,60, c(I₂) = 0,40, c(HI) = 0,60. Bestimme: Wie groß ist K?

Schritt für Schritt

K = c²(HI) : (c(H₂) · c(I₂)).
Einsetzen: c(H₂) = 0,60, c(I₂) = 0,40, c(HI) = 0,60.
K = 1,50

K = c²(HI) : (c(H₂) · c(I₂)).
Einsetzen: c(H₂) = 0,60, c(I₂) = 0,40, c(HI) = 0,60.
K = 1,50

Ergebnis:

1,50

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
Im Gleichgewicht H₂ + I₂ ⇌ 2 HI gilt (in mol/L) c(H₂) = 0,50, c(I₂) = 0,25, c(HI) = 0,30. Bestimme: Wie groß ist K?
So fängst du an:
K = c²(HI) : (c(H₂) · c(I₂)).
Lösung zeigen
1. K = c²(HI) : (c(H₂) · c(I₂)).
2. Einsetzen: c(H₂) = 0,50, c(I₂) = 0,25, c(HI) = 0,30.
3. K = 0,72
Ergebnis:
0,72
●5
Im Gleichgewicht 2 HI ⇌ H₂ + I₂ gilt (in mol/L) c(HI) = 0,25, c(H₂) = 0,80, c(I₂) = 0,30. Bestimme: Wie groß ist K?
Lösung zeigen
1. K = c(H₂) · c(I₂) : c²(HI).
2. Einsetzen: c(HI) = 0,25, c(H₂) = 0,80, c(I₂) = 0,30.
3. K = 3,84
Ergebnis:
3,84
★6
Im Gleichgewicht 2 HI ⇌ H₂ + I₂ gilt (in mol/L) c(HI) = 0,50, c(H₂) = 0,80, c(I₂) = 0,30. Bestimme: Wie groß ist K?
Lösung zeigen
1. K = c(H₂) · c(I₂) : c²(HI).
2. Einsetzen: c(HI) = 0,50, c(H₂) = 0,80, c(I₂) = 0,30.
3. K = 0,96
Ergebnis:
0,96

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

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?

Schritt für Schritt

K = x² : (1 − x)² = 4.
Wurzel ziehen: x : (1 − x) = 2, also x = 2 − 2x.
x = 0,67 mol

K = x² : (1 − x)² = 4.
Wurzel ziehen: x : (1 − x) = 2, also x = 2 − 2x.
x = 0,67 mol

Ergebnis:

0,67 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
Was bedeutet Δν = 0 für die Rechnung mit dem Massenwirkungsgesetz?
So fängst du an:
Δν = 0: Auf beiden Seiten stehen gleich viele Teilchen.
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
●8
H₂ + I₂ ⇌ 2 HI mit K = 16. Je 1,5 mol H₂ und I₂ werden eingesetzt. Bestimme: Wie viel mol HI liegen im Gleichgewicht vor?
Lösung zeigen
1. K = (2 x)² : (1,5 − x)² = 16, Wurzel: 2 x : (1,5 − x) = 4.
2. x = 1,5 · 4 : (2 + 4) = 1,00 mol.
3. n(HI) = 2 x = 2,00 mol
Ergebnis:
2,00 mol
★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

Warum verschiebt Erwärmung ein Gleichgewicht zur endothermen Seite?

Schritt für Schritt

Erwärmen ist ein Zwang: Wärme wird zugeführt.
Das System weicht aus.
Dazu läuft die Wärme verbrauchende, endotherme Richtung stärker.

Erwärmen ist ein Zwang: Wärme wird zugeführt.
Das System weicht aus.
Dazu läuft die Wärme verbrauchende, endotherme Richtung stärker.

Ergebnis:

Das System weicht aus und nimmt die zugeführte Wärme auf

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

○10
N₂O₄ (farblos) ⇌ 2 NO₂ (braun) ist endotherm. Das Gefäß wird in heißes Wasser gestellt. Was ist zu beobachten?
So fängst du an:
Die Hinreaktion nimmt Wärme auf.
Lösung zeigen
1. Die Hinreaktion nimmt Wärme auf.
2. Erwärmen verschiebt das Gleichgewicht zur Seite des NO₂.
3. Das braune Gas nimmt zu, die Farbe wird dunkler.
Ergebnis:
Die Farbe wird dunkler, es entsteht mehr NO₂
●11
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
★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 2 CO(g) + O₂(g) ⇌ 2 CO₂(g), wenn CO zusätzlich zugegeben wird?

Schritt für Schritt

Das System weicht dem Zwang aus.
Es wirkt der Änderung entgegen.
Es verschiebt sich zur Produktseite.

Das System weicht dem Zwang aus.
Es wirkt der Änderung entgegen.
Es verschiebt sich zur Produktseite.

Ergebnis:

Es verschiebt sich zur Produktseite

AchtungBei Zugabe oder Druck passiert nichts

So nicht

K ändert sich nicht, also passiert beim Zugeben oder Drücken nichts.

So richtig

K bleibt gleich, aber die Lage verschiebt sich, bis das Verhältnis wieder K entspricht.

Vergleiche die Konzentrationen vor und nach der Störung. Schließe daraus, ob eine Verschiebung stattfand.

ÜbenJetzt du

○13
Wie reagiert das Gleichgewicht CO(g) + H₂O(g) ⇌ CO₂(g) + H₂(g), wenn ein Katalysator zugegeben wird?
So fängst du an:
Ein Katalysator beschleunigt Hin- und Rückreaktion gleichermaßen.
Lösung zeigen
1. Ein Katalysator beschleunigt Hin- und Rückreaktion gleichermaßen.
2. Die Lage ändert sich nicht.
3. Es verschiebt sich gar nicht.
Ergebnis:
Es verschiebt sich überhaupt nicht
●14
Wie reagiert das Gleichgewicht 2 NH₃(g) ⇌ N₂(g) + 3 H₂(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
★15
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

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) = 1,00 (gleiche Einheit). Bestimme: Wie groß ist K?

Schritt für Schritt

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

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

Ergebnis:

0,50

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

Schritt für Schritt

Die Säure Essigsäure liefert den Säureteil.
Der Alkohol Ethanol liefert den Rest ethyl.
Der Ester heißt Essigsäureethylester.

Die Säure Essigsäure liefert den Säureteil.
Der Alkohol Ethanol liefert den Rest ethyl.
Der Ester heißt Essigsäureethylester.

Ergebnis:

Essigsäureethylester

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
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
●20
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
★21
Aus Essigsäure und Propan-1-ol entsteht bei der säurekatalysierten Estersynthese ein Ester. Wie heißt er?
Lösung zeigen
1. Die Säure Essigsäure liefert den Säureteil.
2. Der Alkohol Propan-1-ol liefert den Rest propyl.
3. Der Ester heißt Essigsäurepropylester.
Ergebnis:
Essigsäurepropylester

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 N₂O₄ ⇌ 2 NO₂ gilt (in mol/L) c(N₂O₄) = 0,5, c(NO₂) = 1,5. Bestimme: Wie groß ist K?

Schritt für Schritt

K = c²(NO₂) : (c(N₂O₄)).
Einsetzen: c(N₂O₄) = 0,5, c(NO₂) = 1,5.
K = 4,50 mol/L

K = c²(NO₂) : (c(N₂O₄)).
Einsetzen: c(N₂O₄) = 0,5, c(NO₂) = 1,5.
K = 4,50 mol/L

Ergebnis:

4,50 mol/L

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) = 1,5, c(H₂) = 3,0, c(NH₃) = 3,0. 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) = 1,5, c(H₂) = 3,0, c(NH₃) = 3,0.
3. K = 0,22 L²/mol²
Ergebnis:
0,22 L²/mol²
●23
Das Ammoniak wird laufend aus dem Gasgemisch auskondensiert. Wozu dient das?
Lösung zeigen
1. Das Entfernen eines Produkts ist ein Zwang.
2. Das System weicht aus und bildet neues Produkt.
3. Das nicht umgesetzte Gas wird zurückgeführt.
Ergebnis:
Das Gleichgewicht verschiebt sich dadurch zum Ammoniak
★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

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 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

○25
KL(Bleiiodid) = 9,8 · 10⁻⁹ mol³/L³, M = 461 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 = 1348 µmol/L.
3. In Masse: L · M = 621 mg/L
Ergebnis:
621 mg/L
●26
KL(Calciumfluorid) = 3,9 · 10⁻¹¹ mol³/L³, M = 78 g/mol. Das Salz hat das Verhältnis 1 : 2 (ein Kation, zwei Anionen). Bestimme: Welche Löslichkeit hat es in Wasser?
Lösung zeigen
1. Ein Kation (L) und zwei Anionen (2 L): KL = L · (2 L)² = 4 L³.
2. L = dritte Wurzel aus KL : 4 = 214 µmol/L.
3. In Masse: L · M = 17 mg/L
Ergebnis:
17 mg/L
★27
Natriumchloridlösung wird mit Silbernitratlösung titriert und die Leitfähigkeit gemessen. Wie verläuft sie?
Lösung zeigen
1. Bis zum Äquivalenzpunkt wird Cl⁻ durch NO₃⁻ ersetzt.
2. Beide leiten ähnlich gut, die Leitfähigkeit ändert sich kaum.
3. Danach wachsen die Ionen im Überschuss, sie steigt.
Ergebnis:
Erst fast konstant, dann ansteigend

Vermischte Übungen

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

Üben

●28
Im Gleichgewicht 2 HI ⇌ H₂ + I₂ gilt (in mol/L) c(HI) = 0,40, c(H₂) = 0,40, c(I₂) = 0,25. Bestimme: Wie groß ist K?
Lösung zeigen
1. K = c(H₂) · c(I₂) : c²(HI).
2. Einsetzen: c(HI) = 0,40, c(H₂) = 0,40, c(I₂) = 0,25.
3. K = 0,62
Ergebnis:
0,62
●29
A + B ⇌ C + D mit K = 16. 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 = 16, Wurzel: x : (3,0 − x) = 4.
2. x = 3,0 · 4 : (1 + 4)
3. x = 2,40 mol
Ergebnis:
2,40 mol
●30
Wie reagiert das Gleichgewicht 2 SO₂(g) + O₂(g) ⇌ 2 SO₃(g), wenn SO₂ 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
●31
Im Gleichgewicht 2 SO₂ + O₂ ⇌ 2 SO₃ gilt (in mol/L) c(SO₂) = 0,5, 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) = 0,5, c(O₂) = 0,5, c(SO₃) = 1,0.
3. K = 8,00 L/mol
Ergebnis:
8,00 L/mol
●32
KL(Silberchlorid) = 1,8 · 10⁻¹⁰ mol²/L², M = 143 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 = 13 µmol/L.
3. In Masse: L · M = 1,9 mg/L
Ergebnis:
1,9 mg/L
★33
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

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 CH₃COOH + C₂H₅OH ⇌ CH₃COOC₂H₅ + H₂O 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 CO + H₂O ⇌ CO₂ + H₂ gilt (in mol/L) c(CO) = 0,80, c(H₂O) = 0,60, c(CO₂) = 0,10, c(H₂) = 0,40. Bestimme: Wie groß ist K?
Lösung zeigen
Ergebnis:
0,08
Ich berechne Gleichgewichtskonzentrationen mit dem Massenwirkungsgesetz für Reaktionen mit Δν = 0, auch bei der Estersynthese.
36
H₂ + I₂ ⇌ 2 HI mit K = 49. Je 0,5 mol H₂ und I₂ werden eingesetzt. Bestimme: Wie viel mol HI liegen im Gleichgewicht vor?
Lösung zeigen
Ergebnis:
0,78 mol
Ich beschreibe die Temperaturabhängigkeit von K und ihren Einfluss auf die Gleichgewichtslage.
37
Die Hinreaktion von 2 NO₂ ⇌ N₂O₄ ist exotherm. Wie verschiebt sich das Gleichgewicht, wenn die Temperatur gesenkt wird?
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Ergebnis:
Zur Produktseite, K vergrößert sich
Ich sage mit dem Prinzip von Le Chatelier die Wirkung von Konzentration, Druck und Katalysator voraus.
38
Wie reagiert das Gleichgewicht 2 CO(g) + O₂(g) ⇌ 2 CO₂(g), wenn CO₂ laufend entfernt wird?
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Ergebnis:
Es verschiebt sich zur Produktseite
Ich leite das Massenwirkungsgesetz aus den Geschwindigkeiten von Hin- und Rückreaktion her (Leistungskurs).
39
Eine Reaktion hat k(hin) = 0,40 und k(rück) = 1,00 (gleiche Einheit). Bestimme: Wie groß ist K?
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Ergebnis:
0,40
Ich erkläre die säurekatalysierte Estersynthese mechanistisch und die Rolle des Katalysators (Leistungskurs).
40
Aus Essigsäure und Methanol entsteht bei der säurekatalysierten Estersynthese ein Ester. Wie heißt er?
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Ergebnis:
Essigsäuremethylester
Ich wende das Massenwirkungsgesetz auf das Haber-Bosch-Verfahren an (Leistungskurs).
41
Das Ammoniak wird laufend aus dem Gasgemisch auskondensiert. Wozu dient das?
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Ergebnis:
Das Gleichgewicht verschiebt sich dadurch zum Ammoniak
Ich beschreibe das Löslichkeitsgleichgewicht mit dem Löslichkeitsprodukt und die konduktometrische Fällungstitration (Leistungskurs).
42
KL(Silberchlorid) = 1,8 · 10⁻¹⁰ mol²/L², M = 143 g/mol. Das Salz hat das Verhältnis 1 : 1. Bestimme: Welche Löslichkeit hat es in Wasser?
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Ergebnis:
1,9 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

Hin- und Rückreaktion laufen weiter, die Konzentrationen bleiben gleich
Hin- und Rückreaktion laufen weiter, die Konzentrationen bleiben gleich
Es fließt weiter in beide Richtungen gleich viel
0,72
3,84
0,96
Das Volumen kürzt sich heraus, Stoffmengen genügen
2,00 mol
1,5 mol
Die Farbe wird dunkler, es entsteht mehr NO₂
Zur Eduktseite, K verkleinert sich
Sie ist endotherm, K steigt mit der Temperatur
Es verschiebt sich überhaupt nicht
Es verschiebt sich gar nicht
Es verschiebt sich gar nicht
2,00
2,00
K steigt, weil der Quotient k(hin) : k(rück) wächst
Nucleophiler Angriff
Essigsäuremethylester
Essigsäurepropylester
0,22 L²/mol²
Das Gleichgewicht verschiebt sich dadurch zum Ammoniak
4,5 L²/mol²
621 mg/L
17 mg/L
Erst fast konstant, dann ansteigend
0,62
2,40 mol
Es verschiebt sich zur Produktseite
8,00 L/mol
1,9 mg/L
Hin- und Rückreaktion laufen weiter, die Konzentrationen bleiben gleich
Hin- und Rückreaktion laufen weiter, die Konzentrationen bleiben gleich
0,08
0,78 mol
Zur Produktseite, K vergrößert sich
Es verschiebt sich zur Produktseite
0,40
Essigsäuremethylester
Das Gleichgewicht verschiebt sich dadurch zum Ammoniak
1,9 mg/L