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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 welchem System stellt sich ein Gleichgewicht ein?
Schritt für Schritt
  1. Das Gleichgewicht braucht beide Reaktionsrichtungen.
  2. Die Rückreaktion braucht die Produkte.
  3. Sie dürfen das System nicht verlassen.
  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

AchtungOffenes, geschlossenes und isoliertes System verwechselt

So nicht
Eine verschlossene Thermoskanne ist ein geschlossenes System, weil sie zu ist.
So richtig
Offen: Stoff und Energie werden ausgetauscht. Geschlossen: nur Energie. Isoliert: weder Stoff noch Energie. Eine ideale Thermoskanne ist isoliert.

Prüfe zwei Fragen getrennt: Tritt Stoff durch die Grenze? Tritt Wärme durch die Grenze?

ÜbenJetzt du

  1. ○1
    In einem geschlossenen Gefäß stellt sich das Gleichgewicht 2 NO₂ ⇌ N₂O₄ ein. Was geschieht, nachdem die Konzentrationen konstant geworden sind?
    So fängst du an:
    Konstante Konzentrationen zeigen gleiche Geschwindigkeiten an.
    Lösung zeigen
    1. Konstante Konzentrationen zeigen gleiche Geschwindigkeiten an.
    2. Beide Reaktionen laufen weiter.
    3. Es wird gleich viel gebildet wie zerlegt.
    Ergebnis:
    Hin- und Rückreaktion laufen weiter, die Konzentrationen bleiben gleich
  2. ●2
    In einem geschlossenen Gefäß stellt sich das Gleichgewicht CO + H₂O ⇌ CO₂ + H₂ 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

Wie lautet das Massenwirkungsgesetz für N₂ + 3 H₂ ⇌ 2 NH₃?
Schritt für Schritt
  1. Produkte stehen im Zähler, Edukte im Nenner.
  2. Koeffizienten werden zu Exponenten.
  3. K = c²(NH₃) : (c(N₂) · c³(H₂))
  1. Produkte stehen im Zähler, Edukte im Nenner.
  2. Koeffizienten werden zu Exponenten.
  3. K = c²(NH₃) : (c(N₂) · c³(H₂))
Ergebnis:
K = c²(NH₃) : (c(N₂) · c³(H₂))

AchtungZähler und Nenner im MWG vertauscht

So nicht
Wie lautet das Massenwirkungsgesetz für N₂ + 3 H₂ ⇌ 2 NH₃ → K = (c(N₂) · c³(H₂)) : c²(NH₃)
So richtig
Wie lautet das Massenwirkungsgesetz für N₂ + 3 H₂ ⇌ 2 NH₃ → K = c²(NH₃) : (c(N₂) · c³(H₂))

Schreib zuerst die Produkte in den Zähler. Prüfe, ob ein großes K viele Produkte bedeutet.

ÜbenJetzt du

  1. ○4
    Im Gleichgewicht 2 HI ⇌ H₂ + I₂ gilt (in mol/L) c(HI) = 0,80, c(H₂) = 0,60, c(I₂) = 0,25. Bestimme: Wie groß ist K?
    So fängst du an:
    K = c(H₂) · c(I₂) : c²(HI).
    Lösung zeigen
    1. K = c(H₂) · c(I₂) : c²(HI).
    2. Einsetzen: c(HI) = 0,80, c(H₂) = 0,60, c(I₂) = 0,25.
    3. K = 0,23
    Ergebnis:
    0,23
  2. ●5
    Im Gleichgewicht 2 HI ⇌ H₂ + I₂ gilt (in mol/L) c(HI) = 0,40, c(H₂) = 0,50, c(I₂) = 0,40. Bestimme: Wie groß ist K?
    Lösung zeigen
    1. K = c(H₂) · c(I₂) : c²(HI).
    2. Einsetzen: c(HI) = 0,40, c(H₂) = 0,50, c(I₂) = 0,40.
    3. K = 1,25
    Ergebnis:
    1,25
  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

A + B ⇌ C + D mit K = 4. Anfangs liegen nur A und B vor, je 2,0 mol. Bestimme: Wie viel mol C liegen im Gleichgewicht vor?
Schritt für Schritt
  1. K = x² : (2,0 − x)² = 4, Wurzel: x : (2,0 − x) = 2.
  2. x = 2,0 · 2 : (1 + 2)
  3. x = 1,33 mol
  1. K = x² : (2,0 − x)² = 4, Wurzel: x : (2,0 − x) = 2.
  2. x = 2,0 · 2 : (1 + 2)
  3. x = 1,33 mol
Ergebnis:
1,33 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

  1. ○7
    A + B ⇌ C + D mit K = 25. Anfangs liegen nur A und B vor, je 0,5 mol. Bestimme: Wie viel mol C liegen im Gleichgewicht vor?
    So fängst du an:
    K = x² : (0,5 − x)² = 25, Wurzel: x : (0,5 − x) = 5.
    Lösung zeigen
    1. K = x² : (0,5 − x)² = 25, Wurzel: x : (0,5 − x) = 5.
    2. x = 0,5 · 5 : (1 + 5)
    3. x = 0,42 mol
    Ergebnis:
    0,42 mol
  2. ●8
    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?
    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
  3. ★9
    A + B ⇌ C + D mit K = 9. Anfangs liegen nur A und B vor, je 2,0 mol. Bestimme: Wie viel mol C liegen im Gleichgewicht vor?
    Lösung zeigen
    1. K = x² : (2 − x)² = 9, Wurzel: x : (2 − x) = 3.
    2. x = 6 − 3 x, also 4 x = 6.
    3. x = 1,5 mol
    Ergebnis:
    1,5 mol

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

MerkenTemperatur und K

K hängt nur von der Temperatur ab.

Erwärmen begünstigt die endotherme Richtung, Abkühlen die exotherme.

BeispielTemperaturabhängigkeit von K und Gleichgewichtslage

Die 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 CO + 2 H₂ ⇌ CH₃OH ist exotherm. Wie verschiebt sich das Gleichgewicht, wenn die Temperatur gesenkt wird?
    So fängst du an:
    Abkühlen begünstigt die exotherme Richtung.
    Lösung zeigen
    1. Abkühlen begünstigt die exotherme Richtung.
    2. Die Hinreaktion ist exotherm.
    3. Zur Produktseite, K steigt.
    Ergebnis:
    Zur Produktseite, K steigt
  2. ●11
    Die Hinreaktion von H₂ + I₂ ⇌ 2 HI 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
  3. ★12
    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 sinkt

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

Ein Katalysator wird zu einem Gleichgewichtsgemisch gegeben. Was bewirkt er für die Lage?
Schritt für Schritt
  1. Der Katalysator senkt die Aktivierungsenergie beider Richtungen.
  2. Beide Reaktionen werden gleich stark beschleunigt.
  3. Die Lage bleibt, das Gleichgewicht ist früher erreicht.
  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

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

  1. ○13
    Wie reagiert das Gleichgewicht 2 SO₂(g) + O₂(g) ⇌ 2 SO₃(g), wenn der Druck durch Verkleinern des Volumens erhöht wird?
    So fängst du an:
    Gasteilchen links: 3, rechts: 2.
    Lösung zeigen
    1. Gasteilchen links: 3, rechts: 2.
    2. Höherer Druck begünstigt die Seite mit weniger Gasteilchen.
    3. Es verschiebt sich zur Produktseite.
    Ergebnis:
    Es verschiebt sich zur Produktseite
  2. ●14
    Wie reagiert das Gleichgewicht N₂(g) + 3 H₂(g) ⇌ 2 NH₃(g), wenn ein Katalysator zugegeben wird?
    Lösung zeigen
    1. Ein Katalysator beschleunigt Hin- und Rückreaktion gleichermaßen.
    2. Die Lage ändert sich nicht.
    3. Es verschiebt sich gar nicht.
    Ergebnis:
    Es verschiebt sich gar nicht
  3. ★15
    Im Gleichgewicht H₂ + I₂ ⇌ 2 HI wird der Druck durch Verkleinern des Volumens erhöht. Was folgt für die Lage?
    Lösung zeigen
    1. Links stehen zwei Gasteilchen: ein H₂ und ein I₂.
    2. Rechts stehen ebenfalls zwei: 2 HI.
    3. Ein Druckzwang begünstigt keine Seite.
    Ergebnis:
    Keine Verschiebung, beiderseits gleich viele Teilchen

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)

Für A + B ⇌ C + D gilt im Gleichgewicht v(hin) = v(rück). Welchen Wert hat K?
Schritt für Schritt
  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.
  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)

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) = 0,80 und k(rück) = 2,00 (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 = 0,80 : 2,00
    3. K = 0,40
    Ergebnis:
    0,40
  2. ●17
    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
  3. ★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 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 Methanol 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 Methanol liefert den Rest methyl.
    3. Der Ester heißt Essigsäuremethylester.
    Ergebnis:
    Essigsäuremethylester
  2. ●20
    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
  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 CO + 2 H₂ ⇌ CH₃OH gilt (in mol/L) c(CO) = 2,0, c(H₂) = 1,5, c(CH₃OH) = 1,0. Bestimme: Wie groß ist K?
Schritt für Schritt
  1. K = c(CH₃OH) : (c(CO) · c²(H₂)).
  2. Einsetzen: c(CO) = 2,0, c(H₂) = 1,5, c(CH₃OH) = 1,0.
  3. K = 0,22 L²/mol²
  1. K = c(CH₃OH) : (c(CO) · c²(H₂)).
  2. Einsetzen: c(CO) = 2,0, c(H₂) = 1,5, c(CH₃OH) = 1,0.
  3. K = 0,22 L²/mol²
Ergebnis:
0,22 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
    Das Ammoniak wird laufend aus dem Gasgemisch auskondensiert. Wozu dient das?
    So fängst du an:
    Das Entfernen eines Produkts ist ein Zwang.
    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
  2. ●23
    Die Ammoniaksynthese ist exotherm. Technisch arbeitet man bei etwa 450 Grad Celsius und nicht bei Raumtemperatur. Warum?
    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
  3. ★24
    Für N₂ + 3 H₂ ⇌ 2 NH₃ gilt c(N₂) = 1,0, c(H₂) = 2,0 und c(NH₃) = 6,0 mol/L. Bestimme: Wie groß ist K?
    Lösung zeigen
    1. K = c²(NH₃) : (c(N₂) · c³(H₂)).
    2. K = 36 : (1,0 · 8,0).
    3. K = 4,5 L²/mol²
    Ergebnis:
    4,5 L²/mol²

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

MerkenLöslichkeitsgleichgewicht (Leistungskurs)

KL ist das Produkt der Ionenkonzentrationen der gesättigten Lösung, ohne Feststoff.

Es fällt aus, wenn das Ionenprodukt KL übersteigt.

BeispielLöslichkeitsprodukt, Fällung und konduktometrische Titration (Leistungskurs)

Die Löslichkeit von Bleisulfat 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 Kaliumsulfatlösung sinkt die Löslichkeit

AchtungGleichnamiges Ion erhöht die Löslichkeit

So nicht
Fügt man ein gemeinsames Ion zu, löst sich mehr Salz.
So richtig
Ein gemeinsames Ion erhöht eine Konzentration im Produkt. Damit KL gleich bleibt, fällt Salz aus: Die Löslichkeit sinkt.

Setze die erhöhte Konzentration in KL ein und berechne, wie die andere Ionenkonzentration sinken muss.

ÜbenJetzt du

  1. ○25
    KL(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
  2. ●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
  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 CO₂(g) ⇌ CO₂(aq) in einer verschlossenen Sprudelflasche ein. Was geschieht, nachdem die Konzentrationen konstant geworden sind?
    Lösung zeigen
    1. Konstante Konzentrationen zeigen gleiche Geschwindigkeiten an.
    2. Beide Reaktionen laufen weiter.
    3. Es wird gleich viel gebildet wie zerlegt.
    Ergebnis:
    Hin- und Rückreaktion laufen weiter, die Konzentrationen bleiben gleich
  2. ●29
    Im Gleichgewicht A + B ⇌ C + D gilt (in mol/L) c(A) = 0,20, c(B) = 0,60, c(C) = 0,20, c(D) = 0,30. Bestimme: Wie groß ist K?
    Lösung zeigen
    1. K = c(C) · c(D) : (c(A) · c(B)).
    2. Einsetzen: c(A) = 0,20, c(B) = 0,60, c(C) = 0,20, c(D) = 0,30.
    3. K = 0,50
    Ergebnis:
    0,50
  3. ●30
    A + B ⇌ C + D mit K = 4. Anfangs liegen nur A und B vor, je 1,0 mol. Bestimme: Wie viel mol C liegen im Gleichgewicht vor?
    Lösung zeigen
    1. K = x² : (1,0 − x)² = 4, Wurzel: x : (1,0 − x) = 2.
    2. x = 1,0 · 2 : (1 + 2)
    3. x = 0,67 mol
    Ergebnis:
    0,67 mol
  4. ●31
    Die Hinreaktion von H₂ + I₂ ⇌ 2 HI ist exotherm. Wie verschiebt sich das Gleichgewicht, wenn die Temperatur erhöht wird?
    Lösung zeigen
    1. Erwärmen begünstigt die endotherme Richtung.
    2. Die Hinreaktion ist exotherm.
    3. Zur Eduktseite, K sinkt.
    Ergebnis:
    Zur Eduktseite, K sinkt
  5. ●32
    Wie reagiert das Gleichgewicht N₂(g) + 3 H₂(g) ⇌ 2 NH₃(g), wenn der Druck durch Verkleinern des Volumens erhöht wird?
    Lösung zeigen
    1. Gasteilchen links: 4, rechts: 2.
    2. Höherer Druck begünstigt die Seite mit weniger Gasteilchen.
    3. Es verschiebt sich zur Produktseite.
    Ergebnis:
    Es verschiebt sich zur Produktseite
  6. ●33
    Eine Reaktion hat k(hin) = 2,00 und k(rück) = 1,00 (gleiche Einheit). Bestimme: Wie groß ist K?
    Lösung zeigen
    1. K = k(hin) : k(rück).
    2. K = 2,00 : 1,00
    3. K = 2,00
    Ergebnis:
    2,00

Auf einen Blick

MerkenDas Wichtigste

Dynamisches Gleichgewicht
Im Gleichgewicht laufen Hin- und Rückreaktion gleich schnell weiter.
Massenwirkungsgesetz
K = Produkte durch Edukte, Koeffizienten als Exponenten.
Rechnen mit dem MWG
Bei Δν = 0 kürzt sich das Volumen heraus.
Temperatur und K
K hängt nur von der Temperatur ab.
Prinzip von Le Chatelier
Das System weicht dem Zwang aus.
Herleitung des MWG (Leistungskurs)
Im Gleichgewicht gilt v(hin) = v(rück), daraus folgt K = k(hin) : k(rück).
Estersynthese (Leistungskurs)
Die Säure protoniert die Carbonylgruppe, der Alkohol greift an, Wasser wird abgespalten.
Haber-Bosch-Verfahren (Leistungskurs)
Hoher Druck und Entfernen von NH₃ erhöhen die Ausbeute.
Löslichkeitsgleichgewicht (Leistungskurs)
KL ist das Produkt der Ionenkonzentrationen der gesättigten Lösung, ohne Feststoff.

Kannst du das?

Je Ziel eine Aufgabe. Rechne sie ins Heft, dann kreuz ehrlich an. Keine Punkte, keine Note – der Test ist für dich.

ÜbenSelbsttest

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

    34
    In einem geschlossenen Gefäß stellt sich das Gleichgewicht 2 SO₂ + O₂ ⇌ 2 SO₃ 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 2 HI ⇌ H₂ + I₂ gilt (in mol/L) c(HI) = 0,50, c(H₂) = 0,60, c(I₂) = 0,25. Bestimme: Wie groß ist K?
    Lösung zeigen
    Ergebnis:
    0,60

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

    36
    Was bedeutet Δν = 0 für die Rechnung mit dem Massenwirkungsgesetz?
    Lösung zeigen
    Ergebnis:
    Das Volumen kürzt sich heraus, Stoffmengen genügen

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

    37
    Die Hinreaktion von N₂O₄ ⇌ 2 NO₂ ist endotherm. Wie verschiebt sich das Gleichgewicht, wenn die Temperatur erhöht wird?
    Lösung zeigen
    Ergebnis:
    Zur Produktseite, K steigt

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

    38
    Wie reagiert das Gleichgewicht CaCO₃(s) ⇌ CaO(s) + CO₂(g), wenn CO₂ laufend entfernt wird?
    Lösung zeigen
    Ergebnis:
    Es verschiebt sich zur Produktseite

  6. Ich leite das Massenwirkungsgesetz aus den Geschwindigkeiten von Hin- und Rückreaktion her (Leistungskurs).

    39
    Eine Reaktion hat k(hin) = 4,00 und k(rück) = 2,00 (gleiche Einheit). Bestimme: Wie groß ist K?
    Lösung zeigen
    Ergebnis:
    2,00

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

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

  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) = 1,0, c(H₂) = 2,0, c(CH₃OH) = 2,0. Bestimme: Wie groß ist K?
    Lösung zeigen
    Ergebnis:
    0,50 L²/mol²

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

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

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

Wörter

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

Lösungen

  1. Hin- und Rückreaktion laufen weiter, die Konzentrationen bleiben gleich
  2. Hin- und Rückreaktion laufen weiter, die Konzentrationen bleiben gleich
  3. Es fließt weiter in beide Richtungen gleich viel
  4. 0,23
  5. 1,25
  6. 4,0
  7. 0,42 mol
  8. 1,50 mol
  9. 1,5 mol
  10. Zur Produktseite, K steigt
  11. Zur Produktseite, K steigt
  12. Zur Eduktseite, K sinkt
  13. Es verschiebt sich zur Produktseite
  14. Es verschiebt sich gar nicht
  15. Keine Verschiebung, beiderseits gleich viele Teilchen
  16. 0,40
  17. 0,25
  18. K steigt, weil der Quotient k(hin) : k(rück) wächst
  19. Essigsäuremethylester
  20. Essigsäurepropylester
  21. Zwei Moleküle verbinden sich unter Wasserabspaltung
  22. Das Gleichgewicht verschiebt sich dadurch zum Ammoniak
  23. Bei niedriger Temperatur wäre die Reaktion zu langsam
  24. 4,5 L²/mol²
  25. 0,13 mg/L
  26. 1,9 mg/L
  27. Erst fast konstant, dann ansteigend
  28. Hin- und Rückreaktion laufen weiter, die Konzentrationen bleiben gleich
  29. 0,50
  30. 0,67 mol
  31. Zur Eduktseite, K sinkt
  32. Es verschiebt sich zur Produktseite
  33. 2,00
  34. Hin- und Rückreaktion laufen weiter, die Konzentrationen bleiben gleich
  35. 0,60
  36. Das Volumen kürzt sich heraus, Stoffmengen genügen
  37. Zur Produktseite, K steigt
  38. Es verschiebt sich zur Produktseite
  39. 2,00
  40. Propansäureethylester
  41. 0,50 L²/mol²
  42. Nach Zugabe von Calciumchloridlösung sinkt die Löslichkeit