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

Für A ⇌ B sind im Gleichgewicht die Konzentrationen beider Stoffe konstant. Was folgt?

Schritt für Schritt

Gleichgewicht bedeutet gleiche Geschwindigkeit beider Reaktionen.
Die Konzentrationen hängen vom Verhältnis der Geschwindigkeitskonstanten ab.
Sie bleiben konstant, ohne gleich zu sein.

Gleichgewicht bedeutet gleiche Geschwindigkeit beider Reaktionen.
Die Konzentrationen hängen vom Verhältnis der Geschwindigkeitskonstanten ab.
Sie bleiben konstant, ohne gleich zu sein.

Ergebnis:

Sie sind konstant, aber nicht unbedingt gleich groß

AchtungIm Gleichgewicht sind alle Konzentrationen gleich

So nicht

Im Gleichgewicht haben Edukte und Produkte die gleiche Konzentration.

So richtig

Konzentrationen sind konstant, aber meist verschieden. Das Verhältnis legt K fest.

Rechne mit einer Reaktion mit K = 4: Welches Verhältnis der Konzentrationen folgt daraus?

ÜbenJetzt du

○1
In einem geschlossenen Gefäß stellt sich das Gleichgewicht N₂ + 3 H₂ ⇌ 2 NH₃ 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 NaCl(s) ⇌ Na⁺(aq) + Cl⁻(aq) in einer gesättigten Lösung mit Bodenkörper 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 A + B ⇌ C + D gilt (in mol/L) c(A) = 0,10, c(B) = 0,40, c(C) = 0,40, c(D) = 0,80. Bestimme: Wie groß ist K?

Schritt für Schritt

K = c(C) · c(D) : (c(A) · c(B)).
Einsetzen: c(A) = 0,10, c(B) = 0,40, c(C) = 0,40, c(D) = 0,80.
K = 8,00

K = c(C) · c(D) : (c(A) · c(B)).
Einsetzen: c(A) = 0,10, c(B) = 0,40, c(C) = 0,40, c(D) = 0,80.
K = 8,00

Ergebnis:

8,00

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

○4
Im Gleichgewicht H₂ + I₂ ⇌ 2 HI gilt (in mol/L) c(H₂) = 0,30, c(I₂) = 0,60, c(HI) = 0,25. 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) = 0,30, c(I₂) = 0,60, c(HI) = 0,25.
3. K = 0,35
Ergebnis:
0,35
●5
Im Gleichgewicht A + B ⇌ C + D gilt (in mol/L) c(A) = 0,30, c(B) = 0,50, c(C) = 0,60, c(D) = 0,60. Bestimme: Wie groß ist K?
Lösung zeigen
1. K = c(C) · c(D) : (c(A) · c(B)).
2. Einsetzen: c(A) = 0,30, c(B) = 0,50, c(C) = 0,60, c(D) = 0,60.
3. K = 2,40
Ergebnis:
2,40
★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 0,5 mol H₂ und I₂ werden eingesetzt. Bestimme: Wie viel mol HI liegen im Gleichgewicht vor?

Schritt für Schritt

K = (2 x)² : (0,5 − x)² = 16, Wurzel: 2 x : (0,5 − x) = 4.
x = 0,5 · 4 : (2 + 4) = 0,33 mol.
n(HI) = 2 x = 0,67 mol

K = (2 x)² : (0,5 − x)² = 16, Wurzel: 2 x : (0,5 − x) = 4.
x = 0,5 · 4 : (2 + 4) = 0,33 mol.
n(HI) = 2 x = 0,67 mol

Ergebnis:

0,67 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
A + B ⇌ C + D mit K = 16. Anfangs liegen nur A und B vor, je 1,0 mol. Bestimme: Wie viel mol C liegen im Gleichgewicht vor?
So fängst du an:
K = x² : (1,0 − x)² = 16, Wurzel: x : (1,0 − x) = 4.
Lösung zeigen
1. K = x² : (1,0 − x)² = 16, Wurzel: x : (1,0 − x) = 4.
2. x = 1,0 · 4 : (1 + 4)
3. x = 0,80 mol
Ergebnis:
0,80 mol
●8
A + B ⇌ C + D mit K = 16. 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 = 16, Wurzel: x : (1,5 − x) = 4.
2. x = 1,5 · 4 : (1 + 4)
3. x = 1,20 mol
Ergebnis:
1,20 mol
★9
A + B ⇌ C + D mit K = 9. Anfangs liegen nur A und B vor, je 2,0 mol. Bestimme: Wie viel mol C liegen im Gleichgewicht vor?
Lösung zeigen
1. K = x² : (2 − x)² = 9, Wurzel: x : (2 − x) = 3.
2. x = 6 − 3 x, also 4 x = 6.
3. x = 1,5 mol
Ergebnis:
1,5 mol

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

MerkenTemperatur und K

K hängt nur von der Temperatur ab.

Erwärmen begünstigt die endotherme Richtung, Abkühlen die exotherme.

BeispielTemperaturabhängigkeit von K und Gleichgewichtslage

Die Hinreaktion von CH₄ + H₂O ⇌ CO + 3 H₂ ist endotherm. Wie verschiebt sich das Gleichgewicht, wenn die Temperatur erhöht wird?

Schritt für Schritt

Erwärmen begünstigt die endotherme Richtung.
Die Hinreaktion ist endotherm.
Zur Produktseite, K steigt.

Erwärmen begünstigt die endotherme Richtung.
Die Hinreaktion ist endotherm.
Zur Produktseite, K steigt.

Ergebnis:

Zur Produktseite, K steigt

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 C(s) + CO₂ ⇌ 2 CO ist endotherm. 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 endotherm.
3. Zur Eduktseite, K sinkt.
Ergebnis:
Zur Eduktseite, K verkleinert sich
●11
Die Hinreaktion von 2 CO + O₂ ⇌ 2 CO₂ 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 verkleinert sich
★12
Die Hinreaktion von N₂ + 3 H₂ ⇌ 2 NH₃ 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

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) + 2 H₂(g) ⇌ CH₃OH(g), wenn CH₃OH zusätzlich zugegeben wird?

Schritt für Schritt

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

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

Ergebnis:

Es verschiebt sich Richtung 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

○13
Wie reagiert das Gleichgewicht H₂(g) + I₂(g) ⇌ 2 HI(g), wenn H₂ 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
●14
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
★15
Wie reagiert das Gleichgewicht 2 SO₂(g) + O₂(g) ⇌ 2 SO₃(g), wenn SO₃ 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

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) = 1,00 und k(rück) = 0,25 (gleiche Einheit). Bestimme: Wie groß ist K?

Schritt für Schritt

K = k(hin) : k(rück).
K = 1,00 : 0,25
K = 4,00

K = k(hin) : k(rück).
K = 1,00 : 0,25
K = 4,00

Ergebnis:

4,00

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

○16
Eine Reaktion hat k(hin) = 0,80 und k(rück) = 0,80 (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 : 0,80
3. K = 1,00
Ergebnis:
1,00
●17
Eine Reaktion hat k(hin) = 0,40 und k(rück) = 0,50 (gleiche Einheit). Bestimme: Wie groß ist K?
Lösung zeigen
1. K = k(hin) : k(rück).
2. K = 0,40 : 0,50
3. K = 0,80
Ergebnis:
0,80
★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)

Die Estersynthese hat K von etwa 4. Wie lässt sich die Ausbeute erhöhen?

Schritt für Schritt

Nach Le Chatelier verschiebt ein Überschuss die Lage zu den Produkten.
Entfernt man Wasser, geschieht dasselbe.
So steigt die Esterausbeute.

Nach Le Chatelier verschiebt ein Überschuss die Lage zu den Produkten.
Entfernt man Wasser, geschieht dasselbe.
So steigt die Esterausbeute.

Ergebnis:

Alkohol im Überschuss einsetzen oder Wasser entfernen

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

○19
Aus Essigsäure und Ethanol 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 Ethanol liefert den Rest ethyl.
3. Der Ester heißt Essigsäureethylester.
Ergebnis:
Essigsäureethylester
●20
Aus Buttersäure und Methanol entsteht bei der säurekatalysierten Estersynthese ein Ester. Wie heißt er?
Lösung zeigen
1. Die Säure Buttersäure liefert den Säureteil.
2. Der Alkohol Methanol liefert den Rest methyl.
3. Der Ester heißt Buttersäuremethylester.
Ergebnis:
Buttersäuremethylester
★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 N₂O₄ ⇌ 2 NO₂ gilt (in mol/L) c(N₂O₄) = 1,5, c(NO₂) = 1,5. Bestimme: Wie groß ist K?

Schritt für Schritt

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

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

Ergebnis:

1,50 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 CO + 2 H₂ ⇌ CH₃OH gilt (in mol/L) c(CO) = 4,0, c(H₂) = 1,5, 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) = 4,0, c(H₂) = 1,5, c(CH₃OH) = 3,0.
3. K = 0,33 L²/mol²
Ergebnis:
0,33 L²/mol²
●23
Im Gleichgewicht 2 SO₂ + O₂ ⇌ 2 SO₃ gilt (in mol/L) c(SO₂) = 1,0, c(O₂) = 1,0, c(SO₃) = 2,0. Bestimme: Wie groß ist K?
Lösung zeigen
1. K = c²(SO₃) : (c²(SO₂) · c(O₂)).
2. Einsetzen: c(SO₂) = 1,0, c(O₂) = 1,0, c(SO₃) = 2,0.
3. K = 4,00 L/mol
Ergebnis:
4,00 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)

Die Löslichkeit von Calciumcarbonat 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 Natriumcarbonatlösung 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
Die Löslichkeit von Calciumfluorid 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 Calciumchloridlösung sinkt die Löslichkeit
●26
KL(Bleisulfat) = 1,6 · 10⁻⁸ mol²/L², M = 303 g/mol. Das Salz hat das Verhältnis 1 : 1. Bestimme: Welche Löslichkeit hat es in Wasser?
Lösung zeigen
1. Beide Ionen haben die Konzentration L, also KL = L².
2. L = Wurzel aus KL = 126 µmol/L.
3. In Masse: L · M = 38 mg/L
Ergebnis:
38 mg/L
★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 H₂ + I₂ ⇌ 2 HI gilt (in mol/L) c(H₂) = 0,25, c(I₂) = 0,20, c(HI) = 0,25. Bestimme: Wie groß ist K?
Lösung zeigen
1. K = c²(HI) : (c(H₂) · c(I₂)).
2. Einsetzen: c(H₂) = 0,25, c(I₂) = 0,20, c(HI) = 0,25.
3. K = 1,25
Ergebnis:
1,25
●29
H₂ + I₂ ⇌ 2 HI mit K = 9. Je 3,0 mol H₂ und I₂ werden eingesetzt. Bestimme: Wie viel mol HI liegen im Gleichgewicht vor?
Lösung zeigen
1. K = (2 x)² : (3,0 − x)² = 9, Wurzel: 2 x : (3,0 − x) = 3.
2. x = 3,0 · 3 : (2 + 3) = 1,80 mol.
3. n(HI) = 2 x = 3,60 mol
Ergebnis:
3,60 mol
●30
Warum verschiebt Erwärmung ein Gleichgewicht zur endothermen Seite?
Lösung zeigen
1. Erwärmen ist ein Zwang: Wärme wird zugeführt.
2. Das System weicht aus.
3. Dazu läuft die Wärme verbrauchende, endotherme Richtung stärker.
Ergebnis:
Das System weicht aus und nimmt die zugeführte Wärme auf
●31
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
●32
Eine Reaktion hat k(hin) = 0,50 und k(rück) = 0,80 (gleiche Einheit). Bestimme: Wie groß ist K?
Lösung zeigen
1. K = k(hin) : k(rück).
2. K = 0,50 : 0,80
3. K = 0,63
Ergebnis:
0,63
●33
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

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 2 NO₂ ⇌ N₂O₄ 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
Für eine Reaktion gilt K = 10⁻⁴ bei 25 Grad Celsius. Was sagt das?
Lösung zeigen
Ergebnis:
Im Gleichgewicht überwiegen die Edukte
Ich berechne Gleichgewichtskonzentrationen mit dem Massenwirkungsgesetz für Reaktionen mit Δν = 0, auch bei der Estersynthese.
36
H₂ + I₂ ⇌ 2 HI mit K = 4. Je 1,5 mol H₂ und I₂ werden eingesetzt. Bestimme: Wie viel mol HI liegen im Gleichgewicht vor?
Lösung zeigen
Ergebnis:
1,50 mol
Ich beschreibe die Temperaturabhängigkeit von K und ihren Einfluss auf die Gleichgewichtslage.
37
Die Hinreaktion von CO + 2 H₂ ⇌ CH₃OH ist exotherm. Wie verschiebt sich das Gleichgewicht, wenn die Temperatur gesenkt wird?
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Ergebnis:
Zur Produktseite, K steigt
Ich sage mit dem Prinzip von Le Chatelier die Wirkung von Konzentration, Druck und Katalysator voraus.
38
Bei N₂ + 3 H₂ ⇌ 2 NH₃ wird zusätzlich H₂ eingeleitet. Was geschieht?
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Ergebnis:
Es verschiebt sich zur Produktseite, mehr NH₃ entsteht
Ich leite das Massenwirkungsgesetz aus den Geschwindigkeiten von Hin- und Rückreaktion her (Leistungskurs).
39
Eine Reaktion hat k(hin) = 0,50 und k(rück) = 0,40 (gleiche Einheit). Bestimme: Wie groß ist K?
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Ergebnis:
1,25
Ich erkläre die säurekatalysierte Estersynthese mechanistisch und die Rolle des Katalysators (Leistungskurs).
40
Aus Essigsäure und Propan-1-ol entsteht bei der säurekatalysierten Estersynthese ein Ester. Wie heißt er?
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Ergebnis:
Essigsäurepropylester
Ich wende das Massenwirkungsgesetz auf das Haber-Bosch-Verfahren an (Leistungskurs).
41
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
0,35
2,40
4,0
0,80 mol
1,20 mol
1,5 mol
Zur Eduktseite, K verkleinert sich
Zur Eduktseite, K verkleinert sich
Zur Produktseite, K steigt
Es verschiebt sich zur Produktseite
Es verschiebt sich zur Produktseite
Es verschiebt sich zur Eduktseite
1,00
0,80
K steigt, weil der Quotient k(hin) : k(rück) wächst
Essigsäureethylester
Buttersäuremethylester
Zwei Moleküle verbinden sich unter Wasserabspaltung
0,33 L²/mol²
4,00 L/mol
4,5 L²/mol²
Nach Zugabe von Calciumchloridlösung sinkt die Löslichkeit
38 mg/L
Erst fast konstant, dann ansteigend
1,25
3,60 mol
Das System weicht aus und nimmt die zugeführte Wärme auf
Es verschiebt sich zur Produktseite
0,63
Bei niedriger Temperatur wäre die Reaktion zu langsam
Hin- und Rückreaktion laufen weiter, die Konzentrationen bleiben gleich
Im Gleichgewicht überwiegen die Edukte
1,50 mol
Zur Produktseite, K steigt
Es verschiebt sich zur Produktseite, mehr NH₃ entsteht
1,25
Essigsäurepropylester
Das Gleichgewicht verschiebt sich dadurch zum Ammoniak
1,9 mg/L