Chemie · Klasse 12 · Kapitel

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 CO₂(g) ⇌ CO₂(aq) in einer verschlossenen Sprudelflasche 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 2 SO₂ + O₂ ⇌ 2 SO₃ 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 H₂ + I₂ ⇌ 2 HI 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 CO + H₂O ⇌ CO₂ + H₂ gilt (in mol/L) c(CO) = 0,80, c(H₂O) = 0,50, c(CO₂) = 0,25, c(H₂) = 0,10. Bestimme: Wie groß ist K?

Schritt für Schritt

K = c(CO₂) · c(H₂) : (c(CO) · c(H₂O)).
Einsetzen: c(CO) = 0,80, c(H₂O) = 0,50, c(CO₂) = 0,25, c(H₂) = 0,10.
K = 0,06

K = c(CO₂) · c(H₂) : (c(CO) · c(H₂O)).
Einsetzen: c(CO) = 0,80, c(H₂O) = 0,50, c(CO₂) = 0,25, c(H₂) = 0,10.
K = 0,06

Ergebnis:

0,06

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

○4
Wie lautet das Massenwirkungsgesetz für N₂ + 3 H₂ ⇌ 2 NH₃?
So fängst du an:
Produkte stehen im Zähler, Edukte im Nenner.
Lösung zeigen
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))
●5
Im Gleichgewicht H₂ + I₂ ⇌ 2 HI gilt (in mol/L) c(H₂) = 0,10, c(I₂) = 0,60, c(HI) = 0,80. Bestimme: Wie groß ist K?
Lösung zeigen
1. K = c²(HI) : (c(H₂) · c(I₂)).
2. Einsetzen: c(H₂) = 0,10, c(I₂) = 0,60, c(HI) = 0,80.
3. K = 10,67
Ergebnis:
10,67
★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 = 25. Je 1,0 mol H₂ und I₂ werden eingesetzt. Bestimme: Wie viel mol HI liegen im Gleichgewicht vor?

Schritt für Schritt

K = (2 x)² : (1,0 − x)² = 25, Wurzel: 2 x : (1,0 − x) = 5.
x = 1,0 · 5 : (2 + 5) = 0,71 mol.
n(HI) = 2 x = 1,43 mol

K = (2 x)² : (1,0 − x)² = 25, Wurzel: 2 x : (1,0 − x) = 5.
x = 1,0 · 5 : (2 + 5) = 0,71 mol.
n(HI) = 2 x = 1,43 mol

Ergebnis:

1,43 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 0,5 mol H₂ und I₂ werden eingesetzt. Bestimme: Wie viel mol HI liegen im Gleichgewicht vor?
So fängst du an:
K = (2 x)² : (0,5 − x)² = 36, Wurzel: 2 x : (0,5 − x) = 6.
Lösung zeigen
1. K = (2 x)² : (0,5 − x)² = 36, Wurzel: 2 x : (0,5 − x) = 6.
2. x = 0,5 · 6 : (2 + 6) = 0,38 mol.
3. n(HI) = 2 x = 0,75 mol
Ergebnis:
0,75 mol
●8
A + B ⇌ C + D mit K = 9. Anfangs liegen nur A und B vor, je 3,0 mol. Bestimme: Wie viel mol C liegen im Gleichgewicht vor?
Lösung zeigen
1. K = x² : (3,0 − x)² = 9, Wurzel: x : (3,0 − x) = 3.
2. x = 3,0 · 3 : (1 + 3)
3. x = 2,25 mol
Ergebnis:
2,25 mol
★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 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 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

○10
Die Ammoniaksynthese ist exotherm. Was geschieht mit K, wenn die Temperatur steigt?
So fängst du an:
Erwärmen begünstigt die endotherme Richtung.
Lösung zeigen
1. Erwärmen begünstigt die endotherme Richtung.
2. Bei exothermer Hinreaktion ist das die Rückreaktion.
3. K sinkt.
Ergebnis:
K sinkt, das Gleichgewicht verschiebt sich zu den Edukten
●11
Die Hinreaktion von N₂ + 3 H₂ ⇌ 2 NH₃ 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 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 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 PCl₅(g) ⇌ PCl₃(g) + Cl₂(g), wenn PCl₃ laufend entfernt 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

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 CO(g) + 2 H₂(g) ⇌ CH₃OH(g), wenn der Druck durch Verkleinern des Volumens erhöht wird?
So fängst du an:
Gasteilchen links: 3, rechts: 1.
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
●14
Wie reagiert das Gleichgewicht PCl₅(g) ⇌ PCl₃(g) + Cl₂(g), wenn der Druck durch Verkleinern des Volumens erhöht wird?
Lösung zeigen
1. Gasteilchen links: 1, rechts: 2.
2. Höherer Druck begünstigt die Seite mit weniger Gasteilchen.
3. Es verschiebt sich zur Eduktseite.
Ergebnis:
Es verschiebt sich Richtung Eduktseite
★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)

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) = 0,80 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 = 0,80 : 1,00
3. K = 0,80
Ergebnis:
0,80
●17
Eine Reaktion hat k(hin) = 0,40 und k(rück) = 2,00 (gleiche Einheit). Bestimme: Wie groß ist K?
Lösung zeigen
1. K = k(hin) : k(rück).
2. K = 0,40 : 2,00
3. K = 0,20
Ergebnis:
0,20
★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

Die Säure Propansäure liefert den Säureteil.
Der Alkohol Ethanol liefert den Rest ethyl.
Der Ester heißt Propansäureethylester.

Die Säure Propansäure liefert den Säureteil.
Der Alkohol Ethanol liefert den Rest ethyl.
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

○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 Ameisensäure und Ethanol entsteht bei der säurekatalysierten Estersynthese ein Ester. Wie heißt er?
Lösung zeigen
1. Die Säure Ameisensäure liefert den Säureteil.
2. Der Alkohol Ethanol liefert den Rest ethyl.
3. Der Ester heißt Ameisensäureethylester.
Ergebnis:
Ameisensäureethylester

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) = 1,5, c(H₂) = 1,5, c(CH₃OH) = 2,0. Bestimme: Wie groß ist K?

Schritt für Schritt

K = c(CH₃OH) : (c(CO) · c²(H₂)).
Einsetzen: c(CO) = 1,5, c(H₂) = 1,5, c(CH₃OH) = 2,0.
K = 0,59 L²/mol²

K = c(CH₃OH) : (c(CO) · c²(H₂)).
Einsetzen: c(CO) = 1,5, c(H₂) = 1,5, c(CH₃OH) = 2,0.
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
Im Gleichgewicht 2 SO₂ + O₂ ⇌ 2 SO₃ gilt (in mol/L) c(SO₂) = 2,0, c(O₂) = 0,5, c(SO₃) = 1,0. Bestimme: Wie groß ist K?
So fängst du an:
K = c²(SO₃) : (c²(SO₂) · c(O₂)).
Lösung zeigen
1. K = c²(SO₃) : (c²(SO₂) · c(O₂)).
2. Einsetzen: c(SO₂) = 2,0, c(O₂) = 0,5, c(SO₃) = 1,0.
3. K = 0,50 L/mol
Ergebnis:
0,50 L/mol
●23
Im Gleichgewicht CO + 2 H₂ ⇌ CH₃OH gilt (in mol/L) c(CO) = 0,5, c(H₂) = 3,0, c(CH₃OH) = 3,0. Bestimme: Wie groß ist K?
Lösung zeigen
1. K = c(CH₃OH) : (c(CO) · c²(H₂)).
2. Einsetzen: c(CO) = 0,5, c(H₂) = 3,0, c(CH₃OH) = 3,0.
3. K = 0,67 L²/mol²
Ergebnis:
0,67 L²/mol²
★24
Im Gleichgewicht CO + 2 H₂ ⇌ CH₃OH gilt (in mol/L) c(CO) = 1,0, c(H₂) = 1,5, c(CH₃OH) = 1,5. Bestimme: Wie groß ist K?
Lösung zeigen
1. K = c(CH₃OH) : (c(CO) · c²(H₂)).
2. Einsetzen: c(CO) = 1,0, c(H₂) = 1,5, c(CH₃OH) = 1,5.
3. K = 0,67 L²/mol²
Ergebnis:
0,67 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

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 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

○25
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?
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 = 126 µmol/L.
3. In Masse: L · M = 38 mg/L
Ergebnis:
38 mg/L
●26
KL(Strontiumsulfat) = 3,4 · 10⁻⁷ mol²/L², M = 184 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 = 583 µmol/L.
3. In Masse: L · M = 107 mg/L
Ergebnis:
107 mg/L
★27
KL(Eisen(II)-hydroxid) = 4,9 · 10⁻¹⁷ mol³/L³, M = 90 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 = 2,3 µmol/L.
3. In Masse: L · M = 0,21 mg/L
Ergebnis:
0,21 mg/L

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 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
●29
Im Gleichgewicht CO + H₂O ⇌ CO₂ + H₂ gilt (in mol/L) c(CO) = 0,50, c(H₂O) = 0,20, c(CO₂) = 0,40, c(H₂) = 0,80. 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) = 0,40, c(H₂) = 0,80.
3. K = 3,20
Ergebnis:
3,20
●30
Estersynthese: CH₃COOH + C₂H₅OH ⇌ CH₃COOC₂H₅ + H₂O mit K = 4. Je 1,0 mol Säure und Alkohol werden gemischt. Bestimme: Wie viel mol Ester liegen im Gleichgewicht vor?
Lösung zeigen
1. K = x² : (1 − x)² = 4.
2. Wurzel ziehen: x : (1 − x) = 2, also x = 2 − 2x.
3. x = 0,67 mol
Ergebnis:
0,67 mol
●31
Die Hinreaktion von C(s) + H₂O(g) ⇌ CO + H₂ 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
●32
Wie reagiert das Gleichgewicht CaCO₃(s) ⇌ CaO(s) + CO₂(g), wenn CO₂ 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
●33
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

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
Im chemischen Gleichgewicht sind die Konzentrationen konstant. Was gilt für Hin- und Rückreaktion?
Lösung zeigen
Ergebnis:
Beide laufen weiter und gleich schnell ab
Ich formuliere das Massenwirkungsgesetz und deute die Gleichgewichtskonstante K.
35
Im Gleichgewicht CO + H₂O ⇌ CO₂ + H₂ gilt (in mol/L) c(CO) = 0,30, c(H₂O) = 0,20, c(CO₂) = 0,60, c(H₂) = 0,80. Bestimme: Wie groß ist K?
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Ergebnis:
8,00
Ich berechne Gleichgewichtskonzentrationen mit dem Massenwirkungsgesetz für Reaktionen mit Δν = 0, auch bei der Estersynthese.
36
A + B ⇌ C + D mit K = 16. Anfangs liegen nur A und B vor, je 0,5 mol. Bestimme: Wie viel mol C liegen im Gleichgewicht vor?
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Ergebnis:
0,40 mol
Ich beschreibe die Temperaturabhängigkeit von K und ihren Einfluss auf die Gleichgewichtslage.
37
Die Hinreaktion von H₂ + I₂ ⇌ 2 HI 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
Bei N₂ + 3 H₂ ⇌ 2 NH₃ wird zusätzlich H₂ eingeleitet. Was geschieht?
Lösung zeigen
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) = 0,40 und k(rück) = 0,10 (gleiche Einheit). Bestimme: Wie groß ist K?
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Ergebnis:
4,0
Ich erkläre die säurekatalysierte Estersynthese mechanistisch und die Rolle des Katalysators (Leistungskurs).
40
Aus Ameisensäure und Methanol entsteht bei der säurekatalysierten Estersynthese ein Ester. Wie heißt er?
Lösung zeigen
Ergebnis:
Ameisensäuremethylester
Ich wende das Massenwirkungsgesetz auf das Haber-Bosch-Verfahren an (Leistungskurs).
41
Im Gleichgewicht 2 SO₂ + O₂ ⇌ 2 SO₃ gilt (in mol/L) c(SO₂) = 2,0, c(O₂) = 4,0, c(SO₃) = 2,0. Bestimme: Wie groß ist K?
Lösung zeigen
Ergebnis:
0,25 L/mol
Ich beschreibe das Löslichkeitsgleichgewicht mit dem Löslichkeitsprodukt und die konduktometrische Fällungstitration (Leistungskurs).
42
KL(Bariumsulfat) = 1,1 · 10⁻¹⁰ mol²/L², M = 233 g/mol. Das Salz hat das Verhältnis 1 : 1. Bestimme: Welche Löslichkeit hat es in Wasser?
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Ergebnis:
2,4 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
K = c²(NH₃) : (c(N₂) · c³(H₂))
10,67
4,0
0,75 mol
2,25 mol
1,5 mol
K sinkt, das Gleichgewicht verschiebt sich zu den Edukten
Zur Eduktseite, K verkleinert sich
Zur Produktseite, K steigt
Es verschiebt sich zur Produktseite
Es verschiebt sich Richtung Eduktseite
Keine Verschiebung, beiderseits gleich viele Teilchen
0,80
0,20
K steigt, weil der Quotient k(hin) : k(rück) wächst
Nucleophiler Angriff
Essigsäuremethylester
Ameisensäureethylester
0,50 L/mol
0,67 L²/mol²
0,67 L²/mol²
38 mg/L
107 mg/L
0,21 mg/L
Hin- und Rückreaktion laufen weiter, die Konzentrationen bleiben gleich
3,20
0,67 mol
Zur Eduktseite, K verkleinert sich
Es verschiebt sich zur Eduktseite
16,00
Beide laufen weiter und gleich schnell ab
8,00
0,40 mol
Zur Produktseite, K vergrößert sich
Es verschiebt sich zur Produktseite, mehr NH₃ entsteht
4,0
Ameisensäuremethylester
0,25 L/mol
2,4 mg/L