Chemie · Klasse 12 · Kapitel

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Umkehrbare Reaktionen – Hin- und Rückreaktion

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

MerkenDynamisches Gleichgewicht

Im Gleichgewicht laufen Hin- und Rückreaktion gleich schnell weiter.

Die Konzentrationen sind konstant, aber nicht gleich.

BeispielUmkehrbarkeit und dynamisches Gleichgewicht

In einem geschlossenen Gefäß stellt sich das Gleichgewicht N₂O₄ ⇌ 2 NO₂ 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
Für A ⇌ B sind im Gleichgewicht die Konzentrationen beider Stoffe konstant. Was folgt?
So fängst du an:
Gleichgewicht bedeutet gleiche Geschwindigkeit beider Reaktionen.
Lösung zeigen
1. Gleichgewicht bedeutet gleiche Geschwindigkeit beider Reaktionen.
2. Die Konzentrationen hängen vom Verhältnis der Geschwindigkeitskonstanten ab.
3. Sie bleiben konstant, ohne gleich zu sein.
Ergebnis:
Sie sind konstant, aber nicht unbedingt gleich groß
●2
In einem geschlossenen Gefäß stellt sich das Gleichgewicht 2 SO₂ + O₂ ⇌ 2 SO₃ 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 2 HI ⇌ H₂ + I₂ gilt (in mol/L) c(HI) = 0,30, c(H₂) = 0,40, c(I₂) = 0,40. Bestimme: Wie groß ist K?

Schritt für Schritt

K = c(H₂) · c(I₂) : c²(HI).
Einsetzen: c(HI) = 0,30, c(H₂) = 0,40, c(I₂) = 0,40.
K = 1,78

K = c(H₂) · c(I₂) : c²(HI).
Einsetzen: c(HI) = 0,30, c(H₂) = 0,40, c(I₂) = 0,40.
K = 1,78

Ergebnis:

1,78

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

○4
Im Gleichgewicht CO + H₂O ⇌ CO₂ + H₂ gilt (in mol/L) c(CO) = 0,80, c(H₂O) = 0,25, c(CO₂) = 0,25, c(H₂) = 0,50. Bestimme: Wie groß ist K?
So fängst du an:
K = c(CO₂) · c(H₂) : (c(CO) · c(H₂O)).
Lösung zeigen
1. K = c(CO₂) · c(H₂) : (c(CO) · c(H₂O)).
2. Einsetzen: c(CO) = 0,80, c(H₂O) = 0,25, c(CO₂) = 0,25, c(H₂) = 0,50.
3. K = 0,63
Ergebnis:
0,63
●5
Im Gleichgewicht H₂ + I₂ ⇌ 2 HI gilt (in mol/L) c(H₂) = 0,60, c(I₂) = 0,60, c(HI) = 0,25. Bestimme: Wie groß ist K?
Lösung zeigen
1. K = c²(HI) : (c(H₂) · c(I₂)).
2. Einsetzen: c(H₂) = 0,60, c(I₂) = 0,60, c(HI) = 0,25.
3. K = 0,17
Ergebnis:
0,17
★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 = 9. Anfangs liegen nur A und B vor, je 3,0 mol. Bestimme: Wie viel mol C liegen im Gleichgewicht vor?

Schritt für Schritt

K = x² : (3,0 − x)² = 9, Wurzel: x : (3,0 − x) = 3.
x = 3,0 · 3 : (1 + 3)
x = 2,25 mol

K = x² : (3,0 − x)² = 9, Wurzel: x : (3,0 − x) = 3.
x = 3,0 · 3 : (1 + 3)
x = 2,25 mol

Ergebnis:

2,25 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
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?
So fängst du an:
K = x² : (1,5 − x)² = 16, Wurzel: x : (1,5 − x) = 4.
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
●8
H₂ + I₂ ⇌ 2 HI mit K = 4. 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 = 4, Wurzel: 2 x : (3,0 − x) = 2.
2. x = 3,0 · 2 : (2 + 2) = 1,50 mol.
3. n(HI) = 2 x = 3,00 mol
Ergebnis:
3,00 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

Die Hinreaktion von 2 SO₂ + O₂ ⇌ 2 SO₃ ist exotherm. Wie verschiebt sich das Gleichgewicht, wenn die Temperatur gesenkt wird?

Schritt für Schritt

Abkühlen begünstigt die exotherme Richtung.
Die Hinreaktion ist exotherm.
Zur Produktseite, K steigt.

Abkühlen begünstigt die exotherme Richtung.
Die Hinreaktion ist exotherm.
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 CaCO₃(s) ⇌ CaO(s) + CO₂(g) ist endotherm. Wie verschiebt sich das Gleichgewicht, wenn die Temperatur erhöht wird?
So fängst du an:
Erwärmen begünstigt die endotherme Richtung.
Lösung zeigen
1. Erwärmen begünstigt die endotherme Richtung.
2. Die Hinreaktion ist endotherm.
3. Zur Produktseite, K steigt.
Ergebnis:
Zur Produktseite, K steigt
●11
N₂O₄ (farblos) ⇌ 2 NO₂ (braun) ist endotherm. Das Gefäß wird in heißes Wasser gestellt. Was ist zu beobachten?
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
★12
Die Hinreaktion von 2 NO₂ ⇌ N₂O₄ 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 2 SO₂(g) + O₂(g) ⇌ 2 SO₃(g), wenn ein Katalysator zugegeben wird?

Schritt für Schritt

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

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

Ergebnis:

Es verschiebt sich überhaupt nicht

AchtungKatalysator verschiebt das Gleichgewicht

So nicht

Ein Katalysator erhöht die Ausbeute oder lässt K steigen.

So richtig

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

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

ÜbenJetzt du

○13
Bei 2 SO₂ + O₂ ⇌ 2 SO₃ wird der Druck erhöht. Wohin verschiebt sich das Gleichgewicht?
So fängst du an:
Eduktseite: 3 Gasteilchen, Produktseite: 2 Gasteilchen.
Lösung zeigen
1. Eduktseite: 3 Gasteilchen, Produktseite: 2 Gasteilchen.
2. Höherer Druck begünstigt die Seite mit weniger Teilchen.
3. Das Gleichgewicht verschiebt sich zu SO₃.
Ergebnis:
Zur Produktseite, dort sind weniger Gasteilchen
●14
Wie reagiert das Gleichgewicht 2 NH₃(g) ⇌ N₂(g) + 3 H₂(g), wenn der Druck durch Verkleinern des Volumens erhöht wird?
Lösung zeigen
1. Gasteilchen links: 2, rechts: 4.
2. Höherer Druck begünstigt die Seite mit weniger Gasteilchen.
3. Es verschiebt sich zur Eduktseite.
Ergebnis:
Es verschiebt sich Richtung Eduktseite
★15
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 überhaupt 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) = 0,40 und k(rück) = 2,00 (gleiche Einheit). Bestimme: Wie groß ist K?

Schritt für Schritt

K = k(hin) : k(rück).
K = 0,40 : 2,00
K = 0,20

K = k(hin) : k(rück).
K = 0,40 : 2,00
K = 0,20

Ergebnis:

0,20

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) = 0,20 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 = 0,20 : 2,00
3. K = 0,10
Ergebnis:
0,10
●17
Eine Reaktion hat k(hin) = 0,80 und k(rück) = 0,40 (gleiche Einheit). Bestimme: Wie groß ist K?
Lösung zeigen
1. K = k(hin) : k(rück).
2. K = 0,80 : 0,40
3. K = 2,00
Ergebnis:
2,00
★18
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

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)

Welche Rolle spielt die Säure bei der Estersynthese?

Schritt für Schritt

Das Proton lagert sich an den Sauerstoff der Carbonylgruppe an.
Der Carbonylkohlenstoff wird dadurch positiver.
Der Alkohol kann nun angreifen.

Das Proton lagert sich an den Sauerstoff der Carbonylgruppe an.
Der Carbonylkohlenstoff wird dadurch positiver.
Der Alkohol kann nun angreifen.

Ergebnis:

Sie protoniert die Carbonylgruppe und aktiviert sie

AchtungKatalysator wird verbraucht

So nicht

Der Katalysator wird bei der Reaktion aufgebraucht oder ins Produkt eingebaut.

So richtig

Der Katalysator liegt am Ende unverändert vor. Er kann wieder verwendet werden.

Prüfe im Versuch, was nach der Reaktion übrig ist: Wiege den Katalysator vorher und nachher.

ÜbenJetzt du

○19
Die Estersynthese hat K von etwa 4. Wie lässt sich die Ausbeute erhöhen?
So fängst du an:
Nach Le Chatelier verschiebt ein Überschuss die Lage zu den Produkten.
Lösung zeigen
1. Nach Le Chatelier verschiebt ein Überschuss die Lage zu den Produkten.
2. Entfernt man Wasser, geschieht dasselbe.
3. So steigt die Esterausbeute.
Ergebnis:
Alkohol im Überschuss einsetzen oder Wasser entfernen
●20
Aus Essigsäure und Ethanol entsteht bei der säurekatalysierten Estersynthese ein Ester. Wie heißt er?
Lösung zeigen
1. Die Säure Essigsäure liefert den Säureteil.
2. Der Alkohol Ethanol liefert den Rest ethyl.
3. Der Ester heißt Essigsäureethylester.
Ergebnis:
Essigsäureethylester
★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)

Die Ammoniaksynthese ist exotherm. Technisch arbeitet man bei etwa 450 Grad Celsius und nicht bei Raumtemperatur. Warum?

Schritt für Schritt

Tiefe Temperatur begünstigt die exotherme Hinreaktion.
Bei tiefer Temperatur ist die Reaktion aber sehr langsam.
Die Technik wählt einen Kompromiss.

Tiefe Temperatur begünstigt die exotherme Hinreaktion.
Bei tiefer Temperatur ist die Reaktion aber sehr langsam.
Die Technik wählt einen Kompromiss.

Ergebnis:

Bei niedriger Temperatur wäre die Reaktion zu langsam

AchtungTechnische Temperatur nur nach der Lage gewählt

So nicht

Für hohe Ausbeute braucht die Synthese eine hohe Temperatur oder eine tiefe, ohne Kompromiss.

So richtig

Tiefe Temperatur erhöht bei exothermer Reaktion die Ausbeute, macht aber die Reaktion zu langsam. Etwa 450 Grad Celsius sind ein Kompromiss.

Nenne zwei Fragen: Was verbessert die Lage? Was verbessert die Geschwindigkeit? Wähle dann einen Kompromiss.

ÜbenJetzt du

○22
Im Gleichgewicht 2 SO₂ + O₂ ⇌ 2 SO₃ gilt (in mol/L) c(SO₂) = 2,0, c(O₂) = 4,0, c(SO₃) = 4,0. 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) = 4,0, c(SO₃) = 4,0.
3. K = 1,00 L/mol
Ergebnis:
1,00 L/mol
●23
Im Gleichgewicht N₂O₄ ⇌ 2 NO₂ gilt (in mol/L) c(N₂O₄) = 3,0, c(NO₂) = 2,0. Bestimme: Wie groß ist K?
Lösung zeigen
1. K = c²(NO₂) : (c(N₂O₄)).
2. Einsetzen: c(N₂O₄) = 3,0, c(NO₂) = 2,0.
3. K = 1,33 mol/L
Ergebnis:
1,33 mol/L
★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)

Wie lautet der Ausdruck für das Löslichkeitsprodukt von Silberchlorid, AgCl(s) ⇌ Ag⁺ + Cl⁻?

Schritt für Schritt

Die gesättigte Lösung enthält Ag⁺ und Cl⁻.
Der Feststoff geht nicht ein.
KL = c(Ag⁺) · c(Cl⁻)

Die gesättigte Lösung enthält Ag⁺ und Cl⁻.
Der Feststoff geht nicht ein.
KL = c(Ag⁺) · c(Cl⁻)

Ergebnis:

KL = c(Ag⁺) · c(Cl⁻)

AchtungFeststoff im Löslichkeitsprodukt

So nicht

KL = c(Ag⁺) · c(Cl⁻) : c(AgCl).

So richtig

Der Feststoff hat eine konstante Dichte und steht nicht im Ausdruck: KL = c(Ag⁺) · c(Cl⁻).

Schreib nur die gelösten Ionen mit ihren Exponenten auf und lasse die Feststoffe weg.

ÜbenJetzt du

○25
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?
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 = 10 µmol/L.
3. In Masse: L · M = 2,4 mg/L
Ergebnis:
2,4 mg/L
●26
KL(Bariumcarbonat) = 5,1 · 10⁻⁹ mol²/L², M = 197 g/mol. Das Salz hat das Verhältnis 1 : 1. Bestimme: Welche Löslichkeit hat es in Wasser?
Lösung zeigen
1. Beide Ionen haben die Konzentration L, also KL = L².
2. L = Wurzel aus KL = 71 µmol/L.
3. In Masse: L · M = 14 mg/L
Ergebnis:
14 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 A + B ⇌ C + D gilt (in mol/L) c(A) = 0,60, c(B) = 0,25, c(C) = 0,60, c(D) = 0,40. Bestimme: Wie groß ist K?
Lösung zeigen
1. K = c(C) · c(D) : (c(A) · c(B)).
2. Einsetzen: c(A) = 0,60, c(B) = 0,25, c(C) = 0,60, c(D) = 0,40.
3. K = 1,60
Ergebnis:
1,60
●29
H₂ + I₂ ⇌ 2 HI mit K = 25. 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 = 25, Wurzel: 2 x : (3,0 − x) = 5.
2. x = 3,0 · 5 : (2 + 5) = 2,14 mol.
3. n(HI) = 2 x = 4,29 mol
Ergebnis:
4,29 mol
●30
Die Hinreaktion von CH₄ + H₂O ⇌ CO + 3 H₂ 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
●31
Wie reagiert das Gleichgewicht H₂(g) + I₂(g) ⇌ 2 HI(g), wenn HI zusätzlich zugegeben wird?
Lösung zeigen
1. Das System weicht dem Zwang aus.
2. Es wirkt der Änderung entgegen.
3. Es verschiebt sich zur Eduktseite.
Ergebnis:
Es verschiebt sich zur Eduktseite
●32
Eine Reaktion hat k(hin) = 4,00 und k(rück) = 0,40 (gleiche Einheit). Bestimme: Wie groß ist K?
Lösung zeigen
1. K = k(hin) : k(rück).
2. K = 4,00 : 0,40
3. K = 10,00
Ergebnis:
10,00
●33
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

Auf einen Blick

MerkenDas Wichtigste

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

Kannst du das?

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

ÜbenSelbsttest

Ich beschreibe die Umkehrbarkeit von Reaktionen und die Merkmale des dynamischen Gleichgewichts.
34
In einem geschlossenen Gefäß stellt sich das Gleichgewicht N₂O₄ ⇌ 2 NO₂ ein. Was geschieht, nachdem die Konzentrationen konstant geworden sind?
Lösung zeigen
Ergebnis:
Hin- und Rückreaktion laufen weiter, die Konzentrationen bleiben gleich
Ich formuliere das Massenwirkungsgesetz und deute die Gleichgewichtskonstante K.
35
Im Gleichgewicht A + B ⇌ C + D gilt (in mol/L) c(A) = 0,60, c(B) = 0,80, c(C) = 0,60, c(D) = 0,50. Bestimme: Wie groß ist K?
Lösung zeigen
Ergebnis:
0,63
Ich berechne Gleichgewichtskonzentrationen mit dem Massenwirkungsgesetz für Reaktionen mit Δν = 0, auch bei der Estersynthese.
36
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
Ergebnis:
0,67 mol
Ich beschreibe die Temperaturabhängigkeit von K und ihren Einfluss auf die Gleichgewichtslage.
37
Die Hinreaktion von C(s) + CO₂ ⇌ 2 CO ist endotherm. Wie verschiebt sich das Gleichgewicht, wenn die Temperatur erhöht 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
Ein Katalysator wird zu einem Gleichgewichtsgemisch gegeben. Was bewirkt er für die Lage?
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Ergebnis:
Die Lage bleibt gleich, nur die Einstellung geht schneller
Ich leite das Massenwirkungsgesetz aus den Geschwindigkeiten von Hin- und Rückreaktion her (Leistungskurs).
39
Eine Reaktion hat k(hin) = 0,80 und k(rück) = 0,25 (gleiche Einheit). Bestimme: Wie groß ist K?
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Ergebnis:
3,20
Ich erkläre die säurekatalysierte Estersynthese mechanistisch und die Rolle des Katalysators (Leistungskurs).
40
Wie heißt der Teilschritt, in dem das Alkoholmolekül an den protonierten Carbonylkohlenstoff tritt?
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Ergebnis:
Nucleophiler Angriff
Ich wende das Massenwirkungsgesetz auf das Haber-Bosch-Verfahren an (Leistungskurs).
41
Im Gleichgewicht CO + 2 H₂ ⇌ CH₃OH gilt (in mol/L) c(CO) = 3,0, c(H₂) = 1,0, c(CH₃OH) = 2,0. Bestimme: Wie groß ist K?
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Ergebnis:
0,67 L²/mol²
Ich beschreibe das Löslichkeitsgleichgewicht mit dem Löslichkeitsprodukt und die konduktometrische Fällungstitration (Leistungskurs).
42
KL(AgCl) = 1,8 · 10⁻¹⁰ mol²/L², M = 143 g/mol. Bestimme: Welche Löslichkeit hat AgCl 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

Sie sind konstant, aber nicht unbedingt gleich groß
Hin- und Rückreaktion laufen weiter, die Konzentrationen bleiben gleich
Es fließt weiter in beide Richtungen gleich viel
0,63
0,17
4,0
1,20 mol
3,00 mol
1,5 mol
Zur Produktseite, K steigt
Die Farbe wird dunkler, es entsteht mehr NO₂
Zur Produktseite, K steigt
Zur Produktseite, dort sind weniger Gasteilchen
Es verschiebt sich Richtung Eduktseite
Es verschiebt sich überhaupt nicht
0,10
2,00
2,00
Alkohol im Überschuss einsetzen oder Wasser entfernen
Essigsäureethylester
Zwei Moleküle verbinden sich unter Wasserabspaltung
1,00 L/mol
1,33 mol/L
4,5 L²/mol²
2,4 mg/L
14 mg/L
Erst fast konstant, dann ansteigend
1,60
4,29 mol
Zur Produktseite, K steigt
Es verschiebt sich zur Eduktseite
10,00
Essigsäuremethylester
Hin- und Rückreaktion laufen weiter, die Konzentrationen bleiben gleich
0,63
0,67 mol
Zur Produktseite, K vergrößert sich
Die Lage bleibt gleich, nur die Einstellung geht schneller
3,20
Nucleophiler Angriff
0,67 L²/mol²
1,9 mg/L