Zum Inhalt springen
Anmelden

Chemie · Klasse 12 · Kapitel

Andere ZahlenÜbenBasiswissenAlle Kapitel

Umkehrbare Reaktionen – Hin- und Rückreaktion

  • Entdecken Frage, Vorstellung, Bild
  • Merken kommt ins Heft
  • Beispiel vorgerechnet, Schritt für Schritt
  • Üben selbst rechnen
  • Achtung typischer Fehler
  • Weiterdenken zum Knobeln und Vernetzen

○ 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

Für A ⇌ B sind im Gleichgewicht die Konzentrationen beider Stoffe konstant. Was folgt?
Schritt für Schritt
  1. Gleichgewicht bedeutet gleiche Geschwindigkeit beider Reaktionen.
  2. Die Konzentrationen hängen vom Verhältnis der Geschwindigkeitskonstanten ab.
  3. Sie bleiben konstant, ohne gleich zu sein.
  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

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. ○1
    In einem geschlossenen Gefäß stellt sich das Gleichgewicht CH₃COOH + C₂H₅OH ⇌ CH₃COOC₂H₅ + H₂O 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 N₂ + 3 H₂ ⇌ 2 NH₃ 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

Im Gleichgewicht A + B ⇌ C + D gilt (in mol/L) c(A) = 0,40, c(B) = 0,60, c(C) = 0,10, c(D) = 0,80. Bestimme: Wie groß ist K?
Schritt für Schritt
  1. K = c(C) · c(D) : (c(A) · c(B)).
  2. Einsetzen: c(A) = 0,40, c(B) = 0,60, c(C) = 0,10, c(D) = 0,80.
  3. K = 0,33
  1. K = c(C) · c(D) : (c(A) · c(B)).
  2. Einsetzen: c(A) = 0,40, c(B) = 0,60, c(C) = 0,10, c(D) = 0,80.
  3. K = 0,33
Ergebnis:
0,33

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

  1. ○4
    Im Gleichgewicht H₂ + I₂ ⇌ 2 HI gilt (in mol/L) c(H₂) = 0,40, c(I₂) = 0,80, c(HI) = 0,40. 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) = 0,40, c(I₂) = 0,80, c(HI) = 0,40.
    3. K = 0,50
    Ergebnis:
    0,50
  2. ●5
    Im Gleichgewicht H₂ + I₂ ⇌ 2 HI gilt (in mol/L) c(H₂) = 0,50, c(I₂) = 0,10, c(HI) = 0,80. Bestimme: Wie groß ist K?
    Lösung zeigen
    1. K = c²(HI) : (c(H₂) · c(I₂)).
    2. Einsetzen: c(H₂) = 0,50, c(I₂) = 0,10, c(HI) = 0,80.
    3. K = 12,80
    Ergebnis:
    12,80
  3. ★6
    Im Gleichgewicht CO + H₂O ⇌ CO₂ + H₂ gilt (in mol/L) c(CO) = 0,40, c(H₂O) = 0,40, c(CO₂) = 0,30, 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) = 0,40, c(H₂O) = 0,40, c(CO₂) = 0,30, c(H₂) = 0,80.
    3. K = 1,50
    Ergebnis:
    1,50

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 = 36. Je 1,5 mol H₂ und I₂ werden eingesetzt. Bestimme: Wie viel mol HI liegen im Gleichgewicht vor?
Schritt für Schritt
  1. K = (2 x)² : (1,5 − x)² = 36, Wurzel: 2 x : (1,5 − x) = 6.
  2. x = 1,5 · 6 : (2 + 6) = 1,13 mol.
  3. n(HI) = 2 x = 2,25 mol
  1. K = (2 x)² : (1,5 − x)² = 36, Wurzel: 2 x : (1,5 − x) = 6.
  2. x = 1,5 · 6 : (2 + 6) = 1,13 mol.
  3. n(HI) = 2 x = 2,25 mol
Ergebnis:
2,25 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

  1. ○7
    H₂ + I₂ ⇌ 2 HI mit K = 49. Je 1,0 mol H₂ und I₂ werden eingesetzt. Bestimme: Wie viel mol HI liegen im Gleichgewicht vor?
    So fängst du an:
    K = (2 x)² : (1,0 − x)² = 49, Wurzel: 2 x : (1,0 − x) = 7.
    Lösung zeigen
    1. K = (2 x)² : (1,0 − x)² = 49, Wurzel: 2 x : (1,0 − x) = 7.
    2. x = 1,0 · 7 : (2 + 7) = 0,78 mol.
    3. n(HI) = 2 x = 1,56 mol
    Ergebnis:
    1,56 mol
  2. ●8
    H₂ + I₂ ⇌ 2 HI mit K = 16. 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 = 16, Wurzel: 2 x : (1,0 − x) = 4.
    2. x = 1,0 · 4 : (2 + 4) = 0,67 mol.
    3. n(HI) = 2 x = 1,33 mol
    Ergebnis:
    1,33 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 CaCO₃(s) ⇌ CaO(s) + CO₂(g) ist endotherm. Wie verschiebt sich das Gleichgewicht, wenn die Temperatur erhöht wird?
Schritt für Schritt
  1. Erwärmen begünstigt die endotherme Richtung.
  2. Die Hinreaktion ist endotherm.
  3. Zur Produktseite, K steigt.
  1. Erwärmen begünstigt die endotherme Richtung.
  2. Die Hinreaktion ist endotherm.
  3. Zur Produktseite, K steigt.
Ergebnis:
Zur Produktseite, K vergrößert 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 C(s) + H₂O(g) ⇌ CO + H₂ 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
  2. ●11
    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
  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

Wie reagiert das Gleichgewicht CaCO₃(s) ⇌ CaO(s) + CO₂(g), wenn der Druck durch Verkleinern des Volumens erhöht wird?
Schritt für Schritt
  1. Gasteilchen links: 0, rechts: 1.
  2. Höherer Druck begünstigt die Seite mit weniger Gasteilchen.
  3. Es verschiebt sich zur Eduktseite.
  1. Gasteilchen links: 0, rechts: 1.
  2. Höherer Druck begünstigt die Seite mit weniger Gasteilchen.
  3. Es verschiebt sich zur Eduktseite.
Ergebnis:
Es verschiebt sich Richtung Eduktseite

AchtungWirkung des Drucks falsch vorhergesagt

So nicht
Höherer Druck verschiebt das Gleichgewicht zur Seite mit mehr Gasteilchen oder zu der Seite mit mehr Stoffen.
So richtig
Höherer Druck begünstigt die Seite mit weniger Gasteilchen. Sind es auf beiden Seiten gleich viele, bleibt die Lage unverändert.

Zähle die Gasteilchen auf beiden Seiten. Gehe zur Seite mit der kleineren Zahl.

ÜbenJetzt du

  1. ○13
    Wie reagiert das Gleichgewicht CO(g) + 2 H₂(g) ⇌ CH₃OH(g), wenn CH₃OH laufend entfernt 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
  2. ●14
    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
  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)

Eine Reaktion hat k(hin) = 0,50 und k(rück) = 1,00 (gleiche Einheit). Bestimme: Wie groß ist K?
Schritt für Schritt
  1. K = k(hin) : k(rück).
  2. K = 0,50 : 1,00
  3. K = 0,50
  1. K = k(hin) : k(rück).
  2. K = 0,50 : 1,00
  3. K = 0,50
Ergebnis:
0,50

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
    Warum bedeutet v(hin) = v(rück) nicht, dass alle Konzentrationen gleich sind?
    So fängst du an:
    v = k · c.
    Lösung zeigen
    1. v = k · c.
    2. Bei verschiedenem k braucht gleiches v verschiedenes c.
    3. Die Konzentrationen müssen nicht gleich sein.
    Ergebnis:
    Gleich sind die Geschwindigkeiten, nicht die Konzentrationen
  2. ●17
    Eine Reaktion hat k(hin) = 0,80 und k(rück) = 1,00 (gleiche Einheit). Bestimme: Wie groß ist K?
    Lösung zeigen
    1. K = k(hin) : k(rück).
    2. K = 0,80 : 1,00
    3. K = 0,80
    Ergebnis:
    0,80
  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 Methanol entsteht bei der säurekatalysierten Estersynthese ein Ester. Wie heißt er?
Schritt für Schritt
  1. Die Säure Propansäure liefert den Säureteil.
  2. Der Alkohol Methanol liefert den Rest methyl.
  3. Der Ester heißt Propansäuremethylester.
  1. Die Säure Propansäure liefert den Säureteil.
  2. Der Alkohol Methanol liefert den Rest methyl.
  3. Der Ester heißt Propansäuremethylester.
Ergebnis:
Propansäuremethylester

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

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 2 SO₂ + O₂ ⇌ 2 SO₃ gilt (in mol/L) c(SO₂) = 2,0, c(O₂) = 3,0, c(SO₃) = 2,0. Bestimme: Wie groß ist K?
Schritt für Schritt
  1. K = c²(SO₃) : (c²(SO₂) · c(O₂)).
  2. Einsetzen: c(SO₂) = 2,0, c(O₂) = 3,0, c(SO₃) = 2,0.
  3. K = 0,33 L/mol
  1. K = c²(SO₃) : (c²(SO₂) · c(O₂)).
  2. Einsetzen: c(SO₂) = 2,0, c(O₂) = 3,0, c(SO₃) = 2,0.
  3. K = 0,33 L/mol
Ergebnis:
0,33 L/mol

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
    Im Gleichgewicht N₂ + 3 H₂ ⇌ 2 NH₃ gilt (in mol/L) c(N₂) = 2,0, c(H₂) = 0,5, c(NH₃) = 1,0. Bestimme: Wie groß ist K?
    So fängst du an:
    K = c²(NH₃) : (c(N₂) · c³(H₂)).
    Lösung zeigen
    1. K = c²(NH₃) : (c(N₂) · c³(H₂)).
    2. Einsetzen: c(N₂) = 2,0, c(H₂) = 0,5, c(NH₃) = 1,0.
    3. K = 4,00 L²/mol²
    Ergebnis:
    4,00 L²/mol²
  2. ●23
    Im Gleichgewicht CO + 2 H₂ ⇌ CH₃OH gilt (in mol/L) c(CO) = 4,0, c(H₂) = 0,5, c(CH₃OH) = 4,0. Bestimme: Wie groß ist K?
    Lösung zeigen
    1. K = c(CH₃OH) : (c(CO) · c²(H₂)).
    2. Einsetzen: c(CO) = 4,0, c(H₂) = 0,5, c(CH₃OH) = 4,0.
    3. K = 4,00 L²/mol²
    Ergebnis:
    4,00 L²/mol²
  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 Bariumsulfat 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 Natriumsulfatlösung 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
    Wie lautet der Ausdruck für das Löslichkeitsprodukt von Silberchlorid, AgCl(s) ⇌ Ag⁺ + Cl⁻?
    So fängst du an:
    Die gesättigte Lösung enthält Ag⁺ und Cl⁻.
    Lösung zeigen
    1. Die gesättigte Lösung enthält Ag⁺ und Cl⁻.
    2. Der Feststoff geht nicht ein.
    3. KL = c(Ag⁺) · c(Cl⁻)
    Ergebnis:
    KL = c(Ag⁺) · c(Cl⁻)
  2. ●26
    Die Löslichkeit von Silberchlorid in Wasser soll verringert werden. Welche Maßnahme wirkt?
    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 Natriumchloridlösung sinkt die Löslichkeit
  3. ★27
    Die Löslichkeit von Calciumhydroxid in Wasser soll verringert werden. Welche Maßnahme wirkt?
    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

Vermischte Übungen

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

Üben

  1. ●28
    Im Gleichgewicht A + B ⇌ C + D gilt (in mol/L) c(A) = 0,20, c(B) = 0,50, c(C) = 0,20, c(D) = 0,10. 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) = 0,50, c(C) = 0,20, c(D) = 0,10.
    3. K = 0,20
    Ergebnis:
    0,20
  2. ●29
    A + B ⇌ C + D mit K = 9. 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 = 9, Wurzel: x : (1,0 − x) = 3.
    2. x = 1,0 · 3 : (1 + 3)
    3. x = 0,75 mol
    Ergebnis:
    0,75 mol
  3. ●30
    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
  4. ●31
    Wie reagiert das Gleichgewicht N₂O₄(g) ⇌ 2 NO₂(g), wenn NO₂ 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 Richtung Eduktseite
  5. ●32
    Im Gleichgewicht N₂O₄ ⇌ 2 NO₂ gilt (in mol/L) c(N₂O₄) = 1,5, c(NO₂) = 2,0. Bestimme: Wie groß ist K?
    Lösung zeigen
    1. K = c²(NO₂) : (c(N₂O₄)).
    2. Einsetzen: c(N₂O₄) = 1,5, c(NO₂) = 2,0.
    3. K = 2,67 mol/L
    Ergebnis:
    2,67 mol/L
  6. ★33
    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

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 CH₃COOH + C₂H₅OH ⇌ CH₃COOC₂H₅ + H₂O ein. Was geschieht, nachdem die Konzentrationen konstant geworden sind?
    Lösung zeigen
    Ergebnis:
    Hin- und Rückreaktion laufen weiter, die Konzentrationen bleiben gleich

  2. Ich formuliere das Massenwirkungsgesetz und deute die Gleichgewichtskonstante K.

    35
    Im Gleichgewicht H₂ + I₂ ⇌ 2 HI gilt (in mol/L) c(H₂) = 0,30, c(I₂) = 0,25, c(HI) = 0,80. Bestimme: Wie groß ist K?
    Lösung zeigen
    Ergebnis:
    8,53

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

    36
    H₂ + I₂ ⇌ 2 HI mit K = 4. Je 2,0 mol H₂ und I₂ werden eingesetzt. Bestimme: Wie viel mol HI liegen im Gleichgewicht vor?
    Lösung zeigen
    Ergebnis:
    2,00 mol

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

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

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

    38
    Wie reagiert das Gleichgewicht N₂O₄(g) ⇌ 2 NO₂(g), wenn NO₂ zusätzlich zugegeben wird?
    Lösung zeigen
    Ergebnis:
    Es verschiebt sich zur Eduktseite

  6. 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?
    Lösung zeigen
    Ergebnis:
    4,0

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

    40
    Aus Essigsäure und Pentan-1-ol entsteht bei der säurekatalysierten Estersynthese ein Ester. Wie heißt er?
    Lösung zeigen
    Ergebnis:
    Essigsäurepentylester

  8. Ich wende das Massenwirkungsgesetz auf das Haber-Bosch-Verfahren an (Leistungskurs).

    41
    Im Gleichgewicht N₂ + 3 H₂ ⇌ 2 NH₃ gilt (in mol/L) c(N₂) = 1,0, c(H₂) = 3,0, c(NH₃) = 3,0. Bestimme: Wie groß ist K?
    Lösung zeigen
    Ergebnis:
    0,33 L²/mol²

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

    42
    Die Löslichkeit von Bleisulfat in Wasser soll verringert werden. Welche Maßnahme wirkt?
    Lösung zeigen
    Ergebnis:
    Nach Zugabe von Kaliumsulfatlösung 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. 0,50
  5. 12,80
  6. 1,50
  7. 1,56 mol
  8. 1,33 mol
  9. 1,5 mol
  10. Zur Produktseite, K steigt
  11. Zur Eduktseite, K verkleinert sich
  12. Zur Eduktseite, K sinkt
  13. Es verschiebt sich zur Produktseite
  14. Es verschiebt sich zur Produktseite
  15. Keine Verschiebung, beiderseits gleich viele Teilchen
  16. Gleich sind die Geschwindigkeiten, nicht die Konzentrationen
  17. 0,80
  18. K steigt, weil der Quotient k(hin) : k(rück) wächst
  19. Alkohol im Überschuss einsetzen oder Wasser entfernen
  20. Essigsäurebutylester
  21. Buttersäuremethylester
  22. 4,00 L²/mol²
  23. 4,00 L²/mol²
  24. 4,5 L²/mol²
  25. KL = c(Ag⁺) · c(Cl⁻)
  26. Nach Zugabe von Natriumchloridlösung sinkt die Löslichkeit
  27. Nach Zugabe von Calciumchloridlösung sinkt die Löslichkeit
  28. 0,20
  29. 0,75 mol
  30. Die Farbe wird dunkler, es entsteht mehr NO₂
  31. Es verschiebt sich Richtung Eduktseite
  32. 2,67 mol/L
  33. Hin- und Rückreaktion laufen weiter, die Konzentrationen bleiben gleich
  34. Hin- und Rückreaktion laufen weiter, die Konzentrationen bleiben gleich
  35. 8,53
  36. 2,00 mol
  37. Zur Eduktseite, K verkleinert sich
  38. Es verschiebt sich zur Eduktseite
  39. 4,0
  40. Essigsäurepentylester
  41. 0,33 L²/mol²
  42. Nach Zugabe von Kaliumsulfatlösung sinkt die Löslichkeit