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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 NaCl(s) ⇌ Na⁺(aq) + Cl⁻(aq) in einer gesättigten Lösung mit Bodenkörper ein. Was geschieht, nachdem die Konzentrationen konstant geworden sind?
Schritt für Schritt
  1. Konstante Konzentrationen zeigen gleiche Geschwindigkeiten an.
  2. Beide Reaktionen laufen weiter.
  3. Es wird gleich viel gebildet wie zerlegt.
  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

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. ○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. ●2
    Im chemischen Gleichgewicht sind die Konzentrationen konstant. Was gilt für Hin- und Rückreaktion?
    Lösung zeigen
    1. Im Gleichgewicht bleibt die Konzentration konstant.
    2. Das geschieht, wenn beide Reaktionen gleich schnell laufen.
    3. Es wird ständig gebildet und zerlegt.
    Ergebnis:
    Beide laufen weiter und gleich schnell ab
  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

Bei konstanter Temperatur wird mehr Edukt zugegeben. Ändert sich K?
Schritt für Schritt
  1. K ist bei fester Temperatur konstant.
  2. Konzentrationsänderungen verschieben die Lage.
  3. Nach der Einstellung gilt wieder derselbe K-Wert.
  1. K ist bei fester Temperatur konstant.
  2. Konzentrationsänderungen verschieben die Lage.
  3. Nach der Einstellung gilt wieder derselbe K-Wert.
Ergebnis:
Nein, K hängt nur von der Temperatur ab

AchtungK ändert sich mit der Konzentration

So nicht
Gibt man mehr Edukt zu, steigt oder sinkt K.
So richtig
K hängt nur von der Temperatur ab. Bei Zugabe verschiebt sich die Lage, bis das Verhältnis wieder K entspricht.

Rechne vor und nach einer Störung den Quotienten aus und vergleiche beide Werte nach Einstellung des neuen Gleichgewichts.

ÜbenJetzt du

  1. ○4
    Im Gleichgewicht 2 HI ⇌ H₂ + I₂ gilt (in mol/L) c(HI) = 0,10, c(H₂) = 0,10, c(I₂) = 0,30. Bestimme: Wie groß ist K?
    So fängst du an:
    K = c(H₂) · c(I₂) : c²(HI).
    Lösung zeigen
    1. K = c(H₂) · c(I₂) : c²(HI).
    2. Einsetzen: c(HI) = 0,10, c(H₂) = 0,10, c(I₂) = 0,30.
    3. K = 3,00
    Ergebnis:
    3,00
  2. ●5
    Im Gleichgewicht 2 HI ⇌ H₂ + I₂ gilt (in mol/L) c(HI) = 0,25, c(H₂) = 0,10, c(I₂) = 0,50. Bestimme: Wie groß ist K?
    Lösung zeigen
    1. K = c(H₂) · c(I₂) : c²(HI).
    2. Einsetzen: c(HI) = 0,25, c(H₂) = 0,10, c(I₂) = 0,50.
    3. K = 0,80
    Ergebnis:
    0,80
  3. ★6
    Im Gleichgewicht A + B ⇌ C + D gilt c(A) = 0,20, c(B) = 0,30, c(C) = 0,60 und c(D) = 0,40 mol/L. Bestimme: Wie groß ist K?
    Lösung zeigen
    1. K = c(C) · c(D) : (c(A) · c(B)).
    2. K = (0,60 · 0,40) : (0,20 · 0,30).
    3. K = 0,24 : 0,06 = 4,0
    Ergebnis:
    4,0

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

MerkenRechnen mit dem MWG

Bei Δν = 0 kürzt sich das Volumen heraus.

Ansatz: Menge gleich Anfang plus oder minus x, dann nach x lösen.

BeispielGleichgewichtskonzentrationen berechnen (Δν = 0) und Estersynthese

A + B ⇌ C + D mit K = 4. Anfangs liegen nur A und B vor, je 0,5 mol. Bestimme: Wie viel mol C liegen im Gleichgewicht vor?
Schritt für Schritt
  1. K = x² : (0,5 − x)² = 4, Wurzel: x : (0,5 − x) = 2.
  2. x = 0,5 · 2 : (1 + 2)
  3. x = 0,33 mol
  1. K = x² : (0,5 − x)² = 4, Wurzel: x : (0,5 − x) = 2.
  2. x = 0,5 · 2 : (1 + 2)
  3. x = 0,33 mol
Ergebnis:
0,33 mol

AchtungWurzel beim Ansatz vergessen

So nicht
Aus x² : (1 − x)² = 4 folgt x : (1 − x) = 4, also x = 0,80.
So richtig
Wurzel aus beiden Seiten: x : (1 − x) = 2, also x = 0,67.

Nimm die Wurzel auf beiden Seiten und löse danach nach x auf. Setze das Ergebnis zur Probe in das MWG ein.

ÜbenJetzt du

  1. ○7
    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 − x)² = 49, Wurzel: 2 x : (1 − x) = 7.
    Lösung zeigen
    1. K = (2 x)² : (1 − x)² = 49, Wurzel: 2 x : (1 − x) = 7.
    2. 2 x = 7 − 7 x, also x = 0,78 mol.
    3. n(HI) = 2 x = 1,56 mol
    Ergebnis:
    1,56 mol
  2. ●8
    Was bedeutet Δν = 0 für die Rechnung mit dem Massenwirkungsgesetz?
    Lösung zeigen
    1. Δν = 0: Auf beiden Seiten stehen gleich viele Teilchen.
    2. Im Quotienten kürzt sich das Volumen heraus.
    3. Man kann mit Stoffmengen rechnen.
    Ergebnis:
    Das Volumen kürzt sich heraus, Stoffmengen genügen
  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 CH₄ + H₂O ⇌ CO + 3 H₂ ist endotherm. Wie verschiebt sich das Gleichgewicht, wenn die Temperatur gesenkt wird?
Schritt für Schritt
  1. Abkühlen begünstigt die exotherme Richtung.
  2. Die Hinreaktion ist endotherm.
  3. Zur Eduktseite, K sinkt.
  1. Abkühlen begünstigt die exotherme Richtung.
  2. Die Hinreaktion ist endotherm.
  3. Zur Eduktseite, K sinkt.
Ergebnis:
Zur Eduktseite, K verkleinert sich

AchtungWirkung der Temperatur falsch vorhergesagt

So nicht
Erwärmen begünstigt immer die Hinreaktion oder die Reaktion zu den Produkten.
So richtig
Erwärmen begünstigt die endotherme Richtung. Ist die Hinreaktion exotherm, ist das die Rückreaktion.

Bestimme erst, ob die Hinreaktion exotherm oder endotherm ist. Nimm dann die Richtung, die Wärme aufnimmt.

ÜbenJetzt du

  1. ○10
    Die Hinreaktion von CaCO₃(s) ⇌ CaO(s) + CO₂(g) 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 sinkt
  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 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 PCl₅(g) ⇌ PCl₃(g) + Cl₂(g), wenn PCl₃ laufend entfernt wird?
Schritt für Schritt
  1. Das System weicht dem Zwang aus.
  2. Es wirkt der Änderung entgegen.
  3. Es verschiebt sich zur Produktseite.
  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

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

  1. ○13
    Wie reagiert das Gleichgewicht N₂O₄(g) ⇌ 2 NO₂(g), wenn N₂O₄ 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
  2. ●14
    Bei N₂ + 3 H₂ ⇌ 2 NH₃ wird zusätzlich H₂ eingeleitet. Was geschieht?
    Lösung zeigen
    1. Mehr H₂ ist ein Zwang.
    2. Das System verbraucht H₂.
    3. Es entsteht mehr NH₃.
    Ergebnis:
    Es verschiebt sich zur Produktseite, mehr NH₃ entsteht
  3. ★15
    Im Gleichgewicht H₂ + I₂ ⇌ 2 HI wird der Druck durch Verkleinern des Volumens erhöht. Was folgt für die Lage?
    Lösung zeigen
    1. Links stehen zwei Gasteilchen: ein H₂ und ein I₂.
    2. Rechts stehen ebenfalls zwei: 2 HI.
    3. Ein Druckzwang begünstigt keine Seite.
    Ergebnis:
    Keine Verschiebung, beiderseits gleich viele Teilchen

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

MerkenHerleitung des MWG (Leistungskurs)

Im Gleichgewicht gilt v(hin) = v(rück), daraus folgt K = k(hin) : k(rück).

Gleich sind die Geschwindigkeiten, nicht die Konzentrationen.

BeispielHerleitung des Massenwirkungsgesetzes (Leistungskurs)

Für A + B ⇌ C + D gilt im Gleichgewicht v(hin) = v(rück). Welchen Wert hat K?
Schritt für Schritt
  1. v(hin) = k(hin) · c(A) · c(B), v(rück) = k(rück) · c(C) · c(D).
  2. Im Gleichgewicht sind beide gleich.
  3. Umstellen: c(C) · c(D) : (c(A) · c(B)) = k(hin) : k(rück) = K.
  1. v(hin) = k(hin) · c(A) · c(B), v(rück) = k(rück) · c(C) · c(D).
  2. Im Gleichgewicht sind beide gleich.
  3. Umstellen: c(C) · c(D) : (c(A) · c(B)) = k(hin) : k(rück) = K.
Ergebnis:
K = k(hin) : k(rück)

AchtungQuotient der Geschwindigkeitskonstanten umgedreht

So nicht
K = k(rück) : k(hin).
So richtig
Aus k(hin) · c(A) · c(B) = k(rück) · c(C) · c(D) folgt K = c(C) · c(D) : (c(A) · c(B)) = k(hin) : k(rück).

Setze die Geschwindigkeiten gleich und löse nach dem Quotienten der Konzentrationen auf. Lies ab, welches k oben steht.

ÜbenJetzt du

  1. ○16
    Eine Reaktion hat k(hin) = 0,20 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 = 0,20 : 0,80
    3. K = 0,25
    Ergebnis:
    0,25
  2. ●17
    Eine Reaktion hat k(hin) = 0,20 und k(rück) = 1,00 (gleiche Einheit). Bestimme: Wie groß ist K?
    Lösung zeigen
    1. K = k(hin) : k(rück).
    2. K = 0,20 : 1,00
    3. K = 0,20
    Ergebnis:
    0,20
  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
    Welche Rolle spielt die Säure bei der Estersynthese?
    So fängst du an:
    Das Proton lagert sich an den Sauerstoff der Carbonylgruppe an.
    Lösung zeigen
    1. Das Proton lagert sich an den Sauerstoff der Carbonylgruppe an.
    2. Der Carbonylkohlenstoff wird dadurch positiver.
    3. Der Alkohol kann nun angreifen.
    Ergebnis:
    Sie protoniert die Carbonylgruppe und aktiviert sie
  2. ●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
  3. ★21
    Warum nennt man die Estersynthese eine Kondensationsreaktion?
    Lösung zeigen
    1. Säure und Alkohol verbinden sich.
    2. Dabei wird ein Wassermolekül abgespalten.
    3. Verbinden unter Abspaltung eines kleinen Moleküls ist eine Kondensationsreaktion.
    Ergebnis:
    Zwei Moleküle verbinden sich unter Wasserabspaltung

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

MerkenHaber-Bosch-Verfahren (Leistungskurs)

Hoher Druck und Entfernen von NH₃ erhöhen die Ausbeute.

Tiefe Temperatur auch, aber der Katalysator braucht etwa 450 Grad Celsius.

BeispielHaber-Bosch-Verfahren und MWG (Leistungskurs)

Im Gleichgewicht N₂O₄ ⇌ 2 NO₂ gilt (in mol/L) c(N₂O₄) = 0,5, c(NO₂) = 4,0. Bestimme: Wie groß ist K?
Schritt für Schritt
  1. K = c²(NO₂) : (c(N₂O₄)).
  2. Einsetzen: c(N₂O₄) = 0,5, c(NO₂) = 4,0.
  3. K = 32,00 mol/L
  1. K = c²(NO₂) : (c(N₂O₄)).
  2. Einsetzen: c(N₂O₄) = 0,5, c(NO₂) = 4,0.
  3. K = 32,00 mol/L
Ergebnis:
32,00 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

  1. ○22
    Im Gleichgewicht CO + 2 H₂ ⇌ CH₃OH gilt (in mol/L) c(CO) = 1,0, c(H₂) = 4,0, c(CH₃OH) = 4,0. 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) = 1,0, c(H₂) = 4,0, c(CH₃OH) = 4,0.
    3. K = 0,25 L²/mol²
    Ergebnis:
    0,25 L²/mol²
  2. ●23
    Im Gleichgewicht 2 SO₂ + O₂ ⇌ 2 SO₃ gilt (in mol/L) c(SO₂) = 2,0, c(O₂) = 4,0, c(SO₃) = 3,0. Bestimme: Wie groß ist K?
    Lösung zeigen
    1. K = c²(SO₃) : (c²(SO₂) · c(O₂)).
    2. Einsetzen: c(SO₂) = 2,0, c(O₂) = 4,0, c(SO₃) = 3,0.
    3. K = 0,56 L/mol
    Ergebnis:
    0,56 L/mol
  3. ★24
    Im Gleichgewicht N₂ + 3 H₂ ⇌ 2 NH₃ gilt (in mol/L) c(N₂) = 4,0, c(H₂) = 1,0, c(NH₃) = 1,5. Bestimme: Wie groß ist K?
    Lösung zeigen
    1. K = c²(NH₃) : (c(N₂) · c³(H₂)).
    2. Einsetzen: c(N₂) = 4,0, c(H₂) = 1,0, c(NH₃) = 1,5.
    3. K = 0,56 L²/mol²
    Ergebnis:
    0,56 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)

KL(Calciumcarbonat) = 3,3 · 10⁻⁹ mol²/L², M = 100 g/mol. Das Salz hat das Verhältnis 1 : 1. Bestimme: Welche Löslichkeit hat es in Wasser?
Schritt für Schritt
  1. Beide Ionen haben die Konzentration L, also KL = L².
  2. L = Wurzel aus KL = 57 µmol/L.
  3. In Masse: L · M = 5,7 mg/L
  1. Beide Ionen haben die Konzentration L, also KL = L².
  2. L = Wurzel aus KL = 57 µmol/L.
  3. In Masse: L · M = 5,7 mg/L
Ergebnis:
5,7 mg/L

AchtungLöslichkeit aus KL mit falschem Exponenten berechnet

So nicht
Für AgCl und CaF₂ gilt dieselbe Formel: L ist die Wurzel aus KL.
So richtig
Bei 1 : 1 gilt KL = L², bei 1 : 2 gilt KL = 4 L³. Zuerst die Formel des Salzes, dann der Ansatz.

Schreib die Gleichgewichtsgleichung des Salzes auf und trage die Konzentrationen der Ionen in L ein. Setze dann in KL ein.

ÜbenJetzt du

  1. ○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
  2. ●26
    KL(Calciumhydroxid) = 5,5 · 10⁻⁶ mol³/L³, M = 74 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 = 11.120 µmol/L.
    3. In Masse: L · M = 823 mg/L
    Ergebnis:
    823 mg/L
  3. ★27
    Natriumchloridlösung wird mit Silbernitratlösung titriert und die Leitfähigkeit gemessen. Wie verläuft sie?
    Lösung zeigen
    1. Bis zum Äquivalenzpunkt wird Cl⁻ durch NO₃⁻ ersetzt.
    2. Beide leiten ähnlich gut, die Leitfähigkeit ändert sich kaum.
    3. Danach wachsen die Ionen im Überschuss, sie steigt.
    Ergebnis:
    Erst fast konstant, dann ansteigend

Vermischte Übungen

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

Üben

  1. ●28
    In einem geschlossenen Gefäß stellt sich das Gleichgewicht H₂O(l) ⇌ H₂O(g) in einer verschlossenen Flasche ein. Was geschieht, nachdem die Konzentrationen konstant geworden sind?
    Lösung zeigen
    1. Konstante Konzentrationen zeigen gleiche Geschwindigkeiten an.
    2. Beide Reaktionen laufen weiter.
    3. Es wird gleich viel gebildet wie zerlegt.
    Ergebnis:
    Hin- und Rückreaktion laufen weiter, die Konzentrationen bleiben gleich
  2. ●29
    Im Gleichgewicht H₂ + I₂ ⇌ 2 HI gilt (in mol/L) c(H₂) = 0,25, c(I₂) = 0,30, c(HI) = 0,60. Bestimme: Wie groß ist K?
    Lösung zeigen
    1. K = c²(HI) : (c(H₂) · c(I₂)).
    2. Einsetzen: c(H₂) = 0,25, c(I₂) = 0,30, c(HI) = 0,60.
    3. K = 4,80
    Ergebnis:
    4,80
  3. ●30
    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?
    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
  4. ●31
    Die Ammoniaksynthese ist exotherm. Was geschieht mit K, wenn die Temperatur steigt?
    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
  5. ●32
    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
  6. ●33
    Eine Reaktion hat k(hin) = 0,40 und k(rück) = 0,80 (gleiche Einheit). Bestimme: Wie groß ist K?
    Lösung zeigen
    1. K = k(hin) : k(rück).
    2. K = 0,40 : 0,80
    3. K = 0,50
    Ergebnis:
    0,50

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 N₂ + 3 H₂ ⇌ 2 NH₃ 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) = 0,50, c(I₂) = 0,25, c(HI) = 0,60. Bestimme: Wie groß ist K?
    Lösung zeigen
    Ergebnis:
    2,88

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

    36
    A + B ⇌ C + D mit K = 9. Anfangs liegen nur A und B vor, je 0,5 mol. Bestimme: Wie viel mol C liegen im Gleichgewicht vor?
    Lösung zeigen
    Ergebnis:
    0,38 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 sinkt

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

    38
    Wie reagiert das Gleichgewicht 2 SO₂(g) + O₂(g) ⇌ 2 SO₃(g), wenn der Druck durch Verkleinern des Volumens erhöht wird?
    Lösung zeigen
    Ergebnis:
    Es verschiebt sich zur Produktseite

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

    39
    Warum bedeutet v(hin) = v(rück) nicht, dass alle Konzentrationen gleich sind?
    Lösung zeigen
    Ergebnis:
    Gleich sind die Geschwindigkeiten, nicht die Konzentrationen

  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 CO + 2 H₂ ⇌ CH₃OH gilt (in mol/L) c(CO) = 1,5, c(H₂) = 2,0, c(CH₃OH) = 2,0. 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
    KL(AgCl) = 1,8 · 10⁻¹⁰ mol²/L², M = 143 g/mol. Bestimme: Welche Löslichkeit hat AgCl in Wasser?
    Lösung zeigen
    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

  1. Hin- und Rückreaktion laufen weiter, die Konzentrationen bleiben gleich
  2. Beide laufen weiter und gleich schnell ab
  3. Es fließt weiter in beide Richtungen gleich viel
  4. 3,00
  5. 0,80
  6. 4,0
  7. 1,56 mol
  8. Das Volumen kürzt sich heraus, Stoffmengen genügen
  9. 1,5 mol
  10. Zur Eduktseite, K sinkt
  11. Zur Eduktseite, K verkleinert sich
  12. Zur Produktseite, K steigt
  13. Es verschiebt sich zur Produktseite
  14. Es verschiebt sich zur Produktseite, mehr NH₃ entsteht
  15. Keine Verschiebung, beiderseits gleich viele Teilchen
  16. 0,25
  17. 0,20
  18. K steigt, weil der Quotient k(hin) : k(rück) wächst
  19. Sie protoniert die Carbonylgruppe und aktiviert sie
  20. Buttersäuremethylester
  21. Zwei Moleküle verbinden sich unter Wasserabspaltung
  22. 0,25 L²/mol²
  23. 0,56 L/mol
  24. 0,56 L²/mol²
  25. Nach Zugabe von Calciumchloridlösung sinkt die Löslichkeit
  26. 823 mg/L
  27. Erst fast konstant, dann ansteigend
  28. Hin- und Rückreaktion laufen weiter, die Konzentrationen bleiben gleich
  29. 4,80
  30. 0,80 mol
  31. K sinkt, das Gleichgewicht verschiebt sich zu den Edukten
  32. Es verschiebt sich Richtung Eduktseite
  33. 0,50
  34. Hin- und Rückreaktion laufen weiter, die Konzentrationen bleiben gleich
  35. 2,88
  36. 0,38 mol
  37. Zur Eduktseite, K sinkt
  38. Es verschiebt sich zur Produktseite
  39. Gleich sind die Geschwindigkeiten, nicht die Konzentrationen
  40. Essigsäurepentylester
  41. 0,33 L²/mol²
  42. 1,9 mg/L