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 H₂ + I₂ ⇌ 2 HI 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 2 NO₂ ⇌ N₂O₄ 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 H₂ + I₂ ⇌ 2 HI gilt (in mol/L) c(H₂) = 0,50, c(I₂) = 0,10, c(HI) = 0,40. Bestimme: Wie groß ist K?

Schritt für Schritt

K = c²(HI) : (c(H₂) · c(I₂)).
Einsetzen: c(H₂) = 0,50, c(I₂) = 0,10, c(HI) = 0,40.
K = 3,20

K = c²(HI) : (c(H₂) · c(I₂)).
Einsetzen: c(H₂) = 0,50, c(I₂) = 0,10, c(HI) = 0,40.
K = 3,20

Ergebnis:

3,20

AchtungZähler und Nenner im MWG vertauscht

So nicht

K = (c(N₂) · c³(H₂)) : c²(NH₃).

So richtig

Produkte stehen im Zähler, Edukte im Nenner: 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
Im Gleichgewicht 2 HI ⇌ H₂ + I₂ gilt (in mol/L) c(HI) = 0,10, c(H₂) = 0,60, c(I₂) = 0,50. 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) = 0,60, c(I₂) = 0,50.
3. K = 30,00
Ergebnis:
30,00
●5
Im Gleichgewicht H₂ + I₂ ⇌ 2 HI gilt (in mol/L) c(H₂) = 0,40, c(I₂) = 0,50, c(HI) = 0,60. Bestimme: Wie groß ist K?
Lösung zeigen
1. K = c²(HI) : (c(H₂) · c(I₂)).
2. Einsetzen: c(H₂) = 0,40, c(I₂) = 0,50, c(HI) = 0,60.
3. K = 1,80
Ergebnis:
1,80
★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 = 49. 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 = 49, Wurzel: 2 x : (1,0 − x) = 7.
x = 1,0 · 7 : (2 + 7) = 0,78 mol.
n(HI) = 2 x = 1,56 mol

K = (2 x)² : (1,0 − x)² = 49, Wurzel: 2 x : (1,0 − x) = 7.
x = 1,0 · 7 : (2 + 7) = 0,78 mol.
n(HI) = 2 x = 1,56 mol

Ergebnis:

1,56 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 = 16. Je 2,0 mol H₂ und I₂ werden eingesetzt. Bestimme: Wie viel mol HI liegen im Gleichgewicht vor?
So fängst du an:
K = (2 x)² : (2,0 − x)² = 16, Wurzel: 2 x : (2,0 − x) = 4.
Lösung zeigen
1. K = (2 x)² : (2,0 − x)² = 16, Wurzel: 2 x : (2,0 − x) = 4.
2. x = 2,0 · 4 : (2 + 4) = 1,33 mol.
3. n(HI) = 2 x = 2,67 mol
Ergebnis:
2,67 mol
●8
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?
Lösung zeigen
1. K = x² : (0,5 − x)² = 16, Wurzel: x : (0,5 − x) = 4.
2. x = 0,5 · 4 : (1 + 4)
3. x = 0,40 mol
Ergebnis:
0,40 mol
★9
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?
Lösung zeigen
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

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 CO + 2 H₂ ⇌ CH₃OH ist exotherm. Wie verschiebt sich das Gleichgewicht, wenn die Temperatur erhöht wird?

Schritt für Schritt

Erwärmen begünstigt die endotherme Richtung.
Die Hinreaktion ist exotherm.
Zur Eduktseite, K sinkt.

Erwärmen begünstigt die endotherme Richtung.
Die Hinreaktion ist exotherm.
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
Warum verschiebt Erwärmung ein Gleichgewicht zur endothermen Seite?
Lösung zeigen
1. Erwärmen ist ein Zwang: Wärme wird zugeführt.
2. Das System weicht aus.
3. Dazu läuft die Wärme verbrauchende, endotherme Richtung stärker.
Ergebnis:
Das System weicht aus und nimmt die zugeführte Wärme auf
★12
Eine Reaktion hat K = 0,5 bei 300 K und K = 5 bei 500 K. Welche Aussage gilt für die Hinreaktion?
Lösung zeigen
1. K wächst mit der Temperatur.
2. Das passiert bei Begünstigung der Hinreaktion durch Wärme.
3. Die Hinreaktion ist endotherm.
Ergebnis:
Sie ist endotherm, K steigt mit der Temperatur

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 N₂(g) + 3 H₂(g) ⇌ 2 NH₃(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 gar 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
Wie reagiert das Gleichgewicht H₂(g) + I₂(g) ⇌ 2 HI(g), wenn H₂ zusätzlich zugegeben wird?
So fängst du an:
Das System weicht dem Zwang aus.
Lösung zeigen
1. Das System weicht dem Zwang aus.
2. Es wirkt der Änderung entgegen.
3. Es verschiebt sich zur Produktseite.
Ergebnis:
Es verschiebt sich zur Produktseite
●14
Wie reagiert das Gleichgewicht 2 CO(g) + O₂(g) ⇌ 2 CO₂(g), wenn CO₂ laufend entfernt wird?
Lösung zeigen
1. Das System weicht dem Zwang aus.
2. Es wirkt der Änderung entgegen.
3. Es verschiebt sich zur Produktseite.
Ergebnis:
Es verschiebt sich zur Produktseite
★15
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) = 0,80 und k(rück) = 0,50 (gleiche Einheit). Bestimme: Wie groß ist K?

Schritt für Schritt

K = k(hin) : k(rück).
K = 0,80 : 0,50
K = 1,60

K = k(hin) : k(rück).
K = 0,80 : 0,50
K = 1,60

Ergebnis:

1,60

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) = 0,50 und k(rück) = 0,25 (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 = 0,50 : 0,25
3. K = 2,00
Ergebnis:
2,00
●17
Eine Reaktion hat k(hin) = 2,00 und k(rück) = 0,80 (gleiche Einheit). Bestimme: Wie groß ist K?
Lösung zeigen
1. K = k(hin) : k(rück).
2. K = 2,00 : 0,80
3. K = 2,50
Ergebnis:
2,50
★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 Ameisensäure und Ethanol entsteht bei der säurekatalysierten Estersynthese ein Ester. Wie heißt er?

Schritt für Schritt

Die Säure Ameisensäure liefert den Säureteil.
Der Alkohol Ethanol liefert den Rest ethyl.
Der Ester heißt Ameisensäureethylester.

Die Säure Ameisensäure liefert den Säureteil.
Der Alkohol Ethanol liefert den Rest ethyl.
Der Ester heißt Ameisensäureethylester.

Ergebnis:

Ameisensäureethylester

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
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 Pentan-1-ol entsteht bei der säurekatalysierten Estersynthese ein Ester. Wie heißt er?
Lösung zeigen
1. Die Säure Essigsäure liefert den Säureteil.
2. Der Alkohol Pentan-1-ol liefert den Rest pentyl.
3. Der Ester heißt Essigsäurepentylester.
Ergebnis:
Essigsäurepentylester
★21
Aus Buttersäure und Ethanol entsteht bei der säurekatalysierten Estersynthese ein Ester. Wie heißt er?
Lösung zeigen
1. Die Säure Buttersäure liefert den Säureteil.
2. Der Alkohol Ethanol liefert den Rest ethyl.
3. Der Ester heißt Buttersäureethylester.
Ergebnis:
Buttersäureethylester

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)

Das Ammoniak wird laufend aus dem Gasgemisch auskondensiert. Wozu dient das?

Schritt für Schritt

Das Entfernen eines Produkts ist ein Zwang.
Das System weicht aus und bildet neues Produkt.
Das nicht umgesetzte Gas wird zurückgeführt.

Das Entfernen eines Produkts ist ein Zwang.
Das System weicht aus und bildet neues Produkt.
Das nicht umgesetzte Gas wird zurückgeführt.

Ergebnis:

Das Gleichgewicht verschiebt sich dadurch zum Ammoniak

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

○22
Im Gleichgewicht N₂O₄ ⇌ 2 NO₂ gilt (in mol/L) c(N₂O₄) = 4,0, c(NO₂) = 1,5. Bestimme: Wie groß ist K?
So fängst du an:
K = c²(NO₂) : (c(N₂O₄)).
Lösung zeigen
1. K = c²(NO₂) : (c(N₂O₄)).
2. Einsetzen: c(N₂O₄) = 4,0, c(NO₂) = 1,5.
3. K = 0,56 mol/L
Ergebnis:
0,56 mol/L
●23
Warum arbeitet man bei der Ammoniaksynthese bei hohem Druck?
Lösung zeigen
1. Links stehen 4 Gasteilchen, rechts 2.
2. Hoher Druck begünstigt die Seite mit weniger Teilchen.
3. Die Ausbeute an NH₃ steigt.
Ergebnis:
Rechts sind weniger Gasteilchen, Druck erhöht die Ausbeute
★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)

Zu einer gesättigten Silberchloridlösung wird Natriumchloridlösung gegeben. Was geschieht?

Schritt für Schritt

Die Chloridkonzentration steigt.
Das Ionenprodukt übersteigt KL.
Silberchlorid fällt aus, bis wieder KL gilt.

Die Chloridkonzentration steigt.
Das Ionenprodukt übersteigt KL.
Silberchlorid fällt aus, bis wieder KL gilt.

Ergebnis:

Es fällt zusätzlich Silberchlorid aus, die Löslichkeit sinkt

AchtungGleichnamiges Ion erhöht die Löslichkeit

So nicht

Fügt man ein gemeinsames Ion zu, löst sich mehr Salz.

So richtig

Ein gemeinsames Ion erhöht eine Konzentration im Produkt. Damit KL gleich bleibt, fällt Salz aus: Die Löslichkeit sinkt.

Setze die erhöhte Konzentration in KL ein und berechne, wie die andere Ionenkonzentration sinken muss.

ÜbenJetzt du

○25
Die Löslichkeit von Magnesiumhydroxid 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 Magnesiumsulfatlösung sinkt die Löslichkeit
●26
KL(Bleiiodid) = 9,8 · 10⁻⁹ mol³/L³, M = 461 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 = 1348 µmol/L.
3. In Masse: L · M = 621 mg/L
Ergebnis:
621 mg/L
★27
KL(Magnesiumhydroxid) = 5,6 · 10⁻¹² mol³/L³, M = 58 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 = 112 µmol/L.
3. In Masse: L · M = 6,5 mg/L
Ergebnis:
6,5 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 CaCO₃(s) ⇌ CaO(s) + CO₂(g) 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
Für eine Reaktion gilt K = 10⁻⁴ bei 25 Grad Celsius. Was sagt das?
Lösung zeigen
1. K ist Zähler durch Nenner, Produkte durch Edukte.
2. K ist sehr klein, also ist der Zähler klein.
3. Die Edukte überwiegen.
Ergebnis:
Im Gleichgewicht überwiegen die Edukte
●30
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
●31
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 gar nicht
●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
Im Gleichgewicht N₂O₄ ⇌ 2 NO₂ gilt (in mol/L) c(N₂O₄) = 1,0, c(NO₂) = 1,5. Bestimme: Wie groß ist K?
Lösung zeigen
1. K = c²(NO₂) : (c(N₂O₄)).
2. Einsetzen: c(N₂O₄) = 1,0, c(NO₂) = 1,5.
3. K = 2,25 mol/L
Ergebnis:
2,25 mol/L

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 H₂O(l) ⇌ H₂O(g) in einer verschlossenen Flasche 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) = 0,40, c(B) = 0,50, c(C) = 0,30, c(D) = 0,50. Bestimme: Wie groß ist K?
Lösung zeigen
Ergebnis:
0,75
Ich berechne Gleichgewichtskonzentrationen mit dem Massenwirkungsgesetz für Reaktionen mit Δν = 0, auch bei der Estersynthese.
36
H₂ + I₂ ⇌ 2 HI mit K = 25. Je 0,5 mol H₂ und I₂ werden eingesetzt. Bestimme: Wie viel mol HI liegen im Gleichgewicht vor?
Lösung zeigen
Ergebnis:
0,71 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 erhöht wird?
Lösung zeigen
Ergebnis:
Zur Eduktseite, K sinkt
Ich sage mit dem Prinzip von Le Chatelier die Wirkung von Konzentration, Druck und Katalysator voraus.
38
Wie reagiert das Gleichgewicht 2 NH₃(g) ⇌ N₂(g) + 3 H₂(g), wenn N₂ zusätzlich zugegeben wird?
Lösung zeigen
Ergebnis:
Es verschiebt sich Richtung Eduktseite
Ich leite das Massenwirkungsgesetz aus den Geschwindigkeiten von Hin- und Rückreaktion her (Leistungskurs).
39
Eine Reaktion hat k(hin) = 4,00 und k(rück) = 2,00 (gleiche Einheit). Bestimme: Wie groß ist K?
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Ergebnis:
2,00
Ich erkläre die säurekatalysierte Estersynthese mechanistisch und die Rolle des Katalysators (Leistungskurs).
40
Aus Essigsäure und Propan-1-ol entsteht bei der säurekatalysierten Estersynthese ein Ester. Wie heißt er?
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Ergebnis:
Essigsäurepropylester
Ich wende das Massenwirkungsgesetz auf das Haber-Bosch-Verfahren an (Leistungskurs).
41
Das Ammoniak wird laufend aus dem Gasgemisch auskondensiert. Wozu dient das?
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Ergebnis:
Das Gleichgewicht verschiebt sich dadurch zum Ammoniak
Ich beschreibe das Löslichkeitsgleichgewicht mit dem Löslichkeitsprodukt und die konduktometrische Fällungstitration (Leistungskurs).
42
KL(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

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
30,00
1,80
4,0
2,67 mol
0,40 mol
2,25 mol
K sinkt, das Gleichgewicht verschiebt sich zu den Edukten
Das System weicht aus und nimmt die zugeführte Wärme auf
Sie ist endotherm, K steigt mit der Temperatur
Es verschiebt sich zur Produktseite
Es verschiebt sich zur Produktseite
Keine Verschiebung, beiderseits gleich viele Teilchen
2,00
2,50
K steigt, weil der Quotient k(hin) : k(rück) wächst
Alkohol im Überschuss einsetzen oder Wasser entfernen
Essigsäurepentylester
Buttersäureethylester
0,56 mol/L
Rechts sind weniger Gasteilchen, Druck erhöht die Ausbeute
4,5 L²/mol²
Nach Zugabe von Magnesiumsulfatlösung sinkt die Löslichkeit
621 mg/L
6,5 mg/L
Hin- und Rückreaktion laufen weiter, die Konzentrationen bleiben gleich
Im Gleichgewicht überwiegen die Edukte
0,75 mol
Es verschiebt sich gar nicht
10,00
2,25 mol/L
Hin- und Rückreaktion laufen weiter, die Konzentrationen bleiben gleich
0,75
0,71 mol
Zur Eduktseite, K sinkt
Es verschiebt sich Richtung Eduktseite
2,00
Essigsäurepropylester
Das Gleichgewicht verschiebt sich dadurch zum Ammoniak
1,9 mg/L