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
In einem geschlossenen Gefäß stellt sich das Gleichgewicht H₂ + I₂ ⇌ 2 HI 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
Für A ⇌ B sind im Gleichgewicht die Konzentrationen beider Stoffe konstant. Was folgt?
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
★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) = 0,30, c(I₂) = 0,60, c(HI) = 0,40. Bestimme: Wie groß ist K?

Schritt für Schritt

K = c²(HI) : (c(H₂) · c(I₂)).
Einsetzen: c(H₂) = 0,30, c(I₂) = 0,60, c(HI) = 0,40.
K = 0,89

K = c²(HI) : (c(H₂) · c(I₂)).
Einsetzen: c(H₂) = 0,30, c(I₂) = 0,60, c(HI) = 0,40.
K = 0,89

Ergebnis:

0,89

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 A + B ⇌ C + D gilt (in mol/L) c(A) = 0,40, c(B) = 0,30, c(C) = 0,50, c(D) = 0,40. Bestimme: Wie groß ist K?
So fängst du an:
K = c(C) · c(D) : (c(A) · c(B)).
Lösung zeigen
1. K = c(C) · c(D) : (c(A) · c(B)).
2. Einsetzen: c(A) = 0,40, c(B) = 0,30, c(C) = 0,50, c(D) = 0,40.
3. K = 1,67
Ergebnis:
1,67
●5
Im Gleichgewicht CO + H₂O ⇌ CO₂ + H₂ gilt (in mol/L) c(CO) = 0,25, c(H₂O) = 0,25, c(CO₂) = 0,40, c(H₂) = 0,20. Bestimme: Wie groß ist K?
Lösung zeigen
1. K = c(CO₂) · c(H₂) : (c(CO) · c(H₂O)).
2. Einsetzen: c(CO) = 0,25, c(H₂O) = 0,25, c(CO₂) = 0,40, c(H₂) = 0,20.
3. K = 1,28
Ergebnis:
1,28
★6
Im Gleichgewicht 2 HI ⇌ H₂ + I₂ gilt (in mol/L) c(HI) = 0,40, c(H₂) = 0,10, c(I₂) = 0,60. Bestimme: Wie groß ist K?
Lösung zeigen
1. K = c(H₂) · c(I₂) : c²(HI).
2. Einsetzen: c(HI) = 0,40, c(H₂) = 0,10, c(I₂) = 0,60.
3. K = 0,37
Ergebnis:
0,37

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 3,0 mol H₂ und I₂ werden eingesetzt. Bestimme: Wie viel mol HI liegen im Gleichgewicht vor?

Schritt für Schritt

K = (2 x)² : (3,0 − x)² = 49, Wurzel: 2 x : (3,0 − x) = 7.
x = 3,0 · 7 : (2 + 7) = 2,33 mol.
n(HI) = 2 x = 4,67 mol

K = (2 x)² : (3,0 − x)² = 49, Wurzel: 2 x : (3,0 − x) = 7.
x = 3,0 · 7 : (2 + 7) = 2,33 mol.
n(HI) = 2 x = 4,67 mol

Ergebnis:

4,67 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 = 9. Je 0,5 mol H₂ und I₂ werden eingesetzt. Bestimme: Wie viel mol HI liegen im Gleichgewicht vor?
So fängst du an:
K = (2 x)² : (0,5 − x)² = 9, Wurzel: 2 x : (0,5 − x) = 3.
Lösung zeigen
1. K = (2 x)² : (0,5 − x)² = 9, Wurzel: 2 x : (0,5 − x) = 3.
2. x = 0,5 · 3 : (2 + 3) = 0,30 mol.
3. n(HI) = 2 x = 0,60 mol
Ergebnis:
0,60 mol
●8
A + B ⇌ C + D mit K = 25. 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 = 25, Wurzel: x : (0,5 − x) = 5.
2. x = 0,5 · 5 : (1 + 5)
3. x = 0,42 mol
Ergebnis:
0,42 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 H₂ + I₂ ⇌ 2 HI 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 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

○10
Die Hinreaktion von CH₄ + H₂O ⇌ CO + 3 H₂ 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 verkleinert sich
●11
Die Hinreaktion von 2 NO₂ ⇌ N₂O₄ ist exotherm. Wie verschiebt sich das Gleichgewicht, wenn die Temperatur erhöht wird?
Lösung zeigen
1. Erwärmen begünstigt die endotherme Richtung.
2. Die Hinreaktion ist exotherm.
3. Zur Eduktseite, K sinkt.
Ergebnis:
Zur Eduktseite, K sinkt
★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 CO(g) + 2 H₂(g) ⇌ CH₃OH(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 N₂ + 3 H₂ ⇌ 2 NH₃ wird zusätzlich H₂ eingeleitet. Was geschieht?
So fängst du an:
Mehr H₂ ist ein Zwang.
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
●14
Wie reagiert das Gleichgewicht H₂(g) + I₂(g) ⇌ 2 HI(g), wenn H₂ zusätzlich zugegeben 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)

Warum bedeutet v(hin) = v(rück) nicht, dass alle Konzentrationen gleich sind?

Schritt für Schritt

v = k · c.
Bei verschiedenem k braucht gleiches v verschiedenes c.
Die Konzentrationen müssen nicht gleich sein.

v = k · c.
Bei verschiedenem k braucht gleiches v verschiedenes c.
Die Konzentrationen müssen nicht gleich sein.

Ergebnis:

Gleich sind die Geschwindigkeiten, nicht die Konzentrationen

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

○16
Eine Reaktion hat k(hin) = 0,20 und k(rück) = 0,40 (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 : 0,40
3. K = 0,50
Ergebnis:
0,50
●17
Eine Reaktion hat k(hin) = 0,40 und k(rück) = 0,25 (gleiche Einheit). Bestimme: Wie groß ist K?
Lösung zeigen
1. K = k(hin) : k(rück).
2. K = 0,40 : 0,25
3. K = 1,60
Ergebnis:
1,60
★18
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

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 Essigsäure und Ethanol entsteht bei der säurekatalysierten Estersynthese ein Ester. Wie heißt er?

Schritt für Schritt

Die Säure Essigsäure liefert den Säureteil.
Der Alkohol Ethanol liefert den Rest ethyl.
Der Ester heißt Essigsäureethylester.

Die Säure Essigsäure liefert den Säureteil.
Der Alkohol Ethanol liefert den Rest ethyl.
Der Ester heißt Essigsäureethylester.

Ergebnis:

Essigsäureethylester

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
Aus Essigsäure und Methanol entsteht bei der säurekatalysierten Estersynthese ein Ester. Wie heißt er?
So fängst du an:
Die Säure Essigsäure liefert den Säureteil.
Lösung zeigen
1. Die Säure Essigsäure liefert den Säureteil.
2. Der Alkohol Methanol liefert den Rest methyl.
3. Der Ester heißt Essigsäuremethylester.
Ergebnis:
Essigsäuremethylester
●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 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

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) = 1,0, c(O₂) = 4,0, c(SO₃) = 2,0. Bestimme: Wie groß ist K?

Schritt für Schritt

K = c²(SO₃) : (c²(SO₂) · c(O₂)).
Einsetzen: c(SO₂) = 1,0, c(O₂) = 4,0, c(SO₃) = 2,0.
K = 1,00 L/mol

K = c²(SO₃) : (c²(SO₂) · c(O₂)).
Einsetzen: c(SO₂) = 1,0, c(O₂) = 4,0, c(SO₃) = 2,0.
K = 1,00 L/mol

Ergebnis:

1,00 L/mol

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

○22
Im Gleichgewicht 2 SO₂ + O₂ ⇌ 2 SO₃ gilt (in mol/L) c(SO₂) = 0,5, c(O₂) = 0,5, c(SO₃) = 1,5. 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) = 0,5, c(O₂) = 0,5, c(SO₃) = 1,5.
3. K = 18,00 L/mol
Ergebnis:
18,00 L/mol
●23
Im Gleichgewicht CO + 2 H₂ ⇌ CH₃OH gilt (in mol/L) c(CO) = 3,0, c(H₂) = 1,5, c(CH₃OH) = 3,0. Bestimme: Wie groß ist K?
Lösung zeigen
1. K = c(CH₃OH) : (c(CO) · c²(H₂)).
2. Einsetzen: c(CO) = 3,0, c(H₂) = 1,5, c(CH₃OH) = 3,0.
3. K = 0,44 L²/mol²
Ergebnis:
0,44 L²/mol²
★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)

KL(Silberchlorid) = 1,8 · 10⁻¹⁰ mol²/L², M = 143 g/mol. Das Salz hat das Verhältnis 1 : 1. Bestimme: Welche Löslichkeit hat es in Wasser?

Schritt für Schritt

Beide Ionen haben die Konzentration L, also KL = L².
L = Wurzel aus KL = 13 µmol/L.
In Masse: L · M = 1,9 mg/L

Beide Ionen haben die Konzentration L, also KL = L².
L = Wurzel aus KL = 13 µmol/L.
In Masse: L · M = 1,9 mg/L

Ergebnis:

1,9 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

○25
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?
So fängst du an:
Ein Kation (L) und zwei Anionen (2 L): KL = L · (2 L)² = 4 L³.
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
●26
KL(Bleisulfat) = 1,6 · 10⁻⁸ mol²/L², M = 303 g/mol. Das Salz hat das Verhältnis 1 : 1. Bestimme: Welche Löslichkeit hat es in Wasser?
Lösung zeigen
1. Beide Ionen haben die Konzentration L, also KL = L².
2. L = Wurzel aus KL = 126 µmol/L.
3. In Masse: L · M = 38 mg/L
Ergebnis:
38 mg/L
★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
Im Gleichgewicht CO + H₂O ⇌ CO₂ + H₂ gilt (in mol/L) c(CO) = 0,10, c(H₂O) = 0,30, c(CO₂) = 0,20, c(H₂) = 0,30. Bestimme: Wie groß ist K?
Lösung zeigen
1. K = c(CO₂) · c(H₂) : (c(CO) · c(H₂O)).
2. Einsetzen: c(CO) = 0,10, c(H₂O) = 0,30, c(CO₂) = 0,20, c(H₂) = 0,30.
3. K = 2,00
Ergebnis:
2,00
●30
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
●31
Die Hinreaktion von 2 SO₂ + O₂ ⇌ 2 SO₃ 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
●32
Für A + B ⇌ C + D gilt im Gleichgewicht v(hin) = v(rück). Welchen Wert hat K?
Lösung zeigen
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)
●33
Im Gleichgewicht CO + 2 H₂ ⇌ CH₃OH gilt (in mol/L) c(CO) = 0,5, c(H₂) = 1,5, c(CH₃OH) = 4,0. Bestimme: Wie groß ist K?
Lösung zeigen
1. K = c(CH₃OH) : (c(CO) · c²(H₂)).
2. Einsetzen: c(CO) = 0,5, c(H₂) = 1,5, c(CH₃OH) = 4,0.
3. K = 3,56 L²/mol²
Ergebnis:
3,56 L²/mol²

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 NH₄Cl(s) ⇌ NH₃(g) + HCl(g) ein. Was geschieht, nachdem die Konzentrationen konstant geworden sind?
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Ergebnis:
Hin- und Rückreaktion laufen weiter, die Konzentrationen bleiben gleich
Ich formuliere das Massenwirkungsgesetz und deute die Gleichgewichtskonstante K.
35
Im Gleichgewicht 2 HI ⇌ H₂ + I₂ gilt (in mol/L) c(HI) = 0,25, c(H₂) = 0,30, c(I₂) = 0,25. Bestimme: Wie groß ist K?
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Ergebnis:
1,20
Ich berechne Gleichgewichtskonzentrationen mit dem Massenwirkungsgesetz für Reaktionen mit Δν = 0, auch bei der Estersynthese.
36
H₂ + I₂ ⇌ 2 HI mit K = 4. Je 0,5 mol H₂ und I₂ werden eingesetzt. Bestimme: Wie viel mol HI liegen im Gleichgewicht vor?
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Ergebnis:
0,50 mol
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 gesenkt wird?
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Ergebnis:
Zur Produktseite, K steigt
Ich sage mit dem Prinzip von Le Chatelier die Wirkung von Konzentration, Druck und Katalysator voraus.
38
Wie reagiert das Gleichgewicht H₂(g) + I₂(g) ⇌ 2 HI(g), wenn HI zusätzlich zugegeben wird?
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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) = 0,40 und k(rück) = 0,80 (gleiche Einheit). Bestimme: Wie groß ist K?
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Ergebnis:
0,50
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?
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Ergebnis:
Essigsäurepentylester
Ich wende das Massenwirkungsgesetz auf das Haber-Bosch-Verfahren an (Leistungskurs).
41
Im Gleichgewicht CO + 2 H₂ ⇌ CH₃OH gilt (in mol/L) c(CO) = 4,0, c(H₂) = 0,5, c(CH₃OH) = 3,0. Bestimme: Wie groß ist K?
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Ergebnis:
3,00 L²/mol²
Ich beschreibe das Löslichkeitsgleichgewicht mit dem Löslichkeitsprodukt und die konduktometrische Fällungstitration (Leistungskurs).
42
Zu einer gesättigten Silberchloridlösung wird Natriumchloridlösung gegeben. Was geschieht?
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Ergebnis:
Es fällt zusätzlich Silberchlorid aus, die Löslichkeit sinkt

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
Sie sind konstant, aber nicht unbedingt gleich groß
Es fließt weiter in beide Richtungen gleich viel
1,67
1,28
0,37
0,60 mol
0,42 mol
1,5 mol
Zur Eduktseite, K verkleinert sich
Zur Eduktseite, K sinkt
Sie ist endotherm, K steigt mit der Temperatur
Es verschiebt sich zur Produktseite, mehr NH₃ entsteht
Es verschiebt sich zur Produktseite
Keine Verschiebung, beiderseits gleich viele Teilchen
0,50
1,60
10,00
Essigsäuremethylester
Essigsäurepentylester
Essigsäurebutylester
18,00 L/mol
0,44 L²/mol²
4,5 L²/mol²
621 mg/L
38 mg/L
6,5 mg/L
Hin- und Rückreaktion laufen weiter, die Konzentrationen bleiben gleich
2,00
3,00 mol
Zur Produktseite, K steigt
K = k(hin) : k(rück)
3,56 L²/mol²
Hin- und Rückreaktion laufen weiter, die Konzentrationen bleiben gleich
1,20
0,50 mol
Zur Produktseite, K steigt
Es verschiebt sich Richtung Eduktseite
0,50
Essigsäurepentylester
3,00 L²/mol²
Es fällt zusätzlich Silberchlorid aus, die Löslichkeit sinkt