Chemie-LK · CL2 · Reaktionsgeschwindigkeit und chemisches Gleichgewicht
Gleichgewicht verschieben
Konzentration, Druck oder Temperatur ändern und zusehen, wie sich das Gleichgewicht neu einstellt; Q und K live für Ester, NO₂ und Ammoniak.
So gehst du vor
- 1Wähle ein Gleichgewicht. Am Anfang ist es eingestellt: Q = Kc.
- 2Löse eine Störung aus: Stoff zugeben oder entfernen, Volumen ändern (Druck), Temperatur verschieben.
- 3Beobachte Teilchenbild, Konzentrationen und Q: Wohin verschiebt sich das Gleichgewicht, bis Q wieder Kc erreicht?
- 4Vergleiche mit der Vorhersage nach Le Chatelier und erkläre mit dem Massenwirkungsgesetz.
N2O4(g) ⇌ 2 NO2(g) ΔrH = +57 kJmol
Konzentrationen
c(N2O4) = 7,13 · 10−3 molLc(NO2) = 5,75 · 10−3 molL
Störung auslösen
Temperatur
25 °CMassenwirkungsgesetz
Q = c2(NO2)c(N2O4) = 4,64 · 10−3 molL
Kc(25 °C) = 4,64 · 10−3 molL
Kc(25 °C) = 4,64 · 10−3 molL
Q = K: Gleichgewicht, Hin- und Rückreaktion gleich schnell.
Zerfallsgrad
28,7 %
Druck
0,32 bar
Werte wie im Skript: Kc(25 °C) = 4,64 · 10−3 mol pro L, ΔrH = +57 kJmol; Kc(T) nach van ’t Hoff. Start mit c0(N2O4) = 0,0100 mol pro L. Die Geschwindigkeit ist ein Modell (in Wirklichkeit stellt sich das Gleichgewicht viel schneller ein). Farbe: braunes NO2, farbloses N2O4. Der echte Versuch mit NO2 (sehr giftig) ist ein Lehrerversuch im Abzug.
Aufträge
- Estergleichgewicht: Gib 1 mol pro L Essigsäure zu. Lies Q direkt nach der Zugabe und die neuen Gleichgewichtskonzentrationen ab und vergleiche mit dem Beispiel im Skript. Erkläre, warum die zugegebene Säure nur zum kleinen Teil verbraucht wird.
- N2O4 ⇌ 2 NO2: Drücke den Kolben auf das halbe Volumen. Beschreibe die Farbe im Teilchenbild direkt danach und kurz darauf und erkläre beides mit dem MWG.
- N2O4 ⇌ 2 NO2: Lege das Gas in Eiswasser und in heißes Wasser. Erkläre die Farbänderung mit Le Chatelier und gib an, wie sich Kc dabei ändert.
- Ammoniaksynthese: Untersuche nacheinander Druckerhöhung, Abkühlen auf 400 °C, Auskondensieren des Ammoniaks und das Abschalten des Katalysators. Begründe damit die Bedingungen des Haber-Bosch-Verfahrens.
Theorie: Kapitel „Das Prinzip von Le Chatelier“, „Das Massenwirkungsgesetz“ und „Die Ammoniaksynthese“ im Skript CL2 Reaktionsgeschwindigkeit und chemisches Gleichgewicht. Warum die Temperatur Kc ändert, aber der Katalysator nicht: Stoßtheorie-Box; Energetik der Ammoniaksynthese: Gibbs-Helmholtz-Regler.