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Übungen

  • Anorganische Chemie: Übungsaugaben zum Massenwirkungsgesetz (MWG)

    Name: Wasmer, Stefan (2021-01)

    Übungsaufgaben zum Massenwirkungsgesetz

    Aufgaben

    Aufgabe 1:

    Es findet eine exotherme (ΔH = -278 kJ/mol) Gleichgewichtsreaktion statt. Dabei reagieren H2 und I2 miteinander zu HI. Die Konzentrationen sind mit [H2] = [I2] = 0,5 mol/lund [HI] = 10 mol/l bekannt.

    Wie lautet K für diese Reaktion?

     

    Aufgabe 2:

    Bringt man eine Probe von 0,024 mol/l PCl5 in einen Maßkolben und erhitzt diesen, dann läuft folgende Zersetzungsreaktion ab:

    PCl5 ⇌ PCl3 + Cl2

    [PCl3] = [Cl2] = 0,05 mol/l

    Wie lautet K für diese Reaktion?

     

    Aufgabe 3:

    1 mol ONCl wird in ein 1l Gefäß gefüllt. Darauf setzen sich 7% von ONCl zu NO und Cl2 um.

    Wie lautet K für diese Reaktion?

     

    Aufgabe 4:

    1l Schwefeltrioxid mit [SO3] = 0,06 mol/l reagieren zu 30% zu Schwefeldioxid und Sauerstoff. ΔH beträgt 198 kJ/mol.

    Wie lautet K für diese Reaktion?

     

    Aufgabe 5:

    Die Gleichgewichtskonstante für die Reaktion von Stickstoff und Sauerstoff zu Stickstoffmonooxid beträgt 1,1 ⋅ 10-2. Die beiden Elemente werden mit der gleichen Konzentration von 1 mol/l zur Reaktion gebracht.

    Berechne nun [NO].

     

    Aufgabe 6:

    2 mol Wasserstoff und 2 mol Kohlenstoffdioxid reagieren miteinander zu Kohlenstoffmonooxid und Wasser(dampf). K beträgt den Wert 4,4. Die Reaktion läuft in einem 5-Liter-Gefäß ab.

    Berechne die Konzentrationen der anderen beteiligten Stoffe.

     

    Aufgabe 7:

    In ein 1-Liter-Gefäß wird Iodwasserstoff gefüllt. [HI] beträgt hierbei 0,5 mol/l , K beträgt 54,5.

    Berechne die Konzentration der anderen beteiligten Stoffe.

     

    Aufgabe 8:

    Stoff A und Stoff B reagieren zu C und D:

    A + B ⇌ C + D

    [A] = [B] = 1 mol/l

    [C] = [D] = 2 mol/l

    Durch Rechnung erhält man K = 4

    Nun wird aber [B] auf 2 mol/l erhöht. - Berechne die neuen Konzentrationen.

     


    Lösungen

    Aufgabe 1:

    Zuerst stellt man die Reaktionsgleichung auf:

    H2 + I2 ⇌ 2HI

    Nun kann man K berechnen:

    K = [HI]2 / ([H2]⋅[I2]) = 102 / 0,52 ⋅ (mol/l) / (mol/l)2= 100 / 0,25 ⋅ 1 / (mol/l) = 400

     

    Aufgabe 2:

    K = (0,05)2 / 0,024 = 0,104

     

    Aufgabe 3:

    2ONCl ⇌ 2NO + Cl2 - Wichtig: ausgleichen

    Tipp: Halbieren der Reaktionsgleichung, um besser die Konzentrationen berechnen zu können:

    ONCl ⇌ NO + 1/2 Cl2

    [ONCl] = 0,93 mol/l - da nur 7% umgesetzt werden

    [NO] = 0,07 mol/l

    [Cl2] = 0,035 mol/l - wie man in der halbierten Reaktionsgleichung erkennen konnte reagierte hierzu nur die Hälfte

    K = ([NO]2 ⋅ [Cl2]) / [ONCl]2 = (0,072 ⋅ 0,035) / 0,932 = 0,000198

     

    Aufgabe 4:

    Da ΔH > 0 ist, handelt es sich bei der gegebenen Reaktion um eine endotherme Reaktion, weswegen man die Reaktion wie folgt aufstellt:

    2SO2 + O2 ⇌ 2SO3 - Wichtig: ausgleichen

    Tipp: Halbieren der Reaktionsgleichung, um besser die Konzentrationen berechnen zu können:

    SO2 + 1/2 O2 ⇌ SO3

    nur 30% reagieren -> 70% reagieren nicht -> [SO3] = 0,7 ⋅ 0,06 mol/l = 0,042 mol/l

    30% reagieren: [SO2] = 0,3 ⋅ 0,06 mol/l = 0,018 mol/l

    [O2] = (0,3 ⋅ 0,06 mol/l)/2 = 0,009 mol/l

    K = [SO3]2 / ([SO2]2 ⋅ [O2]) = 0,0422 / (0,0182 ⋅ 0,009) = 604,938

     

    Aufgabe 5:

    N2 + O2 ⇌ 2NO

    [N2] = [O2]; K = 0,011; [NO] = ???

    K = [NO]2 / ([N2] ⋅ [O2])

    0,011 = x2 / 1 (mol/l)2

    x2 = 0,011 ⋅ 1 (mol/l)2

    (x1 = -0,105 mol/l) -> entfällt, da negative Werte nicht erlaubt

    x2 = 0,105 mol/l

     

     

    Aufgabe 6:

    K = 4,4; [H2O] = [CO] = ???
    [H2] = [CO2] = 2/5 mol/l (da: c = n/V)

    H2 + CO2 ⇌ H2O + CO

    K = ([H2O]⋅[CO]) / ([H2]⋅[CO2])

    4,4 = x2 / (2/52/5 ⋅ (mol/l)2)

    x2 = 4,4 ⋅ 2/52/5 ⋅ (mol/l)2

    x2 = 0,704

    (x1 = ) -> entfällt, da negative Werte nicht erlaubt

    x2 = 0,839

     

    Aufgabe 7:

    H2 + I2 ⇌ 2HI

    [H2] = [I2] = ???

    K = [HI]2 / [H2]2

    54,5 = 0,52 / x2

    x2 = 0,52 / 54,5

    (x1 = -0,068) -> entfällt, da negative Werte nicht erlaubt

    x2 = 0,068

     

    Aufgabe 8:

    Bei dieser Aufgabe muss man LeChatelier und seine Erkenntnis beachten: Wird B erhöht, so verschiebt sich das Gleichgewicht auf die Seite der Produkte, also zu C und D.

    Somit nehmen A, B um den gleichen Faktor x ab und C, D nehmen um den Faktor x zu. K bleibt gleich.

    die neuen Konzentrationen:

    [A] = (1-x) mol/l
    [B] = (2-x) mol/l
    [C] = [D] = (2+x) mol/l

    K = ((2+x)2 ⋅ (mol/l)2) / ((1-x)⋅(2-x) ⋅ (mol/l)2) = 4

    x = 0,263 -> nur Werte zwischen 0 und 1 sind erlaubt, da [A] sonst negativ wäre

     

    =>
    [A] = 0,737 mol/l

    [B] = 1,737 mol/l

    [C] = [D] = 2,23 mol/l

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