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Aufgabensammlung für das Fach Chemie in der Schule

Aufgaben mit Lösung: Das chemische Gleichgewicht

Aufgaben mit LösungMassenwirkungsgesetz

Elektrochemie Organische Chemie

Massenwirkungsgesetz
Das Gleichgewicht des Reaktion zwischen Anthracen und Pikrinsäure

Untersuchung des Gleichgewichts der Reaktion zwischen Anthracen und Pikrinsäure.

Bei dem demonstrierten Experiment werden folgende Chemikalien eingesetzt:

Anthracen (A)

Pikrinsäure (Ps)

Anthracen und Pikrinsäure reagieren leicht zu Anthracenpikrat (APs). Alle drei Substanzen lösen sich gut in Chloroform, so daß die Reaktionen in diesem Lösungsmittel durchgeführt werden.
Aufgaben

a)Beschreiben sie die Versuche und Ihre Beobachtungen.

b)Interpretieren Sie Ihre Beobachtungen in Hinblick auf das Massenwirkunsgesetz und die Gesetzmäßigkeiten beim Ablauf chemischer Reaktionen.

c)Leiten Sie das Massenwirkunsgesetz auch unter Berücksichtigung Ihrer Überlegungen in Aufgabe b) für diese Reaktion ab und begründen Sie die Herleitung.

d)Berechnen Sie die Gleichgewichtskonstante dieser Reaktion aus folgendem Versuchsergebnis:

Es werden je 0,01 mol Anthracen und 0,01 mol Pikrinsäure in Chlororform gelöst und auf
1 l aufgefüllt. In diesem Volumen befinden sich nach Einstellung des Gleichgewichts 0,224 g Anthracenpikrat.

Molmassen: Anthracen 178 u

Pikrinsäure 229 u

Anthracenpikrat 407 u

e)Begründen Sie, ob und wie sich die Gleichgewichtskonstante ändert, wenn man die Temperatur senkt.

Lösung

a) Beschreibung der Versuche

Die Schüler sehen vier Versuche

1. Die Herstellung des Anthracenpikrats

2. Zur Lösung des Anthracenpikrats wird Anthracen bzw, Pikrinsäure gegeben: In beiden Fällen ist eine Farbvertiefung zu beobachten.

3. Die Lösung des Anthracenpikrats und eines roten Vergleichsfarbstoffes (Neutralrot in Ethanol) wird jeweils auf das dreifache Volumen verdünnt. Es ist zu beobachten, daß die Lösung von Anthracenpikrat stärker aufhellt als die Vergleichslösung.

4. Das Erhitzen der Lösung von Anthracenpikrat führt zur Aufhellung, das Abkühlen zu einer Vertiefung der Farbe der Lösung.

b) Vorliegen eines chemischen Gleichgewichtes, das durch äußere Einflüsse verschoben wird. Prinzip von Le Chatelier: äußerer Zwang durch Temperatur - bzw. Konzentrationsänderung und deren Auswirkung, Begründung des Prinzips von Le Chatelier: Abschwächung des Zwanges durch das beeinflußte System

c) Festlegung der Hinreaktion als exergonischer Reaktion insbesondere aus Versuch 4, kinetische Abelitung des MWG

d)Berechnung der Gleichgewichtskonstante aus den Angaben

c (APs) 0,00055

K = --------------------------- = ---------------------------------------- = 6,15

c(A) x C (Ps) (0,01 - 0,00055)²

e)Die Gleichgewichtskonstante wird größer, ad durch die Senkung der Temperatur die Bildung der Produkte begünstigt wird. (Prinzip von Le Chatelier)