Beeinflussung chem. Reaktionen < Chemie < Naturwiss. < Vorhilfe
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(Frage) beantwortet  | | Datum: | 10:55 Fr 27.04.2007 | | Autor: | itse |
| Aufgabe | 1. a) Schreiben Sie die Reaktionsgleichung (mit Energieumsatz) und das Massenwirkungsgesetz für die Umsetzung von Schwefeldioxidgas zu (ab 45 Grad) gasförmigen Schwefeltrioxid.
b) Erklären Sie mithilfe des Prinzips von Le Chatelier, wie sich eine Druckerniedrigung auf dieses Gleichgewicht auswirkt.
c) Beschreiben und begründen Sie, auch mithilfe geeigneter Energiediagramme, welchen Einfluss ein Katalysator auf die Reaktionsgeschwindigkeit hat.
2. Die folgenden chem. Systeme 2.1 bis 2.5 befinden sich im dynamischen Gleichgewicht:
2.1 Aus Sauerstoff entsteht in endothermer Reaktion Ozon - [mm] O_3 [/mm] (Druckerhöhung)
2.2 Ethansäure und Ethanol bilden Ethylsäureethylester und ...... .
(Zusatz von wenigen Tropfen konzentrierter Schwefelsäure)
2.3 Farbloses Distickstofftetroxidgas bildet in endothermer Reaktion braunes Stickstoffdioxid. (Temperaturerhöhung)
2.4 Ethansäure reagiert mit Wasser unter Bildung von ........ . (Zusatz von H_3O^+-Ionen z.B. einer Salzsäurelösung)
2.5 Wasserstoff reagiert mit Chlor unter Bildung von Chlorwasserstoff. (Druckerniedrigung)
a) Formulieren Sie für diese Gleichgewichte die Reaktionsschemata.
b) Wie wirken sich die in Klammern angegebenen Veränderungen der Bedingungen auf die Lage der einzelnen Gleichgewichte
aus? Geben Sie auch jeweils eine genaue Begründung an. |
Hallo zusammen,
könnte sich jemand meine Antworten anschauen und sagen es so passt? Und vielleicht bei den Begründungen noch etwas dazuschreiben oder einen Denkanstoss geben, das ist mir nicht mehr eingefallen. Vielen Dank im Voraus.
1. a) 2 [mm] SO_2 [/mm] + [mm] O_2 [/mm] ----> 2 [mm] SO_3; [/mm] Energieumsatz: -197 kJ, daher exotherme (energieabgebende) Reaktion
K = [mm] \bruch{c^2(SO_3)}{c^2(SO_2)*c(O_2)} [/mm] , nun weiß ich nicht wie ich die Temperatur miteinfließen lassen soll?,
K ist ja temperaturabhängig
b) Das Prinzip vom kleinsten Zwang besagt, übt man auf ein im chemischen Gleichgewicht befindliches System einen äußeren Zwang aus, in diesem Fall eine Druckveränderung, so regiert das System durch eine Verschiebung der Gleichgewichtslage, so dass der äußere Zwang vermindert wird. Bei einer Druckerniedrigung verschiebt sich das Gleichgewicht in Richtung des [mm] SO_3 [/mm] Schwefeltrioxid, das System reagiert mit einer Volumenzunahme auf die Seite des Produkts und vermindert somit den äußeren Zwang.
c) Anhand eines Energiediagramms lässt sich die Aktivierungsenergie (bestimmte Energiemenge die zugeführt werden muss um die Reaktion in Gang zu bringen) einer chemischen Reaktion gut darstellen. Dabei zeigt sich dass die Reaktionsgeschwindigkeit auch immer von der Aktivierungsnergie abhängig. Umso schneller der "Energieberg" überwunden wird umso schneller läuft auch die Reaktionsgeschwindigkeit ab. Ein Katalysator setzt nun die Aktivierungsenergie herab und beschleinigt somit zugleich Reaktionsgeschwindigkeit. [Wie macht ein Katalysator dies nun, ein Katalysator ist ein bestimmter Stoff, der je nach Reaktion zugesetzt wird um diese schneller ablaufen zu lassen. Durch Adsorption der Edukte an der Feststoff-Katalysator-Oberfläche werden die Bindungen der jeweiligen Molekülen gelockert somit ist es wesentlich leichter neue Bindungen zwischen den Partnern einzugehen. Dadurch wird die Reaktionsgeschwindigkeit von chem. Reaktion merklich beschleunigt.] Wie kann ich das noch besser begründen oder reicht das? Soll ich den Absatz in den eckigen Klammern weglassen?
2.
2.1 a) O + [mm] O_2 [/mm] ---> [mm] O_3
[/mm]
b) Eine Druckerhöhung beduetet Volumenabnahme, das Gleichgewicht verschiebt sich auf die Seite der Edukte, weil das
Gas weniger Raum für sich beansprucht und somit der äußere Zwang vermindert wird.
2.2 a) CH_3COOH + C_2H_5OH --> [mm] CH_3COOC_2H_5 [/mm] + H_2O
b) Die Schwefelsäure wirkt wie ein Katalysator und beschleunigt somit die Reaktion des Produktes. Das Gleichgewicht
verschiebt sich auf die Seite des Produkts, die Hinreaktion läuft schneller ab.
2.3 a) [mm] N_2SO_4 [/mm] ----> 2 [mm] NO_2
[/mm]
b) Durch eine Temperaturerhöhung wird die endotherme die "Hinreaktion" beschleunigt, das Gleichgewicht verschiebt sich
auf die Seite des Produktes.
2.4 a) H_3CCOOH + H_2O ---> H3CCOO^-
b) Eine Konzentrationserhöhung einer der Edukte hat die vermehrte Bildung eines Produktes zur Folge. Das Gleichgewicht
verschiebt sich auf die Seite des Produktes.
2.5 a) [mm] H_2 [/mm] + [mm] Cl_2 [/mm] ---> 2 HCl
b) Durch eine Druckerniedrigung erhöht sich das Volumen somit werden mehr Produkte gebildet. Das Gleichgewicht
verschiebt sich auf die Seite des Produktes.
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Hallo,
das Prinzip von Le Chatelier scheinst Du verstanden zu haben. Nur bei der Anwendung hapert es; die meisten Aufgaben sind nicht korrekt gelöst.
1a) Die katalytische Umsetzung von [mm] SO_{2} [/mm] mit Sauerstoff
zu [mm] SO_{3} [/mm] in einer exothermen Reaktion wird durch eine
Temperaturerhöhung auf die Seite der Edukte verlagert;
K wird bei einer Temperaturerhöhung kleiner; bei einer
Temperaturerniedrigung größer.
1b) falsch Rechts stehen 3 mol Gas, links 2 mol Gas. Eine
Druckerhöhung verschiebt die Rkt. auf die Seite der
Produkte, eine Druckerniedrigung hingegen auf die
Seite der Edukte.
1c) OK. Ausführung reicht.
2.1. falsch Reaktionsgleichung korrekt schreiben:
3 [mm] O_{2} [/mm] <--> 2 [mm] O_{3} [/mm]
Eine Druckerhöhung verschiebt die Rkt. auf die Seite
der Produkte.
2.2 falsch Wie Du korrekt geschrieben hast, beeinflusst
ein Katalysator die Aktivierungsenergie und die
Reaktionsgeschwindigkeit (sowohl der Hinreaktion als
auch der Rückreaktion), nicht aber die
Gleichgewichtslage! K bleibt von einem Kat.
unbeeinflusst.
In der Aufgabe steht, dass es nur wenige Tropfen [mm] H_{2}SO_{4} [/mm] sind. Wären es größere Mengen an Schwefelsäure, so würde diese das bei der Esterbildung entstehende Reaktionswasser binden und somit für eine Verlagerung der Rkt. auf die Seite der Produkte sorgen. Der Fall ist aber nicht gegeben.
2.3. OK
2.4. falsch Reaktionsgleichung vollständig hinschreiben!
[mm] H_{3}CCOOH [/mm] + [mm] H_{2}O [/mm] <--> [mm] H_{3}CCOO^{-} [/mm] + [mm] H_{3}O^{+}
[/mm]
Ein Zusatz von Salzsäure bedeutet eine Erhöhung der
[mm] H_{3}O^{+} [/mm] Konzentration; somit eine Verschiebúng der
Reaktion auf die Seite der Edukte.
2.5. falsch Auf beiden Seiten der Gleichung stehen gleich
viele Mol Gas. Eine Veränderung des Druckes hat keine
Auswirkung auf die Reaktion!
LG, Martinius
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(Frage) beantwortet | | Datum: | 17:09 Fr 27.04.2007 | | Autor: | itse |
Hallo zusammen,
bei 1. a) soll ich doch nur eine Reaktionsgleichung mit dem Energieumsatz aufstellen? Müsste doch dann so aussehen ich soll ja die Gleichung mit Energieumsatz schreiben: -197 kJ + 2 $ [mm] SO_2 [/mm] $ + $ [mm] O_2 [/mm] $ ----> 2 $ [mm] SO_3; [/mm] $ also die Energie wie einen Reaktionspartner betrachten oder?
Und das Massenwirkungsgesetz benutzen, stimmt meine Formel dann so? Eine Temperaturerhöhung begünstigt die endotherme Reaktion der reversiblen Reaktion, also verlagert sich das Gleichgewicht doch auf die Seite der Produkte (rechts)? Und die Gleichgewichtskonstante K ist temperaturabhänig. Aber bei Temperaturerhöhung steigt K doch und bei einer Temperaturerniedrigung fällt K doch?
bei b) geb ich dir recht, hab das volumen vergessen zu berücksichtigen. Bei Druckerhöhung verschiebt sich das Gleichgewicht auf die Seite mit dem kleineren Volumen. Bei Druckerniedrigung verschiebt sich das Gleichgewicht auf die Seite des größeren Volumens.
c) passt ja
bei 2.1 passt deine antwort, links sind es 3 mol und rechts 2 mol. bei druckerhöhung verschiebt sich das Gleichgewicht auf die Seite des kleineren Volumens also zu dem Produkt (rechts) --> 2 mol
bei 2.2 passt deine antwort, hab vergessen das ein katalysator nur die reaktionsgeschwindigkeit / aktivierungsenergie beeinflusst. dieser ist ja nach der reaktion unverbraucht. und nimmt somit keinen einfluss auf die gewichtslage.
bei 2.4 eine konzentrationserhöhung eines reaktionsteilnehmers verschiebt das gleichgewicht in die richtung, in der dieser stoff verbraucht wird. eine erniedrigung in die richtung, in der der stoff gebildet wird. und der stoff wird ja auf der seite edukte verbraucht und auf der seite der produkte gebildet. somit passt deine antwort.
bei 2.5 passt deine antwort. eine druckerniedrigung hätte ja nur eine auswirkung, wenn auf eine der beiden seiten eine unterschiedliche stoffmenge zu finden wäre.
Ich habe die Antworten von Martinius nochmals durchgelesen und mir Gedanken dazu gemacht und diese interpretiert. Müsste so dann stimmen oder? In der Aufgabe steht man soll für die Gleichgewichte Reaktionsschemata formulieren, wollte fragen ob damit Reaktionsgleichungen gemeint sind? Habe im Internet nichts dazu gefunden. Und wenn es keine Reaktionsgleichungen sind, wäre ich dankbar wenn mir jemand sagt was damit gemeint ist. Da ich dann die Antworten noch abändern müsste. Vielen Dank im Voraus.
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Hallo itse,
Die katalytische Umsetzung von Schwefeldioxid zu Schwfeltrioxid ist eine exotherme Reaktion. Man schreibt:
2 [mm] SO_{2} [/mm] + [mm] O_{2} [/mm] <--> 2 [mm] SO_{3} [/mm] ; [mm] \Delta [/mm] H = - 197 kJ
oder
2 [mm] SO_{2} [/mm] + [mm] O_{2} [/mm] <--> 2 [mm] SO_{3} [/mm] + 197 kJ
um deutlich zu machen, das die frei werdende Energie ein Reaktionsprodukt ist. Den negativen Wert bei einer exothermen Reaktion auf die Seite der Edukte zu schreiben ist zwar nicht falsch, aber ungebräuchlich.
Wenn die Reaktion von links nach rechts abläuft, wie angegeben, ist sie exotherm. Die Rückreaktion, von rechts nach links, ist endotherm.
Daher begünstigt eine Temperaturerhöhung die endotherme Rückreaktion!
Wenn Du dir das am MWG für die Hinreaktion klar machst:
K = [mm]\bruch{[SO_{3}]^{2}}{[SO_{2}]^{2}*[O_{2}]}[/mm]
Die Temperaturerhöhung bewirkt eine Erhöhung der Konzentrationen der Edukte (Begünstigung der Rückreaktion!); d.h. der Nenner wird größer, der Zähler kleiner. Also wird dieses K kleiner bei einer Temperaturerhöhung.
Unter dem Begriff Reaktionsschemata würde ich wohl auch Reaktionsgleichungen verstehen.
LG, Martinius
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(Frage) beantwortet | | Datum: | 18:20 Fr 27.04.2007 | | Autor: | itse |
Wollte nochmals fragen ob meine Interpretation zu den Antworten von Martinius stimmen? Nur damit ich es verstanden hab. danke!
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Hallo itse,
"Interpretation" ist aus der germanistischen Perspektive etwas hoch gegriffen. "Formulierung" tut's auch.
Nach Korrektur hast Du die Sachverhalte richtig formuliert.
Da kein Widerspruch mehr von Dir kam, hast Du, so scheint es, auch die Schwefeltrioxiddarstellung mit Le Chatelier durchschauen können.
LG, Martinius
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