Schneller, aber nicht mehr — zehn Übungen dazu, was ein Katalysator am Gleichgewicht ändert und was nicht.
Dein Fortschritt:
0 / 0 Aufgaben
1
Übungsaufgaben
Zehn Übungen von AFB I bis AFB III — jede gibt dir sofort Rückmeldung, bei Schwierigkeiten helfen zwei gestufte Tipps.
A1
Was ändert der Katalysator?
AFB I
Geben Sie alle Größen an, die sich durch Zugabe eines Katalysators zu einem Gleichgewichtsgemisch ändern (Temperatur konstant).
Mehrere Antworten sind richtig. Markiere alle zutreffenden und klicke dann auf „Prüfen“.
Der Katalysator verändert den Weg (EA, k), nicht Anfangs- und Endzustand (ΔrH, K, Lage).
Ansatz: Denken Sie an das Energiediagramm aus 1.3.2.
Weiter: Was hängt nur von Anfangs- und Endzustand ab?
A2
Stimmt's? — Katalyse im Gleichgewicht
AFB I
Nennen Sie jeweils, ob die Aussage zutrifft.
Fünf Aussagen nacheinander. Eine falsche Einschätzung reicht — dann startest du die Serie mit „Neue Runde“ neu.
Aussage 1 von 5
Katalysatoren wirken nur auf die Kinetik, nicht auf die Thermodynamik (K, ΔrH).
Ansatz: Kinetik oder Lage?
Weiter: Gibt es nach der Zugabe einen Zwang?
A3
Katalysatoren in der Praxis
AFB I
Ordnen Sie jedem Katalysator den Prozess zu, den er beschleunigt.
Klicke links einen Eintrag an und dann rechts den passenden — es entsteht eine Verbindungslinie. Mit der Tastatur: Enter zum Auswählen, ↑/↓ zum Wandern.
Alle fünf verkürzen nur die Einstellzeit bzw. erhöhen die Geschwindigkeit; die Lage der Gleichgewichte bleibt gleich.
Ansatz: Metalle katalysieren oft Hydrierungen und Oxidationen an ihrer Oberfläche.
Weiter: Säuren katalysieren die Esterbildung.
A4
Rückreaktion mit Katalysator
AFB II
Für eine Isomerisierung \(\ce{A} \rightleftharpoons \ce{B}\) gilt ohne Katalysator \(k_{\text{hin}} = 0{,}030\,\text{min}^{-1}\) und \(k_{\text{rück}} = 0{,}012\,\text{min}^{-1}\). Mit Katalysator steigt \(k_{\text{hin}}\) auf \(0{,}45\,\text{min}^{-1}\). Berechnen Sie \(k_{\text{rück}}\) mit Katalysator.
Rechne selbst und trage das Ergebnis ein — Enter prüft direkt.
Weiter: Beide Konstanten wachsen um denselben Faktor.
A5
Mix: Katalysator oder Temperatur?
AFB II
Für eine exotherme Gleichgewichtsreaktion wird entweder ein Katalysator zugesetzt oder die Temperatur erhöht (Rückgriff auf 2.1.3 und 2.3.2). Ordnen Sie die Wirkungen ein.
Ziehe jede Karte in den passenden Korb — oder wähle sie mit Enter aus und drücke dann die Ziffer des Korbs (0 legt sie zurück).
1nur Katalysator
2nur Temperaturerhöhung
3beide
Temperatur verändert die Teilchen (Energieverteilung) und K; der Katalysator verändert den Weg (EA). Beschleunigt wird in beiden Fällen.
Ansatz: Welche Maßnahme ändert K?
Weiter: Mehr wirksame Stöße gibt es auf zwei Wegen: mehr energiereiche Teilchen oder eine niedrigere Schwelle.
A6
Lückentext: Katalysator im Gleichgewicht
AFB II
Beschreiben Sie die Wirkung eines Katalysators mit Fachbegriffen.
Wort anklicken, dann Lücke anklicken (oder umgekehrt) — mit Tab und Enter geht es genauso. Ein Klick auf eine gefüllte Lücke legt das Wort zurück.
Ein Katalysator senkt die der Hin- und der um denselben Betrag. Beide Geschwindigkeitskonstanten steigen daher um denselben , ihr Quotient K bleibt gleich. Verkürzt wird nur die ; die des Gleichgewichts bleibt unverändert.
„Ausbeute steigt“ ist der typische Fehlschluss: Mehr Produkt gibt es nur schneller, nicht mehr.
Ansatz: Welche Energie senkt ein Katalysator?
Weiter: Zeit oder Zusammensetzung?
A7
Warum K gleich bleibt
AFB II
Erläutern Sie, warum ein Katalysator die Gleichgewichtskonstante nicht verändert, indem Sie die Argumente ordnen.
Ziehe die Karten in die richtige Reihenfolge — mit der Tastatur: ↑/↓ verschiebt, Shift+↑/↓ wechselt nur den Fokus.
1Der Katalysator bietet einen Reaktionsweg mit niedrigerem Übergangszustand.
2Da ΔrH gleich bleibt, sinken EA(hin) und EA(rück) um denselben Betrag.
3k(hin) und k(rück) steigen um denselben Faktor f.
4Im Quotienten K = k(hin)/k(rück) kürzt sich f heraus.
5Das Gleichgewicht wird schneller erreicht, seine Lage ist gleich.
Der Schlüssel ist ΔrH = EA(hin) − EA(rück): Bleibt ΔrH gleich, müssen beide Barrieren gleich stark sinken.
Eine Reaktion hat \(E_A = 80\,\text{kJ/mol}\) und \(\Delta_r H = -40\,\text{kJ/mol}\). Ein Katalysator senkt \(E_A\) auf \(50\,\text{kJ/mol}\). Es gilt \(k \sim e^{-E_A/(R\,T)}\), \(T = 300\,\text{K}\). Ermitteln Sie schrittweise:
Rechne die Kette Schritt für Schritt: Erst wenn ein Schritt stimmt, wird der nächste freigeschaltet. Enter prüft.
Faktor, um den \(k_{\text{hin}}\) steigt =· 10⁵
\(E_A\) der Rückreaktion mit Katalysator =kJ/mol
\(K^{\prime} / K\) =
\(f = e^{30\,000/(8{,}314 \cdot 300)} \approx 1{,}67 \cdot 10^5\). \(E_{A,\text{rück}} = E_A - \Delta_r H\): ohne Katalysator 120, mit Katalysator 90 kJ/mol — ebenfalls 30 kJ/mol weniger, also derselbe Faktor. \(K^{\prime}/K = 1\).
Ansatz: ΔEA = 30 kJ/mol = 30 000 J/mol.
Weiter: EA(rück) = EA(hin) − ΔrH.
A9
Fehlersuche: Referat
AFB III
Überprüfen Sie die Folien eines Referats über Katalysatoren und markieren Sie die falschen Zeilen.
In diesem Text stecken Fehler. Klicke genau die falschen Zeilen an — die richtigen musst du stehen lassen.
Drei klassische Fehlvorstellungen: Katalysator als Zwang, als Einbahnstraße und als Energiequelle.
Ansatz: Drei Zeilen sind falsch.
Weiter: Prüfen Sie Lage, Richtung und ΔrH.
A10
Trickaufgabe: Was passiert im Gleichgewicht?
AFB III
Einem Gemisch, das sich bereits im Gleichgewicht befindet, wird ein Katalysator zugesetzt. Beurteilen Sie, wie sich die Größen verändern.
Wähle für jede Zeile eine Stufe: 1 = stark kleiner, 2 = kleiner, 3 = gleich, 4 = größer, 5 = stark größer. Mit der Tastatur: Tab zur Zeile, ←/→ zwischen den Stufen, Enter setzt.
1 = stark kleiner5 = stark größer
Geschwindigkeit der Hinreaktion v(hin)
Netto-Umsatz v(hin) − v(rück)
Produktanteil
Reaktionsenthalpie
Zeit bis zum Gleichgewicht bei einem Neuansatz
Der Trick: Im Gleichgewicht „passiert nichts Sichtbares“ — trotzdem laufen Hin- und Rückreaktion mit Katalysator viel schneller ab (v = k · c, k steigt stark). Sie heben sich weiterhin auf.
