Aufgabenblock — AFB II
Zehn Anwendungsaufgaben: Messwerte auswerten, Gleichgewichtszusammensetzungen berechnen, Zwänge auf neue Systeme übertragen. Die gestuften Tipps führen vom Ansatz zur Lösung.
Aluminiumgrieß reagiert mit Salzsäure; ein Kolbenprober misst das Volumen des entstehenden Wasserstoffs:
| t in s | 0 | 30 | 60 | 90 | 120 | 180 |
|---|---|---|---|---|---|---|
| V(H₂) in mL | 0 | 24 | 40 | 50 | 56 | 60 |
Berechnen Sie die Durchschnittsgeschwindigkeit (in mL/s) a) im Intervall 0–30 s und b) im Intervall 60–120 s. Deuten Sie den Unterschied und schätzen Sie ab, ob die Anfangsgeschwindigkeit größer oder kleiner als der Wert aus a) ist.
Vollständige Lösung
Schwefelsaure Kaliumpermanganat-Lösung wird mit Oxalsäure-Lösung versetzt; gemessen wird die Zeit, bis die violette Farbe verschwunden ist. Bei 25 °C dauert es 240 s, bei 45 °C nur 30 s (gleiche Konzentrationen).
Ermitteln Sie a) den Faktor, um den \(v\) je 10 °C steigt, und b) die zu erwartende Zeit bei 55 °C.
Vollständige Lösung
In einen 1,00-L-Kolben werden 0,100 mol \(\ce{N2O4}\) gegeben und auf 100 °C erwärmt. Im Gleichgewicht \(\ce{N2O4 <=> 2 NO2}\) misst man photometrisch \(c(\ce{NO2}) = 0{,}120\,\text{mol/L}\). Berechnen Sie mit einer Anfang-Änderung-Gleichgewicht-Tabelle \(c(\ce{N2O4})\) im Gleichgewicht und \(K_c\).
Vollständige Lösung
Bei 450 °C gilt für \(\ce{H2(g) + I2(g) <=> 2 HI(g)}\) \(K_c = 50\). Man startet mit \(c_0(\ce{H2}) = c_0(\ce{I2}) = 0{,}010\,\text{mol/L}\) ohne HI. Berechnen Sie die Gleichgewichtskonzentrationen von HI und \(\ce{H2}\).
Vollständige Lösung
Für die Veresterung \(\ce{CH3COOH + C2H5OH}\) \(\ce{<=> CH3COOC2H5 + H2O}\) gilt \(K_c = 4{,}0\). Man setzt 1,0 mol Essigsäure mit 2,0 mol Ethanol um (Volumen konstant). Berechnen Sie die Stoffmenge an Ester im Gleichgewicht und die Ausbeute bezogen auf die Essigsäure. Vergleichen Sie mit dem äquimolaren Ansatz (Ausbeute 66,7 %).
Vollständige Lösung
In wässriger Lösung gilt \(\ce{2 CrO4^2- + 2 H+}\) \(\ce{<=> Cr2O7^2- + H2O}\); Chromat ist gelb, Dichromat orange. Bariumchromat \(\ce{BaCrO4}\) ist schwer löslich, Bariumdichromat nicht. Sagen Sie die Farbänderung einer orangefarbenen Lösung voraus und begründen Sie jeweils: a) Zugabe von Natronlauge, b) anschließend Salzsäure, c) Zugabe von Bariumchlorid-Lösung zur orangefarbenen Lösung.
Vollständige Lösung
Für ein Gasgleichgewicht misst man \(K = 2{,}0\) bei 300 K und \(K = 8{,}0\) bei 350 K. Ermitteln Sie mit der Gleichung von van ’t Hoff \(\Delta_r H^\circ\) und begründen Sie das Vorzeichen qualitativ.
Vollständige Lösung
Für \(\ce{CaCO3(s) <=> CaO(s) + CO2(g)}\) gilt bei 900 °C \(K_c = 0{,}0103\,\text{mol/L}\). In einen evakuierten 5,0-L-Behälter gibt man a) 10,0 g bzw. b) 2,0 g Calciumcarbonat \((M = 100{,}09\,\text{g/mol})\) und heizt auf 900 °C. Berechnen Sie für a) die Masse an zersetztem \(\ce{CaCO3}\) und beurteilen Sie, ob sich in b) ein Gleichgewicht einstellen kann.
Vollständige Lösung
Bei 25 °C gilt \(K_L(\ce{AgCl}) = 1{,}8 \cdot 10^{-10}\,\text{mol}^2/\text{L}^2\) und \(K_L(\ce{Ag2CO3}) = 8{,}5 \cdot 10^{-12}\,\text{mol}^3/\text{L}^3\). Berechnen Sie beide Löslichkeiten und erläutern Sie, warum der Vergleich der \(K_L\)-Werte hier in die Irre führt.
Vollständige Lösung
20 mL Calciumchlorid-Lösung \((c = 0{,}010\,\text{mol/L})\) werden mit 30 mL Natriumsulfat-Lösung \((c = 0{,}020\,\text{mol/L})\) gemischt. Es gilt \(K_L(\ce{CaSO4}) = 4{,}9 \cdot 10^{-5}\,\text{mol}^2/\text{L}^2\). Entscheiden Sie mithilfe des Ionenprodukts, ob ein Niederschlag entsteht.
