Außen herrscht Ruhe, innen herrscht Betrieb: Hin- und Rückreaktion laufen einfach gleich schnell.
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Übungsaufgaben
Zehn Übungen zum Klicken, Zuordnen, Rechnen und Knobeln — von AFB I bis AFB III, mit einer Mix-Aufgabe aus früheren Unterkapiteln und einer Trickaufgabe. Jede Übung gibt sofort Rückmeldung; bei Schwierigkeiten helfen die gestuften Tipps.
A1
Kennzeichen des Gleichgewichts
AFB I
Nennen Sie alle Kennzeichen eines chemischen Gleichgewichts.
Mehrere Antworten sind richtig. Markieren Sie alle zutreffenden und klicken Sie dann auf „Prüfen“.
Gleich sind die Geschwindigkeiten, nicht die Konzentrationen. Und das Gleichgewicht ist dynamisch: Beide Reaktionen laufen weiter.
Drei Aussagen treffen zu.
„Gleichgewicht“ bezieht sich auf die Geschwindigkeiten.
A2
Wie sich das Gleichgewicht einstellt
AFB I
Beschreiben Sie die Einstellung eines Gleichgewichts, indem Sie den Lückentext vervollständigen. Ein Wort bleibt übrig.
Wort anklicken, dann Lücke anklicken (oder umgekehrt) — mit Tab und Enter geht es genauso. Ein Klick auf eine gefüllte Lücke legt das Wort zurück.
Zu Beginn liegen nur Edukte vor: Die Geschwindigkeit der Hinreaktion ist , die der Rückreaktion ist . Mit der Zeit die Geschwindigkeit der Hinreaktion, weil Edukte verbraucht werden, und die der Rückreaktion , weil Produkte entstehen. Im Gleichgewicht sind beide Geschwindigkeiten .
„negativ“ bleibt übrig: Reaktionsgeschwindigkeiten sind nie negativ (2.1.1). Die Rückreaktion beginnt mit null, weil anfangs keine Produkte da sind.
Denken Sie daran, wovon die Geschwindigkeit jeweils abhängt: von den Edukten bzw. von den Produkten.
Am Anfang gibt es noch kein Produkt.
A3
Stillstand oder Bewegung?
AFB I
Entscheiden Sie, ob die Aussagen zutreffen.
5 Aussagen nacheinander. Eine falsche Einschätzung reicht — dann starten Sie die Serie mit „Neue Runde“ neu.
Aussage 1 von 5
Ein Gleichgewicht ist ein dynamischer Zustand im geschlossenen System, erreichbar von beiden Seiten.
Denken Sie an das Wort „dynamisch“.
Was braucht die Rückreaktion?
A4
Geschwindigkeiten im Zeitverlauf
AFB II
Ordnen Sie jedem Zeitpunkt die passende Beziehung der Geschwindigkeiten zu.
Klicken Sie links einen Eintrag an und dann rechts den passenden — es entsteht eine Verbindungslinie. Mit der Tastatur: Enter zum Auswählen, ↑/↓ zum Wandern.
Die jeweils überwiegende Reaktion bestimmt, in welche Richtung sich die Konzentrationen ändern — bis beide gleich schnell sind.
Welche Stoffe sind zum jeweiligen Zeitpunkt vorhanden?
Ohne Produkte keine Rückreaktion, ohne Edukte keine Hinreaktion.
A5
Ein Modellexperiment
AFB II
Ein Modell für die Reaktion A ⇌ B: In jedem Schritt wandeln sich gleichzeitig 10 % der vorhandenen A-Teilchen in B und 5 % der vorhandenen B-Teilchen in A um. Zu Beginn gibt es 1000 A-Teilchen. Ermitteln Sie die fehlenden Werte.
Füllen Sie alle Felder aus und prüfen Sie dann. Enter in einem Feld prüft ebenfalls. Dezimalzahlen mit Komma oder Punkt.
Schritt
Teilchen A
Teilchen B
0
1000
0
1
900
100
2
Gleichgewicht
Umwandlungen pro Schritt im Gleichgewicht (A → B | B → A)
Schritt 2: 90 A → B und 5 B → A, also A = 900 − 90 + 5 = 815, B = 185. Im Gleichgewicht wandeln sich pro Schritt gleich viele Teilchen in beide Richtungen um: \(0{,}10\cdot N_A = 0{,}05\cdot N_B\), also \(N_B = 2\,N_A\) mit \(N_A + N_B = 1000\). Es bleiben 333 A und 667 B — und in jedem Schritt wechseln weiterhin 33 Teilchen in jede Richtung.
Berechnen Sie für Schritt 2 zuerst die beiden Übergänge 10 % von 900 und 5 % von 100.
Im Gleichgewicht gilt: Übergänge A → B = Übergänge B → A.
A6
Gleich schnell — aber in welchem Stoff gemessen?
MixAFB II
Im Gleichgewicht \(\ce{CO(g) + 2 H2(g) <=> CH3OH(g)}\) bilden sich pro Sekunde und Liter 0,012 mol Methanol. Berechnen Sie, wie viel Wasserstoff pro Sekunde und Liter durch die Rückreaktion entsteht.
Rechnen Sie selbst und tragen Sie das Ergebnis ein — Enter prüft direkt. Dezimalzahlen mit Komma oder Punkt.
\(\mathrm{mol\,L^{-1}\,s^{-1}}\)
Im Gleichgewicht zerfällt pro Zeit genauso viel Methanol, wie entsteht: 0,012 mol. Jedes zerfallende Methanol-Molekül liefert 2 \(\ce{H2}\), also \(0{,}024\,\mathrm{mol\,L^{-1}\,s^{-1}}\) — und die Hinreaktion verbraucht in derselben Zeit ebenfalls 0,024 mol Wasserstoff. Wie in 2.1.1 gilt: Der Zahlenwert hängt vom Bezugsstoff ab.
Im Gleichgewicht: Methanol-Bildung = Methanol-Zerfall.
Ziehen Sie jede Karte in den passenden Korb — oder wählen Sie sie mit Enter aus und drücken Sie dann die Ziffer des Korbs (0 legt sie zurück).
1noch nicht im Gleichgewicht
2im Gleichgewicht
3kein Gleichgewicht möglich (offenes System)
Auch physikalische Vorgänge wie Verdampfen und Kondensieren oder Lösen und Auskristallisieren bilden dynamische Gleichgewichte. Kennzeichen: geschlossenes System und keine äußerlich sichtbare Änderung mehr.
Prüfen Sie: Ist das System geschlossen? Ändert sich noch etwas?
Eine Messgröße, die sich noch ändert, zeigt: Das Gleichgewicht ist noch nicht erreicht.
A8
Trickaufgabe: Netto-Änderung
TrickAFB III
Für ein Gleichgewicht A ⇌ B gilt \(v_{\text{hin}} = 0{,}050\,\mathrm{mol\,L^{-1}\,s^{-1}}\). Geben Sie an, um wie viel sich \(c(\mathrm{B})\) insgesamt pro Sekunde ändert.
Schieben Sie den Regler auf Ihre Antwort — Pfeiltasten bewegen ihn schrittweise. Nach dem Prüfen sehen Sie den Trefferbereich.
0 mol/(L·s)0,1 mol/(L·s)
Null. Pro Sekunde entstehen zwar 0,050 mol/L B durch die Hinreaktion, aber genauso viel B zerfällt durch die Rückreaktion. Die Falle: \(v_{\text{hin}}\) für die Konzentrationsänderung zu halten — im Gleichgewicht ist die Netto-Änderung immer null.
Was gilt für \(v_{\text{rück}}\) im Gleichgewicht?
Entstehen und Zerfallen heben sich auf.
A9
Fehlvorstellungen aufspüren
AFB III
In einem Schülertext zum chemischen Gleichgewicht stecken Fehlvorstellungen. Überprüfen Sie die sechs Sätze.
In diesem Text stecken Fehler. Klicken Sie genau die falschen Zeilen an — die richtigen müssen stehen bleiben.
Drei klassische Fehlvorstellungen: „gleich viel“, „Stillstand“ und „nur von links“. Das Wort Gleichgewicht meint die Geschwindigkeiten.
Vergleichen Sie jeden Satz mit den Merke-Sätzen des Unterkapitels.
Drei Sätze sind falsch.
A10
Das Stechheber-Modell
AFB III
Modellversuch: Messzylinder I enthält 50 mL Wasser, Messzylinder II ist leer. Gleichzeitig wird mit einem dicken Glasrohr Wasser von I nach II und mit einem dünnen Glasrohr Wasser von II nach I übertragen. Nach vielen Durchgängen bleiben die Volumina konstant (I: 15 mL, II: 35 mL). Beurteilen Sie, welche Merkmale des chemischen Gleichgewichts das Modell richtig darstellt.
Setzen Sie in jeder Zeile so viele Kreuze, wie zutreffen — es können mehrere, eines oder keines sein. Enter setzt und löscht.
Merkmal
im Modell richtig dargestellt
im Modell nicht oder falsch dargestellt
Hin- und Rückreaktion laufen gleichzeitig ab.
Im Gleichgewicht wird pro Durchgang in beide Richtungen gleich viel umgesetzt.
Die Mengen im Gleichgewicht sind konstant, aber verschieden.
Startet man mit dem Wasser in Zylinder II, stellen sich dieselben Endvolumina ein.
Die Reaktion läuft kontinuierlich und nicht in einzelnen Schritten ab.
Teilchen reagieren durch Stöße miteinander.
Das Modell zeigt Dynamik, gleiche Umsätze in beide Richtungen, ungleiche Endmengen und die Erreichbarkeit von beiden Seiten. Es arbeitet aber in Schritten, und die Übertragungsmenge hängt am Rohrdurchmesser, nicht an Teilchenstößen — Grenzen jedes Modells.
Überlegen Sie für jedes Merkmal: Was entspricht im Modell der Hin-, was der Rückreaktion?
Zwei Merkmale kann ein Wassermodell nicht abbilden.
