Lösung zu den Aufgaben (Berechnungen mit Hilfe des MWGs)

Lösung zu den Aufgaben (Berechnungen mit Hilfe des MWGs)
Zu Beispiel 1:
In vier verschiedenen Versuchen wurden unterschiedliche Mengen Wasserstoff
und Iod in einem Literkolben eingeschlossen. Nach Einstellung des
Gleichgewichts ergab die Messung der Konzentrationen cGl (jeweils in mol/l)
folgende Werte:
c0 (H2)
8,10
7,94
8,07
8,72
c0 (I2)
2,94
5,30
9,27
15,13
cGl (H2)
5,28
3,19
1,39
0,72
cGl (I2)
0,12
0,55
2,59
7,13
cGl (HI)
5,65
9,50
13,36
16,0
Berechnen Sie den Wert der Gleichgewichtskonstanten!
Lösung:
Chemische Gleichung:
H2 + I2
MWG aufstellen:
c 2 ( HI )
Kc 
c( H 2 )  c( I 2 )
Werte (im Gleichgewicht!) einsetzen:
2 HI
2
(5,65 mol
l )
Kc 
 50,2
mol
5,28 mol

0
,
12
l
l
Zu Beispiel 2:
0,20 mol Phosphortrichlorid (PCl3) und 0,15 mol Chlor werden in einem
Literkolben gegeben und reagieren teilweise zu Phosphorpentachlorid (PCl5).
Nach der Einstellung des Gleichgewichts ist nGl(PCl3) = 0,14 mol. Berechnen
Sie nGl(Cl2) und nGl(PCl5) sowie Kc!
Umrechnen der Stoffmengen n(X) in Konzentrationen c(X):
 da die Reaktion in einem Literkolben durchgeführt wird  1 : 1
Aufstellen der chemischen Gleichung:
PCl3 + Cl2
PCl5
Berechnung der Gleichgewichtskonzentrationen von Cl2 und PCl5:
PCl3
+
Cl2
PCl5
Stoffmengenverhältnis aufgrund der Gleichung:
1
1
1
Gegebene Werte:
c0 = 0,20 mol/l
0,15 mol/l
0 mol/l
cGl = 0,14 mol/l
Daraus ergibt sich ein Verbrauch von:
0,06 mol/l
 0,06 mol/l
und eine Bildung von:
0,06 mol/l
Damit sind im GG vorhanden:
cGl = 0,14 mol/l
cGl = 0,09 mol/l
cGl = 0,06 mol/l
MWG aufstellen:
Kc 
c( PCl5 )
c( PCl3 )  c(Cl2 )
Werte einsetzen:
Kc 
0,06 mol
l
l

4
,
76
mol
0,14 mol
mol
l  0,09 l
Zu Beispiel 3:
Berechnen Sie Kc für die Synthese von Wasserdampf aus den Elementen, wenn
zu Versuchsbeginn in einem Literkolben 2 mol Wasserstoff und 1 mol
Sauerstoff eingeschlossen waren und im Gleichgewicht zwei Drittel der
maximal möglichen Wassermenge vorliegen!
Umrechnen der Stoffmengen n(X) in Konzentrationen c(X):
 da die Reaktion in einem Literkolben durchgeführt wird  1 : 1
Aufstellen der chemischen Gleichung:
2 H2 + O2
2 H2O
Berechnung der Gleichgewichtskonzentrationen von H2 und O2:
2 H2
+
O2
2 H2O
Stoffmengenverhältnis aufgrund der Gleichung:
2
1
2
Gegebene Werte:
c0 = 2,0 mol/l
1,0 mol/l
0 mol/l
Der max. Wert wäre 2
mol/l  2/3 davon sind:
cGl = 1,33 mol/l
Daraus ergibt sich ein Verbrauch von:
1,33 mol/l
0,66 mol/l
Damit sind im GG vorhanden:
cGl = 0,66 mol/l
cGl = 0,33 mol/l
cGl = 1,33 mol/l
MWG aufstellen:
c 2 ( H 2O)
Kc  2
c ( H 2 )  c(O2 )
Werte einsetzen:
2
(1,33 mol
l
l )
Kc 

12
2
mol
mol
(0,66 mol
l )  0,33 l
Zu Beispiel 4:
Für das Gleichgewicht CO + H2O
CO2 + H2 ist Kc = 5,5. Die
Anfangskonzentrationen sind c0(CO) = 8 mol/l; c0(H2) = 2 mol/l und c0(CO2) =
0 mol/l. Im Gleichgewicht beträgt cGl(CO2) = 1 mol/l. Berechne Sie die
ursprüngliche Konzentration des Wasserdampfs c0(H2O)!
Berechnung der fehlenden Konzentrationen:
CO
+
H2O
CO2
+
Stoffmengenverhältnis aufgrund der Gleichung:
1
1
1
Gegebene Werte:
c0 = 8 mol/l
x mol/l
0 mol/l
cGl = XXXX
1 mol/l
Folglich muss entstanden sein:
H2
1
2 mol/l
1 mol/l
- 1 mol
7 mol/l
MWG aufstellen:
Werte einsetzen:
Dies bedeutet eine Veränderung um
- 1 mol
+ 1 mol
Damit liegt im GG vor:
x – 1 mol/l
1 mol/l
Kc 
c(CO2 )  c( H 2 )
c( H 2 O)  c(CO)
5,5 
mol
1 mol
l 3 l

mol
7 mol

(
x

1
)
l
l
(x 1
mol
l
mol
1 mol
l 3 l
)

5,5  7 mol
l
mol
1 mol
l 3 l
x
 1 mol
 1,078
l
mol
5,5  7 l
+ 1 mol
3 mol