Chemie-Arbeitsblatt _ _ Klasse _ _ _ Name ______________________________________________Datum _ _ ._ _._ _

 

Das chemische Gleichgewicht (I)

 
I. Verschiebung des chemisches Gleichgewichts durch Änderung der ______________________

Vorbereitender Versuch: In jeweils 500 mL Wasser werden A) 0,54 g FeCl3*6H20 (Eisen(III)-chlorid) und B) 0,583 g KSCN (Kaliumthiocyanat) gelöst. Beide Lösungen werden zusammengegossen. Die Gesamt-Lösung (V=1 L) wird auf die vorhandenen Schülergruppen gleichmäßig aufgeteilt.

Schüler-Versuch: Das zugeteilte Volumen der Gesamtlösung wird in 6 Bechergläser bzw. Rggl. gleichmäßig aufgeteilt und folgende Teilversuche (Tv) durchgeführt:
Tv

Durchführung

Ergebnis
1 Zugabe von festem FeCl3*6H20  
2 Zugabe von festem KSCN  
3 Zugabe von festem KCl  
4 Zugabe einiger mL Silbernitrat-Lösung  
5 Zugabe einiger mL Natronlauge  
6 bleibt als Referenzlösung unverändert  
Erklärung: Eisen(III)-chlorid dissoziiert in Wasser nach folgender Reaktionsgleichung:

   Eisen(III)-chlorid FeCl3*6H20(s) + H20(l) —> _________+ ____________;

Kaliumthiocyanat dissoziiert in Wasser nach folgender Reaktionsgleichung: 

   KSCN(s) + H2O(l) —> _______________________ + __________________

Alle vier Komponenten reagieren in wässriger Lösung zu ________ + _______

RG: ____ + _______ + ______ + ________ ---> _________ + ________

Die gebildete Verbindung _____________________ ( _____________________ ) verursacht die _________ Farbe der Lösung.

In Tv1 und TV2 _______________________ sich die Farbe, also wird ____________ an __________________ gebildet.

In Tv3-5 findet eine ________________________ statt, also wird mehr an ___________ und __________ gebildet.

Fasst man Tv1-Tv5 zusammen, so kann man folgendes Ergebnis formulieren:   ____________ + ____________ reagieren im ___________ ___________________ zu _____________ .

Wird die Konzentration auf der _________ -seite erhöht, weicht die Reaktion zur ___________________-seite aus. Wird die Konzentration auf der ____________

-seite erhöht, weicht die Reaktion auf die _________________-seite aus.Verändert man also die Konzentration eines Reaktionsteilnehmers im ________________ __________  ____________, so reagiert das System durch entsprechende Umsetzungen der Reaktionspartner so, dass der Wert der ________________ wieder erreicht wird.


Arbeitsauftrag:
1. Formuliere für alle Teilversuche 1-5  alle entsprechenden Reaktionsgleichungen, mit denen sich die Verschiebung des chemischen Gleichgewichts zeigen lässt.
2 .Berechne die Stoffmengenkonzentration an FeCl3*6H20 (Eisen(III)-chlorid) und KSCN.
3. Wie viel Gramm Ammoniumthiocyanat NH4SCN müsste verwendet werden, um die gleiche Stoffmengenkonzentration an Kaliumthiocyanat zu erreichen?

Lösungen:

Das chemische Gleichgewicht (I)

I. Verschiebung des chemisches Gleichgewichts durch Änderung der Konzentration

Vorbereitender Versuch: In jeweils 500 mL Wasser werden A) 0,54 g FeCl3*6H20 (Eisen(III)-chlorid) und B) 0,583 g KSCN (Kaliumthiocyanat) gelöst. Beide Lösungen werden zusammengegossen. Die Gesamt-Lösung (V=1 l) wird auf die vorhandenen Schülergruppen gleichmäßig aufgeteilt.

Schüler-Versuch: Das zugeteilte Volumen der Gesamtlösung wird in 6 Bechergläser bzw. Rggl. gleichmäßig aufgeteilt und folgende Teilversuche (Tv) durchgeführt:
Tv

Durchführung

Ergebnis
1 Zugabe von festem FeCl3*6H20   Die Farbe der Lösung vertieft sich
2 Zugabe von festem KSCN   Die Farbe der Lösung vertieft sich
3 Zugabe von festem KCl   Die Farbe der Lösung hellt sich auf
4 Zugabe einiger mL Silbernitrat-Lösung   Die Farbe der Lösung hellt sich auf
5 Zugabe einiger mL Natronlauge   Die Farbe der Lösung hellt sich auf
6 bleibt als Referenzlösung unverändert  
Erklärung: Eisen(III)-chlorid dissoziiert in Wasser nach folgender Reaktionsgleichung:

            Eisen(III)-chlorid FeCl3*6H20(s) + H20(l) —>  Fe3+(aq)  +  3 Cl-(aq)

Kaliumthiocyanat dissoziiert in Wasser nach folgender Reaktionsgleichung:

             KSCN(s) + H2O(l) —> K+ (aq)   +  SCN-(aq)

Alle vier Komponenten reagieren in wässriger Lösung zu Fe(SCN)3 (aq) + 3 K+(aq) +  3 Cl-(aq)

Reaktionsgleichung: Fe3+(aq)  +  3 Cl-(aq) + 3 K+(aq)  +  3 SCN-(aq)  --> Fe(SCN)3 (aq) + 3 Cl-(aq) + 3 K+(aq) 

Die gebildete Verbindung  Fe(SCN)3 (aq)  ( Eisenthiocyanat ) verursacht die rote  Farbe der Lösung. In Tv1und TV2 vertieft  sich die Farbe, also wird  mehr an
Fe(SCN)3 (aq)   gebildet. In Tv3-5 findet eine Farbaufhellung statt, also wird mehr an  Fe3+(aq) und  SCN-(aq)   gebildet. Fasst man Tv1-Tv5 zusammen, so kann man folgendes Ergebnis formulieren: Fe3+(aq)  +   SCN-(aq) reagieren im  chemischen  Gleichgewicht zu  Fe(SCN)3 (aq) . Wird die Konzentration auf der  Eduktseite erhöht, weicht die Reaktion zur  Produktseite aus. Wird die Konzentration auf der  Produktseite erhöht, weicht die Reaktion auf die Eduktseite aus.

Verändert man also die Konzentration eines Reaktionsteilnehmers im dynamischen Gleichgewicht, so reagiert das System durch entsprechende Umsetzungen der Reaktionspartner so, dass der Wert der Gleichgewichtskonstanten K  wieder erreicht wird.
Ergänzung: Bei Tv1 und 2 werden über die Salze direkt die Ionen zugegeben, die das rote Eisenthiocyanat bilden. Chlorid- und Kalium-Ionen zeigen keine Farbänderung, sie sind in wässriger Lösung farblos. Chlorid- und Kalium-Ionen werden im gleichen Stoffmengenverhältnis wie Eisen- und Thiocyanat-Ionen zugegeben.

Bei Tv 3 wird durch die Zugabe von Kaliumchlorid KCl  (K+(aq) +  Cl-(aq)) die Ionenkonzentration auf der rechten Seite der Gleichung erhöht. Im Gegenzug muss mehr Eisenthiocyanat dissoziieren, um die Konzentrationen auf der linken Seite zu erhöhen. Also hellt sich die Lösung auf.

Im TV 4-5  wird durch die Zuaben von Silbernitrat (hier Ag+(aq) in Reaktion mit SCN-(aq) schwerlösliches AgSCN Silberthiocyanat gebildet. Dadurch wird die Konzentration an Thiocyanat-Ionen verringert, das gebildete Eisenthiocyanat muss zerfallen, um diesen "Verlust" wieder auszugleichen, also hellt sich die Lösung auf. Das selbe passiert bei der Zugabe von NaOH: Hydroxid-Ionen reagieren mit den Eisen-Ionen zu schwerlöslichem Eisen(III)hydroxid, Eisen-Ionen werden dem Gleichgewicht entzogen, also muss Fe(SCN)3 zerfallen, um die Gleichgewichtskonzentrationen wieder herzustellen.

Arbeitsaufträge:
1. Formuliere für alle Teilversuche 1-5  alle entsprechenden Reaktionsgleichungen, mit denen sich die Verschiebung des chemischen Gleichgewichts zeigen lässt.
2 .Berechne die Stoffmengenkonzentration an FeCl3*6H20 (Eisen(III)-chlorid) und KSCN.
3. Wie viel Gramm Ammoniumthiocyanat NH4SNC müsste verwendet werden, um die gleiche Stoffmengenkonzentration an Kaliumthiocyanat zu erreichen?

zu 1: Die Teilreaktionen sind teilweise formuliert, für 4 und 5 müssen sie noch formuliert werden.
        für Tv 4: Ag+(aq) + SCN-(aq) ---> AgSCN(s) und Tv5: Fe3+(aq)  + 3 OH-(aq) --> Fe(OH)3(s)

Zu 2: Nach c=n/V mit n=m/M berechnet sich mit m= 0,54 g FeCl3*6H20 und M=270,3 g/mol: n= 0,002 mol, dann ist c(FeCl3*6H20) = 0,002 mol /0,5 l = 0,004 mol/L.
Für Kaliumthiocyanat ist n=0,583 g/97,2 g/mol = 0,006 mol; damit ist c(KSCN) = 0,006 mol/0,5 l = 0,012 mol/L.

Zu 3: Die Stoffmengenkonzentration an NH4SCN muss genau so groß sein wie bei KSCN, also ebenfalls 0,012 mol/L. Damit muss auch die Stoffmenge n = 0,006 mol betragen, dann ist m = n*M = 0,006 mol * 76,1 g/mol = 0,4566 g.

update am 02.02.2021                        zurück       zur Hauptseite