Chemie-Arbeitsblatt _ _ Klasse _ _ _ Name _____________Datum _ _ ._ _._ _

Das Ester-Gleichgewicht
Eine chemische Reaktion befindet sich dann im Gleichgewicht, wenn sich die Konzentrationen der beteiligten Ausgangsstoffe und Endprodukte nicht mehr ändern.
I. Versuch: Bildung und Verseifung von Ameisensäuremethylester (AME) [nach Glaser]
 Geräte und Chemikalien: Der Versuchsaufbau folgt dem der alkalischen Esterhydrolyse. Ameisensäuremethylester, Ameisensäure, Methanol, dest. Wasser, saurer Ionenaustauscher.

Durchführung:
a) Verseifungsreaktion: In den Erlenmeyerkolben werden 1/9 mol Ameisensäuremethylester, 6/9 Mol Methanol und 1/9 + 25/9 mol Wasser gegeben.
b) Veresterungsreaktion: In den Erlenmeyerkolben werden 1/9 mol Ameisensäure, 1/9 und 6/9 Mol Methanol und 25/9 Wasser gegeben. Beide Versuche werden bei der gleichen Temperatur durchgeführt, die Anfangsstromstärke gemessen und nach der Zugabe eines halben Reagenzglases Ionenaustauscher die Stoppuhr in Gang gesetzt. Die Messergebnisse enthält Blatt 2.
Aufgaben: I. Berechne die Ausgangskonzentrationen der drei beteiligten Komponenten aus der Verseifungsreaktion.

Hinweise: 1. Ermittle die Formel der beteiligten Komponenten
                 2. Ermittle ihre molare Masse M [g/mol] als Summe der Atommassen [g/mol]
                 3. Bestimme die Stoffportion m [g] aus der Beziehung n[Mol] = m [g] / M [g/mol]
                 4. Bestimme das Volumen der beteiligten Komponenten aus der Dichte: k = Masse /Volumen
                 5. Bestimme über die Summierung der Einzelvolumina das Gesamtvolumen.
                 6. Bestimme die Stoffmengenkonzentration der einzelnen Komponenten c = n/Vges  [mol/L]
  Ameisensäuremethylester Methanol Wasser
Formel      
Molare Masse [g/mol]      
Stoffportion m [g]      
Dichte ρ [g/mL] 0,974 0,793 1,00
Volumen V [mL]      
Stoffmengenkonzentration c [mol/L]      
Gesamtvolumen aller Komponenten der Verseifungsreaktion: ___________ [L]

II. Ermittlung der Gleichgewichtskonzentration: Die Gleichgewichtskonzentration wird ermittelt, indem nach einiger Zeit aus der Reaktionslösung der Verseifung 5 mL entnommen werden, in 200 mL kaltem Wasser gelöst und mit Natronlauge definierter Konzentration titriert werden.
Ergebnis: Im Gleichgewichtspunkt hatte die Verseifungsreaktion eine Säurekonzentration von c(S) = 0,64 mol/L. Wie groß sind die Gleichgewichtskonzentrationen [Endkonzentrationen] der anderen Reaktionspartner?
Endkonzentration S∞(S) Endkonzentration Ester:
c∞(E) =____________		 Endkonzentration Wasser
c∞(W)= ___________		 Endkonzentration Alkohol
c∞(A)= _____________
0,64 mol/L      

Dann ist KGG = c(E)*c(W)/c(S)*c(A) = _____________________________ = _________s_____

III. Bestimme aus den Versuchsdaten sowie den anderen Angaben die analogen Daten aus der Veresterungsreaktion und die Massenwirkungskonstante K, wenn bei der Titration des Endprodukts der Veresterung ebenfalls eine Säurekonzentration von c4(S) =0,64 mol/l gefunden wurde.
 Andere Angaben: Dichte (Ameisensäure): 1,214 g/mL

Lösungen:

Aufgaben: I. Berechne die Ausgangskonzentrationen der drei beteiligten Komponenten aus der Verseifungsreaktion.

Durch die schrittweise Bearbeitung der Hinweise können die Daten in der Tabelle ermittelt werden.

Hinweise: 

1. Ermittle die Formel der beteiligten Komponenten
2. Ermittle ihre molare Masse M [g/mol] als Summe der Atommassen [g/mol]
3. Bestimme die Stoffportion m [g] aus der Beziehung n[Mol] = m [g] / M [g/mol]
4. Bestimme das Volumen der beteiligten Komponenten aus der Dichte: ρ = Masse /Volumen
5. Bestimme über die Summierung der Einzelvolumina das Gesamtvolumen.
6. Bestimme die Stoffmengenkonzentration der einzelnen Komponenten c = n/Vges  [mol/L]

  Ameisensäuremethylester Methanol Wasser
Formel HCOOCH3 CH3OH H2O
Molare Masse [g/mol]   60,10 32,0 18
Stoffportion m [g]   6,68 21,33 52,0
Dichte ρ [g/mL] 0,974 0,793 1,00
Volumen V [mL]   6,856 26,902 52,0
Stoffmengenkonzentration c [mol/L]   1,296 7,774 33,686

Gesamtvolumen aller Komponenten der Verseifungsreaktion: 0,0858 [L]

II. Ermittlung der Gleichgewichtskonzentration:

Ergebnis: Im Gleichgewichtspunkt hatte die Verseifungsreaktion eine Säurekonzentration von c(S) = 0,64 mol/L. Wie groß sind die Gleichgewichtskonzentrationen [Endkonzentrationen] der anderen Reaktionspartner?

Endkonzentration
Säure: c∞(S)		 Endkonzentration Ester:
c∞(E) =c0(E) - c∞(S)		 Endkonzentration Wasser
c∞(W)= c0(W) - c∞(S)		 Endkonzentration Alkohol
c∞(A)= c0(A) - c∞(S)
0,64 mol/l 0,6556 33,0456   8,4138

Dann ist KGG = c(E)*c(W)/c(S)*c(A) = c∞(S) * c∞(A) / c∞(E) * c∞(W) = 0,2485

III. Bestimme aus den Versuchsdaten sowie den anderen Angaben die analogen Daten aus der Veresterungsreaktion und die Massenwirkungskonstante K, wenn bei der Titration des Endprodukts der Veresterung ebenfalls eine Säurekonzentration von c0(S) =0,64 mol/l gefunden wurde.  Andere Angaben: Dichte (Ameisensäure): 1,214 g/mL

  Ameisensäure Methanol Wasser
Stoffmengenkonzentration c [mol/L]   0,640 8,447 33,110

Dann ist KGG = 4,031 und damit der Kehrwert 0,2481 .

update am 02.02.2021                             zurück       zur Hauptseite