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Aufgabe 1

Die Veresterungsreaktion zwischen einer Essigsäure und Ethanol ist eine Gleichgewichtsreaktion

HAc + Ethanol ⇌ Essigsäureethylester + H₂O

In einem Versuchsansatz werden die in der folgenden Tabelle angegebenen Startkonzentrationen eingestellt, danach wird die Reaktion gestartet. Die Essigsäurekonzentration ändert sich im Verlaufe des Versuchs wie im Diagramm dargestellt. Die sich einstellende Gleichgewichtskonzentration der Essigsäure betrug 1,9 mol/L

1a

Leiten Sie die Gleichgewichtskonzentrationen von Ethanol, Essigsäureethylester und Wasser nachvollziehbar her.

1b

 Formulieren Sie das Massenwirkungsgesetz für die Reaktion und berechnen Sie K_c. 

1c

In einem weiteren Versuchsansatz wird ein Veränderung der Startbedingungen vorgenommen: c_(Ethanol) wird auf 10 mol/L verdoppelt. Alle anderen Bedingungen bleiben unverändert. Berechnen Sie mit Hilfe von Kc aus Aufgabe 3, welche Konzentrationen sich für die verschiedenen Stoffe sich beim Erreichen des chemischen Gleichgewichts eingestellt haben müssten. 

1d

Ein Gemisch aus Essigsäurethylester (c = 1 mol/L), Ethanol (c = 2,5 mol/L), Wasser (c = 2 mol/L) und Essigsäure befindet sich im im Zustand des chemischen Gleichgewichts. Die Gleichgewichtskonstante Kc hat den Wert 2,66. Berechnen Sie die Konzentration der Essigsäure im Gemisch. 

1e

Die Abbildung zeigt die Gleichgewichts-Konzentrationen in einem Ethanol / Essigsäure / Essigsäureethylester / Wasser-Gemisch. Dem Gemisch wird zu einem bestimmten Zeitpunkt von außen Ethanol zugesetzt (siehe Pfeil). Erklären Sie, wie sich die Konzentrationen danach verändern werden und skizzieren Sie die Kurvenverläufe. (low level: qualitative Angaben; high level: quantitative Angaben)

2

Aufgabe 2

Betrachtet wird das Gleichgewicht: N₂O₄ ⇌ 2 NO₂ 

In einem Gasgemisch aus N₂O₄ und NO₂, das sich im chemischen Gleichgewicht befindet, wurden bei einer Temperatur von 25°C die folgenden Konzentrationen gemessen: 

c(N₂O₄): 4,27•10^-2 mol/L

c(NO₂): 1,41•10^-2 mol/L

2a

Formulieren Sie das Massenwirkungsgesetz und berechnen Sie K_c.  

2b

Das Gasgemisch befindet sich in einer Spritze. Durch Verschieben des Stempels wird das Gas auf die Hälfte des Volumens komprimiert. Die Intensität der durch das NO₂ verursachten braunen Farbe des Gemischs nimmt zunächst, dann allmählich bis zum Erreichen des neuen Gleichgewichtszustandes wieder etwas ab. 

1. Erklären Sie die Farbänderungen.

2. Berechnen Sie die neuen Gleichgewichtskonzentrationen, die sich nach einiger Zeit eingestellt haben.