weniger Gasteilchen enthält. In diesem Fall also auf die Produktseite.

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1 A ÜB Prinzip Le HATELIER Seite 1 von 5 1. a) Formulieren Sie für die folgenden Reaktionen jeweils und entscheiden Sie gemäss dem Prinzip Le hatelier in welche Richtung sich die jeweiligen Gleichgewichte bei Druckerhöhung verschieben? Begründen Sie jeweils Ihre Antwort. i) O (g) + H (g) HO H (g) HOH O H Bei Druckerhöhung (Volumenverkleinerung) verschiebt sich das GG auf die Seite, welche weniger Gasteilchen enthält. In diesem Fall also auf die Produktseite. Alternative Formulierung: Gemäss dem Prinzip Le hatelier wirkt das System dem auferlegten Zwang der Druckerhöhung, in dem es die Zahl der Gasteilchen abbaut. Dies ist aber gleichbedeutend mit einer Gleichgewichtsverschiebung nach rechts. ii) ao (s) + O (g) ao 3 (s) 1 O Bei Druckerhöhung (Volumenverkleinerung) verschiebt sich das GG auf die Seite, welche weniger Gasteilchen enthält. In diesem Fall also auf die Produktseite. iii) H (g) + I (g) HI (g) HI I H In diesem Fall wird das GG durch eine Druckänderung nicht beeinflusst, weil Links und rechts die gleiche Anzahl gasförmiger Teilchen vorkommen. iv) NH 4 l (s) NH 3 (g) + Hl (g) 3 NH Hl Druckerhöhung verschiebt GG auf die Seite mit weniger gasförmigen Teilchen, also in diesem Fall auf die Eduktseite. b) Warum kann sich für den Fall der Reaktion iv) niemals ein Gleichgewicht einstellen, wenn man die Reaktion in einem offenen Gefäss durchführt? Im offenen Gefäss können die Gase aus dem Reaktionsgemisch entweichen und werden daher fortwährend dem Reaktionsgemisch entzogen. A. Soi

2 A ÜB Prinzip Le HATELIER Seite von 5. Die folgenden Reaktionen spielen eine entscheidende Rolle in Produktionsprozessen der chemischen Industrie: a) O(g) + H O(g) O (g) + H (g) R H < 0 Druckerhöhung hat keinen Einfluss, da links und Recht die gleiche Anzahl gasförmiger Teilchen vorkommen. ii) Abkühlung begünstigt die Produktbildung, weil eine Absenkung der Temperatur den Produktzerfall stärker verlangsamt als die Produktbildung. Bedenke, die höhere Ausbeute bei tieferer Temperatur muss durch eine längere Reaktionszeit erkauft werden, da eine Temperatursenkung zu Verlangsamung der Reaktionsgeschwindigkeit führt. b) N (g) + 3 H (g) NH 3 (g) R H < 0 Druckerhöhung verschiebt das GG auf die Produktseite, weil dort weniger Gasteilchen vorkommen. ii) Die Reaktion sollte bei hohem Druck (GG-Verschiebung auf Produktseite) und bei tiefen c) NO(g) + O (g) NO (g) R H < 0 Druckerhöhung verschiebt das GG auf die Produktseite, weil dort weniger Gasteilchen vorkommen. ii) Die Reaktion sollte bei hohem Druck (GG-Verschiebung auf Produktseite) und bei tiefen d) (s) + O (g) O(g) R H > 0 i) Erhöhung der Temp.: GG Verschiebung auf die endotherme Seite also der Seite der Produkte. Druckerhöhung verschiebt das GG auf die Eduktseite, weil dort weniger Gasteilchen vorkommen. ii) Die Reaktion sollte bei tiefem Druck (GG-Verschiebung auf Produktseite) und bei hoher iii) Erläutern Sie, aus welchen Gründen, hinsichtlich der Wahl der Prozesstemperatur, in der Praxis ompromisse erforderlich sind. Der Einfluss der Temperatur auf die GG-Lage und auf die Reaktionsgeschwindigkeit kann gegenläufig sein. Bei einer Exothermen Reaktion führt eine Erhöhung der Temperatur zu einer Beschleunigung der Reaktion das GG wird jedoch auf die Eduktseite verschoben. A. Soi

3 3. Betrachten Sie die Gleichgewichtsreaktion: A ÜB Prinzip Le HATELIER Seite 3 von 5 SO (g) + O (g) SO 3 (g) a) Beschreiben Sie den abgebildeten Graphen. Bei konstantem Druck steigt die Ausbeute an SO 3 je tiefer die Temperatur ist. b) Erklären Sie, ob es sich bei der Bildung von SO 3 aus O und SO um eine exotherme oder eine endotherme Reaktion handelt. Die Ausbeute an SO 3 steigt mit sinkender Temperatur, was bedeutet, dass sich das GG bei tieferen Temperaturen auf die Produktseite einstellt. Die Reaktion ist somit exotherm. Ausbeute SO 3 für verschiedene Temperaturen und konstantem Druck. c) Erläutern Sie Möglichkeiten, die Ausbeute an SO 3 zu erhöhen. Tiefe Temperatur (weil Exotherm) und hoher Druck weil auf der Produktseite weniger Gasteilchen vorkommen. 4. Betrachten Sie folgende Gleichgewichtsreaktion: H 4 (g) + O (g) O(g) + 4 H (g) a) Berechnen Sie anhand der Bindungsenthalpien die Reaktionsenthalpie R H der Reaktion. 8* (*1073+4*436) = -64 kj/mol Die Reaktion ist exotherm. b) Erklären Sie wie sich i) eine Temperaturerhöhung, ii) die Entfernung von O aus dem geschlossenen System und iii) eine Druckerhöhung auf die Gleichgewichtslage auswirkt. i) GG- Verschiebt sich auf die endotherme Seite, in diesem Fall ist das die Eduktseite ii) Die Entfernung eines Produktes ist gleichbedeutend mit der Erniedrigung der onzentration dieses Produktes (die Rückreaktion ist dann gegenüber der Hinreaktion verlangsamt), dies führt zu einer Verschiebung des GG auf die Produktseite. iii) Erhöhung des Druckes verschiebt das GG auf die Seite auf der es weniger Gasteilchen hat. In diesem Fall ist das die Eduktseite. A. Soi

4 c) Formulieren Sie und p für die Reaktion. A ÜB Prinzip Le HATELIER Seite 4 von O H PO P H ; P H4 O PH P 4 O 5. Ist ein Gemisch aus mol NO (g) und mol N O 4 (g) in einem 5.5 L fassendes Reaktionsgefäss bei 5 im Gleichgewicht? Wenn nicht, geben Sie die Richtung der Reaktion an. N O 4 (g) NO (g) = 4.61 * 10-3 bei 5. Q 0.005mol 5.5L 0.750mol 5.5L Q ist kleiner als = Das Gemisch ist nicht im GG. Es werden solange N O 4 -Moleküle zu NO zerfallen bis das GG erreicht ist. 6. Betrachten Sie folgendes Gleichgewicht N O 4 (g) NO (g) = 4.61 *10-3 mol/l bei 5 a) Der linke olben ist durch einen Hahn vom rechten evakuierten olben getrennt. Im Linken olben herrscht Gleichgewicht. Was passiert, wenn man den Hahn öffnet? Die Temperatur wird bei 5 konstant gehalten. A. Soi

5 A ÜB Prinzip Le HATELIER Seite 5 von 5 Der Druck nimmt ab, wodurch gemäss Primzip Le hatelier sich das GG auf die Seite verschiebt, auf die es mehr Gasteilchen hat, also auf die Produktseite. Es werden solange NO4 Moleküle zerfallen, bis sich erneut das GG bei 5 einstellt. b) Welche Gleichgewichtszusammensetzung liegt von, nach öffnen des Hahnes. Bezeichnen wir mit X die Stoffmenge an zerfallenen N O 4 Moleküle, so liegen im neuen GG folgende Stoffmengen vor: 0.971mol X und nn O 4 n NO mol X => [NO] [N O ] mol X 9 L mol X mol/l 0.971mol X 3L (0.971mol X) 3L Man kann nun X entweder rein mathematisch bestimmen, oder durch ausprobieren. Hierbei gibt mol X man sich ein X-Wert vor und berechnet damit. Das Ergebnis vergleicht man 3L (0.971mol X) dann mit dem Sollwert an den Sollwert herankommt. 3 mol/ L Die folgende Tabelle zeigt das Annährungsverfahren n NO X mol X 3L (0.971mol X) Soll. X wird nun solange verändert, bis man so nah wie möglich Eine sehr gute Übereinstimmung wird für X= mol N O 4 gefunden. Somit ergibt sich die Neue Zusammensetzung im GG zu: nn O mol 0.081mol mol und [N O 4 ]= mol / 3L = mol/l mol 0.081mol mol und [NO ]= mol / 3L = mol/l [NO ] [ mol/L] [N O ] [0.3143mol/L] mol/l A. Soi