3.6 Chemisches GGW und Löslichkeitsprodukt Flashcards
Welche Lehrer*innenversuche gibt es zum Thema “Chemisches GGW und Löslichkeitsprodukt”?
- Stechheber
- Lösungsgleichgewicht von Kohlenstoffdioxid
Welche Schüler*innenversuche gibt es zum Thema “Chemisches GGW und Löslichkeitsprodukt”?
- Bestimmung der Gleichgewichtskonstanten
- Gleichgewicht bei Temperaturänderung
- Gleichgewicht bei Konzentrationsänderung
- Gleichgewicht bei Druckänderung
- Löslichkeitsprodukt qualitativ
- Löslichkeitsprodukt messen
Welches Hintergrundwissen benötigt man bei dem Thema “Chemisches GGW und Löslichkeitsprodukt”?
- Chemisches Gleichgewicht
- Gleichgewichtskonstante
- Massenwirkungsgesetz
- Modellexperimente
- Prinzip von Le Chatelier
- Katalysatoren
- Homogene/heterogene Gleichgewichte
- Löslichkeitsgleichgewicht
- Löslichkeitsprodukt
- Komplexchemie
Warum ist das Thema “chemisches GGW und Löslichkeitsprodukt” relevant für SuS?
- in großtechnischen Prozessen in der Industrie soll der Ertrag von chemischen Reaktionen maximiert werden
Was kann mit dem Stechheber-Versuch gezeigt werden?
Mit diesem Modellversuch soll das Prinzip eines dynamischen Gleichgewichts demonstriert werden.
Was sind mögliche Lernziele des Stechheber-Versuchs?
Lernziel 1: Die SuS erklären das Prinzip des Dynamischen GG anhand des Modell-experiments.
Lernziel 2: Die SuS diskutieren die Übertragbarkeit des Modells auf das dynamische GG.
Beschreibe den Stechheber-Versuch.
- 2 Gefäße und zwei durchsichtige Rohre (unterschiedlich dick =unters. RG)
- Farbe
- Wasser in ein BG
- Beide rohre in je ein BG bis boden, herausnehmen und Wasser in das andere BG lassen
- Je nach Füllstand des BG ist die Menge des entnommenen Wassers unterschiedlich
- ## irgendwann verändert sich füllhöhe nicht mehr
Was ist die Funktionsform des Stechheber-Versuchs?
- LV
- Erarbeitung
Was ist ein mögliches Lernziel des Versuchs “Lösungsgleichgewicht von Kohlenstoffdioxid”?
Die SuS ermitteln die Löslichkeit von Kohlenstoffdioxid in Wasser anhand der Messung.
Beschreibe den Versuch “Lösungsgleichgewicht von Kohlenstoffdioxid”.
- Wasser abkochen, mit BTB versetzen, in Schlauch füllen
- Untere Spritze mit festem Volumen CO2 befüllen
- Kolben langsam reindrücken
- Gas vollständig durchleiten
- V an oberer Spritze ablesen (weniger = CO2 in Wasser gelöst)
- Menge Wasser im Schlauchsystem messen
- Wasser färbt sich beim Durchleiten von unten nach oben von blau zu gelb (pH-Wert vom basischen ins Saure )
- CO2 (g) ⇌ CO2 (aq)
- CO2 (aq) + H2 O(l) ⇌ H2CO3 (aq)
- H2CO3 (aq) + H2O (l) ⇌ HCO3- (aq) + H3O+ (aq)
Wie berechnet man das Lösungsgleichgewicht von Kohlenstoffdioxid beim gleichnamigen Versuch?
- Da nur 18 ml Gas in der oberen Spritzte ankamen, bedeutet dies, dass 32 ml Kohlenstoffdioxid in den 31 ml Wasser gelöst wurden.
- Daraus und aus der Dichte von gasförmigem Kohlenstoffdioxid lässt sich eine Löslichkeit von Kohlenstoffdioxid in Wasser von 2,0 g/l ermitteln.
- Literaturwert: 1,7 g/l
Welche Funktionsform hat der Versuch “Lösungsgleichgewicht von Kohlenstoffdioxid”?
- LV
- Erarbeitung
Was zeigt der Versuch “Bestimmung der Gleichgewichtskonstanten”?
In diesem Versuch soll Anhand der Messung der Produktmenge bei einer Veresterung die Gleichgewichtskonstante für die Reaktion berechnet werden.
Welche Lernziele können mit dem Versuch “Bestimmung der Gleichgewichtskonstanten” erreicht werden?
Lernziel 1: Die SuS berechnen die GG-Konstante der Veresterung anhand der Mes-sung des Volumens des entstandenen Esters.
Lernziel 2: Die SuS bewerten die Methode der Messung anhand des Vergleichs des Messwertes mit dem Literaturwert.
Beschreibe den Versuch “Bestimmung der Gleichgewichtskonstanten”.
- Wasserbad 60°C, Messzylinder 5 mL Wasser
- RG mit je 1mL 1-Propanol und Propansäure, + Tropfen konz. Schwefelsäure
- 20 min in das Wasserbad
- Dann RG Inhalt in Messzylinder
- 2 Phasen (obere 1.2 ml)
- C2H5COOH(l) + C3H7OH (l) ⇌ C6H12O2 (l) + H2O (l)
- Edukte und das entstandene Wasser sind wasserlöslich
- obere Phase nur entstandener Propansäure-propyl-ester
- Stoffmengen berechnen und in MWG einsetzen
Wie berechnet man genau die Gleichgewichtskonstante beim Verusch “Bestimmung der GGW-Konstanten”?
- Dichten, molaren Massen und Volumen der Edukte und des Esters –> jeweilige Stoffmengen berechnen
- Berechnete Stoffmenge Ester = Gleichgewichtsstoffmenge
- Stoffmenge der Edukte im Gleichgewicht = Ausgangsstoffmenge -Gleichgewichtsstoffmenge des Esters
- Stoffmenge Wasser = Stoffmenge Ester
- Werte ins Massenwirkungsgesetz einsetzen
Welche Funktionsform hat der Versuch “Bestimmung der Gleichgewichtskonstanten”?
- SV
- Erarbeitung
Was ist die Gleichgewichtskonstante?
K = [C]^c * [D]^d / [A]^a * [B]^b
Welche Sicherheitshinweise sind beim Versuch “Bestimmung der Gleichgewichtskonstanten” nötig?
Propansäure bedarf einer Ersatzstoffprüfung
Was ist eine Veresterung?
- Protonierung Carbonsäure
- Protonierung gebildete Kation wird von einem freien Elektronenpaar der Hydroxygruppe des Alkohols nukleophil angegriffen
- H+ lagert sich um
- H2O und H+ spalten sich ab
Was ist ein mögliches Lernziel beim Versuch “Gleichgewicht bei Temperaturänderung”?
Die SuS erklären den Einfluss der Temperatur auf das GG anhand des Experiments und der Reaktionsgleichung
Beschreibe den Versuch “Gleichgewicht bei Temperaturänderung”.
- Eisen(III) Chlorid + Kaliumthiocyanat Lsg in 3 RG
- Eins Eisbad, eins RT, Eins erhitzen
-Mischen: rote Färbung (Eisenthiocyanat), Eisbad: dunkelrot (Produktseite), Erhitzten: orange (Auf Eduktseite) - Fe(3+) (aq)+ 3SCN- (aq) ⇌ Fe(SCN)3 (aq)
- Reaktion muss exotherm sein
Welche Funktionsform hat der Versuch “Gleichgewicht bei Temperaturänderung”?
-SV
- Problem/Erarbeitung
Welches Lernziel kann bei dem Versuch “Gleichgewicht bei Konzentrationsänderung” erreicht werden?
Lernziel: Die SuS beschreiben die Verschiebung des GG bei Veränderung der Kon-zentrationen der Reaktionspartner und erklären die Verschiebung anhand des Prinzips von Le Chatelier.
Beschreibe den Versuch “Gleichgewicht bei Konzentrationsänderung”.
- Kupfersulfatlösung in RG (blau) + Salzsäure hinzutropfen (grün), wieder verdünnen (blau)
- Cu(H2O)6 (aq) + 4 Cl- (aq) ⇌ CuCl4 (aq) + 6 H2O(l)
- Hinzugeben der Salzsäure: Konzentration Chloridionen erhöht sich. –> GGW verschiebt sich auf Seite des Kupferchlorid-komplexes
- Verdünnen: Konzentration der Chloridionen verringert sich –> GGW verschiebt sich
Welche Funktionsform hat der Versuch “Gleichgewicht bei Konzentrationsänderung”?
- SV
- Problem
Was ist ein mögliches Lernziel beim Versuch “Gleichgewicht bei Druckänderung”?
Die SuS erläutern die Verschiebung des GG bei verändertem Druck anhand des Prinzips von Le Chatelier.
Beschreibe den Versuch “Gleichgewicht bei Druckänderung”.
- Plastikspritze mit Mineralwasser
- Stempe so weit reinschieben, dass nur noch wenig Luft in Spritze ist, Spritze luftdicht verschließen, STempel rausziehen und reindrücken
- Herausziehen: Gasblasen in Flüssigkeit, Verschwinden beim reindrücken
- CO2 (g)⇌CO2 (aq)
- heterogenes Lösungsgleichgewicht handelt, sorgt eine Veränderung des Drucks durch das Herausziehen des Stempels für einen Zwang auf das System.
Welche Funktionsform hat der Versuch “Gleichgewicht bei Druckänderung”?
- SV
- Problem
Was ist ein mögliches Lernziel des Versuchs “Löslichkeitsprodukt qualitativ”?
Die SuS vergleichen die Löslichkeit unterschiedlicher Salze anhand des Ausfallens eines Feststoffes beim Mischen unterschiedlicher Salz-Lösungen
Beschreibe den Versuch “Löslichkeitsprodukt qualitativ”.
- Silbernitratlsg. + NaCl Lsg. in RG –> weißter Feststoff
- NaCl Lsg + Natriumnitratlsg. in RG –> bleibt klar
- Ag+ (aq) +Cl- (aq) ⟶ AgCl(s)
- beim Mischen der Ionen der beiden Salze ist ein Salz entstanden, das deutlich schlechter löslich ist als die Ausgangssalze
- RG –> nicht Natriumnitrat
–> Silberchlorid
- RG –> nicht Natriumnitrat
Welche Funktionsform hat der Versuch “Löslichkeitsprodukt qualitativ”?
- SV
- Problem
Was ist ein mögliches Lernziel des Versuchs “Löslichkeitsprodukt messen”?
Die SuS ermitteln das Löslichkeitsprodukt eines Hydroxidsalzes anhand der Messung des pH-Wertes einer gesättigten Lösung des Salzes
Beschreibe den Versuch “Löslichkeitsprodukt messen”.
- gesättigte Lösungen Magnesiumhydroxid und Calciumhydroxid
- pH Wert messen
- Mg hat niedrigeren PH als Calcium
-Löslichkeitsprodukt berechnen - Ca(OH)2 <–> Ca2+ + 2OH-
Welche Funktionsform hat der Versuch “Löslichkeitsprodukt messen”?
- SV
- Erarbeitung
Wie ist das Löslichkeitsprodukt definiert?
AB <–> A+ + B-
K = [A+]*[B-]
Was ist das Ionenprodukt?
Multiplikation der realen, in Lösungen vorhandenen
Konzentrationen
Wie berechnet man genau das Löslichkeitsprodukt beim Versuch “Löslichkeitsprodukt messen”?
- pH-Wert in Konz umrechnen: [H+] = 10^-pH
- ACHTUNG: Hydroxid Ionen, also pOH-Wert nehmen
- Konzentration Metallion aus Verhältnis in RG: - Ca(OH)2 <–> Ca2+ + 2OH- –> halb so viele Ca2+ wie OH-
- In Löslichkeitsprodukt einsetzen: KL = [Ca2+] * [OH-]^2
