Das Massenwirkungsgesetz (MWG)

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Das Massenwirkungsgesetz (MWG)
kinetische Herleitung
?AA ?BB ?CC ?DD
vrück k2 ? cC?C ? cD?D
vhin k1 ? cA?A ? cB?B
im Gleichgewichts-Zustand gilt vhin
vrück
(cA?A?cB?B)
k1 ? cA?A ? cB?B

k2 ? cC?C ? cD?D
cC?C ? cD?D cA?A ? cB?B
k1 k2 ?
k2
cC?C ? cD?D cA?A ? cB?B
k1 k2 K
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Das Massenwirkungsgesetz (MWG)
?AA ?BB ?CC ?DD
Diese Gleichung heißt Massenwirkungsgesetz der
obigen Reaktion. Es gilt nur im GG-Zustand.
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Übung
Stelle die Massenwirkungsgesetze auf und gib die
Einheiten der GG-Konstanten an!

• HCOO-C4H9 H2O D HCOOH C4H9OH

a) Verseifung von Ameisensäure-butyl-Ester b)
Oxidation von Fe2 zu Fe3 mit Chrom(VI)-Ionen,
welche dabei zu Cr3 reduziert werden c) Br- 3
BrO4- D 4 BrO3- d) S2O82- Pb2 D 2SO42-
Pb4 e) Addition von Brom an Ethen
b) 3Fe2 Cr6 D 3Fe3 Cr3
ohne Einheit
c) Br- 3 BrO4- D 4 BrO3-
ohne Einheit
d) S2O82- Pb2 D 2SO42- Pb4
ohne Einheit
e) CH2CH2 Br2 D CH2Br-CH2Br
Einheit
Einheit
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Vereinfachung
Wenn ??0 (d.h. es entstehen genau so viele
Teilchen, wie verbraucht werden), so kann man im
MWG anstelle der Konzentrationen einfach die
Stoffmengen einsetzen.
Beweis
A 2B D 3C
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Berechne die Gleichgewichts-Konstante für die
Bildung von Essigsäure-Pentyl-Ester, wenn bekannt
ist, dass im Gleichgewichts-Zustand folgende
Stoffmengen vorliegen a) geg
b) geg
nSäure 0,05 mol nAlkohol 0,2 mol nEster
1,13 mol nWasser 0,35 mol
nSäure 180 mol nEster 137 mol nWasser 520
mol nAlkohol 10 mol
Reaktionsgleichung CH3COOH HO-C5H11
CH3COO-C5H11 H2O
1,13mol ? 0,35mol 0,05mol ? 0,2mol
137mol ? 520mol 180mol ? 10mol
K
K
39,55
39,58
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Anwendungsaufgabe 1
Bei der Reaktion von 5 mol Essigsäure und 3 mol
Ethanol sind bis zur Einstellung des chemischen
Gleichgewichts 2,43 mol Essigsäureethylester
entstanden. Wie groß ist die Gleichgewichtskonstan
te KC?
Lösung
2,43 mol
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Schrittfolge für MWG-Aufgaben
Reaktionsgleichung aufstellen
Anfangs-Konzentrationen (bzw. Stoffmengen)
notieren
Gleichgewichts-Konzentrationen ermitteln
MWG aufstellen
Einsetzen der GG-Daten ins MWG
Berechnen der unbekannten Größen
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Kopie
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Anwendungsaufgabe 2
12mol Ethansäure und 690g Ethanol werden zu Ester
umgesetzt. Die eingesetzte Essigsäure war in 5mol
Wasser gelöst. Man weiß KC 4.   a) Berechne
die Ester-Stoffmenge im Gleichgewicht!   b)
Berechne die Ausbeute ?!
CH3COOH C2H5OH D CH3COO-C2H5 H2O
12 mol 0 mol 5 mol
15 mol
x
12 x 15-x x 5 x
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Anwendungsaufgabe 2
CH3COOH C2H5OH D CH3COO-C2H5 H2O
12 mol 15mol 0 mol 5 mol
12 x 15-x x 5 x
solve ( ... ,x)
... x 8,124 ? nEster 8,124 mol
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Anwendungsaufgabe 2
12mol Ethansäure und 15mol Ethanol werden zu
Ester umgesetzt. Die eingesetzte Säure war in
5mol Wasser gelöst. Man weiß KC 4.   b)
Berechne die Ausbeute ?!
CH3COOH C2H5OH D CH3COO-C4H9 H2O

• Unterschuss-Edukt sind 12 mol Essigsäure
• Daraus sind max. 12 mol Ester bildbar
• Praxis nEster 8,124 mol

• ?

0,667 66,7
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Anwendungsaufgabe 3
Für das Gleichgewicht CO 2H2 D CH3OH ist bei
225 C Im GG-Zustand ist
und Berechne die
Methanol-Konzentration im GG!
CO 2H2 D CH3OH
0,075 mol/l 0,06 mol/l x mol/l

entfällt
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Anwendungsaufgabe 3
CO 2H2 D CH3OH
0,075 mol/l 0,06 mol/l x mol/l

x 0,0027 mol/l
Antwortsatz Im GG beträgt die Methanol-Konzentrat
ion 0,0027 mol/l.