Ziemliche viele (kleine) Aufgaben zur Kinetik und zum MWG

1. Wieviel mol sind

2. Wieviel mol sind

3. Wieviel mol/l sind folgende Lösungen:

 3: Schreibe die Reaktion von HCl mit NaOH auf:
Vor der Reaktion werden eingesetzt:
2 mol HCl und 2 mol NaOH.
3mol HCl und 2 mol NaOH .
2 mol HCl und 5 mol NaOH .
Wieviel ist nach der Reaktion von welchem Stoff jeweils in dem Reaktionsgefäß?

Zu 1, 2 5, 6:

Säure wird mit Natronlauge titriert:
Man verbraucht 6 ml 0,1 mol/l NaOH zur Neutralisation von 25 ml HCl.
Man verbraucht 12 ml 1 mol/l NaOH zur Neutralisation von 5 ml HAc.
Man verbraucht 6 ml 2 mol/l NaOH zur Neutralisation von 2 ml HCl.
Man verbraucht 0,5 ml 0,1 mol/l NaOH zur Neutralisation von 2ml HCl.

Berechne a) wieviel mol/l die Säure enthielt.
b) Wieviel g in 1 l der Säure gelöst waren.
c) Wieviel g in der titrierten Menge gelöst waren.

Definiere die Begriffe: Umschlagspunkt, Indikator, Säure, Base, Lösungsmittel, Lösung, Molarität, Konzentration

Namen und Formeln
Kalilauge Natriumacetat
Magnesiumhydroxid Natronlauge
Schwefelsäure Phosphorsäure
Essigsäure Kaliumpermanganat


Das mußt du können:

1. Den Versuch zur zeitlichen Verfolgung der Esterreaktion beschreiben, erklären, durchführen und auswerten.
a) Versuchsaufbau und Funktion der Geräte.
b) Methodik der Analyse.
c) quantitative Auswertung in Bezug auf alle Stoffe, die am Umsatz beteiligt sind.
d) Fehlerdiskussion

2. Die eingesetzten Volumina in mol/l umrechnen.

3. Ein Diagramm zeichnen, beschreiben und auswerten können

4. Die Reaktionsgeschwindigkeit definieren.

5. Die Reaktionsgeschwindigkeit zu einem bestimmten Zeitpunkt t graphisch bestimmen.

Aufgabe:

Zur Untersuchung des Ablaufs der Esterreaktion werden 19,7 ml Methanol (CH3OH)(das enstpricht 0,5 mol) und 18,8 ml Methansäure (CHOOH) (0,5 mol) vermischt. (t = 0) . Man entnimmt in gewissen Zeitabständen mit einer Pipette 3 ml Proben aus dem Reaktionsgemisch und titriert sie mit 1 mol/l NaOH.

t (min) 0 2 5 10 15 20 25 35
---------------------------------------------------------------
NaOH 38,8 27,0 20,8 19,6 19,1 18,8 18,8
(Verbr.)
ml

a) Zeichnen Sie Aufbau und beschreiben Sie die Durchführung des Versuchs.

b) Zeichnen Sie ein Diagramm zur Veranschaulichung des Versuchsergebnisses.

c) Beschreiben Sie das Diagramm.

d)Beschreiben Sie mit Hilfe dieses Diagramms das Ergebnis des Versuches und werten Sie es allgemein hinsichtlich des Verlaufs chemischer Reaktionen aus.

e) Bestimmen Sie die Reaktionsgeschwindigkeit zum Zeit punkt t = 5 min.

Naqmen und Formeln
Natriumhydroxid HCl dissoziiert in Wasser
Kaliumchlorid Magnesiumchloriddiss. in Wasser
Magnesiumchlorid Kaliumchlorid diss.in Wasser
Magnesiumbromid H2SO4 tut es auch.

Das kannst Du:

1. Die beiden vorherigen Kontrollzettel bearbeiten und lösen.

2. Den Begriff Reaktionsgeschwindigkeit erklären und an verschiedenen Reaktionen (Ester - , Salzsäure - MG) definieren und bestimmen.

3. Graphen korrekt zeichnen und beschreiben.

4. beide Methoden zur Aufstellung des Geschwindigkeitsgesetzes anwenden:
- über die aktuelle Geschwindigkeit
- über die Anfangsreaktionsgeschwindigkeit

5. Du weißt, welche Bedingungen erfüllt sein müssen, um mit der Anfangsreaktionsgeschwindigkeit zu arbeiten.

6. Das Geschwindigkeitsgesetz für eine Reaktion aufstellen und seine Aussage beschreiben. (beide Methoden)

Aufgabe: Reaktionsordnung der katalytischen Zersetzung von Wasserstoffperoxid

Wasserstoffperoxid wird durch Braunstein MnO2 katalytisch zersetzt. Dabei wird Sauerstoff frei. Der Verlauf dieser Reaktion läßt sich verfolgen, indem man das Volumen des entstehenden Gases V(O2) in Abhängigkeit von der Zeit bestimmt.

t (min) 0 1 2 3 4 5 6 7 8 unendl
V(O2) ml 0 36 53 64 71 76 80 82 84 90
V(u) - V (t)

a) Formuliere die Reaktionsgleichung für diese Reaktion.

b) Inwiefern ist die Differenz V(unendl) - V(t) ein Maß für die Konzentration an Wasserstoffperoxid?

c) Stelle den Reaktionsverlauf graphisch dar.

d) Best imme das Geschwindigkeitsgesetz dieser Reaktion in Abhängigkeit von der Konzentration an Wasserstoffperoxid. Beschreibe das Verfahren, das du anwendest und begründe es.

Aufgabe: Lies und bearbeite im Buch die Seiten 72 und 73. Der beschriebene Versuch 1 hat die gleiche Stöchiometrie wie die Reaktion von HCl mit Mg.

Bei welchem der von uns durchgeführten Experimente kann man das beschriebene Verfahren anwenden?

Aufgabe: Lies und bearbeite im Buch Seite 74 bis: "Konzentrations - und Temperaturabhängigkeit. Beschrieben wird die Reaktion auf Seite 75,
Versuch 2.

Zu Versuch 2, Seite 75

Vereinfachend werden hier die Konzentrationen durch die Volumina ersetzt, die ja den Konzentrationen proportional sind. (Für Mg - HCl mußt du die Konzentrationen berechnen können).
Man stoppt die Zeit, die man benötigt, bis das Kreuz auf dem Blatt Papier nicht mehr sichtbar ist. Dieses ist schon bei einer sehr geringen Schwefelmenge der Fall! Welches Verfahren wendet man also an?

v(S2O3) in ml v (HCl) in ml t Reaktionszeit (s) 1/t
50 5
40 5
30 5
20 5
20 5

Löse also Aufgabe a und b zu Versuch 2 und stelle das Geschwindigkeitsgesetz auf.

Alles geht also ganz einfach:
1. Reaktionsgleichung aufschreiben

2. Methode erkennen:

a) Anfangsreaktionsgeschwindigkeit: Man beobachtet die Reaktion nur zu Beginn, wenn die Konzentration der Stoffe groß ist und sich noch nicht viel ändert. Man stoppt die Beobachtung, sobald eine bestimmte Menge von einem Stoff enstanden ist.

Man berechnet die Reaktionsgeschwindigkeit für die jeweiligen Konzentrationen: meist 1/t

Man zeichnet den Graphen 1/t gegen die Konzentration

Man bestimmt das Geschwindigkeitsgesetz, z. B. durch Quadrieren der x-Achse.

b) Aktuelle Reaktionsgeschwindigkeit: Meist am äquimolaren Ansatz zu erkennen, wobei die Reaktion über längere Zeit beobachtet wird.

Man zeichnet den Graphen Konzentration gegen die Zeit.

Man zeichnet Tangenten an den Graphen und bestimmt für die jeweiligen Punkte die Steigung. Das ist die Reaktionsgeschwindigkeit zu dem fraglichen Zeitpunkt. Diese wird durch die Konzentration an eben diesem Zeitpunkt bestimmt.

Man zeichnet die Reaktiongeschwindigkeit in ein Diagramm gegen die jeweilige Konzentration.

Man bestimmt das Geschwindigkeitsgesetz, z. B. durch Quadrieren der x-Achse.


Das kannst Du

1. Molaritäten berechnen

2. Molaritäten berechnen, die durch Verdünnung entstehen

3. Verfahren beherrschen, um die Ordnung einer Reaktion zu bestimmen
a) Anfangsreaktionsgeschwindigkeit
b) aktuelle Reaktionsgeschwindigkeit
b1) Tangentenmethode
b2) "mathematische Methode"

3. 1. Methoden zur Bestimmung der Geschwindigkeitskonstanten k anwendenn und angeben

4. Die Ordnung einer Reaktion richtig angeben und interpretieren

5. Die RGT - Regel richtig angeben und interpretieren

6. Die wichtigsten Grundzüge der Kollisionstheorie darstellen

6.1. Abhängigkeiten der Geschwindigkeitskonstanten k angeben und erklären

7. Boltzmann-Verteilungen für verschiedene Temperaturen erkennen und beschreiben

8. Die Arrheniusgleichung aufschreiben und interpretieren

9. Die Aktivierungsenergie einer Reaktion aus den enstprechenden Daten bestimmen

10 Den Begriff Aktivierungsenergie richtig interpretieren (zusammen mit 7)
a) mittlere kinetische Energie aller Teilchen
b) mittlere kinetische Energie aller reaktionsfähigen Teilchen
c) Mindestenergie eines Teilchens, um zu reagieren


Aufgaben:

Lesen im Buch: Seite 73 - 78, die mathematischen Ableitungen (Kasten S. 77) mußt du nicht darstellen können.

Besonders wichtig und als Nachbereitung zum Unterricht sorgfältig durcharbeiten:
S. 80 - 81 : Arrheniusgleichung - Stoßtheorie - Boltzmannverteilung - Aktivierungsenrgie

Schriftlich bearbeiten: Buch S. 80 Aufgabe 2 (Graphen zeichnen!)






Fragen:

1. Was versteht man unter der Reaktionsordnung?

2. Was versteht man unter der Gesamtordnung einer Reaktion?

3. Welche Aussage macht die Geschwindigkonstante eines Geschwindigkeits-gesetzes?

4. Unter welchen Voraussetzungen ist die Methode der Anfangsreaktionsgeschwindigkeit anwendbar?

5. Welche Vorteile, welche Nachteile bieten die jeweiligen Methdoen zur Bestimmung der Reaktionsgeschwindigkeit?

7. Wie lautet die Arrhendiusgleichung? Welche Aussage macht sie?

8. Wenn man 10 ml 0,2 mol/l HCl hat und verdünnt sie auf 70 ml, welche Molarität hat die Lösung?

9. Welche Vor- und welche Nachteile hat die "Tangentenmethode"?

10. Berechne : log 10, log 3, log 1/10, log 0,0001, log 0,24

11. Berechne : ln 5, ln 7,3 ln 2,4 ln 0,004

12. Was versteht man unter der Boltzmann Verteilung?

13. Wie verändert sich die Boltzmanverteilung mit steigender Temperatur?

14. Wie lautet die RGT - Regel?

15. Welcher Zusammenhang besteht zwischen RGT - Regel und Soßtheorie?

16 Was vfersteht man unter der Aktivierungsenergie?

17. Warum ist die Aktivierungsenergie praktisch nicht temperaturabhängig?

18. Wie verändert sich die Boltzmann - Verteilung mit steigender Temperatur?

19. Wie bestimmt man die Aktivierungsenergie?

20. Wie hießen Arrhenius und Boltzmann mit Vornamen?


Das kannst du:

1. Du beherrscht die Rechenregeln der Grundrechenarten. (Addieren, Subtrahieren, Multiplizieren, Dividieren, Potenzieren, Logarithmieren, Klammerregeln, ...)

2. Du kannst eine quadratische Gleichung lösen.

3. Du kennst deinen Taschenrechner, kannst ihn bedienen und die ausgegebenen Ergebnisse richtig ablesen (gilt besonders für potenzielle Ausdrücke).

4. Ausbeuteberechnungen: Wieviel mol Ester bildet sich.......

5.Arrheniusgleichung: Aussge, Interpretation, Auswertung

6. Interpretation und Anwendung des Begriffs Aktivierrungsenergie.

7. Boltzmann Verteilung, Abhängigkeit von der Temperatur: Wie sehen die Kurven aus?

8. Kinetik Auswertung: Welche Ordnung hat die Reaktion und was bedeutet diese Angabe? (1/t ------> t bzw. ln t ------>t).

9. Bestimmung, Aussage und Interpretation der Geschwindigkeitskonstanten.

10. Die Boltzmann Konstante: Warum führte Boltzmann sie ein?

11. RGT - Regel, Anwendung und Begründung.

12. Prinzip von Le Chatelier: Anwendung, Auswertung, Interpreation.

13. Löslichkeit von Stoffen: Gitterenergie - Hydratationsenergie

14. Massenwirkungsgesetz: Kinetische Ableitung, Aussage, Interpretation, Anwendung Beispiel Esterreaktion, Prinzip von Le Chatelier