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Aufgabensammlung für das Fach Chemie in der Schule
Kinetik und Massenwirkungsgesetz - wenn alles im Gleichgewicht ist ...
Kinetik - Versuche und Esterreaktion
Aufgabe 1
Untersuchung der Reaktionsgeschwindigkeit der Reaktion von Magnesium mit Salzsäure (Schülerversuch)
Machen Sie sich zu allen Versuchsbeobachtungen während der Versuche Notizen.
Chemikalien: 3 cm Mg-Band (30 mg), 50 ml 0,8 mol/l HCl, Kupfersulfatlösung
Versuch 1. Geben Sie ein Stück Magnesium Band in 50 ml Salzsäure und stoppen Sie die Zeit, bis sich das Mg aufgelöst hat.
Versuch 2.Rollen Sie in einem zweiten Versuch das Stück Mg zusammen und wiederholen Sie damit den Versuch 1.
Versuch 3. Fügen Sie zu der Lösung der Salzsäure 2-3 Tropfen Kupfersulfatlösung hinzu und wiederholen Sie mit dieser Lösung den Versuch 1.
Aufgaben:
a. Fertigen Sie ein genaues Versuchsprotokoll an. Schreiben Sie dazu auch die Reaktionsgleichung der Reaktion auf.
b. Definieren Sie den Begriff "Reaktionsgeschwindigkeit" und erläutern Sie das Verfahren, mit dem diese bei den durchgeführten Versuchen gemessen wird.
c. Zeigen Sie durch Berechnung der eingesetzten Stoffmengenkonzentrationen, daß das benutzte Verfahren bei den durchgeführten Versuchen anwendbar ist.
d. Werten Sie die Ergebnisse von Versuch 1) und 2) im Vergleich zueinander aus. Interpretieren und erklären Sie die gefundenen Unterschiede in den Werten.
e. Interpretieren Sie Versuch 3) in Hinblick auf die Möglichkeiten zur Beeinflussung der Reaktionsgeschwindigkeit.
Aufgabe 2
Reaktion von Natriumthiosulfat mit Salzsäure
Bei der Reaktion von Natriumthioslfat Na2S2O3 mit Salzsäure entstehen Schwfel und Schwefeldioxid. In dem bekannten Versuch mit einem Gemisch von 20 ml Natriumthiosulfatlösung (0,2 mol/l), 30 ml Wasser und 5 ml Salzsäure (2 mol/l) erhielt man bei verschiedenen Temperaturen die in der Tabelle festgehaltenen Reaktionszeiten. (Zeit bis zur Entstehung einer bestimmten, kleinen und immer gleichen Menge Schwefel.)
Temperatur °C 14,5 19,5 25,0 31,5 50,5 | Reaktionszeit s 90 63 47 29 10 |
Aufgaben
a) Formulieren Sie die Reaktionsgleichung der Reaktion und berechnen Sie die eingesetzten Konzentrationen.
b) Erläutern Sie die Durchführung des Versuches, bewerten Sie die eingesetzten Konzentrationen und begründen Sie, inwiefern der Kehrwert der Reaktionszeit ein Maß für die Reaktionsgeschwindigkeit ist.
c) Zeichnen Sie ein Diagramm zur Darstellung der Abhängigkeit der Reaktionsgeschwindigkeit von der Temperatur.
d) Bestimmen Sie anhand des Diagramms quantitativ, welche Beziehung zwischen der Reaktionsgeschwindigkeit und der Temperatur besteht und interpretieren und begründen Sie die Beziehung.
29 ml Ethanol, 33 ml Aceton und 28 ml Essigsäure werden einige Stunden unter dem Rückflußkühler erhitzt. Man entnimmt in bestimmten Zeitabständen dem Reaktionsgemisch Proben von 3 ml, die man mit 1 mol/l NaOH titriert.
Dichten: Essigsäure(CH3COOH) 1,05 g/ml
Ethanol (C2H5OH) 0,789 g/ml
Atommassen: H 1u, C 12u, O 16u
Die aufgenommenen Daten werden in folgender Tabelle zusammengefaßt:
Zeit (s) | Verbrauch 1 mol/l NaOH | Konzentration der HAc in der Lösung |
0,00 | 16,32 | |
20,00 | 15,67 | |
40,00 | 14,93 | |
60,00 | 14,28 | |
80,00 | 13,73 | |
100,00 | 13,24 | |
140,00 | 12,42 | |
180,00 | 11,77 | |
220,00 | 11,22 | |
260,00 | 10,78 | |
300,00 | 10,38 | |
340,00 | 10,05 | |
400,00 | 9,65 | |
460,00 | 9,31 | |
520,00 | 9,03 | |
620,00 | 8,65 | |
680,00 | 8,47 | |
740,00 | 8,30 | |
820,00 | 8,13 | |
900,00 | 7,96 | |
980,00 | 7,83 | |
1060,00 | 7,71 | |
1140,00 | 7,60 | |
1220,00 | 7,50 | |
1300,00 | 7,43 | |
1380,00 | 7,35 | |
1460,00 | 7,29 | |
1540,00 | 7,2 | |
1800,00 | 7,2 |
Aufgaben
a) Formulieren Sie die Reaktionsgleichung der abgelaufenen Reaktion und berechnen Sie die eingesetzten Konzentrationen von Essigsäure und Ethanol zu Beginn der Reaktion aus den eingesetzten Volumina. Erläutern Sie die Funktion des Acetons.
b) Werten Sie die Tabelle aus und berechnen Sie dazu die jeweils aktuelle Konzentration der Essigsäure zum Zeitpunkt t. Geben Sie für t= 60 s die Konzentration aller in der Lösung vorhandenen Stoffe an. (kurze Rechnung)
c) Zeichnen Sie ein Diagramm zur graphischen Darstellung Ihrer
Berechnung von b)
d) Beschreiben Sie den Graphen.
e) Interpretieren Sie den Graphen in Hinblick auf den Verlauf chemischer Reaktionen.
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