Reaktionskinetik und Massenwirkungsgesetz

 

Name....................................................................

 

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

 

a) Stellen Sie die Temperatur der Salzsäure vor der Reaktion fest.

 

b) Messen Sie die Zeit, die vergeht, bis die Salzsäure ein Stück Mg-Band aufgelöst hat.

 

c) Erwärmen  Sie 50 ml frische  Salzsäure auf 30 °C und 40°C (wenn es mehr oder weniger ist, bitte den Wert notieren).

 

 

 

Wiederholen Sie mit dieser Lösung den Versuch b)

 

d) Rollen Sie das Stück Mg zusammen und wiederholen Sie damit den Versuch b)

 

e) Fügen Sie zu der Lösung der Salzsäure 2-3 Tropfen Kupfersulfatlösung hinzu und wiederholen Sie mit dieser Lösung den Versuch b)

 

Aufgaben:

1.1. Fertigen Sie ein genaues Versuchsprotokoll an. Schreiben Sie dazu auch  die Reaktionsgleichung der Reaktion auf.

 

1.2. Definieren Sie den Begriff "Reaktionsgeschwindigkeit" und erläutern Sie das Verfahren, mit dem  diese bei den durchgeführten Versuchen gemessen wird.

 

1.3. Zeigen Sie durch Berechnung der eingesetzten Stoffmengenkonzentrationen, daß das benutzte Verfahren bei den durchgeführten Versuchen anwendbar ist.

 

1.4. Werten Sie die Ergebnisse von Versuch b) und c) im Vergleich zueinander aus. Interpretieren und erklären Sie

die gefundenen Werte und versuchen Sie ein Gesetz aufzustellen. Stellen Sie das Ergebnis auch graphisch dar.

 

1.5. Interpretieren Sie Versuch d) in Hinblick auf die Reaktionsgeschwindigkeit.

 

1.6.  Interpretieren Sie Versuch e) in Hinblick auf die Reaktionsgeschwindigkeit.

 

 

 

 

Aufgabe 2

Versuch: Untersuchung der Reaktion von Salzsäure mit Magnesium

 

Zur Untersuchung der Kinetik der Reaktion von Salzsäure mit Magnesium bringt man jeweils eine kleine Menge Magnesium

 mit einem großen Überschuß Salzsäure zur Reaktion. Dabei wird in mehreren Versuchsreihen die Konzentration der Salzsäure variiert.

Man nimmt jeweils eine Wertetabelle auf, indem man zu verschiedenen Zeitpunkten die jeweils gebildeten Volumina an Wasserstoff mißt.

 

 

                       

Zeit (s)	0,5                                       mol/l HCl	0,6 mol/l HCl	0,7 mol/l HCl	0,8 mol/l HCl	0,9 mol/l HCl	1,0 mol/l HCl
10	3,9	5,66	7,66	10,0	12,75	15,66
15	5,87	8,5	11,5	15,0	19,12	23,5
30	11,75	17,0	23,0	30,0	38,25	47,0
60	23,5	34,0	46,0	60,0	76,5	94,0
90	35,25	51,0	69,0	90,0	114,75	141,0

                                               

 (angegeben ist die zu den jeweiligen Zeitpunkten bei entsprechenden     Konzentrationen der   Salzsäure gebildete Wasserstoff in ml)                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                              

 a)Zeichnen Sie die Menge des gebildeten Wasserstoffs in Abhängigkeit von der Zeit für die Konzentration von HCl = 0,5 bis 0,1 mol/l in ein Koordinatensystem.

 

b) Beschreiben Sie das in a) gezeichnete Diagramm.

 

c) Interpretieren Sie das in a) gezeichnete Diagramm in Hinblick auf den Begriff Reaktionsgeschwindigkeit und die Parameter, die diese hier bestimmen.

 

d) Bestimmen Sie (graphisch oder rechnerisch) die Reaktionsgeschwindigkeiten bei den verschiedenen Konzentrationen

 der HCl und stellen Sie diese in Abhängigkeit von der Konzentration der HCl in einer Tabelle und graphisch dar.

 

e) Bestimmen Sie das Geschwindigkeitsgesetz der Reaktion und geben Sie das Verfahren an, mit dessen Hilfe dieses Gesetz

ermittelt wurde. Erläutern Sie die Aussage des Gesetzes.

 

 

Aufgabe 3

Esterreaktion

 

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) Bestimmen Sie die Reaktionsgeschwindigkeit zum Zeitpunkt t = 20 und t = 1500 und begründen Sie die Unterschiede.

 

f) Geben Sie eine allgmeine Interpretation des Graphen in Hinblick auf den Verlauf chemischer Reaktionen.

 

 

 

 

Lösung
 

Zeit (s)	Verbrauch 1 mol/l
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

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Nr.	Zeit	-
	s	-
1	0,00	5,44
2	20,00	5,23
3	40,00	4,98
4	60,00	4,76
5	80,00	4,58
6	100,00	4,41
7	120,00	4,27
8	140,00	4,14
9	160,00	4,03
10	180,00	3,92
11	200,00	3,83
12	220,00	3,74
13	240,00	3,66
14	260,00	3,59
15	280,00	3,52
16	300,00	3,46
17	320,00	3,40
18	340,00	3,35
19	360,00	3,31
20	380,00	3,26
21	400,00	3,22
22	420,00	3,18
23	440,00	3,14
24	460,00	3,11
25	480,00	3,07
26	500,00	3,04
27	520,00	3,01
28	540,00	2,98
29	560,00	2,96
30	580,00	2,93
31	600,00	2,91
32	620,00	2,88
33	640,00	2,86
34	660,00	2,84
35	680,00	2,83
36	700,00	2,81
37	720,00	2,79
38	740,00	2,77
39	760,00	2,76
40	780,00	2,74
41	800,00	2,72
42	820,00	2,71
43	840,00	2,69
44	860,00	2,68
45	880,00	2,67
46	900,00	2,65
47	920,00	2,64
48	940,00	2,63
49	960,00	2,62
50	980,00	2,61
51	1000,00	2,60
52	1020,00	2,59
53	1040,00	2,58
54	1060,00	2,57
55	1080,00	2,56
56	1100,00	2,55
57	1120,00	2,55
58	1140,00	2,53
59	1160,00	2,53
60	1180,00	2,52
61	1200,00	2,51
62	1220,00	2,50
63	1240,00	2,50
64	1260,00	2,49
65	1280,00	2,48
66	1300,00	2,48
67	1320,00	2,47
68	1340,00	2,46
69	1360,00	2,46
70	1380,00	2,45
71	1400,00	2,44
72	1420,00	2,44
73	1440,00	2,44
74	1460,00	2,43
75	1480,00	2,43
76	1500,00	2,4