Hilfe zum Massenwirkungsgesetz?
In einem 1-Liter-Kolben werden 2 mol Wasserstoff und 1 mol Iod bei 393 °C zur Reaktion gebracht. Die Gleichgewichtskonstante besitzt den Wert K = 60. Berechnen Sie die Gleichgewichtskonzentrationen
Ich weiß grade nicht wie ich das machen soll wäre nice wenn mir jemand hilft
2 Antworten
Moin,
zuerst stellst du mal die Reaktionsgleichung auf:
H2 (g) + I2 (g) ---><--- 2 HI (g)
Daran kannst du nämlich erkennen, dass immer wenn 1 Teilchen H2 mit 1 Teilchen I2 zusammenprallen und reagieren, zwei Teilchen HI dabei entstehen...
Und wenn 10 Teilchen H2 mit 10 Teilchen I2 reagieren, entstehen 20 Teilchen HI...
Und wenn 1 mol H2 mit 1 mol I2 reagieren, kommen 2 mol HI heraus, verstehst du?
Da deine Reaktion laut Aufgabentext in einem 1-L-Kolben stattfindet, sind sämtliche Mol-Werte immer pro Liter zu sehen, also in einer für das MWG erwünschten Konzentrationsangabe (mol/L).
Soweit, so klar, hoffe ich.
Das MWG für diese Reaktion lautet:
K = [HI]^2 / [H2] • [I2]
Den Wert von K kennen wir, er beträgt 60 (siehe Aufgabentext).
Es erhebt sich nun also die Frage, wie groß die einzelnen Konzentrationen aller Beteiligten im Gleichgewicht sind.
Um das herausfinden zu können, hilft die obere Überlegung zum Reaktionsablauf (1 Teilchen + 1 Teilchen...) und natürlich, was am Anfang (vor Einsetzen der Reaktion) an Ausgangsmengen vorhanden war.
Dann gilt:
Am Anfang hattest du 2 mol H2 und 1 mol I2 und 0 mol HI.
Nun beginnt die Reaktion. Dabei reagiert ein nicht bekannter Teil x vom H2 mit einem ebenso großen Teil x vom I2 zu 2x HI, weil ja immer ein bestimmter Teil vom H2 mit einem gleichgroßen Teil vom I2 zu zweimal so viel HI reagiert, verstehst du?
Das heißt, dass du im Gleichgewicht
2 mol – x mol H2
1 mol – x mol I2 und
2x mol HI hast.
Damit hast du den Ansatz für dein MWG:
60 = [2x]^2 / [2 – x] • [1 – x]
Das musst du nun nur noch nach x auflösen, was du mit Hilfe der p/q-Formel für quadratische Gleichungen tun kannst.
Dabei wirst du zwei Lösungen für x erhalten (Lösungen der quadratischen Funktion). Aber davon wird nur eine sinnvoll sein, weil die andere entweder ein negativer Wert sein wird, was für dein Problem unlogisch ist, weil es keine negativen Konzentrationen gibt. Oder der andere x-Wert wird mindestens größer als 1, wahrscheinlich aber sogar größer als 2 sein, was ebenso unlogisch ist, weil von 1 mol I2 nicht mehr als eben dieses Mol wegreagieren kann bzw. nicht mehr als 2 mol H2 reagieren können.
Wenn du also das "richtige" x ermittelt hast, kennst du den Teil, der vom H2 bzw. I2 im Gleichgewicht reagiert.
Der doppelte x-Wert ist dann deine Menge HI (bzw. die Konzentration, weil es ja pro Liter ist).
Und wenn du den x-Wert von den 2 mol H2 bzw. dem 1 mol I2 abziehst, hast du auch die Konzentrationen dieser Reaktanden.
Und nun viel Spaß beim Rechnen; das schaffst du allein, ich glaube an dich!!
LG von der Waterkant
Na, na, die p/q-Formel darfst du doch erst verwenden, wenn du die quadratische Gleichung in die Normalform gebracht hast. Und die ist nicht nur "= 0", sondern beginnt immer mit "x^2", also ohne Faktor davor!
ja habs auch gesehen habe ~~0,98 raus passt das ?
Hab's jetzt nicht nachgerechnet, ist aber ein logischer Wert, denn wenn x = 0,98 ist, hättest du im GG (2 • 0,98 =) 1,96 mol/L HI, (2 – 0,98 =) 1,02 mol/L H2 und (1 – 0,98 =) 0,2 mol/L I2, was jeweils nicht nur möglich ist, sondern auch dazu passt, dass deine Gleichgewichtskonstante K = 60 beträgt (denn wenn K >> 1 ist, liegt das GG stark auf der Seite der Produkte, hier also auf der Seite des HIs).
- Reaktionsgleichung aufstellen
- daraus Massenwirkungsgesetz aufstellen
- überlegen wie du die Gleichgewichtskonzentrationen mit den bekannten Werten und einer Unbekannten ausdrücken könntest
- danach umformen, einsetzen, ausrechnen
Aber wie soll man das MWG aufstellen wenn die Konzentrationen nicht im Gleichgewicht sind ..
du kannst es einfach erstmal allgemein aufstellen, ohne Werte einzusetzen
jetzt musst du dir wie gesagt überlegen, wie du die Gleichgewichtskonzentrationen anders ausdrücken könntest
also nennen wir c(HI) einfach mal x
c(I2) muss ja c0(I2) minus irgendetwas sein. (c0 soll die Anfangskonzentration sein)
aus der Reaktionsgleichung erfährt man, dass aus aus einem Teil I2 zwei Teile HI entstehen.
daraus kann man schließen: c(I2)= c0(I2) - 0,5x
Analog beim H2
Wenn man das alles in das MWG einsetzt, muss man die Gleichung halt noch nach x auflösen
Wenn man ich 29x^2-90x-60 in die pq-Formel einsetzt kommt am ende für x 90,6 raus das hört sich aber unlogisch an .. was habe ich falsch gemacht ?