Wie löse ich die folgende Chemieaufgabe?
Bei der Wassersynthese sind die Anfangsstoffmengen von Wasserstoff (2mol) und Sauerstoff (1mol) gegeben. Das Reaktionsvolumen beträgt 1 Liter. Im Gleichgewichtszustand wird 66,66 Prozent der maximal möglichen Wassermenge gebildet. Berechnen Sie die Gleichgewichtskonstante Kc. Bisher bin ich soweit gekommen dass ich aus den Stoffmengen die Anfangskonzentrationen der Stoffe berechnet habe aber weiter komme ich nicht.
3 Antworten
PeterJohann hat Dir einen Lösungsvorschlag gegeben. Ich möchte aber die Aufgabe an sich stark kritisieren.
1. Wenn man das Idealgemenge aus Wasserstoff und Sauerstoff zündet, dann liegt das Gleichgewicht dieser Redoxreaktion praktisch vollständig auf der Seite des Wassers.
2. n(Wasserstoff) = 2 mol und n(Sauerstoff) = 1 mol sollen in ein Reaktionsgefäß vom Volumen V = 1 L überführt werden. Diese Stoffmengen an den beiden Gasen haben bei Normaldruck und Labortemperatur ein Volumen von V ≈ 72,6 L. Dieses hochexplosive Gasgemenge soll also auf das kleine Volumen des Reaktionsgefäßes zusammengepresst werden. Ich möchte bei diesem Versuch nicht dabei sein, denn die Reaktion findet als gewalige Explosion schon vorher statt.
Schlussfolgerung: Eine sinnlose Aufgabe, wenn man sich um das chemische Geschehen bei der Wassersynthese überhaupt nicht kümmert.
Oberhalb der 1500°C wäre die Reaktion denkbar, zumindest bei niederem Druck. Keine Ahnung, wie es bei dem hier vorgegebenen höheren Druck aussieht.
Natürlich hast Du völlig recht, dass die Aufgabe unsinnig ist. Deshalb mein etwa gehässiger Kommentar zur Waldorfschule.
Anthroposophenchemie halt, i.e. , kein Bezug zur Realität :)
Eine Gleichgewichtskonstante kannst Du über die Konzentrationen berechnen. Im Internet findet man oft als Beispiel die Reaktion
1) aA + bB <--> cC + dD,
für die sich die Gleichgewichtskonstante K ergibt
2) K=[C]^c * [D]^d / ([A]^a * [B]^b).
das ^ steht für "hoch", also "C hoch c", die eckigen Klammern [ ] stehen für die Konzentration. A und B sind die Edukte und C, D die Produkte. a, b, c und d sind die Anzahl der jeweiligen Moleküle (stöchiometrische Faktoren); in der Knallgasreaktion wäre es dann
3) 2H2 + O2 <--> 2H2O (das Produkt D exisitiert hier nicht und kann daher weg).
4) K = [H2O]^2 / ([H2]^2 * [O2])
Jetzt musst Du nur noch die Konzentrationen im Gleichgewicht berechnen und in Gleichung 4 einsetzen. Wenn alles umgesetzt würde bekäme man 2 M H2O, es wurden aber nur 67 % umgesetzt, das restliche Drittel liegt noch als H2 und O2 vor (siehe Gleichung 3).
Kann man bei gutefrage auch Gleichungen einbauen?
Klingt ein bisschen nach Walldorfschule :)
Aber wenn man einfach von den Angaben ausgeht:
66.66% der maximal möglichen Wassermenge sind einfach 66.66% von 1mol H2O
D.h. es liegen je 33.33% der unreagierten Ausgangsstoffe (2*0.3333mol H2 und 1*0.3333mol O2 im Gleichgewichtspunkt vor (weil die Ausgangsmassen im stöchiometrischen Verhältnis vorlagen)-
Da das Reaktionsvolumen gleich bleibt und netterweise 1l beträgt, muss man nur die Konzentrationen in mol/l in die K-Formel eingeben.
Es müsste dann 0.3333 rauskommen...
Oh Mann, wie peinlich - Altwerden ist nichts für Feiglinge :)
Der mit "Waldorfschule" beabsichtigten Kritik an der Aufgabe stimme ich zu - ich kenne solche sinnfreien Aufgaben aber aus ganz normalen Schulen, in denen Lehrer fachfremden Unterricht geben müssen.
Dem Ergebnis widerspreche ich aber. Beginnend - aber nicht endend - bei der Prämisse
> 66.66% von 1mol H2O
denn 2 Mol H2 ergeben 2 Mol H2O.