Klausur zum Thema "Reaktionskinetik" und "Reaktionen 1. Ordnung"

Als "Klausur mit mitgeteilten Versuchsergebnissen" wäre folgende Aufgabenstellung denkbar:

Variante A:

1. Versuchsbeschreibung und -Ergebnisse:

Bei der Reaktion von ca. 2 g Magnesium (in kleinen Stücken) mit Salzsäure der Konzentration c(HCl)(aq) = 1 mol/l ergeben sich in Abhängigkeit von der Zeit folgende Volumina Wasserstoff V(H₂):

Das Endvolumen betrug 83,0 ml.

Aufgabenstellung:

1. Beschreibe den Versuchsablauf der obigen Reaktion und erstelle eine beschriftete Versuchsskizze.

2. Zeige auf graphischem Wege, wie die Reaktionsgeschwindigkeit von der Konzentration der Säure abhängt und bestimme graphisch/rechnerisch die Reaktionsgeschwindigkeitskonstante (V(H₂)/t-Diagramm, Bestimmung der Momentangeschwindigkeit usw.) Begründe deine einzelnen methodischen Schritte, Ausgangsannahmen und Schlussfolgerungen!

3. Erläutere den Begriff "Geschwindigkeitsgesetz" unter Zuhilfenahme einfacher Vorstellungen aus dem Stoßmodell.

Beachte:

1. Die sich aus der Aufgabenstellung ergebenden Rechenschritte und -ergebnisse in tabellarischer Form sollen erklärt werden!
2. Du brauchst 2 Blätter Millimeter-Papier, dabei soll der Maßstab möglichst groß sein, damit die Zeichengenauigkeit optimal ist.
3. Du rechnest mit mindestens 4 Stellen nach dem Komma oder besser in Exponentialausdrücken mit 2 Nachkommastellen!

Das Aufgabenblatt ist mit abzugeben, du bekommst es mit der Korrektur zurück.

Variante B:

1. Statt der Tabelle alleine wird die Tabelle mit V(H₂)/t-Diagramm bereits vorgegeben. Damit entfällt das Zeichnen der Kurve. Der Rest bleibt wie gehabt.

Variante C:

1. Statt der Tabelle alleine wird die Tabelle mit V(H₂)/t-Diagramm, ausgefüllter Reihe c=a-x, Wertetabelle mit den Normalenwinken, Maßstabsverhältnis, Momentangeschwindigkeiten und Diagramm zu Bestimmung der Geschwindigkeitskonstanten bereits vorgegeben. Damit entfällt das Zeichnen der Kurve bzw. Gerade. Jetzt muss nur noch die Steigung der Geraden im 2. Diagramm und damit der Wert der Geschwindigkeitskonstanten k ermittelt werden. Damit wird der graphische Teil auf die Anwendung von k = tan a * MV reduziert.

2. Da hier der zeichnerisch-mathematische Teil weitestgehend vorgegeben wird, liegt der Aufgabenschwerpunkt in der Begründung der Methode. Eine Aufgabenformulierung könnte ungefähr so lauten:

"Begründe die zugrundeliegenden Zusammenhänge zur Ermittlung der Geschwindigkeitskonstanten in den einzelnen Schritten V(H₂)/t-Diagramm, Bestimmung der Momentangeschwindigkeiten, c=a-x-Berechnung, RG/c(H₂)-Diagramm." Oder:
"Begründe in einzelnen Schritten den theoretischen Zusammenhang des RG/c(H₂)-Diagramms mit dem V(H₂)/t-Diagramm und der c=a-x-Tabelle. Erläutere dabei die Aussage des RG/c(H₂)-Diagramms anhand des Geschwindigkeitsgesetzes 1. Ordnung und begründe die Herleitung dieses Diagramms aus dem  V(H₂)/t-Diagramm. Begründe dabei den Zusammenhang zwischen Momentangeschwindigkeit und Momentankonzentration.

Der Rest (Geschwindigkeitsgesetz, Stoßmodell) bleibt wie gehabt.

Nachbemerkung: Selbst wenn eine Klausur so "gestrickt" wäre wie in einer der drei Varianten, hätte sie natürlich niemals genau dieselbe Formulierung, Aufgabenstellung, Wertetabelle u.ä. Also, Liebe Schülerinnen und Schüler, nehmt die hier dargestellten Aufgaben als Übungsbeispiele und als nicht mehr. Die Aufgabenstellungen geben aber vielleicht einen Eindruck vom Umfang und der Leistungserwartung für 90 Minuten Klausurzeit ab.