Säuren und Basen: Übungen AFB II – Chemie Klasse 10

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Aufgabenblock — AFB II

Zehn Sachaufgaben aus dem ganzen Kapitel, bunt gemischt: erst erkennen, ob es um Protonenübergänge, den pH-Wert oder die Neutralisation geht, dann in mehreren Schritten rechnen — mit gestuften Tipps, wenn du nicht weiterkommst.

Tomatensaft und Leitungswasser

AFB II

Tomatensaft hat den pH-Wert 4, Leitungswasser (vereinfacht) den pH-Wert 7.

a) Gib die Oxonium-Ionen-Konzentration des Tomatensafts als Zehnerpotenz \(10^x\,\mathrm{mol/L}\) an. b) Vergleiche: Wie viele Male mehr Oxonium-Ionen enthält ein Liter Tomatensaft?

a) x =

b) Faktor =

Ansatz: pH 4 heißt \(c(\mathrm{H_3O^+}) = 10^{-4}\,\mathrm{mol/L}\). Jede pH-Stufe ist ein Faktor 10.

Rechenweg: Wasser: \(10^{-7}\,\mathrm{mol/L}\). Verhältnis: \(\dfrac{10^{-4}}{10^{-7}} = 10^{3}\).

Lösung: a) x = −4 b) 1000-mal so viele

Vollständige Lösung

a) \(c(\mathrm{H_3O^+}) = 10^{-4}\,\mathrm{mol/L}\), also \(x = -4\). b) \(\dfrac{10^{-4}}{10^{-7}} = 10^{3} = 1000\). Drei pH-Stufen Unterschied bedeuten den Faktor 1000 — nicht 3. Hinweis: Der Unterschied der pH-Werte ist der Exponent des Faktors.

Drei Stufen Abstand

Kalilauge verdünnen

AFB II

10 mL Kalilauge mit \(c(\mathrm{OH^-}) = 0{,}1\,\mathrm{mol/L}\) werden mit Wasser auf 1 L aufgefüllt.

Bestimme a) den pH-Wert der Kalilauge vor dem Verdünnen und b) den pH-Wert danach.

a) pH =

b) pH =

Ansatz: Bei Laugen erst \(c(\mathrm{OH^-})\) als Zehnerpotenz schreiben, dann mit dem Ionenprodukt \(c(\mathrm{H_3O^+})\) bestimmen. Verdünnungsfaktor: \(1000\,\mathrm{mL} : 10\,\mathrm{mL}\).

Rechenweg: Vorher \(10^{-1}\,\mathrm{mol/L}\) → \(c(\mathrm{H_3O^+}) = 10^{-13}\). Faktor 100 = zwei Zehnerschritte: \(c(\mathrm{OH^-}) = 10^{-3}\,\mathrm{mol/L}\).

Lösung: a) pH 13 b) pH 11

Vollständige Lösung

a) \(c(\mathrm{H_3O^+}) = \dfrac{10^{-14}}{10^{-1}} = 10^{-13}\,\mathrm{mol/L}\) → pH 13. b) 10 mL auf 1000 mL ist eine Verdünnung 1 : 100: \(c(\mathrm{OH^-}) = 10^{-3}\,\mathrm{mol/L}\), \(c(\mathrm{H_3O^+}) = 10^{-11}\,\mathrm{mol/L}\) → pH 11. Hinweis: Beim Verdünnen einer Lauge sinkt der pH-Wert — er rückt in Richtung 7.

Rohrreiniger-Lösung

AFB II

Für eine Reinigungslösung werden 5 g Natriumhydroxid-Plätzchen in Wasser gelöst und auf 1 L aufgefüllt (\(M(\mathrm{NaOH}) = 40\,\mathrm{g/mol}\)). Die Reste sollen anschließend mit Salzsäure (\(c = 1\,\mathrm{mol/L}\)) neutralisiert werden.

Ermittle a) die Konzentration der Hydroxid-Ionen und b) das Volumen Salzsäure, das den ganzen Liter neutralisiert.

a) c(OH⁻) = mol/L

b) V = mL

Ansatz: \(n = \dfrac{m}{M}\); jedes \(\mathrm{NaOH}\) liefert ein \(\mathrm{OH^-}\). Am Neutralpunkt gilt \(n(\mathrm{H_3O^+}) = n(\mathrm{OH^-})\).

Rechenweg: \(n = 5 : 40 = 0{,}125\,\mathrm{mol}\) in 1 L. \(V = \dfrac{n}{c} = \dfrac{0{,}125\,\mathrm{mol}}{1\,\mathrm{mol/L}}\).

Lösung: a) 0,125 mol/L b) 125 mL

Vollständige Lösung

a) \(n(\mathrm{OH^-}) = n(\mathrm{NaOH}) = \dfrac{5\,\mathrm{g}}{40\,\mathrm{g/mol}} = 0{,}125\,\mathrm{mol}\), in 1 L also \(c = 0{,}125\,\mathrm{mol/L}\). b) \(V(\mathrm{HCl}) = \dfrac{0{,}125\,\mathrm{mol}}{1\,\mathrm{mol/L}} = 0{,}125\,\mathrm{L} = 125\,\mathrm{mL}\). Hinweis: Beim Neutralisieren wird Wärme frei — Säure langsam zugeben.