MINT üben

Säure-Base-Reaktionen

Zehn Grundaufgaben vom Protonenübergang bis zum Puffer — wer sie sicher löst, hat die ersten Punkte der Klausur schon.

Dein Fortschritt:
0 / 0 Aufgaben
1

Aufgabenblock — AFB I

Zehn Standardaufgaben zum Reproduzieren quer durch das Kapitel: Brønsted-Paare, pH-Werte starker und schwacher Säuren, Titration, Indikatoren und Puffer. Das sind die sicheren Punkte in jeder Klausur.

A1
Hydrogencarbonat zwischen zwei Partnern
AFB I

Hydrogencarbonat-Ionen reagieren sowohl mit Oxonium-Ionen als auch mit Hydroxid-Ionen. Formulieren Sie beide Protolysegleichungen, geben Sie jeweils die beiden korrespondierenden Säure-Base-Paare an und nennen Sie den Fachbegriff für ein solches Teilchen.

Paare: Säure/Base, Unterschied genau ein Proton; ein Paar steht nie auf derselben Seite des Pfeils.
Lösung anzeigen
Mit Säure: \(\ce{HCO3- + H3O+ <=> H2CO3 + H2O}\) — Paare \(\ce{H3O+}/\ce{H2O}\) und \(\ce{H2CO3}/\ce{HCO3-}\); \(\ce{HCO3-}\) ist Base. Mit Lauge: \(\ce{HCO3- + OH- <=> CO3^2- + H2O}\) — Paare \(\ce{HCO3-}/\ce{CO3^2-}\) und \(\ce{H2O}/\ce{OH-}\); \(\ce{HCO3-}\) ist Säure. Ein Teilchen, das je nach Partner Protonendonator oder -akzeptor ist, heißt Ampholyt.
A2
Formalladungen im Oxonium- und Hydroxid-Ion
AFB I

Berechnen Sie die Formalladung des Sauerstoffatoms a) im Oxonium-Ion und b) im Hydroxid-Ion. Beschreiben Sie anschließend, woher die Hydroxid-Ionen beim Lösen von festem Natriumhydroxid und bei der Reaktion von Ammoniak mit Wasser jeweils stammen.

Formalladung: \(\text{FL} = \text{VE} - \text{nichtbindende e}^- - \tfrac12 \cdot \text{bindende e}^-\).
Lösung anzeigen
a) \(\ce{H3O+}\): O hat 6 Valenzelektronen, ein freies Elektronenpaar (2 e⁻) und drei Bindungen (6 e⁻): \(\text{FL} = 6 - 2 - 3\) = +1. b) \(\ce{OH-}\): drei freie Elektronenpaare (6 e⁻), eine Bindung (2 e⁻): \(\text{FL} = 6 - 6 - 1\) = −1. NaOH ist ein Ionengitter; die OH⁻-Ionen sind schon vorhanden und werden beim Lösen nur hydratisiert (Dissoziation). Beim Ammoniak entsteht OH⁻ erst, weil ein Wassermolekül ein Proton an das freie Elektronenpaar des N-Atoms abgibt: \(\ce{NH3 + H2O <=> NH4+ + OH-}\).
A3
Die drei Stufen der Phosphorsäure
AFB I

Formulieren Sie die Protolysestufen der Phosphorsäure mit Wasser, nennen Sie die Ampholyte und beschreiben Sie, wie sich die zunehmende negative Ladung des Teilchens auf die Abgabe des nächsten Protons auswirkt (\(\mathrm{p}K_{\mathrm{S}1} < \mathrm{p}K_{\mathrm{S}2} < \mathrm{p}K_{\mathrm{S}3}\)).

Stufenweise: je Stufe genau ein Proton; die Ladung sinkt um 1.
Lösung anzeigen
\(\ce{H3PO4 + H2O <=> H2PO4- + H3O+}\); \(\ce{H2PO4- + H2O <=> HPO4^2- + H3O+}\); \(\ce{HPO4^2- + H2O <=> PO4^3- + H3O+}\). Ampholyte: \(\ce{H2PO4-}\) und \(\ce{HPO4^2-}\) (können ein Proton abgeben und aufnehmen). Jede weitere Stufe muss ein positiv geladenes Proton von einem stärker negativ geladenen Teilchen lösen; die elektrostatische Anziehung wächst, die Abgabe wird schwerer — pKs steigt von Stufe zu Stufe um mehrere Einheiten.