Ein Proton nach dem anderen — und dazwischen Teilchen, die sich nicht entscheiden müssen.
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Übungsaufgaben
Dreißig Aufgaben, bunt gemischt — zum Klicken, Ziehen, Zuordnen, Rechnen und Knobeln. Jede Übung gibt Ihnen sofort Rückmeldung; bei Schwierigkeiten helfen Ihnen die gestuften Tipps. Die Chips zeigen das Anforderungsniveau: AFB I heißt wiedergeben und direkt anwenden, AFB II heißt selbst entscheiden und verknüpfen, AFB III heißt begründen, beurteilen oder eine Falle durchschauen. Mix verbindet Wissen aus mehreren Unterkapiteln, Trick warnt: Hier steckt eine Falle drin. Der Balken oben zeigt Ihnen, wie viele der 30 Aufgaben Sie schon gelöst haben.
A1
Warum wird es immer schwerer?
AFB II
Erklären Sie, warum Kohlensäure ihr zweites Proton schwerer abgibt als das erste. Ergänzen Sie den Lückentext — zwei Wörter bleiben übrig.
Wort anklicken, dann Lücke anklicken (oder umgekehrt) — mit Tab und Enter geht es genauso. Ein Klick auf eine gefüllte Lücke legt das Wort zurück.
Das H₂CO₃-Molekül ist elektrisch . Nach der ersten Stufe ist das Hydrogencarbonat-Ion einfach geladen. Das abzugebende Proton ist geladen, sodass das Anion es elektrostatisch . Die zweite Stufe läuft deshalb ab, und nur wenige Teilchen erreichen die Endstufe, das .
„abstößt“ und „leichter“ bleiben übrig. Ungleiche Ladungen ziehen sich an: Das negative Anion hält das positive Proton fester als das neutrale Molekül. Deshalb liegen in einer Kohlensäure-Lösung viel mehr \(\ce{HCO3-}\)- als \(\ce{CO3^2-}\)-Ionen vor.
Welche Ladung hat das Teilchen vor der ersten und vor der zweiten Stufe?
Plus und Minus ziehen sich an.
A2
Ampholyte erkennen
AFB I
Nennen Sie alle Teilchen, die in Wasser als Ampholyt reagieren können.
Mehrere Antworten sind richtig. Markieren Sie alle zutreffenden und klicken Sie dann auf „Prüfen“.
Ampholyte besitzen noch ein abgebbares Proton und können eines aufnehmen — das trifft auf die Zwischenstufen \(\ce{HCO3-}\), \(\ce{H2PO4-}\), \(\ce{HPO4^2-}\) und auf Wasser zu. Die Endstufen \(\ce{CO3^2-}\) und \(\ce{PO4^3-}\) haben kein Proton mehr und reagieren nur als Base, die neutrale Ausgangssäure \(\ce{H2CO3}\) reagiert in Wasser nur als Säure.
Ein Ampholyt steht in der Stufenfolge zwischen der Ausgangssäure und der letzten Stufe.
Vier Teilchen sind richtig.
A3
Schwefelsäure verdünnen — heiß!
MixAFB II
10,0 mL konzentrierte Schwefelsäure (\(w = 98\,\%\), \(\rho = 1{,}84\,\mathrm{g\,mL^{-1}}\), \(M = 98{,}08\,\mathrm{g\,mol^{-1}}\)) werden in Wasser gegeben; das Gemisch wird wie 500 g Wasser behandelt (\(c = 4{,}19\,\mathrm{J\,g^{-1}\,K^{-1}}\)). Näherungsweise protolysiert die Säure vollständig: \(\ce{H2SO4(l) -> 2 H+(aq) + SO4^2-(aq)}\). Ermitteln Sie die Temperaturerhöhung. \(\Delta_f H^\circ\) in \(\mathrm{kJ\,mol^{-1}}\): \(\ce{H2SO4(l)}\) −814,0; \(\ce{SO4^2-(aq)}\) −909,3; \(\ce{H+(aq)}\) 0.
Rechnen Sie die Kette Schritt für Schritt: Erst wenn ein Schritt stimmt, wird der nächste freigeschaltet. Enter prüft. Dezimalzahlen mit Komma oder Punkt, negative Werte mit Minuszeichen.
Stoffmenge \(n(\ce{H2SO4})\)mol
Lösungsenthalpie \(\Delta_{L} H\)kJ/mol
frei werdende Wärme \(Q\)kJ
Temperaturerhöhung \(\Delta T\)K
\(m = 10{,}0\cdot1{,}84\cdot0{,}98\,\mathrm{g} = 18{,}0\,\mathrm{g}\), \(n = 0{,}184\,\mathrm{mol}\). \(\Delta_L H = -909{,}3 - (-814{,}0) = -95{,}3\,\mathrm{kJ\,mol^{-1}}\) (Satz von Hess, Kapitel 1). \(Q = 0{,}184\cdot95{,}3\,\mathrm{kJ} = 17{,}5\,\mathrm{kJ}\), \(\Delta T = 17\,500\,\mathrm{J}/(4{,}19\cdot500\,\mathrm{J\,K^{-1}}) \approx 8{,}4\,\mathrm{K}\). Deshalb gilt: „Erst das Wasser, dann die Säure“ — die Säure langsam ins Wasser, damit die Wärme sich verteilt.
\(\Delta_L H = \sum\Delta_f H^\circ(\text{Produkte}) - \sum\Delta_f H^\circ(\text{Edukte})\), danach \(Q = n\cdot|\Delta_L H|\) und \(\Delta T = Q/(c\cdot m)\).
