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Übungen: Die Neutralisation

Zehn Übungen von der Ionengleichung bis zum pH-Sprung — und warum Schwefelsäure doppelt so viel Lauge braucht.

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Übungsaufgaben

Zehn interaktive Übungen zum Klicken, Ziehen und Knobeln — von AFB I bis AFB III. Jede Übung gibt dir sofort Rückmeldung; bei kniffligen Aufgaben helfen dir die gestuften Tipps.

A1
Wer reagiert, wer schaut zu?
AFB I

Salpetersäure ( H₃O⁺ und NO₃⁻ ) wird mit Kalilauge ( K⁺ und OH⁻ ) neutralisiert. Ordne jedes Teilchen ein.

Ziehe jede Karte in den passenden Korb — oder wähle sie mit Enter aus und drücke dann die Ziffer des Korbs (0 legt sie zurück).
1reagiert
2Zuschauer-Ion
3entsteht
Nur Oxonium- und Hydroxid-Ionen reagieren: H₃O⁺ + OH⁻ → 2 H₂O. Die Metall-Kationen der Lauge und die Säurerest-Anionen bleiben unverändert gelöst — bei jeder Neutralisation.
Ansatz: Schreibe die Neutralisationsgleichung auf. Welche Teilchen kommen darin vor?
Lösungsweg: Alle Ionen, die in H₃O⁺ + OH⁻ → 2 H₂O nicht vorkommen, sind Zuschauer.
A2
Stimmt's? — Fünferserie
AFB I

Fünf Behauptungen zur Neutralisation.

5 Aussagen nacheinander. Eine falsche Einschätzung reicht — dann startest du die Serie mit „Neue Runde“ neu.
Aussage 1 von 5

Neutralisation = Protonenübergang von H₃O⁺ auf OH⁻, exotherm, mit Zuschauer-Ionen und pH-Sprung am Äquivalenzpunkt.
A3
Welche Gleichung beschreibt eine Neutralisation?
AFB I

Markiere alle Reaktionsgleichungen, die eine Neutralisation beschreiben.

Mehrere Antworten sind richtig. Markiere alle zutreffenden und klicke dann auf „Prüfen“.
Die ersten drei beschreiben dieselbe Reaktion — einmal als Ionengleichung, zweimal mit den ganzen Stoffen. H₃O⁺ + OH⁻ → H₂O ist nicht ausgeglichen (4 H links, 2 rechts). Zink mit Salzsäure ist eine Redoxreaktion, bei der Wasserstoff entsteht. Die letzte Gleichung ist die Umkehrung (Autoprotolyse des Wassers).
Ansatz: Suche die Gleichungen, in denen eine Säure mit einer Lauge (bzw. H₃O⁺ mit OH⁻) zu Wasser reagiert.
Lösungsweg: Prüfe auch, ob links und rechts gleich viele H- und O-Atome stehen.
A4
Ablauf einer Titration
AFB II

Bringe die Schritte einer Titration in die richtige Reihenfolge.

Ziehe die Karten in die richtige Reihenfolge — mit der Tastatur: ↑/↓ verschiebt, Shift+↑/↓ wechselt nur den Fokus.
110 mL der Säure-Probe mit der Vollpipette in den Erlenmeyerkolben geben
2Einige Tropfen Indikator zur Probe geben
3Lauge aus der Bürette zügig zutropfen lassen, dabei den Kolben schwenken
4In der Nähe des Farbumschlags nur noch einzelne Tropfen zugeben
5Beim ersten bleibenden Farbumschlag den Hahn schließen
6Verbrauchtes Laugenvolumen ablesen und die Konzentration berechnen
Erst vorlegen, dann Indikator, dann titrieren — zügig, aber am Ende tropfenweise, weil der pH-Sprung sehr steil ist. Das Volumen wird erst am Umschlag abgelesen.
Ansatz: Was muss im Kolben sein, bevor die Lauge zutropft?
Lösungsweg: Das Tempo ändert sich: erst zügig, dann tropfenweise.
A5
Rechenkette: Konzentration bestimmen
AFB II

10 mL Salpetersäure unbekannter Konzentration werden titriert. Bis zum Farbumschlag werden 12,5 mL Kalilauge mit c = 0,2 mol/L verbraucht.

Rechne die Kette Schritt für Schritt: Erst wenn ein Schritt stimmt, wird der nächste freigeschaltet. Enter prüft.
  1. Stoffmenge der zugegebenen Hydroxid-Ionen mmol
  2. Stoffmenge der Oxonium-Ionen in der Probe mmol
  3. Konzentration der Salpetersäure mol/L
n(OH⁻) = 0,2 mol/L · 12,5 mL = 2,5 mmol (mol/L · mL = mmol). Am Äquivalenzpunkt gilt n(H₃O⁺) = n(OH⁻) = 2,5 mmol, also c = 2,5 mmol : 10 mL = 0,25 mol/L.
Ansatz: n = c · V; praktischer Trick: mol/L · mL ergibt mmol.
Lösungsweg: c(Säure) = c(Lauge) · V(Lauge) : V(Säure) = 0,2 · 12,5 : 10.
A6
Mix: Vom pH-Wert zum Laugenvolumen
AFB II

Rückgriff auf 3.2.1: 50 mL Salpetersäure haben den pH-Wert 1. Wie viel Milliliter Kalilauge mit c = 0,5 mol/L braucht man bis zum Äquivalenzpunkt?

Rechne selbst und trage das Ergebnis ein — Enter prüft direkt.
pH 1 bedeutet c(H₃O⁺) = 10⁻¹ mol/L = 0,1 mol/L. n(H₃O⁺) = 0,1 mol/L · 50 mL = 5 mmol. V(Lauge) = 5 mmol : 0,5 mol/L = 10 mL.
Ansatz: Aus dem pH-Wert folgt die Konzentration: c(H₃O⁺) = 10−pH mol/L.
Lösungsweg: n(H₃O⁺) = c · V, danach V(Lauge) = n : c(Lauge).
A7
Lückentext: Die Titrationskurve
AFB II

Beschreibe den Verlauf der pH-Kurve bei der Titration einer starken Säure mit einer Lauge — zwei Begriffe 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.

Zu Beginn ist der pH-Wert klein, weil die Lösung viele enthält. Beim Zutropfen der Lauge steigt er zunächst nur . Am ist die Lösung neutral. Genau dort ändert schon ein Tropfen den pH-Wert um mehrere Einheiten — der . Danach bestimmen die überschüssigen den pH-Wert.

Solange noch viele Oxonium-Ionen da sind, fällt ein Tropfen Lauge kaum ins Gewicht. Erst wenn fast alle verbraucht sind, wirkt jeder Tropfen stark — daher der steile Sprung.
Ansatz: Denke an die Kurve im Applet: flach — steil — flach.
Lösungsweg: Vor dem Sprung bestimmen die Säureteilchen den pH-Wert, danach die Teilchen der Lauge.
A8
Trickaufgabe: Schwefelsäure
AFB III

20 mL Schwefelsäure  H₂SO₄  mit c = 0,1 mol/L werden mit Kalilauge (c = 0,1 mol/L) neutralisiert. Wie viel Milliliter Lauge werden bis zum Äquivalenzpunkt gebraucht?

Rechne selbst und trage das Ergebnis ein — Enter prüft direkt.
Schwefelsäure gibt pro Molekül zwei Protonen ab: H₂SO₄ + 2 KOH → K₂SO₄ + 2 H₂O. n(H₃O⁺) = 2 · 0,1 mol/L · 20 mL = 4 mmol, also V(KOH) = 4 mmol : 0,1 mol/L = 40 mL — doppelt so viel, wie „gleiche Konzentration, gleiches Volumen“ vermuten lässt.
Ansatz: Wie viele Protonen kann ein Molekül H₂SO₄ abgeben?
Lösungsweg: n(OH⁻) = 2 · n(H₂SO₄).
A9
Sauer, neutral oder basisch?
AFB III

Salpetersäure (HNO₃) und Kalilauge (KOH) haben jeweils c = 0,1 mol/L. Schätze ein, wie die Mischung reagiert.

Wähle für jede Zeile eine Stufe: 1 = stark sauer (pH < 3), 2 = schwach sauer, 3 = neutral, 4 = schwach basisch (pH 7–11), 5 = stark basisch (pH > 11). Mit der Tastatur: Tab zur Zeile, ←/→ zwischen den Stufen, Enter setzt.
1 = stark sauer5 = stark basisch
10 mL HNO₃ + 10 mL KOH
10 mL HNO₃ + 5 mL KOH
10 mL HNO₃ + 10 mL KOH + 1 Tropfen (0,05 mL) KOH
10 mL H₂SO₄ (0,1 mol/L) + 20 mL KOH
10 mL HNO₃ + 20 mL KOH
Die Hälfte der Lauge lässt die Hälfte der Säure übrig: pH ≈ 1,5. Ein einziger Tropfen Überschuss hebt den pH-Wert von 7 auf etwa 10,4 — der pH-Sprung. Schwefelsäure braucht doppelt so viel Lauge, 10 mL + 20 mL sind also genau neutral. Doppelt so viel Kalilauge wie nötig: pH ≈ 12,5.
Ansatz: Vergleiche jeweils n(H₃O⁺) und n(OH⁻). Wer ist im Überschuss, und wie viel?
Lösungsweg: Ein Tropfen: 0,005 mmol OH⁻ in 20 mL → c(OH⁻) ≈ 2,5 · 10⁻⁴ mol/L → pH ≈ 10,4.
A10
Fehlersuche im Versuchsprotokoll
AFB III

Aus einem Protokoll zur Titration von 10 mL Salpetersäure mit Kalilauge (c = 0,1 mol/L). Drei Sätze sind fachlich falsch.

In diesem Text stecken Fehler. Klicke genau die falschen Zeilen an — die richtigen musst du stehen lassen.
Plausibilitätsprüfung: Wird mehr Lauge verbraucht, als Säure vorgelegt war (bei gleicher Laugenkonzentration), muss die Säure konzentrierter sein als die Lauge.
Ansatz: Achte auf die Zuschauer-Ionen, das Tempo am Ende und die Formel c(S) = c(L) · V(L) : V(S).
Lösungsweg: Falsch sind die Sätze über „reines Wasser“, die „großen Portionen“ und die Rechnung.