Ordnen, abziehen, vorhersagen — zehn Übungen, in denen die Tabelle der Standardpotenziale zum Werkzeug wird.
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Übungsaufgaben
Zehn Übungen von AFB I bis AFB III — jede gibt dir sofort Rückmeldung, bei Schwierigkeiten helfen zwei gestufte Tipps.
A1
Rangliste der Oxidationsmittel
AFB I
Ordnen Sie die Teilchen nach ihrer Stärke als Oxidationsmittel — das stärkste zuerst.
Ziehe die Karten in die richtige Reihenfolge — mit der Tastatur: ↑/↓ verschiebt, Shift+↑/↓ wechselt nur den Fokus.
1F₂ (F₂/F⁻: +2,87 V)
2MnO₄⁻ (MnO₄⁻/Mn²⁺: +1,51 V)
3Ag⁺ (Ag⁺/Ag: +0,80 V)
4I₂ (I₂/I⁻: +0,54 V)
5Cu²⁺ (Cu²⁺/Cu: +0,34 V)
6Zn²⁺ (Zn²⁺/Zn: −0,76 V)
Je höher E°, desto stärker zieht die oxidierte Form Elektronen an. Zn²⁺ ist ein sehr schwaches Oxidationsmittel, weil Zink selbst ein starker Donator ist.
Ansatz: Höheres E° = stärkerer Akzeptor.
Weiter: Negative Werte stehen ganz hinten.
A2
Aussagen zur Spannungsreihe
AFB I
Entscheiden Sie, ob die Aussage zutrifft.
Fünf Aussagen nacheinander. Eine falsche Einschätzung reicht — dann startest du die Serie mit „Neue Runde“ neu.
Aussage 1 von 5
Oben stehen die starken Oxidationsmittel, unten die starken Reduktionsmittel.
Ansatz: Wo stehen Li und F₂?
Weiter: Höheres E° → Pluspol.
A3
Blei trifft Gold
AFB I
Eine galvanische Zelle besteht aus einer Blei- (\(E^\circ = -0{,}13\,\text{V}\)) und einer Goldhalbzelle (\(E^\circ = +1{,}50\,\text{V}\)). Berechnen Sie die Standard-Zellspannung.
Rechne selbst und trage das Ergebnis ein — Enter prüft direkt.
\(U^\circ = 1{,}50\,\text{V} - (-0{,}13\,\text{V}) = 1{,}63\,\text{V}\). Typischer Fehler: die Beträge voneinander abziehen (1,37 V) — das Minus des Bleis wird dabei übersehen.
Ansatz: Gold ist Kathode.
Weiter: Minus mal minus ergibt plus.
A4
Läuft die Reaktion ab?
AFB II
Ermitteln Sie mithilfe der Standardpotenziale, ob die Reaktion unter Standardbedingungen freiwillig abläuft. (Zn²⁺/Zn: −0,76 V; Pb²⁺/Pb: −0,13 V; Cu²⁺/Cu: +0,34 V; I₂/I⁻: +0,54 V; Ag⁺/Ag: +0,80 V; Au³⁺/Au: +1,50 V)
Setze in jeder Zeile das passende Kreuz — hier ist es genau eins pro Zeile. Enter setzt und löscht.
Reaktion
läuft ab
läuft nicht ab
Pb + Cu²⁺ → Pb²⁺ + Cu
Cu + 2 H₃O⁺ → Cu²⁺ + H₂ + 2 H₂O
2 Ag + I₂ → 2 Ag⁺ + 2 I⁻
Pb + Zn²⁺ → Pb²⁺ + Zn
3 Cu + 2 Au³⁺ → 3 Cu²⁺ + 2 Au
Freiwillig nur, wenn der Akzeptor zum Paar mit dem höheren E° gehört: U° = E°(Akzeptorpaar) − E°(Donatorpaar) > 0. Silber ist edler als das Paar I₂/I⁻ und wird von Iod nicht oxidiert.
Ansatz: Akzeptorpaar und Donatorpaar bestimmen.
Weiter: U° > 0 bedeutet freiwillig.
A5
Das unbekannte Metall
AFB II
Eine Halbzelle X | X³⁺ wird mit einer Silberhalbzelle (\(E^\circ = +0{,}80\,\text{V}\)) kombiniert; die Silberelektrode ist der Pluspol, \(U = 1{,}54\,\text{V}\). Bestimmen Sie schrittweise.
Rechne die Kette Schritt für Schritt: Erst wenn ein Schritt stimmt, wird der nächste freigeschaltet. Enter prüft.
\(E^\circ(\ce{X^3+}/\ce{X})\) =V
\(U^\circ\) von X gegen Kupfer (+0,34 V) =V
\(U^\circ\) von X gegen Zink (−0,76 V) =V
\(E^\circ(\text{X}) = 0{,}80 - 1{,}54 = -0{,}74\,\text{V}\) (Chrom). Gegen Zink ist X die Kathode: \(-0{,}74 - (-0{,}76) = 0{,}02\,\text{V}\) — die Rolle kehrt sich um.
Ansatz: E°(Anode) = E°(Kathode) − U.
Weiter: Gegen Zink: Welches Paar liegt höher?
A6
Mix: Die stärkste Kombination
AFB II
Zur Verfügung stehen Halbzellen aus Zink (−0,76 V), Blei (−0,13 V) und Gold (+1,50 V). Stellen Sie das Zelldiagramm (4.2.2) der Zelle mit der größten Spannung auf.
Setze den Bauplan von links nach rechts zusammen. Ein Klick legt den Baustein auf den nächsten freien Platz, ein Klick im Bauplan legt ihn zurück. Enter funktioniert genauso.
Größte Spannung = größter Abstand auf der Leiter: Zink (unten) als Anode links, Gold (oben) als Kathode rechts: U° = 2,26 V.
Ansatz: Welche beiden Paare liegen am weitesten auseinander?
Klicke links einen Eintrag an und dann rechts den passenden — es entsteht eine Verbindungslinie. Mit der Tastatur: Enter zum Auswählen, ↑/↓ zum Wandern.
Immer E°(rechts, Kathode) − E°(links, Anode). Bei Paaren mit gleichem Vorzeichen wird die Differenz klein, bei entgegengesetzten Vorzeichen addieren sich die Beträge.
Ansatz: Kathode rechts im Zelldiagramm.
Weiter: Vorzeichen beim Abziehen beachten.
A8
Korrektur einer Klausurlösung
AFB III
Aufgabe war: Zellspannung von Ni | Ni²⁺ ‖ Ag⁺ | Ag. Prüfen Sie die Lösung und markieren Sie die falschen Zeilen.
In diesem Text stecken Fehler. Klicke genau die falschen Zeilen an — die richtigen musst du stehen lassen.
Zwei klassische Fehler: E° mit Koeffizienten multiplizieren und Anode und Kathode in der Differenz vertauschen.
Ansatz: Wird E° verdoppelt, wenn man die Gleichung verdoppelt?
Weiter: Drei Zeilen sind falsch.
A9
Trickaufgabe: Zink und Wasser
AFB III
Zink hat \(E^\circ = -0{,}76\,\text{V}\), trotzdem rostet eine verzinkte Gießkanne kaum. Beurteilen Sie die Aussagen.
Mehrere Antworten sind richtig. Markiere alle zutreffenden und klicke dann auf „Prüfen“.
E° sagt nur, ob eine Reaktion unter Standardbedingungen ablaufen kann. Konzentration (→ 4.2.6) und Deckschichten entscheiden, ob und wie schnell sie tatsächlich abläuft.
Ansatz: Gelten die Standardbedingungen in Leitungswasser?
Weiter: Thermodynamik ≠ Kinetik.
A10
Detektivarbeit mit Metallstreifen
AFB III
Ein Streifen aus Metall X überzieht sich in Blei(II)-nitrat-Lösung mit Blei, in Zinksulfat-Lösung passiert nichts. Gegen eine Zinkhalbzelle misst man \(U = 0{,}48\,\text{V}\), Zink ist Minuspol. Deuten Sie die Beobachtungen.
Wort anklicken, dann Lücke anklicken (oder umgekehrt) — mit Tab und Enter geht es genauso. Ein Klick auf eine gefüllte Lücke legt das Wort zurück.
X ist ein stärkerer Donator als , aber ein schwächerer als . E°(X) liegt also zwischen und . Aus der Messung folgt E°(X) = ; es handelt sich wahrscheinlich um .
Minuspol Zink bedeutet: X liegt über Zink, also E°(X) = −0,76 V + 0,48 V = −0,28 V (Cobalt). Wer 0,48 V abzieht (−1,24 V), widerspricht der Beobachtung, dass X Zn²⁺ nicht reduziert.
