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Übungen: Die Lösungsenthalpie

Gitter aufbrechen, Ionen hydratisieren, Vorzeichen deuten — zehn Übungen zur Energie beim Lösen von Salzen.

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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
Was passiert beim Lösen?
AFB I

Geben Sie alle Aussagen an, die das Lösen eines Salzes in Wasser richtig beschreiben.

Mehrere Antworten sind richtig. Markiere alle zutreffenden und klicke dann auf „Prüfen“.
Zwischen Ion und Wasser wirken Ion-Dipol-Kräfte, keine Atombindungen; die Ionen behalten ihre Ladung.
Ansatz: Welche Anziehungskräfte werden überwunden, welche neu gebildet?
Weiter: Ionen bleiben Ionen — auch in Lösung.
A2
Stimmt's? — Gitter und Hydratation
AFB I

Nennen Sie jeweils, ob die Aussage zutrifft.

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

Gitter aufbrechen kostet (+), Hydratation liefert (−), die Summe entscheidet über warm oder kalt.
Ansatz: Denke an die Pfeilrichtungen im Enthalpiediagramm.
Weiter: Löslichkeit und Vorzeichen von ΔLH sind zwei verschiedene Fragen.
A3
Energie rein oder raus?
AFB I

Ordnen Sie die Vorgänge nach dem Vorzeichen ihrer Enthalpieänderung zu.

Ziehe jede Karte in den passenden Korb — oder wähle sie mit Enter aus und drücke dann die Ziffer des Korbs (0 legt sie zurück).
1ΔH > 0 (endotherm)
2ΔH < 0 (exotherm)
Die Umkehrung eines Vorgangs hat das umgekehrte Vorzeichen: Gitterbildung ist exotherm, Entfernen der Hydrathülle endotherm.
Ansatz: Aufbrechen von Anziehung kostet Energie.
Weiter: Achte bei Gitterbildung und Dehydratation auf die Richtung.
A4
Calciumchlorid im Streusalz
AFB II

Gegeben (kJ/mol): Gitterenthalpie \(\ce{CaCl2}\): +2258; \(\Delta_{Hyd} H(\ce{Ca^2+}) = -1577\); \(\Delta_{Hyd} H(\ce{Cl-}) = -378\). Berechnen Sie \(\Delta_L H(\ce{CaCl2})\).

Rechne selbst und trage das Ergebnis ein — Enter prüft direkt.
\(\Delta_L H = +2258 + (-1577) + 2\cdot(-378) = -75\,\text{kJ/mol}\). Wer nur ein Chlorid-Ion hydratisiert, erhält +303 kJ/mol — und sagt fälschlich eine Abkühlung voraus.
Ansatz: Pro Formeleinheit entstehen drei Ionen.
Weiter: Die Chlorid-Hydratation zählt doppelt.
A5
Hydratation nach Ladungsdichte
AFB II

Ordnen Sie die Ionen nach dem Betrag ihrer Hydratationsenthalpie — der größte zuerst.

Ziehe die Karten in die richtige Reihenfolge — mit der Tastatur: ↑/↓ verschiebt, Shift+↑/↓ wechselt nur den Fokus.
1Al³⁺ (r = 54 pm)
2Mg²⁺ (r = 72 pm)
3Ca²⁺ (r = 100 pm)
4Rb⁺ (r = 152 pm)
5Cs⁺ (r = 167 pm)
Entscheidend ist die Ladungsdichte: hohe Ladung auf kleinem Radius zieht die Wasser-Dipole am stärksten an (Al³⁺ ≈ −4665, Cs⁺ ≈ −264 kJ/mol).
Ansatz: Erst nach Ladung, dann nach Radius sortieren.
Weiter: Kleiner Radius → Dipole kommen näher heran.
A6
Fehlersuche: Kaliumnitrat
AFB II

Überprüfen Sie die Heftnotiz zum Lösen von \(\ce{KNO3}\) (Gitter +685, K⁺ −322, NO₃⁻ −329 kJ/mol) und markieren Sie die falschen Zeilen.

In diesem Text stecken Fehler. Klicke genau die falschen Zeilen an — die richtigen musst du stehen lassen.
Vorzeichenfehler bei der Hydratation und die falsche Deutung von ΔLH > 0 sind die beiden Klassiker.
Ansatz: Prüfe jedes Vorzeichen und die Deutung.
Weiter: Zwei Zeilen sind falsch.
A7
Lückentext: die Hydrathülle
AFB II

Beschreiben Sie die Hydratation eines Kations, indem Sie die Lücken füllen.

Wort anklicken, dann Lücke anklicken (oder umgekehrt) — mit Tab und Enter geht es genauso. Ein Klick auf eine gefüllte Lücke legt das Wort zurück.

Wasser-Moleküle sind . Um ein Kation lagern sie sich so an, dass ihre partiell negativ geladenen zum Ion zeigen. Es entsteht eine . Dabei wird Energie . Je größer die des Ions, desto stärker ist dieser Effekt.

„Wasserstoff-Atome“ passt nicht: Sie zeigen zu einem Anion, weil sie partiell positiv geladen sind.
Ansatz: Welcher Pol des Wasser-Moleküls ist negativ?
Weiter: Ladung pro Volumen des Ions bestimmt die Stärke.
A8
Mix: Wie heiß wird das Wasser?
AFB III

Man löst 10,0 g \(\ce{CaCl2}\) (\(M = 111{,}0\,\text{g/mol}\), gemessenes \(\Delta_L H = -82{,}0\,\text{kJ/mol}\)) in 100 g Wasser. Die Lösung soll wie 100 g Wasser mit \(c = 4{,}18\,\tfrac{\text{J}}{\text{g·K}}\) behandelt werden, Wärmeverluste werden vernachlässigt (1.2.1). Ermitteln Sie die Temperaturänderung.

Rechne die Kette Schritt für Schritt: Erst wenn ein Schritt stimmt, wird der nächste freigeschaltet. Enter prüft.
  1. \(n(\ce{CaCl2})\) = mol
  2. \(Q\) (an die Lösung) = kJ
  3. \(\Delta T\) = K
\(n = 10{,}0/111{,}0 = 0{,}0901\,\text{mol}\); \(Q = 0{,}0901\cdot 82{,}0 = 7{,}39\,\text{kJ}\); \(\Delta T = 7390\,\text{J} / (100\,\text{g}\cdot 4{,}18\,\tfrac{\text{J}}{\text{g·K}}) = 17{,}7\,\text{K}\) — die Lösung erwärmt sich.
Ansatz: Stoffmenge zuerst, dann Q = n · |ΔLH|.
Weiter: ΔT = Q / (c · m) mit Q in Joule.
A9
Gitterenthalpien abschätzen
AFB III

Beurteilen Sie ohne Tabelle, wie groß die Gitterenthalpie im Vergleich zu Natriumfluorid (\(\ce{NaF}\), +923 kJ/mol) ist.

Wähle für jede Zeile eine Stufe: 1 = viel kleiner, 2 = kleiner, 3 = etwa gleich, 4 = größer, 5 = viel größer. Mit der Tastatur: Tab zur Zeile, ←/→ zwischen den Stufen, Enter setzt.
1 = viel kleiner5 = viel größer
Kaliumfluorid KF
Lithiumfluorid LiF
Magnesiumoxid MgO
Caesiumiodid CsI
NaF bei 30 °C statt 25 °C
KF 821, LiF 1036, MgO 3791, CsI 600 kJ/mol. Doppelte Ladung auf beiden Ionen vervierfacht etwa die Anziehung; große Ionen auf beiden Seiten senken sie deutlich; die Temperatur spielt keine Rolle.
Ansatz: Ladungsprodukt und Abstand der Ionenmittelpunkte vergleichen.
Weiter: Bei MgO sind beide Ionen zweifach geladen.
A10
Trickaufgabe: Was verrät die Beobachtung?
AFB III

Entscheiden Sie für jede Beobachtung, was sich über \(\Delta_L H\) des Salzes sicher sagen lässt.

Setze in jeder Zeile das passende Kreuz — hier ist es genau eins pro Zeile. Enter setzt und löscht.
ΔLH< 0> 0offen
Das Salz löst sich sehr gut.
Das Glas beschlägt außen.
Die Lösung wird warm.
Das Salz ist schwer löslich.
Hydratation liefert mehr, als das Gitter kostet.
Die Falle: Löslichkeit sagt nichts über das Vorzeichen von ΔLH — gut lösliche Salze kühlen (NH₄NO₃) oder erwärmen (CaCl₂). Ein beschlagenes Glas zeigt Abkühlung, also ΔLH > 0.
Ansatz: Nur Temperaturänderung und Energiebilanz verraten das Vorzeichen.
Weiter: Beschlagen: Luftfeuchtigkeit kondensiert an kalter Oberfläche.