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Übungen: Henderson-Hasselbalch

Herleiten, einsetzen, nach Säurezugabe neu bilanzieren — zehn Übungen, bis die Puffergleichung sicher sitzt.

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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
Stimmt's? — Die Puffergleichung
AFB I

Entscheiden Sie jeweils, ob die Aussage stimmt.

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

Alles hängt am Verhältnis c(A⁻) : c(HA) — nicht an den absoluten Konzentrationen.
Ansatz: Welche Größe steht im Logarithmus?
Weiter: Was passiert beim Verdünnen mit dem Verhältnis?
A2
Methanoatpuffer: Verhältnis und pH
AFB I

Ordnen Sie jedem Stoffmengenverhältnis n(HCOO⁻) : n(HCOOH) den pH-Wert zu (pKs = 3,75).

Klicke links einen Eintrag an und dann rechts den passenden — es entsteht eine Verbindungslinie. Mit der Tastatur: Enter zum Auswählen, ↑/↓ zum Wandern.
lg 2 = 0,30; lg 4 = 0,60; lg 5 = 0,70. Mehr Base → pH über pKs, mehr Säure → pH unter pKs.
Ansatz: pH = 3,75 + lg(Verhältnis).
Weiter: lg 2 ≈ 0,3
A3
Hypochlorit-Puffer
AFB I

Eine Lösung enthält 0,060 mol HClO und 0,030 mol NaClO in 500 mL (pKs(HClO) = 7,54). Berechnen Sie den pH-Wert.

Rechne selbst und trage das Ergebnis ein — Enter prüft direkt.
pH = 7,54 + lg(0,030/0,060) = 7,54 − 0,30 = 7,24. Das Volumen spielt keine Rolle. Wer den Bruch umdreht, erhält 7,84.
Ansatz: Base (ClO⁻) in den Zähler.
Weiter: lg 0,5 = −0,30
A4
Rechenkette: Benzoatpuffer mit Salzsäure
AFB II

100 mL Puffer enthalten je 5,0 mmol Benzoesäure und Natriumbenzoat (pKs = 4,20). Man gibt 1,0 mmol HCl zu. Ermitteln Sie Schritt für Schritt den neuen pH-Wert.

Rechne die Kette Schritt für Schritt: Erst wenn ein Schritt stimmt, wird der nächste freigeschaltet. Enter prüft.
  1. n(C₆H₅COO⁻) danach = mmol
  2. n(C₆H₅COOH) danach = mmol
  3. pH =
C₆H₅COO⁻ + H₃O⁺ → C₆H₅COOH + H₂O. pH = 4,20 + lg(4/6) = 4,02. Ohne Puffer würde 1 mmol HCl in 100 mL den pH auf 2,0 senken.
Ansatz: Erst die Pufferreaktion bilanzieren.
Weiter: pH = pKs + lg(n(Base)/n(Säure))
A5
Boratpuffer planen
AFB II

Beschreiben Sie, wie man einen Boratpuffer mit pH 9,5 ansetzt (pKs(Borsäure) = 9,24), indem Sie die Schritte ordnen.

Ziehe die Karten in die richtige Reihenfolge — mit der Tastatur: ↑/↓ verschiebt, Shift+↑/↓ wechselt nur den Fokus.
1Puffersystem wählen: Borsäure/Borat, weil pKs = 9,24 nahe am Ziel-pH liegt
2lg(n(Borat) : n(Borsäure)) = 9,5 − 9,24 = 0,26 bestimmen
3Verhältnis berechnen: n(Borat) : n(Borsäure) = 10^0,26 ≈ 1,8
4Stoffmengen festlegen, z. B. 18 mmol Borat und 10 mmol Borsäure
5In Wasser lösen, auf das Endvolumen auffüllen, pH-Wert am pH-Meter kontrollieren
Erst das System (pKs nahe am Ziel), dann das Verhältnis über die Gleichung, dann die Mengen. Die Messung am Ende gleicht die Näherung aus.
Ansatz: Womit beginnt jede Pufferplanung?
Weiter: Aus dem Logarithmus wird ein Verhältnis: 10 hoch …
A6
Lückentext: Herleitung
AFB II

Leiten Sie die Henderson-Hasselbalch-Gleichung her, 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.

Man löst den Ausdruck der Säurekonstante nach auf. Dann bildet man auf beiden Seiten den . Im Logarithmus-Term steht schließlich die Konzentration der im Zähler und die der im Nenner. Sind beide gleich, gilt pH = .

Aus dem Produkt Ks · c(HA)/c(A⁻) wird durch −lg eine Differenz; das Vorzeichen dreht den Bruch um, deshalb steht A⁻ am Ende oben.
Ansatz: Ausgangspunkt ist Ks = c(H₃O⁺) · c(A⁻) / c(HA).
Weiter: −lg c(H₃O⁺) = pH, −lg Ks = pKs
A7
Mix: Titrationskurve und Puffer (3.3.3)
AFB II

20 mL Methansäure (c = 0,1 mol/L, pKs = 3,75) werden mit Natronlauge (c = 0,1 mol/L) titriert. Wenden Sie die Puffergleichung an und markieren Sie die zutreffenden Aussagen.

Mehrere Antworten sind richtig. Markiere alle zutreffenden und klicke dann auf „Prüfen“.
Zwischen Start und ÄP ist die Lösung ein Puffer: 5 mL → 0,5 : 1,5 mmol → 3,75 − 0,48 = 3,27; 15 mL → 1,5 : 0,5 → 4,23. Am Start fehlt HCOO⁻, am ÄP fehlt HCOOH.
Ansatz: Welche Stoffmengen HCOOH und HCOO⁻ liegen jeweils vor?
Weiter: lg 3 ≈ 0,48
A8
Fehlersuche: Lactatpuffer
AFB III

Überprüfen Sie die Rechnung zu einem Puffer aus 0,20 mol Milchsäure und 0,10 mol Natriumlactat in 1 L (pKs = 3,86) und markieren Sie die falschen Zeilen.

In diesem Text stecken Fehler. Klicke genau die falschen Zeilen an — die richtigen musst du stehen lassen.
Drei typische Fehler: Bruch vertauscht, H₃O⁺ direkt eingesetzt, Verdünnung falsch gedeutet.
Ansatz: Kontrollieren Sie die Lage des Bruchs.
Weiter: Drei Zeilen sind falsch.
A9
Was macht der pH-Wert?
AFB III

Beurteilen Sie für einen Puffer mit n(A⁻) = n(HA), wie sich der pH-Wert bei der jeweiligen Änderung verschiebt.

Wähle für jede Zeile eine Stufe: 1 = sinkt um 1, 2 = sinkt um 0,3, 3 = bleibt gleich, 4 = steigt um 0,3, 5 = steigt um 1. Mit der Tastatur: Tab zur Zeile, ←/→ zwischen den Stufen, Enter setzt.
1 = sinkt um 15 = steigt um 1
n(HA) wird verdoppelt
n(A⁻) wird verzehnfacht
mit Wasser auf das Zehnfache verdünnt
n(HA) wird verzehnfacht
n(A⁻) wird verdoppelt
Nur das Verhältnis zählt: Faktor 2 → ±0,30; Faktor 10 → ±1. Verdünnen ändert das Verhältnis nicht.
Ansatz: Wie ändert sich jeweils c(A⁻) : c(HA)?
Weiter: lg 2 = 0,30; lg 10 = 1
A10
Trickaufgabe: Puffer ohne Salz?
AFB III

Man mischt 50 mL Milchsäure (c = 0,20 mol/L, pKs = 3,86) mit 30 mL Natronlauge (c = 0,20 mol/L). Bestimmen Sie den pH-Wert der Mischung.

Rechne selbst und trage das Ergebnis ein — Enter prüft direkt.
Falle: kein Salz eingewogen — trotzdem Puffer! n(HLac) = 10 mmol, n(OH⁻) = 6 mmol → 6 mmol Lac⁻ und 4 mmol HLac bleiben. pH = 3,86 + lg(6/4) = 4,04.
Ansatz: Was entsteht, wenn Lauge auf die schwache Säure trifft?
Weiter: Stoffmengen vor und nach der Neutralisation bilanzieren.