Indikatoren als Säuren: Übungen – Chemie Leistungskurs

A1

Lückentext: Bromkresolgrün

AFB I

Beschreiben Sie, wie der Indikator Bromkresolgrün (pKs = 4,7; sauer gelb, alkalisch blau) funktioniert.

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

Bromkresolgrün ist eine schwache . Die Form HInd ist , die Form Ind⁻ ist . Gibt man Lauge zu, verschiebt sich das Protolyse-Gleichgewicht nach . Bei pH 4,7 liegen beide Formen gleich häufig vor, die Lösung erscheint .

Die grüne Mischfarbe zeigt hier pH 4,7 an — nicht „neutral“. Grün ist keine eigene Form, sondern die Überlagerung von Gelb und Blau.

Ansatz: HInd gibt ein Proton ab.

Weiter: Gelb und Blau überlagert ergibt …

A2

Stimmt's? — Indikatoren im Gleichgewicht

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 folgt aus dem Protolyse-Gleichgewicht HInd + H₂O ⇌ H₃O⁺ + Ind⁻ und seiner Säurekonstante.

Ansatz: Denken Sie an das Gleichgewicht HInd/Ind⁻.

Weiter: lg(c(Ind⁻) : c(HInd)) = pH − pKs

A3

pH und Farbverhältnis

AFB I

Ordnen Sie für Bromkresolgrün (pKs = 4,7) jedem pH-Wert das Verhältnis c(Ind⁻) : c(HInd) zu.

Klicke links einen Eintrag an und dann rechts den passenden — es entsteht eine Verbindungslinie. Mit der Tastatur: Enter zum Auswählen, ↑/↓ zum Wandern.

Pro pH-Einheit ändert sich das Verhältnis um den Faktor 10. Unter pH 3,7 sieht man Gelb, über 5,7 Blau.

Ansatz: Bei pH = pKs ist das Verhältnis 1 : 1.

Weiter: Jede pH-Einheit: Faktor 10.

A4

Thymolblau bei pH 9,5

AFB II

Die zweite Protolysestufe von Thymolblau (gelb → blau) hat pKs = 8,9. Berechnen Sie, wie viel Prozent des Indikators bei pH 9,5 in der blauen Form vorliegen.

Rechne selbst und trage das Ergebnis ein — Enter prüft direkt.

c(Ind⁻) : c(HInd) = 10^(9,5 − 8,9) = 10^0,6 = 3,98. Anteil = 3,98 : (1 + 3,98) = 80 %. Wer nur 10^0,6 = 4 bildet, hat das Verhältnis, nicht den Anteil.

Ansatz: Erst das Verhältnis, dann den Anteil am Ganzen.

Weiter: Anteil = Verhältnis : (1 + Verhältnis).

A5

Rechenkette: Grenzen des Umschlags

AFB II

Bei pH 5,2 misst man für Bromkresolgrün (pKs = 4,7) die Farbanteile. Ermitteln Sie die Werte.

Rechne die Kette Schritt für Schritt: Erst wenn ein Schritt stimmt, wird der nächste freigeschaltet. Enter prüft.

c(Ind⁻) : c(HInd) bei pH 5,2 = : 1
Anteil Ind⁻ bei pH 5,2 = %
pH, bei dem c(Ind⁻) : c(HInd) = 10 : 1 =

10^0,5 = 3,16; 3,16 : 4,16 = 76 %; lg 10 = 1 → pH = 4,7 + 1 = 5,7. Ab dort sieht man praktisch nur noch Blau (Tabelle: Umschlag 3,8–5,4).

Ansatz: lg(c(Ind⁻) : c(HInd)) = pH − pKs.

Weiter: Anteil = Verhältnis : (1 + Verhältnis).

A6

Welche Form ist farbig?

AFB II

Analysieren Sie die Farbwechsel und kreuzen Sie an, welche Form des Indikators farbig ist.

Setze in jeder Zeile das passende Kreuz — hier ist es genau eins pro Zeile. Enter setzt und löscht.

Indikator (sauer → alkalisch)	nur HInd	nur Ind⁻	beide
Thymolphthalein (farblos → blau)
p-Nitrophenol (farblos → gelb)
Methylorange (rot → gelborange)
Alizaringelb R (gelb → rot)
2,4-Dinitrophenol (farblos → gelb)

Einfarbige Indikatoren (eine Form farblos) zeigen am Endpunkt das Erscheinen einer Farbe — der Umschlagsbereich liegt dann meist unsymmetrisch zum pKs.

Ansatz: „farblos“ heißt: diese Form absorbiert kein sichtbares Licht.

Weiter: Nur zweifarbige Indikatoren haben eine echte Mischfarbe.

A7

Mix: pKs(HInd) und pH(ÄP) (3.3.4)

AFB II

Wenden Sie die Regel „pKs(HInd) ≈ pH(ÄP)“ an und ordnen Sie jede Titration (je 0,1 mol/L) dem passenden Indikator 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).

1Bromkresolgrün (pKs 4,7)

2p-Nitrophenol (pKs 7,2)

3Thymolphthalein (pKs 9,9)

Basen mit Salzsäure: ÄP bei 5,3–5,4 → Bromkresolgrün. Stark/stark: ÄP 7. Carbonsäuren mit Lauge: ÄP bei 8,7–8,8, Sprung bis über 10 → Thymolphthalein.

Ansatz: Erst das Teilchen am ÄP bestimmen.

Weiter: Starke Säure mit starker Base: pH(ÄP) = 7.

A8

Fehlersuche: Referat über Indikatoren

AFB III

Überprüfen Sie die Referatsnotizen und markieren Sie die falschen Zeilen.

In diesem Text stecken Fehler. Klicke genau die falschen Zeilen an — die richtigen musst du stehen lassen.

Der häufigste Denkfehler: „Mischfarbe = 1 : 1“. Das gilt nur in der Mitte des Umschlagsbereichs.

Ansatz: Prüfen Sie jede Aussage am Verhältnis c(Ind⁻) : c(HInd).

Weiter: Drei Zeilen sind falsch.

A9

Indikator und Messergebnis

AFB III

Beurteilen Sie, wie sich der Verbrauch an Natronlauge bei der Titration von 20 mL Butansäure (c = 0,1 mol/L) mit Thymolphthalein ändert.

Wähle für jede Zeile eine Stufe: 1 = viel zu klein, 2 = zu klein, 3 = richtig, 4 = zu groß, 5 = viel zu groß. Mit der Tastatur: Tab zur Zeile, ←/→ zwischen den Stufen, Enter setzt.

1 = viel zu klein5 = viel zu groß

Zwei Tropfen Indikatorlösung wie üblich

Statt zwei Tropfen 5 mL einer konzentrierten Indikatorlösung

Titration bis zur ersten, kaum sichtbaren Blaufärbung

Titration, bis die Lösung tiefblau ist (pH ≈ 11)

Indikator wurde versehentlich in der vollständig blauen Form (in Lauge gelöst) zugegeben

Der Indikator ist selbst eine Säure: viel HInd verbraucht zusätzlich Lauge. Ein in Lauge gelöster Indikator bringt OH⁻ mit — dann wird weniger Maßlösung verbraucht. Titration bis tiefblau überschießt den ÄP.

Ansatz: Der Indikator nimmt an der Säure-Base-Reaktion teil.

Weiter: Bringt die Indikatorlösung selbst Lauge mit?

A10

Trickaufgabe: Grün heißt neutral?

AFB III

Deuten Sie die Beobachtung: Eine Lösung mit Bromkresolgrün (pKs = 4,7; gelb → blau) ist grün. Welche Aussagen treffen zu?

Mehrere Antworten sind richtig. Markiere alle zutreffenden und klicke dann auf „Prüfen“.

Falle: „grün = neutral“ stimmt nur für Bromthymolblau. Grün ist bei jedem gelb/blau-Indikator die Mischfarbe um pH = pKs(HInd); bei pH 4,7 liegt Bromthymolblau (pKs 7,1) fast nur als gelbes HInd vor.

Ansatz: Welcher pH-Wert gehört zur Mischfarbe?

Weiter: Vergleichen Sie mit pKs(Bromthymolblau) = 7,1.

Übungen: Indikatoren als Säuren

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