H₃O⁺, OH⁻ und die Neutralisation — zehn Übungen von der Lewis-Formel bis zur Wärmebilanz.
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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
Steckbrief Oxonium-Ion
AFB I
Nennen Sie alle zutreffenden Aussagen über das Oxonium-Ion.
Mehrere Antworten sind richtig. Markiere alle zutreffenden und klicke dann auf „Prüfen“.
H₃O⁺ hat noch ein freies Elektronenpaar. Die Formalladung +1 entsteht, weil der Sauerstoff eine Bindung mehr eingeht, nicht weil er ein Elektron abgibt.
Ansatz: Denken Sie an die Bildung aus H₂O und H⁺.
Weiter: Wie viele freie Paare hat O im H₂O, wie viele danach?
A2
Stimmt's? — Ionen-Serie
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
Oxonium-Ionen tragen die sauren, Hydroxid-Ionen die alkalischen Eigenschaften — alles andere sind Zuschauer.
Ansatz: Unterscheiden Sie Dissoziation und Protolyse.
Weiter: Formalladung: Valenz − nichtbindend − ½ bindend.
A3
Sauer oder alkalisch?
AFB I
Ordnen Sie die Lösungen nach dem Teilchen zu, das ihre Eigenschaften bestimmt.
Ziehe jede Karte in den passenden Korb — oder wähle sie mit Enter aus und drücke dann die Ziffer des Korbs (0 legt sie zurück).
1vor allem H₃O⁺
2vor allem OH⁻
Kalkwasser (Ca(OH)₂) und Rohrreiniger (NaOH) liefern OH⁻ durch Dissoziation, Ammoniak durch Protolyse.
Ansatz: Welche Lösung schmeckt/wirkt sauer?
Weiter: Laugen und Ammoniak gehören in denselben Korb.
A4
Mix: Wie warm wird es?
AFB II
Man mischt 50 mL Salzsäure (c = 1,0 mol/L) mit 50 mL Natronlauge (c = 1,0 mol/L) in einem Styroporbecher (Kapitel 1: \(\Delta_r H^\circ = -57{,}3\) kJ/mol, \(c_W = 4{,}18\) J/(g·K), m = 100 g). Berechnen Sie Schritt für Schritt.
Rechne die Kette Schritt für Schritt: Erst wenn ein Schritt stimmt, wird der nächste freigeschaltet. Enter prüft.
gebildetes Wasser \(n(\ce{H2O})\) aus der Neutralisation =mol
Ansatz: Die molare Enthalpie bezieht sich auf 1 mol H₃O⁺ + OH⁻.
Weiter: Q = c · m · ΔT nach ΔT umstellen (Kalorimetrie 1.2.1).
A5
Kalkwasser entsteht
AFB II
Calciumhydroxid löst sich in Wasser. Formulieren Sie die Gleichung für den Lösevorgang.
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.
Ein Ionengitter dissoziiert: Pro Formeleinheit entstehen ein Ca²⁺ und zwei OH⁻. Es wird kein Proton übertragen.
Ansatz: Welche Ionen bilden das Gitter?
Weiter: Auf die Anzahl der Hydroxid-Ionen achten.
A6
Wie das Oxonium-Ion entsteht
AFB II
Erläutern Sie die Bildung des Oxonium-Ions mithilfe der Fachbegriffe.
Wort anklicken, dann Lücke anklicken (oder umgekehrt) — mit Tab und Enter geht es genauso. Ein Klick auf eine gefüllte Lücke legt das Wort zurück.
Das O-Atom eines Wassermoleküls stellt ein zur Verfügung. Daran lagert sich ein an, und es entsteht eine neue . Im H₃O⁺ geht der Sauerstoff Bindungen ein und trägt deshalb die Formalladung .
„Elektron“ ist die Falle: Das H⁺ bringt keine Elektronen mit, beide Bindungselektronen stammen vom Sauerstoff.
Ansatz: Wer liefert die Elektronen für die neue Bindung?
Weiter: Formalladung = 6 − 2 − 3.
A7
Formalladungen anderer Ionen
AFB II
Ermitteln Sie für jedes Ion die passende Beschreibung seines Zentralatoms.
Klicke links einen Eintrag an und dann rechts den passenden — es entsteht eine Verbindungslinie. Mit der Tastatur: Enter zum Auswählen, ↑/↓ zum Wandern.
Ansatz: Erst die Hauptgruppe des Zentralatoms nachschlagen.
Weiter: Gleiche Bindungsbilder können verschiedene Ladungen haben.
A8
Fehlersuche im Versuchsprotokoll
AFB III
Überprüfen Sie das Protokoll zur Neutralisation von Salzsäure mit Natronlauge.
In diesem Text stecken Fehler. Klicke genau die falschen Zeilen an — die richtigen musst du stehen lassen.
Die Zuschauer-Ionen werden gern „mitreagieren“ gelassen — in der Ionengleichung tauchen sie gar nicht auf.
Ansatz: Welche Teilchen reagieren wirklich?
Weiter: Drei Zeilen sind falsch.
A9
Protolyse oder nicht?
AFB III
Analysieren Sie, ob beim Einbringen der Stoffe in Wasser eine Protolyse abläuft und welche der Ionen H₃O⁺ bzw. OH⁻ dabei entstehen.
Setze alle zutreffenden Kreuze — in manchen Zeilen passen mehrere. Enter setzt und löscht.
Stoff
Protolyse
H₃O⁺
OH⁻
HCl(g)
NaOH(s)
NH₃(g)
Na₂O(s)
HNO₃(l)
Ca(OH)₂(s)
Hydroxide dissoziieren nur — OH⁻ ohne Protolyse. Na₂O ist der Sonderfall: Das Gitter dissoziiert, und das O²⁻-Ion nimmt als starke Base ein Proton von Wasser auf (O²⁻ + H₂O → 2 OH⁻).
