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Übungen: Der pH-Wert

Logarithmen, pOH und Mischungen — zehn Übungen, bis der pH-Wert 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? — pH-Grundlagen
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

Der pH-Wert ist ein logarithmisches, einheitenloses Maß — große c(H₃O⁺) bedeutet kleinen pH.
Ansatz: Achten Sie auf das Minuszeichen in der Definition.
Weiter: Eine pH-Stufe entspricht einer Zehnerpotenz.
A2
Konzentration und pH
AFB I

Ordnen Sie jeder Oxonium-Konzentration den pH-Wert zu.

Klicke links einen Eintrag an und dann rechts den passenden — es entsteht eine Verbindungslinie. Mit der Tastatur: Enter zum Auswählen, ↑/↓ zum Wandern.
Bei Vorfaktor 1 ist der pH-Wert einfach der Exponent ohne Minuszeichen. c = 1 mol/L = 10⁰ mol/L ergibt pH 0.
Ansatz: Schreiben Sie jede Konzentration als Zehnerpotenz.
Weiter: 1 = 10⁰.
A3
pH mit Vorfaktor
AFB I

Eine Lösung enthält \(c(\ce{H3O+}) = 3{,}0 \cdot 10^{-4}\) mol/L. Bestimmen Sie den pH-Wert.

Rechne selbst und trage das Ergebnis ein — Enter prüft direkt.
\(\mathrm{pH} = -\lg(3{,}0 \cdot 10^{-4}) = 4 - \lg 3{,}0 = 3{,}52\). Der Vorfaktor > 1 macht den pH-Wert kleiner als 4 — nicht größer.
Ansatz: lg(a · 10⁻ⁿ) = lg a − n.
Weiter: lg 3 ≈ 0,48.
A4
Rückwärts gerechnet
AFB II

Eine Lösung hat pH = 4,7 (25 °C). Ermitteln Sie die zugehörigen Größen.

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

Es gilt c(H₃O⁺) = 10 hoch mol/L ≈ mol/L. Der pOH-Wert beträgt , also ist c(OH⁻) ≈ mol/L. Die Lösung ist .

10⁻⁴·⁷ = 10⁰·³ · 10⁻⁵ ≈ 2,0 · 10⁻⁵. Häufiger Fehler: das Minuszeichen im Exponenten vergessen.
Ansatz: c(H₃O⁺) = 10^(−pH) mol/L.
Weiter: pOH = 14 − pH.
A5
Reihenfolge nach pH
AFB II

Ordnen Sie die Lösungen (25 °C) nach steigendem pH-Wert.

Ziehe die Karten in die richtige Reihenfolge — mit der Tastatur: ↑/↓ verschiebt, Shift+↑/↓ wechselt nur den Fokus.
1c(H₃O⁺) = 0,02 mol/L
2pOH = 11
3c(OH⁻) = 1 · 10⁻⁹ mol/L
4reines Wasser
5c(H₃O⁺) = 5 · 10⁻¹⁰ mol/L
6pOH = 1,5
Alles in pH umrechnen: 1,7 · 3 · 5 · 7 · 9,3 · 12,5. Angaben zu OH⁻ zuerst über pOH bzw. Kw übersetzen.
Ansatz: Rechnen Sie jede Angabe in einen pH-Wert um.
Weiter: pH = 14 − pOH; c(OH⁻) = 10⁻⁹ mol/L bedeutet pOH 9.
A6
Mix: Nach der Neutralisation
AFB II

Man mischt 20 mL Salzsäure (c = 0,10 mol/L) mit 10 mL Natronlauge (c = 0,10 mol/L); vgl. Neutralisation (3.1.3). Berechnen Sie den pH-Wert der Mischung.

Rechne die Kette Schritt für Schritt: Erst wenn ein Schritt stimmt, wird der nächste freigeschaltet. Enter prüft.
  1. übrige Stoffmenge \(n(\ce{H3O+})\) = mmol
  2. \(c(\ce{H3O+})\) im Gemisch = mol/L
  3. pH =
2,0 mmol H₃O⁺ − 1,0 mmol OH⁻ = 1,0 mmol H₃O⁺ in 30 mL → c = 0,0333 mol/L → pH = 1,48. Typischer Fehler: das Gesamtvolumen von 30 mL vergessen.
Ansatz: n = c · V für beide Lösungen.
Weiter: Das Volumen der Mischung beträgt 30 mL.
A7
Verdünnen und Aufkonzentrieren
AFB II

Schätzen Sie jeweils die Änderung des pH-Werts ab (25 °C).

Wähle für jede Zeile eine Stufe: 1 = pH sinkt um 2, 2 = pH sinkt um 1, 3 = pH bleibt gleich, 4 = pH steigt um 1, 5 = pH steigt um 2. Mit der Tastatur: Tab zur Zeile, ←/→ zwischen den Stufen, Enter setzt.
1 = pH sinkt um 25 = pH steigt um 2
Salzsäure (pH 3) wird 10-fach verdünnt
Salzsäure (pH 3) wird 100-fach verdünnt
c(H₃O⁺) einer Lösung wird verzehnfacht
c(H₃O⁺) einer Lösung wird verhundertfacht
reines Wasser wird mit reinem Wasser 10-fach verdünnt
Faktor 10 in c(H₃O⁺) = eine pH-Stufe. Reines Wasser bleibt beim „Verdünnen“ neutral — c(H₃O⁺) wird durch die Autoprotolyse bestimmt.
Ansatz: Verdünnen senkt c(H₃O⁺).
Weiter: Zählen Sie die Zehnerpotenzen.
A8
Fehlersuche im Heft
AFB III

Überprüfen Sie die Notizen eines Mitschülers und markieren Sie die falschen Zeilen.

In diesem Text stecken Fehler. Klicke genau die falschen Zeilen an — die richtigen musst du stehen lassen.
Der pH-Wert ist logarithmisch und einheitenlos; beim Verdünnen einer Säure bleibt pH < 7.
Ansatz: Rechnen Sie die Zahlenzeilen nach.
Weiter: Drei Zeilen sind falsch.
A9
Grenzfälle der Skala
AFB III

Beurteilen Sie die Aussagen und markieren Sie alle zutreffenden.

Mehrere Antworten sind richtig. Markiere alle zutreffenden und klicke dann auf „Prüfen“.
pH 0 bedeutet c(H₃O⁺) = 1 mol/L, pH 14 immer noch 10⁻¹⁴ mol/L. 10⁰·³ ≈ 2. Da Kw mit T steigt, liegt der Neutralpunkt bei 60 °C unter 7.
Ansatz: Setzen Sie die Werte in c = 10^(−pH) mol/L ein.
Weiter: Neutral heißt c(H₃O⁺) = c(OH⁻) — Kw hängt von T ab.
A10
Trickaufgabe: Mischen ist nicht Mitteln
AFB III

Gleiche Volumina Salzsäure mit pH 1 und mit pH 3 werden gemischt. Wenden Sie die pH-Definition an und geben Sie den pH-Wert der Mischung an.

Rechne selbst und trage das Ergebnis ein — Enter prüft direkt.
Nicht der Mittelwert 2! Gemittelt werden die Konzentrationen: c = (0,1 + 0,001) : 2 mol/L = 0,0505 mol/L → pH = 1,30. Die stärker saure Lösung dominiert.
Ansatz: Rechnen Sie beide pH-Werte in c(H₃O⁺) um.
Weiter: Beim Mischen gleicher Volumina halbiert sich jede Konzentration.