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Übungen: Pufferbereich

Wo ein Puffer wirkt und wie viel er aushält — zehn Übungen zu Pufferbereich und Pufferkapazität.

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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
Welcher Puffer für pH 7,0?
AFB I

Geben Sie alle Puffersysteme an, deren Pufferbereich pH 7,0 einschließt.

Mehrere Antworten sind richtig. Markiere alle zutreffenden und klicke dann auf „Prüfen“.
Bedingung: |7,0 − pKs| ≤ 1. Am besten geeignet ist der Phosphatpuffer, weil sein pKs am nächsten liegt.
Ansatz: Pufferbereich = pKs ± 1.
Weiter: Prüfen Sie den Abstand zu 7,0.
A2
Stimmt's? — Bereich und Kapazität
AFB I

Nennen 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

Zwei Größen auseinanderhalten: Bereich (wo?) und Kapazität (wie viel?).
Ansatz: Wovon hängt der Bereich ab, wovon die Kapazität?
Weiter: Denken Sie an die Stoffmengen der Partner.
A3
Pufferbereiche zuordnen
AFB I

Ordnen Sie jedem Puffersystem seinen Pufferbereich zu.

Klicke links einen Eintrag an und dann rechts den passenden — es entsteht eine Verbindungslinie. Mit der Tastatur: Enter zum Auswählen, ↑/↓ zum Wandern.
Jeweils pKs − 1 bis pKs + 1.
Ansatz: Der pKs liegt in der Mitte des Bereichs.
Weiter: Eine Einheit nach unten und nach oben.
A4
Kapazität gegen Lauge
AFB II

500 mL eines Methanoatpuffers enthalten je 0,20 mol/L HCOOH und HCOO⁻. Berechnen Sie, wie viel mmol Natriumhydroxid der Puffer aufnehmen kann, bis pH = pKs + 1 erreicht ist.

Rechne selbst und trage das Ergebnis ein — Enter prüft direkt.
n₀ = 100 mmol je Partner. (100 + x) : (100 − x) = 10 → x = (1000 − 100) : 11 = 81,8 mmol. Wer „bis alles HCOOH verbraucht ist“ rechnet (100 mmol), überschätzt die Kapazität.
Ansatz: Erst die Stoffmengen im Puffer berechnen.
Weiter: (n₀ + x) : (n₀ − x) = 10
A5
Rechenkette: Konzentration und Kapazität
AFB II

Zwei Benzoatpuffer (je 1 L, n(A⁻) = n(HA)) unterscheiden sich nur in der Konzentration. Ermitteln Sie die Kapazität gegen Säure bis pH = pKs − 1.

Rechne die Kette Schritt für Schritt: Erst wenn ein Schritt stimmt, wird der nächste freigeschaltet. Enter prüft.
  1. je 0,050 mol/L: x_max = mmol H₃O⁺
  2. je 0,50 mol/L: x_max = mmol H₃O⁺
  3. Verhältnis der Kapazitäten =
x = (10 · n₀(A⁻) − n₀(HA)) : 11 = 9 · n₀ : 11. Zehnfache Konzentration → zehnfache Kapazität, gleicher Pufferbereich.
Ansatz: Gegen Säure: (n₀ − x) : (n₀ + x) = 1 : 10
Weiter: Bei gleichen Stoffmengen: x = 9 · n₀ : 11
A6
Was ändert sich?
AFB II

Ordnen Sie die Maßnahmen danach ein, was sie bewirken.

Ziehe jede Karte in den passenden Korb — oder wähle sie mit Enter aus und drücke dann die Ziffer des Korbs (0 legt sie zurück).
1Pufferbereich verschiebt sich
2Kapazität steigt
3Kapazität sinkt
Nur eine Änderung des pKs verschiebt den Bereich. Alles, was die Stoffmenge an Pufferteilchen pro Liter ändert, wirkt auf die Kapazität.
Ansatz: Welche Maßnahme ändert den pKs?
Weiter: Kapazität ~ Stoffmenge der Pufferpartner pro Liter
A7
Mix: pH-Werte ordnen (3.4.2)
AFB II

Vergleichen Sie die Puffer und ordnen Sie sie nach steigendem pH-Wert (Verhältnis jeweils n(A⁻) : n(HA)).

Ziehe die Karten in die richtige Reihenfolge — mit der Tastatur: ↑/↓ verschiebt, Shift+↑/↓ wechselt nur den Fokus.
1Methanoat 1 : 4 (pKs 3,75)
2Benzoat 1 : 2 (pKs 4,20)
3Methanoat 5 : 1 (pKs 3,75)
4Hypochlorit 1 : 5 (pKs 7,54)
5Carbonat 1 : 10 (pKs 10,33)
pH = pKs + lg(n(A⁻) : n(HA)): 3,15 < 3,90 < 4,45 < 6,84 < 9,33. Der Carbonatpuffer liegt mit 1 : 10 gerade noch am Rand seines Pufferbereichs.
Ansatz: Rechnen Sie jeden pH-Wert mit der Puffergleichung.
Weiter: lg 4 = 0,60; lg 5 = 0,70
A8
Fehlersuche: Laborbuch
AFB III

Überprüfen Sie die Einträge im Laborbuch und markieren Sie die falschen Zeilen.

In diesem Text stecken Fehler. Klicke genau die falschen Zeilen an — die richtigen musst du stehen lassen.
Häufigste Verwechslung: Pufferbereich und Pufferkapazität.
Ansatz: Unterscheiden Sie „wo“ und „wie viel“.
Weiter: Drei Zeilen sind falsch.
A9
Wogegen puffert es besser?
AFB III

Beurteilen Sie, ob der Puffer besser gegen Säure oder gegen Lauge puffert (Verhältnis n(A⁻) : n(HA)).

Setze in jeder Zeile das passende Kreuz — hier ist es genau eins pro Zeile. Enter setzt und löscht.
Puffergegen Säuregegen Laugegleich
1 : 1, je 0,1 mol/L
3 : 1
1 : 4
Blut: HCO₃⁻ : H₂CO₃ = 20 : 1
1 : 1, je 0,5 mol/L
Gegen Säure wirkt die Base A⁻, gegen Lauge die Säure HA. Wovon mehr da ist, dagegen puffert die Lösung besser. Die Konzentration ändert das Gleichgewicht der beiden Richtungen nicht.
Ansatz: Welcher Partner fängt Säure ab?
Weiter: Bei 1 : 1 sind beide Richtungen gleich.
A10
Trickaufgabe: Der verdünnte Puffer
AFB III

Ein Puffer (je 0,10 mol/L HA und A⁻) wird mit Wasser auf das Hundertfache verdünnt. Begründen Sie, welche Aussagen zutreffen.

Mehrere Antworten sind richtig. Markiere alle zutreffenden und klicke dann auf „Prüfen“.
Falle: „pH bleibt, also ist alles gleich“. 100 mL verdünnter Puffer enthalten nur noch je 0,1 mmol HA und A⁻ — schon 0,1 mmol Säure erschöpft ihn. Bereich unverändert, Kapazität winzig.
Ansatz: Rechnen Sie die Stoffmengen in 100 mL nach dem Verdünnen aus.
Weiter: Bereich ↔ pKs, Kapazität ↔ Stoffmengen