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Übungen: Säure- und Basenkonstante

Ks-Ausdrücke, pKs-Tabellen und korrespondierende Paare — zehn Übungen, bis die Konstanten sitzen.

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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
Ks-Ausdruck bauen
AFB I

Stellen Sie den Ks-Ausdruck für salpetrige Säure auf: \(\ce{HNO2 + H2O <=> NO2- + H3O+}\).

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.
Im Ks-Ausdruck steht kein c(H₂O): die praktisch konstante Wasserkonzentration steckt bereits in Ks.
Ansatz: Produkte in den Zähler, Säure in den Nenner.
Weiter: Wasser taucht nicht auf.
A2
Stimmt's? — Ks und pKs
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

Ks ist eine Stoffkonstante; pKs + pKb = 14 gilt nur innerhalb eines Paares.
Ansatz: Denken Sie an die Herleitung aus dem MWG.
Weiter: Welche Größen stecken in Ks?
A3
pKs und Ks zusammenbringen
AFB I

Ordnen Sie jedem pKs-Wert die passende Säurekonstante zu.

Klicke links einen Eintrag an und dann rechts den passenden — es entsteht eine Verbindungslinie. Mit der Tastatur: Enter zum Auswählen, ↑/↓ zum Wandern.
Ks = 10^(−pKs) mol/L. Ein negativer pKs liefert Ks > 1 mol/L. Typischer Fehler: 10^(−3,35) als 3,35 · 10⁻⁴ lesen.
Ansatz: Ks = 10 hoch (−pKs).
Weiter: Der Exponent liegt zwischen −pKs − 1 und −pKs.
A4
Die Base der Methansäure
AFB II

Für Methansäure gilt \(K_\mathrm{S} = 1{,}78 \cdot 10^{-4}\) mol/L (25 °C). Berechnen Sie den pKb-Wert des Methanoat-Ions \(\ce{HCOO-}\).

Rechne selbst und trage das Ergebnis ein — Enter prüft direkt.
pKs = −lg(1,78 · 10⁻⁴) = 3,75; pKb = 14 − 3,75 = 10,25. Typischer Fehler: pKb = 14 − Ks oder direkt 14 − 1,78 rechnen.
Ansatz: Erst pKs bestimmen.
Weiter: Methansäure und Methanoat bilden ein korrespondierendes Paar.
A5
Säurestärke aus gemischten Angaben
AFB II

Ordnen Sie die Säuren nach abnehmender Säurestärke (stärkste zuerst).

Ziehe die Karten in die richtige Reihenfolge — mit der Tastatur: ↑/↓ verschiebt, Shift+↑/↓ wechselt nur den Fokus.
1HSO₄⁻ (pKs = 1,92)
2HF (Ks = 6,8 · 10⁻⁴ mol/L)
3CH₃COOH (pKb von CH₃COO⁻ = 9,25)
4H₂S (Ks = 1,0 · 10⁻⁷ mol/L)
5NH₄⁺ (pKb von NH₃ = 4,75)
6HCO₃⁻ (pKb von CO₃²⁻ = 3,67)
Alles in pKs übersetzen: 1,92 · 3,17 · 4,75 · 7,00 · 9,25 · 10,33. Ein kleiner pKb der Base bedeutet eine schwache Säure.
Ansatz: Rechnen Sie jede Angabe in einen pKs-Wert um.
Weiter: pKs = 14 − pKb der korrespondierenden Base.
A6
Mix: Vom pH-Wert zum pKs
AFB II

In einer Lösung salpetriger Säure liegen im Gleichgewicht noch \(c(\ce{HNO2}) = 0{,}090\) mol/L vor; gemessen wird pH = 2,20 (vgl. 3.2.2). Es gilt \(c(\ce{NO2-}) = c(\ce{H3O+})\). Ermitteln Sie Ks und pKs.

Rechne die Kette Schritt für Schritt: Erst wenn ein Schritt stimmt, wird der nächste freigeschaltet. Enter prüft.
  1. \(c(\ce{H3O+})\) = mmol/L
  2. \(K_\mathrm{S}\) = · 10⁻⁴ mol/L
  3. pKs =
c(H₃O⁺) = 10⁻²·² mol/L = 6,31 · 10⁻³ mol/L; Ks = (6,31 · 10⁻³)² / 0,090 = 4,42 · 10⁻⁴ mol/L; pKs = 3,35. Typischer Fehler: c(H₃O⁺) nur einmal statt quadriert einsetzen.
Ansatz: c(H₃O⁺) = 10^(−pH) mol/L.
Weiter: Zähler: c(H₃O⁺) · c(NO₂⁻) = c(H₃O⁺)².
A7
Welcher Ausdruck ist welche Konstante?
AFB II

Analysieren Sie die Ausdrücke und kreuzen Sie an, welche Konstante sie beschreiben.

Setze in jeder Zeile das passende Kreuz — hier ist es genau eins pro Zeile. Enter setzt und löscht.
AusdruckKsKbKwK (MWG)
c(H₃O⁺) · c(CN⁻) / c(HCN)
c(HCN) · c(OH⁻) / c(CN⁻)
c(H₃O⁺) · c(OH⁻)
c(H₃O⁺) · c(CN⁻) / (c(HCN) · c(H₂O))
c(H₃O⁺) · c(HS⁻) / c(H₂S)
c(H₂S) · c(OH⁻) / c(HS⁻)
Steht c(H₂O) im Nenner, ist es die MWG-Konstante K. Entsteht OH⁻, ist es Kb der Base; entsteht H₃O⁺, Ks der Säure.
Ansatz: Welches Ion entsteht — H₃O⁺ oder OH⁻?
Weiter: Mit c(H₂O) im Nenner ist es noch nicht Ks.
A8
Fehlersuche im Heft
AFB III

Überprüfen Sie die Notizen und markieren Sie die falschen Zeilen.

In diesem Text stecken Fehler. Klicke genau die falschen Zeilen an — die richtigen musst du stehen lassen.
Säure- und Basen-Konstante nicht vertauschen: Produkt der K-Werte = Kw, Summe der p-Werte = 14.
Ansatz: Welches Teilchen ist Säure, welches Base?
Weiter: Drei Zeilen sind falsch.
A9
Was verändert Ks?
AFB III

Beurteilen Sie jeweils, wie sich die Säurekonstante (bzw. der Ks-Wert der betrachteten Säure) ändert.

Wähle für jede Zeile eine Stufe: 1 = sinkt stark, 2 = sinkt, 3 = bleibt gleich, 4 = steigt, 5 = steigt stark. Mit der Tastatur: Tab zur Zeile, ←/→ zwischen den Stufen, Enter setzt.
1 = sinkt stark5 = steigt stark
Butansäure-Lösung wird 100-fach verdünnt
zu Butansäure-Lösung wird Natriumbutanoat gegeben
Lösung einer Säure mit endothermer Protolyse wird erwärmt
statt Essigsäure (pKs 4,75) wird Chloressigsäure (pKs 2,87) betrachtet
statt Essigsäure wird Ethanol (pKs ≈ 16) betrachtet
Ks ist eine Konstante: Konzentrationsänderungen verschieben nur die Lage, nicht Ks. Ks ändert sich mit der Temperatur und natürlich mit dem Stoff.
Ansatz: Konzentration ≠ Konstante.
Weiter: Van-'t-Hoff: Bei endothermer Reaktion steigt K mit T.
A10
Trickaufgabe: Das falsche Paar
AFB III

Eine Tabelle nennt pKs(NH₄⁺) = 9,25 und für salpetrige Säure \(K_\mathrm{S} = 4{,}5 \cdot 10^{-4}\) mol/L. Bestimmen Sie den pKb-Wert des Nitrit-Ions \(\ce{NO2-}\).

Rechne selbst und trage das Ergebnis ein — Enter prüft direkt.
Das Nitrit-Ion ist die Base der salpetrigen Säure: pKs = −lg(4,5 · 10⁻⁴) = 3,35 → pKb = 10,65. Der Wert für NH₄⁺ ist eine Falle — 14 − 9,25 = 4,75 ist pKb(NH₃).
Ansatz: Welche Säure gehört zum Nitrit-Ion?
Weiter: Die Ammonium-Angabe wird nicht gebraucht.