Wer gibt das Proton ab, wer nimmt es auf? Zehn Übungen, in denen jedes Teilchen seine Rolle zeigen muss.
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Übungsaufgaben
Zehn Übungen zum Klicken, Zuordnen, Rechnen und Knobeln — von AFB I bis AFB III, mit einer Mix-Aufgabe aus früheren Unterkapiteln und einer Trickaufgabe. Jede Übung gibt sofort Rückmeldung; bei Schwierigkeiten helfen die gestuften Tipps.
A1
Wer kann ein Proton aufnehmen?
AFB I
Nennen Sie alle Teilchen, die als Brönsted-Base reagieren können.
Mehrere Antworten sind richtig. Markieren Sie alle zutreffenden und klicken Sie dann auf „Prüfen“.
Eine Brönsted-Base braucht ein freies Elektronenpaar, an das sich das Proton binden kann. \(\ce{F-}\), \(\ce{OH-}\), \(\ce{H2O}\) und \(\ce{CH3COO-}\) besitzen freie Elektronenpaare. Im \(\ce{CH4}\)- und im \(\ce{NH4+}\)-Teilchen sind alle Valenzelektronen an Bindungen beteiligt, und das \(\ce{Na+}\)-Ion hat kein nutzbares freies Elektronenpaar.
Zeichnen Sie gedanklich die Lewis-Formeln: Wo gibt es ein freies Elektronenpaar?
Vier Teilchen sind Basen. Beim \(\ce{NH4+}\) ist das Elektronenpaar des Stickstoffs schon durch ein Proton belegt.
A2
Korrespondierende Paare
AFB I
Ordnen Sie jeder Säure ihre korrespondierende Base zu.
Klicken Sie links einen Eintrag an und dann rechts den passenden — es entsteht eine Verbindungslinie. Mit der Tastatur: Enter zum Auswählen, ↑/↓ zum Wandern.
Die korrespondierende Base ist immer die Säure ohne ein Proton: ein H weniger und eine Ladung weniger. Wasser taucht zweimal auf — einmal als Säure (Paar \(\ce{H2O}/\ce{OH-}\)), einmal als Base (Paar \(\ce{H3O+}/\ce{H2O}\)).
Nehmen Sie der Säure ein H weg und senken Sie die Ladung um eins.
\(\ce{HSO4-}\) hat die Ladung −1; ohne Proton bleibt \(\ce{SO4^2-}\).
A3
Stimmt das?
AFB I
Geben Sie an, ob die Aussagen zum Brönsted-Konzept zutreffen.
5 Aussagen nacheinander. Eine falsche Einschätzung reicht — dann starten Sie die Serie mit „Neue Runde“ neu.
Aussage 1 von 5
Das Brönsted-Konzept beschreibt Rollen in einer Reaktion, keine festen Stoffeigenschaften — und es geht immer um Protonen, nie um ganze H-Atome.
Denken Sie an die Definition: Protonendonator und Protonenakzeptor.
Zwei Aussagen stimmen, drei nicht.
A4
Welche Rolle spielt das Teilchen?
AFB II
Ordnen Sie das jeweils fett gedruckte Teilchen ein: Reagiert es in dieser Reaktion als Säure oder als Base?
Ziehen Sie jede Karte in den passenden Korb — oder wählen Sie sie mit Enter aus und drücken Sie dann die Ziffer des Korbs (0 legt sie zurück).
1reagiert als Säure
2reagiert als Base
Maßgeblich ist, ob das Teilchen in der Gleichung ein H verliert (Säure) oder gewinnt (Base). Wasser und \(\ce{HS-}\) kommen in beiden Körben vor — ihre Rolle hängt vom Reaktionspartner ab.
Vergleichen Sie das fette Teilchen mit dem Produkt, das daraus entsteht.
Aus \(\ce{HS-}\) wird einmal \(\ce{H2S}\) (Proton aufgenommen), einmal \(\ce{S^2-}\) (Proton abgegeben).
A5
Fluorwasserstoff in Wasser
AFB II
Fluorwasserstoff reagiert mit Wasser: \(\ce{HF + H2O <=> F- + H3O+}\). Beschreiben Sie den Vorgang, indem Sie den Lückentext vervollständigen — zwei Wörter bleiben übrig.
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 HF-Molekül gibt ein ab und wirkt damit als . Das Wassermolekül bindet es mit einem freien des Sauerstoff-Atoms und wirkt als . Aus HF entsteht das , aus Wasser das . HF und F⁻ bilden ein korrespondierendes Säure-Base-.
„Elektron“ und „Hydroxid-Ion“ bleiben übrig: Übertragen wird kein Elektron, und \(\ce{OH-}\) entstünde nur, wenn Wasser ein Proton abgäbe. Das zweite Paar dieser Reaktion ist \(\ce{H3O+}/\ce{H2O}\).
Säure = Protonendonator, Base = Protonenakzeptor.
Wasser nimmt hier ein Proton auf — es entsteht \(\ce{H3O+}\), nicht \(\ce{OH-}\).
A6
Gleichung aus Bausteinen
AFB II
Schwefelwasserstoff (\(\ce{H2S}\)) gibt in Wasser ein Proton ab. Stellen Sie die Reaktionsgleichung auf. Schreiben Sie links die Säure zuerst und rechts zuerst ihre korrespondierende Base.
Klicken Sie die Bausteine in der richtigen Reihenfolge an — sie wandern nacheinander in die Plätze. Ein Klick auf einen belegten Platz gibt den Baustein zurück.
\(\ce{H2S + H2O <=> HS- + H3O+}\). Die Paare sind \(\ce{H2S}/\ce{HS-}\) und \(\ce{H3O+}/\ce{H2O}\). \(\ce{S^2-}\) entstünde erst, wenn auch das zweite Proton abgegeben würde; Wasserstoff \(\ce{H2}\) entsteht bei einer Protolyse nie.
Es wird genau ein Proton übertragen.
Wasser wird zur korrespondierenden Säure \(\ce{H3O+}\).
A7
Dünger aus Ammoniak
MixAFB II
Ammoniumsulfat-Dünger entsteht, wenn Ammoniak in Schwefelsäure eingeleitet wird: \(\ce{2 NH3 + H2SO4 -> (NH4)2SO4}\). Dabei übernimmt jedes Ammoniak-Molekül ein Proton. Berechnen Sie die Masse Dünger, die aus 3,406 kg Ammoniak entsteht (\(M(\ce{NH3}) = 17{,}03\,\mathrm{g\,mol^{-1}}\), \(M(\ce{(NH4)2SO4}) = 132{,}14\,\mathrm{g\,mol^{-1}}\)).
Rechnen Sie die Kette Schritt für Schritt: Erst wenn ein Schritt stimmt, wird der nächste freigeschaltet. Enter prüft. Dezimalzahlen mit Komma oder Punkt, negative Werte mit Minuszeichen.
Stoffmenge \(n(\ce{NH3})\)mol
Stoffmenge \(n(\ce{(NH4)2SO4})\)mol
Masse des Düngerskg
\(n(\ce{NH3}) = 3406\,\mathrm{g} / 17{,}03\,\mathrm{g\,mol^{-1}} = 200\,\mathrm{mol}\). Weil die Schwefelsäure zwei Protonen abgibt, braucht eine Formeleinheit Ammoniumsulfat zwei Ammoniak-Moleküle: \(n = 100\,\mathrm{mol}\), \(m = 100\,\mathrm{mol}\cdot132{,}14\,\mathrm{g\,mol^{-1}} = 13{,}2\,\mathrm{kg}\).
\(n = m/M\) — rechnen Sie in Gramm.
Das Stoffmengenverhältnis steht in der Gleichung: 2 : 1.
A8
Trickaufgabe: Säure, Base, beides — oder keines?
TrickAFB III
Entscheiden Sie für jedes Teilchen, ob es in wässriger Lösung als Brönsted-Säure und/oder als Brönsted-Base reagieren kann. Manche Zeilen bleiben leer.
Setzen Sie in jeder Zeile so viele Kreuze, wie zutreffen — es können mehrere, eines oder keines sein. Enter setzt und löscht.
Teilchen
kann Proton abgeben (Säure)
kann Proton aufnehmen (Base)
\(\ce{HS-}\)
\(\ce{NH4+}\)
\(\ce{F-}\)
\(\ce{CH4}\)
\(\ce{Na+}\)
\(\ce{H2O}\)
Die Fallen: \(\ce{CH4}\) enthält zwar H-Atome, die C–H-Bindung ist aber kaum polar — Methan gibt kein Proton ab. \(\ce{Na+}\) aus Natronlauge ist weder Säure noch Base; die basische Wirkung stammt allein vom \(\ce{OH-}\). \(\ce{NH4+}\) hat kein freies Elektronenpaar mehr und kann nur noch abgeben.
Säure: polar gebundenes H vorhanden? Base: freies Elektronenpaar vorhanden?
Zwei Zeilen bleiben ganz leer, zwei bekommen zwei Kreuze.
A9
Fehlersuche im Protokoll
AFB III
Eine Schülerin deutet die Reaktion \(\ce{NH4+ + OH- -> NH3 + H2O}\). Überprüfen Sie ihre sechs Sätze.
In diesem Text stecken Fehler. Klicken Sie genau die falschen Zeilen an — die richtigen müssen stehen bleiben.
Typische Fehler: die Rolle an der Ladung festmachen, Paare über Kreuz bilden und ein ganzes H-Atom statt eines Protons wandern lassen.
Prüfen Sie jede Paarangabe: Unterscheiden sich die Teilchen um genau ein H⁺?
Drei Sätze sind falsch.
A10
Spricht die Beobachtung für eine Protolyse?
AFB III
Beurteilen Sie, wie deutlich jede Beobachtung dafür spricht, dass der gelöste Stoff mit dem Lösemittel eine Protolyse eingegangen ist.
Wählen Sie für jede Zeile eine Stufe: 1 = spricht klar dagegen, 2 = spricht eher dagegen, 3 = sagt nichts aus, 4 = spricht eher dafür, 5 = spricht klar dafür. Mit der Tastatur: Tab zur Zeile, ←/→ zwischen den Stufen, Enter setzt.
1 = spricht klar dagegen5 = spricht klar dafür
Salpetersäure in Wasser: Die Lösung leitet den Strom sehr gut.
Chlorwasserstoff in Heptan (unpolar, ohne freie Elektronenpaare): Die Lösung leitet nicht.
Traubenzucker in Wasser: Die Lösung leitet nicht, Universalindikator bleibt grün.
Fluorwasserstoff in Wasser: Die Lösung leitet schwach, Universalindikator wird rot.
Der gelöste Stoff ist farblos.
Ionen in der Lösung (Leitfähigkeit, Indikatorfarbe) zeigen eine Protolyse an. Chlorwasserstoff ist kein „Säure-Stoff an sich“: Ohne Base als Partner — wie im Heptan — findet keine Protolyse statt. Die Farbe eines Stoffes sagt über Protonenübergänge nichts aus.
Woran erkennt man, dass Ionen entstanden sind?
Nach Brönsted braucht jede Säure einen Partner, der das Proton aufnimmt.
