Tropfen für Tropfen zur Konzentration: Ablauf, Rechnung und die Fehler, die sich einschleichen.
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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
Ablauf einer Titration
AFB I
Beschreiben Sie den Ablauf einer Titration, indem Sie die Schritte ordnen.
Ziehen Sie die Karten in die richtige Reihenfolge — mit der Tastatur: ↑/↓ verschiebt, Shift+↑/↓ wechselt nur den Fokus.
1Bürette mit etwas Maßlösung spülen, dann füllen
2Probelösung mit der Vollpipette in den Erlenmeyerkolben geben
3einige Tropfen Indikator zugeben
4Anfangsstand der Bürette ablesen
5zügig, dann tropfenweise titrieren und dabei umschwenken
6beim bleibenden Farbumschlag Endstand ablesen
7Verbrauch berechnen und Titration wiederholen
Die Bürette wird mit der Maßlösung gespült, damit anhaftendes Wasser sie nicht verdünnt. Abgelesen wird zweimal — der Verbrauch ist die Differenz. Eine Titration wird mindestens zweimal durchgeführt, um Ausreißer zu erkennen.
Was muss geschehen, bevor die Bürette gefüllt wird?
Ablesen kommt zweimal vor: vor und nach dem Titrieren.
A2
Geräte und ihre Aufgabe
AFB I
Ordnen Sie jedem Gerät seine Aufgabe bei der Titration zu.
Klicken Sie links einen Eintrag an und dann rechts den passenden — es entsteht eine Verbindungslinie. Mit der Tastatur: Enter zum Auswählen, ↑/↓ zum Wandern.
Bürette, Vollpipette und Messkolben sind Präzisionsgeräte der Maßanalyse; Bechergläser oder Messzylinder sind dafür zu ungenau.
Welche Geräte messen ein Volumen, welches Gerät misst ein veränderliches Volumen?
Der Erlenmeyerkolben verjüngt sich nach oben — wozu?
A3
Salpetersäure titrieren
AFB I
25,0 mL Salpetersäure verbrauchen bis zum Farbumschlag 18,40 mL Natronlauge (\(c = 0{,}100\,\mathrm{mol\,L^{-1}}\)). Berechnen Sie die Konzentration der Salpetersäure in \(\mathrm{mol\,L^{-1}}\).
Rechnen Sie selbst und tragen Sie das Ergebnis ein — Enter prüft direkt. Dezimalzahlen mit Komma oder Punkt.
mol/L
\(c(\ce{HNO3}) = \dfrac{0{,}100\cdot18{,}40}{25{,}0}\,\mathrm{mol\,L^{-1}} = 0{,}0736\,\mathrm{mol\,L^{-1}}\). Beide Volumina in mL — die Einheit kürzt sich.
5,00 mL Zitronensaft verbrauchen 12,50 mL Natronlauge (\(c = 0{,}100\,\mathrm{mol\,L^{-1}}\)); bei der gewählten Titration werden alle drei sauren Protonen der Zitronensäure erfasst. Bestimmen Sie die Massenkonzentration der Zitronensäure (\(M = 192{,}12\,\mathrm{g\,mol^{-1}}\)).
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.
\(n(\ce{OH-})\)mmol
\(n\)(Zitronensäure)mmol
Massenkonzentrationg/L
\(n(\ce{OH-}) = 0{,}100\cdot12{,}50\,\mathrm{mmol} = 1{,}25\,\mathrm{mmol}\). Jedes Molekül gibt drei Protonen ab (3.1.2): \(n = 1{,}25/3 = 0{,}417\,\mathrm{mmol}\). \(c = 0{,}417\,\mathrm{mmol}/5{,}00\,\mathrm{mL} = 0{,}0833\,\mathrm{mol\,L^{-1}}\), \(\beta = 0{,}0833\cdot192{,}12\,\mathrm{g\,L^{-1}} = 16{,}0\,\mathrm{g\,L^{-1}}\).
Am Äquivalenzpunkt: \(n(\ce{OH-}) = 3\cdot n(\text{Zitronensäure})\).
\(\beta = c\cdot M\).
A5
Dreifachbestimmung auswerten
AFB II
Je 25,0 mL einer Salpetersäure werden mit Natronlauge (\(c = 0{,}100\,\mathrm{mol\,L^{-1}}\)) titriert. Werten Sie die drei Titrationen aus.
Füllen Sie alle Felder aus und prüfen Sie dann. Enter in einem Feld prüft ebenfalls. Dezimalzahlen mit Komma oder Punkt.
Titration
Anfangsstand in mL
Endstand in mL
Verbrauch in mL
1
0,20
20,95
2
1,10
21,90
3
0,45
21,15
Mittelwert
\(c(\ce{HNO3})\) in \(\mathrm{mol\,L^{-1}}\)
Verbrauch = Endstand − Anfangsstand: 20,75; 20,80; 20,70 mL; Mittelwert 20,75 mL. \(c = 0{,}100\cdot20{,}75/25{,}0 = 0{,}0830\,\mathrm{mol\,L^{-1}}\). Die Werte weichen nur um 0,05 mL voneinander ab — das entspricht etwa einem Tropfen.
Der Anfangsstand ist nie genau null.
Erst mitteln, dann die Konzentration berechnen.
A6
Nass oder trocken?
AFB II
Erklären Sie, warum der Erlenmeyerkolben noch nass sein darf, die Bürette aber nicht. Vervollständigen Sie den Text — 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.
Wasser im Erlenmeyerkolben verändert die der Säure ; nur diese zählt am Äquivalenzpunkt. Wasser in der Bürette dagegen die Maßlösung. Dann wird ein Volumen verbraucht, und die berechnete Konzentration der Probe fällt zu groß aus. Deshalb spült man die Bürette vorher mit etwas .
„kleiner“ und „Konzentration“ bleiben übrig. In \(c(\text{Probe}) = c(\ce{OH-})\cdot V(\ce{OH-})/V(\text{Probe})\) steht die angenommene Konzentration der Maßlösung — ist sie in Wirklichkeit kleiner, wird mehr Volumen verbraucht.
Was zählt am Äquivalenzpunkt: Konzentration oder Stoffmenge der Säure?
Die Konzentration der Maßlösung geht in die Rechnung ein.
A7
Rund um den Äquivalenzpunkt
AFB II
Geben Sie an, ob die Aussagen zutreffen.
5 Aussagen nacheinander. Eine falsche Einschätzung reicht — dann starten Sie die Serie mit „Neue Runde“ neu.
Aussage 1 von 5
Die Titrationsformel c · V = c · V gilt nur für einprotonige Säuren und einwertige Basen — sonst kommt der Faktor hinzu.
Denken Sie an das Nachprotolysieren schwacher Säuren (3.2.3).
Zwei Aussagen sind falsch.
A8
Fehler und ihre Wirkung
AFB III
Beurteilen Sie, wie sich die Pannen auf die berechnete Konzentration der Probe auswirken.
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).
1Ergebnis zu groß
2Ergebnis zu klein
3kein Einfluss
Zu großer abgelesener Verbrauch (Übertitrieren, verdünnte Maßlösung, Luftblase) → Ergebnis zu groß. Verdünnte Probe in der Pipette → weniger Säure → zu klein. Stärkere Maßlösung als angenommen → weniger Verbrauch → zu klein. Wasser im Kolben ändert die Stoffmenge nicht.
Fragen Sie: Wird mehr oder weniger Maßlösung abgelesen, als der Stoffmenge der Probe entspricht?
Die Luftblase täuscht zusätzlich abgegebenes Volumen vor.
A9
Trickaufgabe: Schwefelsäure
TrickAFB III
10,0 mL Schwefelsäure (\(c = 0{,}050\,\mathrm{mol\,L^{-1}}\)) werden mit Natronlauge (\(c = 0{,}100\,\mathrm{mol\,L^{-1}}\)) titriert, bis beide Protonen neutralisiert sind. Schätzen Sie den Verbrauch an Natronlauge ab.
Schieben Sie den Regler auf Ihre Antwort — Pfeiltasten bewegen ihn schrittweise. Nach dem Prüfen sehen Sie den Trefferbereich.
0 mL20 mL
\(n(\ce{H2SO4}) = 0{,}50\,\mathrm{mmol}\), zwei Protonen → \(n(\ce{OH-}) = 1{,}0\,\mathrm{mmol}\) → \(V = 10{,}0\,\mathrm{mL}\). Die Falle: Mit „c · V = c · V“ käme man auf 5,0 mL — der Faktor 2 der zweiprotonigen Säure fehlt dann.
Wie viele Hydroxid-Ionen braucht ein Schwefelsäure-Molekül?
\(n(\ce{OH-}) = 2\cdot n(\ce{H2SO4})\).
A10
Ein Laborprotokoll
AFB III
Aus einem Protokoll (Probe 20,0 mL Salpetersäure, Maßlösung Natronlauge \(0{,}100\,\mathrm{mol\,L^{-1}}\), Anfangsstand 3,40 mL, Endstand 19,60 mL). Überprüfen Sie die sechs Einträge.
In diesem Text stecken Fehler. Klicken Sie genau die falschen Zeilen an — die richtigen müssen stehen bleiben.
Richtig ist c(HNO₃) = 0,081 mol/L. Typische Protokollfehler: mL und L vermischen, falsch ablesen und Wasser im Erlenmeyerkolben „herausrechnen“ wollen.
